近日，由重庆市农科院玉米研究所参与的“玉米优异种质资源规模化发掘与创新利用”项目荣获国家科技进步奖二等奖，为我国玉米种质资源的发掘利用发挥了积极作用。

　　据了解，我国玉米产量位居世界第二，但是育种技术体系与发达国家还有很大差距，急需解决“卡脖子”问题——建设为玉米种业服务的玉米智能设计育种技术体系。

　　中国农业大学国家玉米改良中心教授王向峰与西北农林科技大学生命科学学院教授马闯课题组联合开发的一款基因组优化设计模型GOVS，可以加速玉米杂交育种，缩短育种周期，促进玉米种业智能化、高质量发展。

　　急需技术攻关解决关键问题

　　“美国基本已经进入育种4.0时代，也就是智能育种时代，但我国还没有实现这一步。”王向峰表示，无论是“育种4.0”还是“5G育种”，其本质都是育种行业的工程化、智能化升级，即逐步形成“智能设计育种”技术体系。

　　在他看来，智能设计育种是在分子设计育种的基础上融合生物信息学、群体遗传学、大数据、人工智能等多个交叉学科的育种智能化解决方案，是全基因组选择育种的升级和优化。

　　玉米智能设计育种技术体系可以帮助解决三方面关键问题。王向峰指出，首先，可以解决玉米育种行业研发周期长、效率低、成本高、决策难等问题；其次，助推现代种业与人工智能的融合发展，形成“智能+种业”的新经济产业体系；最后，打破育种技术壁垒，缩短与国际种业巨头之间的技术差距，振兴民族种业。

　　利用GOVS模型筛出最优品种

　　王向峰介绍道，要做玉米杂交种，实际是两个纯和自交系杂交以后形成。随着双单倍体技术在玉米育种行业中的逐步成熟与普及，使得玉米纯和自交系的生产周期大幅缩短、成本大幅降低、自交系数量大幅度增加。

　　“假如有10万个自交系，再与一个测验种进行杂交，就有10万个杂交种，把它们都种在田里根本不可能。而用模型先在计算机上模拟，筛选出产量最高、最优的10%的杂交种，在田间就可以只种这10%的部分，相当于种1万株，成本仅是原来的十分之一。”王向峰举例说。

　　鉴于此，科研团队开发了基因组优化设计模型GOVS。“GOVS采用了称为‘基因组优化设计’的策略，即通过算法模拟出一个理论上尽可能多地聚合了某个育种群体中的优势基因组片段。”GOVS模型的主要开发人之一程前告诉笔者。

　　“智能指的就是机器学习里面建立的模型，这个模型相当于人的大脑，是有驱动力的。GOVS模型实际上就是利用人工智能的策略加速育种。”王向峰说。

　　GOVS模型是智能育种的“加速剂”

　　“不过，我国目前的育种状况并不容乐观。国内育种家普遍年龄偏大，而且他们多是凭经验、靠眼睛去决策选材料。以后的育种越来越不能靠人去完成，只能通过计算机做育种。”王向峰表示。

　　机器学习最大的两个亮点，一个是效率，一个是自动化。用模型去代替育种家的经验，做更加标准化、规范化的决策，既减少育种家的工作量，又降低了许多成本。

　　此外，他指出，相较于国外育种4.0理念，我国如何去追赶、超越，迈入“育种4.0”或是“5G育种”时代，需要更加先进的技术，从这个意义上说，GOVS模型的开发也是一个“加速剂”。

　　当前，科研团队正围绕玉米智能设计育种技术体系的建设开展多方面的工作，力争打造大数据驱动的玉米智能育种服务平台，为全国范围内的种业企业、育种团队提供智能决策服务，最终实现数据驱动式的智能设计育种。