一盆盆水稻幼苗在傳送帶上前行,依次進入檢測倉,隨后旁邊的電腦屏幕上顯示出每株植物的株高、葉片數量等“生長信息”,還可以見到其根系的高清影像。
近日,第一財經記者跟隨“活力中國調研行”采訪團走進海南三亞崖州灣科技城,在探訪中國農業科學院國家南繁研究院時看到上述一幕。
南繁育種是利用海南熱帶氣候進行作物加代繁育的育種方式,可將育種周期縮短1/3至1/2,全國70%以上審定農作物新品種通過南繁培育?。這一國家戰略資源始于1956年,已成為保障糧食安全、推動種業振興的核心平臺。
在智慧設備的賦能下,傳統的育種方式正在被改寫,南繁種業基地也正在向集科研、生產、銷售、科技交流成果轉化為一體的“南繁硅谷”轉型。
給植物“做CT”,南繁育種智能化
在中國農業科學院國家南繁研究院的室內工作間,傳送帶式高通量表型采集平臺正在高效運轉。一排排盆栽植物順著傳送帶依次進入檢測倉,進行“體檢”。
記者了解到,每一盆植物的底部都被嵌入了芯片,株高、葉綠素含量、根系結構等十幾項指標約兩分鐘即可完成多維成像,為育種專家提供精準數據。
完成“體檢”的盆栽植物 ?攝影/安然然
“表型”,是一個生物可以被觀察或鑒定的所有特征,比如植物的株高、顏色、莖稈粗細等。在農業育種中,鑒定表型是最基礎的工作。掌握豐富、可靠的表型數據,有助于育種家們篩選出所需的育種材料。
傳統育種主要靠人工,育種家要觀察一顆顆幼苗的生長與成熟,在田間地頭,記錄植株的每一個特征,這一過程不僅效率低,也難以持續觀測動態數據。前述的高通量植物表型采集設備則大幅提高了工作效率,讓表型采集更精準。
電腦屏幕上顯示的圖像??攝影/安然然
不光在室內,在室外的田間基地,一個5.7米高、21米寬的“龍門吊”正在試驗田中緩緩移動,監測植物的表型數據。
這是軌道式高通量植物表型采集平臺,“設備上搭載了不同的傳感器,可以采集到雷達、可見光、高光譜、熱紅外等不同形式的數據。”作物表型組學研究團隊首席科學家金秀良介紹,整個過程就像給植物照“CT”。
采集的數據后續將被傳到數據中心的算法平臺進行處理,后續不僅可以幫助科研人員篩選出抗病性較好的優質種子資源材料,還可以助力挖掘抗蟲、抗病、抗鹽堿等基因,用于后期的基因組編輯。
室外的軌道式高通量植物表型采集平臺??攝影/安然然
雖然機器永遠替代不了人,但科技帶來的效率提升效果已清晰可見。“比如說采集植物的株高數據,現在的一臺機器可以頂以前的50個人。田間的采集平臺還可以24小時不間斷地作業。”中國農業科學院國家南繁研究院副院長劉記告訴記者。
依托這些平臺,南繁科研正在實現從田間到田間加實驗室、從季節性研究到全年全天候研究、從單打獨斗到協同創新的轉變。金秀良指出,相關技術既能服務于數字種業,為種質資源篩選、產量和品質評價提供依據,也能服務于數字種植和智慧農業,為農業主管部門決策提供支撐。
向種圖強,打造“南繁硅谷”
近年來,海南省依托氣候溫度、海洋深度、地理緯度、綠色生態等自然稟賦和政策優勢,聚焦“向種圖強”“向海圖強”“向天圖強”“向綠圖強”“向數圖強”五個方向發展新質生產力,構建具有海南特色和優勢的現代化產業體系。
在今年6月印發的《海南省“十五五”科技創新規劃》中,“向種圖強”被擺在“五向圖強”的首位。記者了解到,目前“南繁硅谷”已建成全國數量最多、空間最大、體系最全的生物育種創新平臺,2025年南繁種業年產值突破200億元。海南省農業農村廳農業科技處副處長張元公開表示,“十五五”期間,海南將聚焦種源創新、基因挖掘、智能育種、生物制造等前沿領域實施技術攻關,加快突破性品種選育。
而據《海南省“十五五”加快農業農村現代化規劃》,未來五年,海南將高標準建設南繁科技城,發揮崖州灣實驗室、全球動植物種質資源引進中轉基地作用,通過合作共建、新設機構等方式,引進國內外農業科研機構和人才,打造熱區農業科研力量重要聚集地,支持關鍵共性平臺和應用研究平臺建設,形成“基礎研究+技術攻關+成果轉化”的全鏈條創新體系。
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攝影/安然然
到2030年,還將全面建成集科研、生產、銷售、科技交流、成果轉化為一體的服務全國的“南繁硅谷”。《國家南繁硅谷建設規劃(2023—2030年)》提出要努力把南繁硅谷建成國家級種業創新基地、種業高質量發展新引擎、種業科技國際合作大平臺和種業深化改革開放試驗區。
記者了解到,當前,以崖州灣科技城高新區為承載核心,通過打造“一城、兩地、三園”(即南繁科技城、國家南繁科研育種基地、全球動植物種質資源引進中轉基地以及作物、畜禽、水產三大種業產業園),南繁種業基地正經歷向“南繁硅谷”的蛻變。2022年9月崖州灣國家實驗室揭牌成立,中國農業科學院、國家耐鹽堿水稻技術創新中心、中國種子集團、國投種業等科研院所和龍頭企業先后入駐,現代種業產業集群效應正在顯現。