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信息化育种的实施步骤和要点(育种信息化种质作物数据)

落叶飘零 2024-07-24 04:56:45 0

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能否完成数字化转化工作,成为未来发展的重要影响因素。
电子计算机和生物工程的发明和应用,是人类文明第三次科技革命的主要标志。

现代信息技术和生物技术,是构建现代化作物育种平台的根本方法。
大数据是与材料和能源一样,重要的新型战略资源。
信息化是育种的主流趋势和必然选择。

而信息化育种平台较少,严重制约了中国现代种业的发展。
在大数据背景下,推动作物育种由3.0时代的设计育种,转变为4.0时代的信息化育种。
这是农业育种机构,近期面临的关键问题。

信息化育种的实施步骤和要点(育种信息化种质作物数据) 软件开发
(图片来自网络侵删)

本文以促进育种效率提升,解决信息化育种存在的主要问题,规划出可行的信息化育种实施策略为研究重点。

一、信息化在育种中的应用

1、种质资源管理

种质资源管理工作,对于作物育种来说是一项基础性工作。
传统种质资源管理耗费大量人力物力。
信息数据收集缓慢。
且资源库信息传递,易受种质管理人员流动的影响。

采用信息技术对种质资源进行管理,可以实现种质资源快速查询、高效利用。
上海农业生物基因中心建立的种质资源库管理信息系统,为农作物准入、品种权执法提供技术支撑。

2、数据采集

育种亲本性状调查与比较、后代室内考种,以及实验室检测等各个环节,都要大量采集数据。
传统数据获取的方法劳动强度大、时间长、操作要求高,易受主观因素影响,限制育种规模化发展。

传统的数据采集方式,在短时间内很难准确对试验点数据进行分析和比较。
目前许多国家已开始将现代信息技术、传感技术、自动化技术,应用到育种中。

开发出一系列,适用于育种环节的智能检测辅助仪器设备。
依托信息化智能化产品设备,可以减少劳动强度、降低投入成本。

提高育种效率,加速育种进程。
同时数字图像处理技术在病害诊断、子粒发芽监测等方面,应用日益广泛。
采用先进的图像扫描技术,可以准确地获得农作物的形貌特征数据。

3、系谱分析

近年审定农作物品种,普遍存在遗传背景狭窄、遗传多样性不够丰富的问题。
多数品种亲缘关系较近,在育种中迫切需要引入新的种质资源,拓宽遗传背景。

系谱图记载了家族各世代成员及亲属关系,是指导杂交育种和亲本选配的基础信息。
在传统育种中,系谱图通过手绘或普通电脑作图软件查询绘制,繁琐且费时费力。

利用信息化数据设计系谱图绘制软件,可快速轻松获得系谱图,为杂交育种和亲本选配提供详细资料。

4、试验设计

常用的数理统计软件如 DPS、SPSS、SAS 等,已具备试验设计功能。
Design Expert等专业试验设计软件,可通过两级因子筛选设计、一般因子研究、混合物设计技术以及分割图设计和分析等功能,帮助操作者提高试验速率。

5、参试进程管理

农作物品种审定,需要经过申请和受理、品种试验、审定与公告等环节。
其中品种试验包括区域试验、生产试验和DUS测试3部分。

对于育种单位来说,品种参试步骤繁多,且涉及知识产权责任重大。
所以进程管理,变得十分重要。
近年来随着改革的深入,国家农业部门拓宽了试验渠道、简化了试验程序、缩短了试验审定时间。

面对诸多的作物类型和大量涌现的新品系,迫切需要专业的信息化平台,对品系参试进程进行记录、审核、跟踪管理。

二、信息化育种实施步骤和要点

1、育种软件的应用和软件开发

国际种业巨头纷纷采用现代信息技术开展智能育种,加快“经验育种”向“精确育种”的转变。
目前市场上的主流商业化育种软件产品有10余种。

国内仅有金种子育种平台和农博士两款。
托普云农公司开发的种质资源库管理系统(TPZY-CV2.0),主要用于作物种质及中间材料等种质资源的信息化管理。

作为育种机构,目前可以先引进一些有成功案例的育种软件,或信息管理系统进行应用。
例如农博士育种家软件V1.0、数据采集系统及条码打印机。

仅需16万元左右就可以完成单个作物育种课题组的信息化育种管理。
在今后可以根据实际需要,利用R语言等开源软件,设计和开发有自主知识产权的育种软件和数据平台。

2、管理规范化与流程信息化相互促进

无论是育种企业还是政府育种机构,行政管理规范化都是促进信息化的有效手段。
例如在育种品系参试申报和植物新品种保护申报过程中,都需要加盖单位公章。

在这个过程中,可以将信息化的工作落实到各育种课题,保证所有签批事项中所涉及的信息均已录入信息管理系统。
从品种试验信息管理,到种质资源库管理再到产业化跟踪管理循序渐进,实现作物育种全流程信息化。

3、信息化人才的引进和培养

作物育种信息化的实施,需要有既懂作物育种又懂计算机科学的复合型人才。
在对育种信息进行采集和整理的过程中,能够熟练使用育种软件。

并且还需要实现各种自动化采集设备的数据对接。
目前多数应用型农业科研机构,缺乏此类复合型人才。
省级以上科研院所,拥有的生物信息学专业人才侧重基础研究,在品种选育方面缺乏足够的经验。

因此应在今后的人才培养过程中,重视原有育种人员的信息技术培养。
使其在原有育种经验的基础上,能熟练掌握信息化技巧,推进信息技术在作物育种中普及。

4、信息共享与交流

数据公开、软件开源与数据共享,已经成为了科技发展的重要潮流。
为促进作物育种创新,育种机构应该抓住中国种业大数据平台等免费数据平台的利好。

在品种推广和知识产权保护方面掌握实际动态。
在育种数据资源得到有效保护和安全管理的前提下,与其他育种机构实施信息共享与互通。

随着传感器技术、物联网技术和农业信息服务技术的不断发展,信息化技术在育种中的作用日益明显。
通过构建信息化种质资源数据库,摸清“家底”。

将亲本选择、材料组配、试验管理、数据采集、遗传分析、产业化应用等环节高效衔接。
可以实现育种全程,数字化、一体化。
与现有育种形式相比,可以节约资源、降低成本,是构建现代化作物育种平台的根本途径。

来源:农业大数据资讯

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