智能育種：告別“手記”用上“手機”
《》（ 2015年10月12日 06 版）
編者按
在育種基地，科研人員會隨手拿著一個小本，他們用這個本本來記錄試驗數據，“互聯網+”襲來，育種科研也需要邁入信息化時代了，告別“手記”用上“手機”，帶來不一樣的效率，本期《走進研發中心》帶您看鶴壁農科院的“互聯網+”農業科研智能化管理系統。
互聯網智能管理育種全過程——
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范亞旭本報記者張培奇文/圖 仲秋時節，記者來到河南省鶴壁農科院試驗田里，陽光下個個顆粒飽滿等待收獲玉米棒，在微風中略動。在試驗田地頭，一排豎立起的標識牌十分醒目。“標識牌上標注的是玉米品種信息及二維碼標識，只要用手機掃描一下便可以了解玉米品種長勢信息。”鶴壁市農科院研究員常建智說。 二維碼標識只是鶴壁農科院采用“互聯網+”農業科研智能化管理系統的冰山一角。為適應農業科研大數據的要求，鶴壁農科院投資30多萬元，引入了“互聯網+”農業科研智能化管理系統。鶴壁市農科院黨委書記郭民華介紹，鶴壁市農科院在全國農業科研院所中率先使用“互聯網+”農業科研智能化管理系統，提高了科研工作效率，讓育種更加直觀。 “讓農戶更加直觀地了解玉米的栽培管理方法、生長周期、血緣等信息。管理時上多少肥料，掃一下二維碼就清晰可見。” 試驗田內一個個玉米品種通過標識牌成方連片地展示在眼前。作為國家展示田示范點，鶴壁農科院為新品種的推廣前期做足工作，早在玉米播種期科研人員就用獨創的玉米精準播種方式，利用縱橫垂直交錯的繩子精準定位點播種子，保證玉米種植密度，不多株、不少株、不偏株。標識牌上添加的二維碼又能夠直接掃描顯示玉米品種的特征特性、各生育期適宜的氣象條件、管理技術要點等信息。 “整個鶴壁農科院試驗田內設國家展示田玉米品種有11個，且全部已經通過國審的品種，二維碼的使用可以讓大家更清楚地了解玉米的特征特性、栽培管理方法、生產氣象條件等。”常建智介紹，我們定期組織開現場觀摩會，讓種糧大戶、合作社、種子購銷企業等來親自看玉米的生長性狀，通過二維碼記錄玉米的整個長勢，讓玉米品種推廣變得可視化。同時通過分析品種長勢、環境適應性等選擇各項性能最好的品種進行推廣。 因為二維碼的使用可以讓農戶更加直觀地了解玉米的栽培管理方法、生長周期、血緣等信息。管理時上多少肥料，掃一下二維碼就清晰可見。“這對種植戶也起到指導玉米生產的作用，無形中對種植戶也進行了一次指導培訓。”常建智說，玉米在本地究竟長得怎么樣，老百姓、經銷商、技術員都清楚了，明年種子品種選擇權交由老百姓決定。 “品種名稱：浚單29。品種來源：浚313×浚66。審定編號：國審玉2011012。技術要點：1.播期和密度：6月15日前播種，種植密度每畝4500株左右。2.田間管理：使用玉米專用包衣劑對種子進行藥劑處理，苗期注意防治薊馬、棉鈴蟲等蟲害，保證苗齊苗壯;苗期少施肥，大喇叭口期重施肥，同時用辛硫磷顆粒劑丟心，防止玉米螟和蚜蟲。”記者拿起手機隨機掃描了一個二維碼幾秒鐘后顯示。 “實現育種全程信息化，將數據庫服務器、科研主管材料管理、技術人員田間數據、育種家上報數據等互聯互通。” “再等上一周的時間玉米就可以收了。”在試驗地里，常建智看著和同事們一起培育出的玉米長勢優良，顆粒也已經飽滿，臉上露出了笑容。 如今，鶴壁農科院把生產與科研結合，根據玉米育種不同環節，在組合鑒定方面每年種植上萬個小區，每個小區通過軟件實現智能化管理。“‘互聯網+’農業科研智能化管理系統投入使用后，在今后的科研工作中實現了省時省工，起到了提高工作效率作用。”常建智說。 鶴壁農科院分子育種實驗室主任王幫太介紹，系統還可以實現田間數據調查無紙化，實現育種材料編碼條碼化。在試驗田里，記者見到每個片區的玉米葉上都附帶著一個條形碼。王幫太說，這些條形碼是為了方便玉米育種數據信息的收集管理。“以前我們在田間調查玉米農藝性狀全部是拿著實驗本，一邊測量一邊記錄，回去還要把記錄的內容輸入電腦中，這之間就容易出現誤差；而現在有了田間數據采集器，和掃描二維碼一樣直接采集到玉米的生長信息，同步上傳輸入電腦數據庫里了，省去了很多環節。” 如今，鶴壁農科院的高科技育種新模式，通過移動育種數據采集設備，直接對田間玉米進行條碼掃描識別，從而完成對玉米信息數據的采集。“采集后的信息全部由電腦打印，種子袋也有以前的手寫全部實現了標簽化，減少了誤差。”王幫太說。 系統還具有玉米育種材料世代追蹤的功能。王幫太介紹，每個玉米組合都是通過母本、父本雜交后形成的，系統可以快速、準確地將其來源查出來，便于科研過程中培育管理。 通過智能化管理系統鶴壁農科院實現了育種全程信息化。這個過程中鶴壁農科院將實現數據庫服務器、科研主管材料管理、技術人員田間數據、育種家上報數據等互聯互通。王幫太介紹，科研主管實現育種數據查詢、審核，然后通過人員權限設定，制定采集任務，并形成一套育種目標、方案；而育種基地的育種技術人員則不斷接受采集任務、上報基地采集數據，試驗基地的育種家同時不斷地對數據進行查詢，接受任務、上報數據，這個過程中加快玉米新品種的培育。 “系統最大的功能是規范管理，輔助育種科研，減少誤差、降低失誤率，加速育種進程。” 到今年年底鶴壁市農科院將實現種質資源庫管理，提供育種材料庫存動態管理，育種圖文資料存檔及種質系譜溯源信息；并支持自交系材料選育管理及雜交材料管理，玉米品種、自交系材料分析。“建好后我們將多年以來收集的3000多份豐富的玉米育種材料全部導入到種質庫，然后逐步把信息輸入到里面，形成完整的種質資源庫管理系統。”常建智說。 通過系統鶴壁農科院已經實現了田間信息溯源，可以直接選擇看到品種的親本及其圖片，與親本進行更加直觀的對比。“科研不能僅憑記憶，特別是做品種鑒定時，要去查出產品的特性，以前要翻箱倒柜翻閱記錄本看前幾年的材料，現在我們只需要輸入內容，系統可以直接搜索查看。”王幫太說。 在田間種植管理和優良品種的展示中，系統已經發揮了作用，功能同時還在逐步完善。王幫太說，全程試驗地的監控系統中，除了能夠控制鶴壁基地以外，同樣能夠監控到海南基地。“海南140多畝的試驗田在鶴壁全天24小時都能夠監控到。” 鶴壁市農科院還通過系統收集田間多點多材料文本數據，利用田間數據采集器拍照，系統對照片集中收集管理，經過分析處理產生玉米最新生長數據，二維碼、條形碼系統數據隨之更新。“以前需要20名工作人員忙上一周的測量、記錄、統計工作，現在3名工作人員3天就能完成。”常建智說，這也實現了年與年之間的長勢對比，需要數據時可以隨時調出來。 在鶴壁農科院實驗室內，工作人員正在對玉米籽粒提取其DNA，王幫太向記者介紹，所檢測的DNA通過數據材料分析來對玉米新材料進行輔助選擇。對種質資源庫存放的穩定育種材料進行種質資源類群劃分，為常規育種提供可靠的數據。一個完善的數據庫需要長期的數據積累工作，包括材料的豐富性、性狀的準確性、多樣性等，而這所有的工作都離不開互聯網智能系統的支持。 對于玉米品種培育、選育是一個漫長且具有挑戰性的工作。“系統最大的功能是規范管理，輔助育種科研，減少誤差、降低失誤率，加速育種進程。”鶴壁市農科院院長田正煊坦言。 |
圖說
條形碼 鶴壁農科院工作人員向記者展示玉米品種標記，這些標記條形碼是為了方便育種數據信息的收集管理。 二維碼 在鶴壁農科院試驗田內的國家展示玉米品種，品種名稱標示牌的右上角為含有品種長勢信息的二維碼標識。 管理系統的功能 鶴壁農科院“互聯網+”農業科研智能化管理系統，可以實現育種材料編碼條碼化，田間數據調查無紙化、高效采集；育種材料世代追蹤，系譜圖直觀體現；種質庫管理，提供育種材料庫存動態管理，領用記錄，育種圖文資料存檔及種質系譜溯源信息；支持自交系材料選育管理及雜交材料管理，玉米品種、自交系材料分析；多年多點多材料文本數據，照片集中管理；玉米科研育種專用，通過終端可同時在線聯網使用，育種團隊成員間在有權限情況下可實現數據共享，異地試驗站育種資源信息及時傳輸匯總，及時掌握育種信息動態。 育種數據管理第一重要 李奉令 很多種子公司，包括大型種業企業，在育種數據的管理、匯總、分析、利用上有明顯的不足和落后，育種信息化是很多大型種業企業急需解決的課題。沒有先進的育種數據管理系統，就實現不了現代商業育種。“育種數據管理第一重要”，只有開展了科學扎實的育種數據管理工作才能進行更方便和更高水平的數據分析利用工作。 手工記錄，方式落后，效率低。中國目前的育種工作，大多停留在田間手工記錄在本子上的階段，這就需要，二次數據整理和錄入工作，易出錯，數據整理工作量大，數據采集滯后。甚至出現，歷史育種數據成為垃圾數據的糟糕局面。 育種工作保密性急需加強。手工采集方式，決定了額外的技術工人培訓指導，育種工作幾無保密性可言，技術工人管理、使用存在一系列衍生問題。制約育種工作的順利開展。 育種工作缺乏有力手段實現數據及時匯總。手工采集的方式，很難保證及時的數據匯總工作，這樣就很難保證育種工作進度的完成，從全局考慮，增大了育種工作管理的難度。數據報不上來，數據分析利用，制訂下一步育種計劃都要受影響。 育種工作急需加強數據分析利用工作。數據的采集是為了數據的分析和利用，很多人談到國內育種工作的水平時會談及“經驗”二字，個人搞育種憑經驗，商業化育種也靠經驗那就是一件大事了。用Excel進行育種數據管理，分類匯總，查找材料，僅是利用電腦進行育種數據分析的基礎，我們距離先鋒、先正達的育種管理水平還差很多。 我們拍攝了那么多的材料照片，卻沒有好的辦法利用上，比如：我們看一個材料在多個年代中的田間性狀表現的圖片，無法實現，因為Excel沒有提供這樣的功能，這需要專業的育種數據管理軟件來實現。再比如：需要從歷年材料中篩選出符合某些條件的材料，我們也沒有辦法實現，因為我們的數據是分放在不同Excel表單文件中的。 育種工作需要配備高效信息采集設備。先正達的育種人員田間采集數據使用的是一種移動采集設備，國內也已經開發成功類似的設備，比如：農博士育種家的移動采集終端基于WindowsMobile平臺自主開發實現，與農博士育種家軟件無縫鏈接，實現了田間一次數據采集，全部育種數據集中匯總的應用水平。
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