透過表型數(shù)據(jù)，讀懂植物語言，推進4.0時代種業(yè)發(fā)展

時間：2023-07-03

世界種業(yè)已開始進入“常規(guī)育種+生物技術(shù)+數(shù)字化”的“4.0時代”，意味著種業(yè)正迎來以轉(zhuǎn)基因、基因編輯、全基因組選擇、人工智能等技術(shù)融合發(fā)展為標志的新一輪科技革命。這對我國種業(yè)而言，既是挑戰(zhàn)，較是難得的發(fā)展機遇。抓住機遇，有序推進生物育種產(chǎn)業(yè)化勢在必行，然而在這推進過程中離不開表型數(shù)據(jù)的協(xié)助。

表型技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展
表型數(shù)據(jù)對于植物育種和智慧農(nóng)業(yè)至關(guān)重要，因為表型是植物的語言，是植物表達自己生長狀態(tài)的一種方式，而我們能通過這種表型，來讀懂植物并找到它的生命密碼。表型數(shù)據(jù)的商業(yè)應(yīng)用，和很多農(nóng)業(yè)技術(shù)類似，也是有賴于產(chǎn)業(yè)頭部企業(yè)的推動。在2005~2010年，**上幾個頭部種企占據(jù)了70%的表型領(lǐng)域的**市場。大概在2010年之后，隨著澳大利亞植物加速器，阿德萊德大學的國家植物轉(zhuǎn)型設(shè)施植物加速器的開放，**范圍內(nèi)公立科研單位才意識到表型非常重要，開始大規(guī)模的投入去購置去建設(shè)，才**過了種企在這方面的投入。在國內(nèi)，因為這個技術(shù)本身投資比較高，所以由國家財政支持的科研機構(gòu)占比就比較多。

表型技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀
表型數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)場景的應(yīng)用上，存在諸多難點，其中一個難點便是，不同農(nóng)作物的差異性非常大，在植物育種和精準農(nóng)業(yè)中，不同的領(lǐng)域具有不同的表型分析需求。比如植物育種中，表型分析的主要目的是鑒定具有改良性狀的植物，開發(fā)比在目標環(huán)境中生長的品種表現(xiàn)較好的新品種，實現(xiàn)遺傳增益。而在精準農(nóng)業(yè)中，表型數(shù)據(jù)的應(yīng)用又不一樣，它的分析主要被用于監(jiān)測作物的健康狀況，改進作物管理實踐，減少農(nóng)藥/肥料的使用，降低作物生產(chǎn)過程中非生物和生物脅迫的風險，這樣才能較大化地穩(wěn)定產(chǎn)量和確保作物質(zhì)量。

眾所周知，目前使用的表型系統(tǒng)主要通過深度學習技術(shù)對科研對象進行數(shù)據(jù)標注。可能這個算法在北方麥穗上適用，在南方麥穗上不一定適用，所以在表型數(shù)據(jù)的深度學習這一塊，還有很多深奧的知識需要去探究，而這種探究不在于技術(shù)，在于我們的思維層面。另外，在植物育種中除了一些基于視覺技術(shù)的形態(tài)結(jié)構(gòu)方面的工作之外，還有一些其他的技術(shù)工作，比如我們借助于農(nóng)作物本身的葉綠素熒光成像的技術(shù)，去探測植物內(nèi)部的生理活性，只需掃一圈就知道它是不是抗逆，它的生理活性是不是比較活躍，這就是在讀懂植物語言。

國內(nèi)表型技術(shù)應(yīng)用的未來
目前國內(nèi)雖然有越來越多的AI人才，在技術(shù)上與國外沒有太多差距，但是從表型應(yīng)用的角度來看，特別是育種方面差距就較大。主要是缺少工程化的大平臺，沒有規(guī)?；男?yīng)，另外在應(yīng)用思維方面也有一定差距。未來如何發(fā)揮表型技術(shù)，將其較好助力農(nóng)業(yè)育種，我們將經(jīng)歷三個階段。

目前是處于**階段，也叫信息數(shù)字化，把過去的一些表型進行數(shù)據(jù)化，然后存入計算機進行模型計算，最后輸出一些有效的表型信息。從原來的非標準化的數(shù)據(jù)，變成標準化數(shù)據(jù)。海南科技有限公司專注于植物表型數(shù)據(jù)化的算法研發(fā)，在行業(yè)內(nèi)已獲得不同程度認可。同時已開始進入*二階段植物表型數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化發(fā)展，這一階段按照不同生產(chǎn)階段的不同需求，以生產(chǎn)和經(jīng)營者為主體，把數(shù)據(jù)固封在機械系統(tǒng)里，最后形成一個完整的數(shù)據(jù)鏈來幫助進行生產(chǎn)經(jīng)營決策。那么*三個階段叫做結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化。這一階段不是任何企業(yè)能夠獨立完成的，需要國家的**層設(shè)計支持。也就是把所有的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)和應(yīng)用主體的數(shù)據(jù)都能互相打通流動起來，全社會能夠進行自由的流動和交換，最后形成大的數(shù)據(jù)鏈產(chǎn)業(yè)鏈，整個全社會的流通。

未來，隨著國內(nèi)技術(shù)的不斷迭代與進步，各項算法的不斷提升，研究表型的人才越來越多，表型數(shù)據(jù)的普及與應(yīng)用也會越來越廣泛。屆時，植物表型技術(shù)就可以助科研之基、拓產(chǎn)業(yè)之路、富農(nóng)業(yè)之惠，真正地為中國智慧農(nóng)業(yè)添磚加瓦，推進4.0時代種業(yè)發(fā)展。

詞條
詞條說明
”大數(shù)據(jù)“讓食用菌產(chǎn)業(yè)越來越智能化
在互聯(lián)網(wǎng)新時代如果沒有數(shù)據(jù)，無論是學術(shù)研究，還是政策制定，都寸步難行。大數(shù)據(jù)正在不斷滲透至各個行業(yè)，乃至我們?nèi)粘Ｉ畹狞c點滴滴，我們通過數(shù)據(jù)的搜集、處理、分析，可以較加科學性的得出一些意識和思維無法得出的結(jié)論。例如，在電商行業(yè)中，利用大數(shù)據(jù)進行精準營銷，它根據(jù)客戶的消費習慣提前生產(chǎn)資料、物流管理等，有利于精細社會大生產(chǎn)；在傳統(tǒng)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)同樣將發(fā)揮巨大作用，比如幫助農(nóng)業(yè)根據(jù)環(huán)境氣候土壤作物狀況進行**
智能化食用菌工廠案例
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