科研进展

Plant Com | 安徽农业大学农学院基于水稻3KRGP 构建“全基因组选择”智能育种平台

发布日期:2025-05-14浏览次数:

本网讯 2024年10月,农业农村部印发《关于大力发展智慧农业的指导意见》,着重强调推进育制种智能化进程,要求着力开发智能设计育种工具,以大幅缩短育种周期。2025年中央一号文件进一步明确,确保国家粮食安全是推进中国式现代化的基础支撑。作为农业的"芯片",种业发展关乎粮食安全战略全局,已被提升至前所未有的高度。在此背景下,全基因组选择预测(Genome selection, GS)作为新一代智能育种技术,对于加快动植物育种进程、提升我国设计育种水平具有重要意义。然而,构建具备遗传多样性的GS训练群体面临周期长、成本高的难题,亟需开发标准化训练群体及配套育种平台。

近日,农学院水稻抗逆分子设计育种创新团队在国际权威学术期刊《Plant Communications》(中科院1TopIF=9.4)中发表题为“Rice3kGS: a powerful web platform and database for large-scale genome selection”的研究文章,构建了Rice3KGS的智能化水稻育种平台。

Rice3KGS平台将LightGBM算法与贝叶斯方法融合,打造出增强型GS模型LGBMY。经测试对比,相较于原始模型,LGBMY的预测准确性平均提升了5.2%。不过,基于多个不同类型的性状的测试结果显示,不同的GS模型在预测时存在一定偏好性。依托我国各育种单位和科研机构广泛运用的全球来源的3000份水稻种质资源(3KRGP),围绕56个关键农艺性状展开深入研究,结合已发表的论文,搜集到超过12万个(次)表型数据点。Rice3KGS平台除了具备当前GS工具常用的单核苷酸多态性(SNP)数据集外,还新增了多种类型的基因型数据集,如结构变异(SV)、基因存在-缺失变异(PAV)等,为用户提供了更为丰富的基因型选择。Rice3KGS还配备了用户友好型的在线分析工具,集多环境下表型处理、亚群选择、GS模型选择、基因型选择、结果可视化以及优良品系选择等功能于一体。

安徽农业大学农学院青年教师张超普与河北农业大学农学院崔彦茹副教授为本文的共同第一作者,安徽农业大学农学院黎珉副教授与中国农业科学院作物科学研究所王文生研究员为本文的共同通讯作者。安徽省农科院水稻所助理研究员朱倩、中国农业科学院作物科学研究所张帆研究员以及长江大学邱先进教授参与了本项研究,黎志康教授对本研究给予了重要指导。农学院多名硕士研究生以及本科生参与了本研究。百奥华兴生物科技有限公司梁齐齐博士和高级工程师喻宇烨为本研究提供了技术支持。该研究得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、中国农业科学院创新工程和南繁专项等资助。(图文/张超普 黎珉 编辑/范宇 审核/余恩)