人工智能在植物育种中的应用

2024年8月8日，Cell旗下的遗传学顶级综述期刊Trends in Genetics在线发表了中国农科院作科所/南繁院李慧慧团队联合国内外多家单位撰写的特邀综述：“Artificial intelligence in plant breeding”。

人工智能（artificial intelligence, AI）在大数据分析和模式识别方面展现出强大能力，其正在革新包括植物育种在内的多个科学领域。在该文章中，作者详细综述了AI工具在数据收集与整合、预测模型构建、基因库遗传多样性挖掘、高通量表型采集与分析等作物育种关键流程中的巨大应用潜力。此外，作者还介绍了AI工具还在优化基因编辑系统和预测潜在遗传变异对表型的影响方面的应用前景。随着技术发展和大数据的积累，AI和数据驱动的精准育种将有望极大提高育种效率，助力人类解决日益紧迫的粮食问题。

人工智能驱动的植物育种流程

当前，全球有超过1750个植物种质库，保存了超7百万份种质资源，受限于分析工具缺乏，这些资源远未被充分利用。作者提出 AI技术的快速发展将赋能科学家高效处理和分析种质库量级的基因型和表型数据，从而加速精准筛选适合目标性状培育和改良的优异种质；随着各类测序技术的发展，植物育种过程将逐渐积累海量的组学数据，先进的数据分析工具和算法是发挥大数据能效的核心要素。作者总结了基于AI的数据融合、功能基因预测、优异等位基因挖掘和全基因组选择等算法工具等一系列未来植物育种的核心技术，在植物育种中的应用场景和巨大潜力。