第19届国际植物学大会运动之一——2017年国家自然科学基金委员会与国际水稻研究所团结钻研会日前在深圳举行。大会上，来自海内外水稻研究领域的百余位高水平专家就进一步挖掘更多产量、株型、抗性、肥水使用、品质营养等高效等位基因，创造相宜中国与东南亚地区的新种质，应对天气转变，开发可一连莳植模式等多主题睁开交流钻研——
水稻养育人类万年，是当今天下过半生齿的主食。水稻莳植凝聚着人类的心血与智慧。国际水稻研究所等机构推动“第一次绿色革命”，中国育种学家探索杂交育种，都曾为水稻“高产、稳产、优质、高效”作出重大孝顺，效果惠及亚非17个国家的几万万稻农。
基因手艺为水稻加速“升级换代”涤讪了基础。1998年,多国科学家启动了国际水稻基因组测序妄想，2004年绘制完成水稻基因组序列全图，并相继在手艺平台、重测序、功效基因的克隆和调控网络剖析方面取得系列主要效果。近年来，随着高通量、高精度基因测序手艺的生长，人们已经可以一次并行对几十万到几百万条DNA分子举行序列测定，并从中筛选出有价值的信息。水稻从古板“履历育种”向现代“准确育种”跃升，设计“未来水稻”成为可能。
从通例育种到分子设计育种
以基因手艺为焦点的分子设计育种，让水稻育种周期更短、更有针对性，代表了水稻育种的生长偏向
作甚“未来水稻”？这得从水稻育种提及。恒久以来，水稻育种主要使用通例育种手艺，选用两个在遗传上有一定差别、性状又能互补的水稻品种举行杂交，在后续世代一连选择切合育种目的的品系，或直接选择具有显着优势的第一代杂交种用于农业莳植。
杂交品种经常比他们的亲株单产更高、更耐寒、抗倒伏性更强。这种“杂种优势”在农业中很普遍，在水稻莳植中尤为显着。已往几十年间，通例育种手艺的前进显著增添了水稻产量，彰显“杂种优势”的应用价值。“杂交水稻之父”袁隆平院士近年来相继推出“Y两优900”“超优千号”等“超等杂交稻”品种，一直刷新单产纪录，亩产已经突破1000公斤。
“杂种优势”由水稻的基因决议，一项剖析显示，与能量代谢和传输相关的基因在高产杂交稻品种LYP9中特殊活跃，说明这些基因可能在“杂种优势”的研究中特殊主要。
水稻的基因有着富厚的多样性和重大的作用机制——在差别水肥条件和天气情形莳植同样品种的水稻，长出来的稻子从外观到产量可能相去甚远。多年来，科学家开展普遍国际相助，目的就是剖析水稻基因组所有基因的功效及主要农业性状等位基因的功效多样性,并将研究效果运用到水稻遗传改良中。
用基因手艺改变水稻育种方法，有更多的现实考量。统计数据显示，受全球生齿增添和可耕地总面积镌汰的影响，未来20年，水稻产量必需成倍增添才华知足全球需求。以基因手艺为焦点的分子设计育种，让水稻育种周期更短、更有针对性，代表了水稻育种的生长偏向。
除丰产性之外，抗病性、优质性、广适性等特征也是水稻育种学家们不懈追求的目的。在分子育种时代，科学家可通过研究、设计差别农艺性状的基因，来改善水稻植株，培育出“超等稻”的升级版——“未来水稻”。在“超等稻”的基础上，“未来水稻”还将具备高营养、多功效等特点，稻米食用者将有更多细分解、个性化的选择计划。
基因组数据平台免费开放
3000份水稻焦点种质基因组原始测序数据的开放，为相关研究提供了重大的数据库，有助于突破相关手艺瓶颈，周全提升我国以致全球水稻基因组研究和分子育种水平
在2017年国家自然科学基金委员会与国际水稻研究所团结钻研会上，多名科学家就分子设计育种手艺、水稻种质基因组测序数据的使用等主题作了报告。中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员徐建龙在交流中称，他们从3000份测序的水稻焦点种质中挖掘抗旱性和耐低氮能力强的亲本，通过基因定位、基因聚合、标记追踪等手艺，起源筛选出抗旱性与耐低氮聚合于一体的品种，为水稻抗逆育种创造了中心质料。
这3000份已测序的水稻焦点种质基因组，来自由中国农业科学院、国际水稻研究所和华大基因配合完成的“3000份水稻基因组”项目效果。这是迄今为止全天下最大的植物基因组测序项目，包括泉源于中国的500份代表性子料，以及国际水稻研究所网络的泉源于89个国家的2500份质料，代表了全球25万份水稻种质基因的多样性。这些质料的基因组序列等信息，通过国际水稻信息学同盟和“云之稻”平台免费向海内外研究者开放。
中国科学院院士、水稻分子育种专家李家洋以为，“3000份水稻焦点种质基因组原始测序数据的开放，为水稻基因组研究提供了重大的数据库，有助于突破水稻重大性状分子改良的手艺瓶颈，周全提升我国以致全球水稻基因组研究和分子育种水平”。
基因组测序数据库相当于为研发服务的标准化公共基础设施。未来，更多领域、更深入、更细腻的基因重测序，将围绕详细水稻科研项目一连睁开。
人工智能为研发提速
定向设计水稻品种可又好又快地实现新品种培育，还能为米饭在“主食”之外增添“营养品”的身份……高新科技对整个农业工业的倾覆式刷新将指日可待
不久前，一项历时16年的科研深耕结出硕果。李家洋和中国农业科学院深圳农业基因组研究所所长钱前向导的团队使用基因手艺对水稻举行分子标记设计育种，培育出“既有南方籼稻产量，又有北方粳稻品质”的籼粳稻杂交新品种。
分子设计育种已经让水稻实现高产与优质得兼。钱前以为，定向设计水稻品种可又好又快地实现新品种培育，能够大规模增添水稻品种。“大米口感好欠好主要取决于两个基因。弄明确这一点,我们就可以对差别品种举行响应的置换和刷新,获得想要的口胃。”
“去年底，我们找到了某个基因,用它可以培育出高产高抗性淀粉的水稻,适合糖尿病人食用。”李家洋说，“在不久的未来，这个手艺会有重大突破，我国1亿多位糖尿病患者将因此受益”。
定向设计还将为米饭在“主食”之外增添“营养品”的身份。未来，彩色米、富含特定营养元素的“功效水稻”也将走出实验室，摆上黎民餐桌，创立并引领人们对水稻的颜色、形状、品质、营养等方面的个性化需求，提高人们康健水平。
在长年累月的研究中，我国科学家已经确认水稻大宗农艺性状的功效基因及其调控网络。有统计显示，近5年来，《细胞》《自然》《科学》等国际顶级学术期刊揭晓的水稻基因文章，有40%来自于中国科学家，反应了我国在水稻基因组学领域的大幅前进。
在我国唯一专门从事农业基因组学研究的国家级研究所——中国农业科学院深圳农业基因组研究所，多个研究团队在植株分蘖数调控网络、二代基因组测序的主要算法等项目取得多项国际领先效果。这个研究所配备了一个高性能盘算中心作为硬件支持——可同时组装10个农业大基因组，同时运行500个重测序盘算，存储5000套基因组数据，实现超大规模农业生物信息学盘算。
不过，从实验室研究效果到商业化产品，需要经由中心试验、情形释放、生产性试验、清静证书申请等环节，这一历程至少需要10年以上。
在国际上，已有公司超前性地引入人工智能手艺，为“未来水稻”产品研发加速。美国Atomwise公司开发的手艺能够通过强盛的深度学习算法和超等盘算机，在数百万个潜在目的中剖析、展望并找出可能会对病虫害控制爆发起劲影响的分子。该手艺还通过识别分子间相互作用模式举行深度自我学习，提高展望准确度。
高新科技对整个农业工业的倾覆式刷新将指日可待。农民将通过移动装备指挥传感器、机械人、卫星和航空成像等装备，通过大数据剖析及人工智能开发出最新手艺耕地种田；一线大都市将工业化、大规模地推进立体农业，使都会空间成为未来食物的主要泉源地之一；农业与餐饮、休闲、科研、教育等领域跨界融合的新业态将愈发富厚，农民将通过提升服务获得逾额回报，农业生产和消耗者之间的信息隔膜将逐步消除……