高叶酸玉米产品
盆栽植物数字表型采集分析系统
中国农业生物技术学会2025年学术年会现场叶真 摄
□ 本报记者 叶真 实习生 李唐菲
“端午节期间，大家有着家门口挂艾蒿的习俗。科研人员发现，艾蒿之所以能够起到驱蚊防虫的作用，是因为其含有高效驱虫成分艾蒿醇，只不过以往通过传统方法无法提取。如今，合成生物技术可以实现通过酵母合成艾蒿醇。在蚊虫多的地域，我国的边防战士已经用上了！”在5月底进行的中国农业生物技术学会2025年学术年会上，上海交通大学教授、中国科学院院士邓子新透露了团队新成果。
随着生物技术与人工智能的深度交叉融合，我国农业种质创新正迎来从经验育种向智能育种的革命性跨越。在这场会议中，多位农业领域院士与顶尖科研专家围绕生物技术与人工智能如何重构传统的农业，进行了一场“头脑风暴”。
加速：从“经验育种”到“智能设计”
“农业生物大数据爆发式增长，新一代人工智能迅速发展，正推动种业从‘经验驱动’向‘智能驱动’跃迁。人工智能+农业种质创新，并不是单纯的‘加法’，而是象征着农业科技竞争力从‘线性增长’到‘指数爆发’的质变。”中国农业生物技术学会理事长、中国工程院院士万建民在发言中说道。
人工智能对传统农业的改变，最直观的是在会场外的实物展示。智能叶面积测量系统、采摘机器人、智能人工气候箱、种子发芽室等多种实体的科学仪器和藏在“云”中的数据处理器纷纷亮相。
一家企业的盆栽植物数字表型采集分析系统吸引了大家的目光。“在我们的这台设备里，配备了摄像头。将植物放进去后，会360度自动采集图像并迅速生成数据，为它的健康评分。观测是否有病虫害、病叶面积有多少，可能面临哪些感染等。”一名工作人员正在介绍着。
在智能育种领域，有了专业的人工智能大模型加持可以事半功倍。来自华南农业大学的祝钦泷教授团队就开发了一款名为Plant GPT的AI工具——智能育种决策系统，为新品种培育提供全新途径。“我们思考能否采用人工智能大模型对核酸序列或者蛋白序列进行分析和架构。”祝钦泷表示，“下一步，团队将构建合成生物学方面的图像化指示系统，帮助设计实验，将可节省更多人力和时间成本。”
“人工智能正在对传统生物育种的创新研发路径带来颠覆性和变革性改造。”邓子新院士一语道破，以前大家在做实验的时候，是在自然菌种中筛选有潜在应用价值的种质资源，这是一个被动筛选过程，而现在则是找基因、主动创新、人工设计菌种，效率大幅度提升。
标准化大数据正成为构建生物育种大模型、指导重大产品创制的先决条件。在扬州大学校长刘巧泉看来，人工智能赋能生物育种，改变了原先的研究范式。从“神农尝百草”开始，农业科技人员需要“面朝黄土背朝天”，更多的是通过田间的经验型育种，即肉眼观察和依靠经验育种。如今，在人工智能机器学习的帮助下，科研人员正在通过分子标记辅助选择，加速种质创新。“原本可能需要十年甚至几十年进行资源的改造挖掘，我们通过基因编辑生物技术，可以在原有优良品种基础上，在两三年内对一些重要品种进行升级改造。”
重构：从生物学家到工程师的转变
玉米可以成为含有高叶酸和花青素的食品，普通的稻米可以成为低GI食品，昆虫诱导剂可以让昆虫远离农作物而减少农药使用……通过基因编辑进行种质创新，我们餐桌上的食物正日益丰富多彩。
辅酶Q10可用于治疗心血管疾病、偏头痛、帕金森等，但是随着人年龄的增大，人体内的辅酶Q10会逐渐缺少。如果在吃饭的时候就可以补充辅酶Q10该有多好！来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心的陈晓亚院士就分享了团队的研究成果。他们利用人工智能大模型和机器学习的方式，评估检测出了67科134种植物的辅酶Q类型。“现在我们正在对水稻、小麦等合成辅酶Q9的禾本科植物进行种质创新，希望让它们可以天然合成辅酶Q10。期待着未来大家在吃米饭和馒头的过程中就可以直接补充辅酶Q10！”
在江苏，鸭子是大家喜爱的美食。但对鸭脂肪的选择是个“复杂问题”。盐水鸭需要皮脂薄且有弹性，烤鸭则要求脂肪层较厚，这样烤出来的鸭皮才能满足油润酥脆。为了满足食客们对鸭子“挑肥拣瘦”的需求，科研人员已经对我国的肉鸭品种进行多样性改良。
来自北京畜牧兽医研究所的周正奎研究员透露，为了满足不同的需求，他们已经挖掘筛选到多个调控鸭子皮脂厚度的基因，以此支持各类鸭肉品种的培育。他也介绍了团队已经开展了11年的“千鸭X组计划”。他们希望通过组建一支“鸭子团”，再借助先进技术手段，可以让鸭子长得快、长得好、长得省心。“现在，我们已经发现调控鸭生长速度的‘主效基因’位于鸭子28号染色体上，这个基因能让鸭子在同等饲料的情况下长得更快、更重。”周正奎兴奋地介绍，除了让鸭子长得快，还要让它们更美味健康。鸭肉中肌内脂肪含量，同样也决定了肉质的口感和香味。“我们发现，一种名为氨基乙二酸的物质，对调控鸭胸肌脂肪起着重要作用。”
在大健康领域，食品、生物医药、医疗等交叉学科的科研人员正联合进行农产品的“精深加工研究”。生物技术不仅能挖掘出自然界已有的基因并利用好，还可以“无中生有”，合成生物学的重要性不言而喻。
“圆柚酮具持久而强的柑橘样果香，很受大家的喜欢。以前，提取1公斤圆柚酮需要消耗40万个葡萄柚。但是现在可以使用酵母酿酒发酵产生前体瓦伦烯，这种化学半合成替代了原本需要从葡萄柚中提取圆柚酮的过程，成本降低三成。”邓子新透露，一些西柚味的酸奶、饮料中可能并没有西柚原汁。而一些药品、驱虫剂也会增加圆柚酮以拥有西柚的香味。
在他看来，合成生物学快速发展成为大健康科技创新的新质驱动力。“现在，我们的基因、蛋白、调控元件、细胞底盘犹如土木工程和机械工程中常会说到的砖头、瓦块和零件底盘。生物学家变成了‘工程师’。特别是组合生物合成，让新化合物的设计如同摆拼图。”
未来：从“单点创新”到“全链协同”
生物技术与人工智能技术的交叉融合正在为塑造农业新质生产力注入强劲动能和独特势能。在这背后，不仅需要科学严谨开放包容的生态，更需要跨界协作广泛共享的格局。
在江苏，生物育种钟山实验室正依托南京农业大学、省农科院、扬州大学等优势力量，在重要资源特别是基因资源的挖掘方面取得明显成效。“在实验室里，我们不同的团队可以发挥优势和擅长之处。”刘巧泉表示。以攻克“小麦癌症”赤霉病为例，南京农业大学擅长挖掘抗赤霉病的基因资源，江苏里下河地区农业科学研究所擅长将抗病基因利用到现有品种中，扬州大学可以进行相关抗病性检测，并且将抗病基因纳入现有推广品种中。不同的科研团队为了同一个目标联合上下游进行链式创新。
在万建民看来，作为农业大国，虽然我国在人工智能、基因编辑和合成生物等前沿技术的交叉学科研发初见成效，但依旧不是核心技术的策源地。“我们在原始创新和继承应用等方面，还有较大的提高空间。”他建议，一方面，要发挥新型举国体制优势，加强多学科融合，打破学科壁垒，构建“生物技术为内核、数据智能为引擎”的多学科融合网络。另一方面，要强化重大平台共享和建设，推进链条式创新发展，推动国家级、省部级等设施、平台和实验室共享，建立“数据整合和利用—目标设计和创制—多元环境性状验证—大范围应用推广”全链条创新机制。此外，还要加强领域专业人才培养，特别是既懂生物技术又掌握算法设计的“交叉型科学家”。
在食品安全方面，从落进土地的种子到老百姓的餐桌，国家都设置了多道“门槛”，为食品安全、粮食安全把好关。“我们对不同类型的基因编辑产品，采取分类管理。当前，我国也在制定相关的安全评价指南。”农业农村部科技发展中心黄耀辉博士表示。
