智能育種：告別“手記”用上“手機(jī)”
《農(nóng)民日?qǐng)?bào)》（ 2015年10月12日 06 版）
編者按
在育種基地，科研人員會(huì)隨手拿著一個(gè)小本，他們用這個(gè)本本來(lái)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，“互聯(lián)網(wǎng)+”襲來(lái)，育種科研也需要邁入信息化時(shí)代了，告別“手記”用上“手機(jī)”，帶來(lái)不一樣的效率，本期《走進(jìn)研發(fā)中心》帶您看鶴壁農(nóng)科院的“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)科研智能化管理系統(tǒng)。
互聯(lián)網(wǎng)智能管理育種全過(guò)程——
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范亞旭本報(bào)記者張培奇文/圖 仲秋時(shí)節(jié)，記者來(lái)到河南省鶴壁農(nóng)科院試驗(yàn)田里，陽(yáng)光下個(gè)個(gè)顆粒飽滿等待收獲玉米棒，在微風(fēng)中略動(dòng)。在試驗(yàn)田地頭，一排豎立起的標(biāo)識(shí)牌十分醒目。“標(biāo)識(shí)牌上標(biāo)注的是玉米品種信息及二維碼標(biāo)識(shí)，只要用手機(jī)掃描一下便可以了解玉米品種長(zhǎng)勢(shì)信息。”鶴壁市農(nóng)科院研究員常建智說(shuō)。 二維碼標(biāo)識(shí)只是鶴壁農(nóng)科院采用“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)科研智能化管理系統(tǒng)的冰山一角。為適應(yīng)農(nóng)業(yè)科研大數(shù)據(jù)的要求，鶴壁農(nóng)科院投資30多萬(wàn)元，引入了“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)科研智能化管理系統(tǒng)。鶴壁市農(nóng)科院黨委書記郭民華介紹，鶴壁市農(nóng)科院在全國(guó)農(nóng)業(yè)科研院所中率先使用“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)科研智能化管理系統(tǒng)，提高了科研工作效率，讓育種更加直觀。 “讓農(nóng)戶更加直觀地了解玉米的栽培管理方法、生長(zhǎng)周期、血緣等信息。管理時(shí)上多少肥料，掃一下二維碼就清晰可見。” 試驗(yàn)田內(nèi)一個(gè)個(gè)玉米品種通過(guò)標(biāo)識(shí)牌成方連片地展示在眼前。作為國(guó)家展示田示范點(diǎn)，鶴壁農(nóng)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(dú)創(chuàng)的玉米精準(zhǔn)播種方式，利用縱橫垂直交錯(cuò)的繩子精準(zhǔn)定位點(diǎn)播種子，保證玉米種植密度，不多株、不少株、不偏株。標(biāo)識(shí)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(shù)要點(diǎn)等信息。 “整個(gè)鶴壁農(nóng)科院試驗(yàn)田內(nèi)設(shè)國(guó)家展示田玉米品種有11個(gè)，且全部已經(jīng)通過(guò)國(guó)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(chǎn)氣象條件等。”常建智介紹，我們定期組織開現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)，讓種糧大戶、合作社、種子購(gòu)銷企業(yè)等來(lái)親自看玉米的生長(zhǎng)性狀，通過(guò)二維碼記錄玉米的整個(gè)長(zhǎng)勢(shì)，讓玉米品種推廣變得可視化。同時(shí)通過(guò)分析品種長(zhǎng)勢(shì)、環(huán)境適應(yīng)性等選擇各項(xiàng)性能最好的品種進(jìn)行推廣。 因?yàn)槎S碼的使用可以讓農(nóng)戶更加直觀地了解玉米的栽培管理方法、生長(zhǎng)周期、血緣等信息。管理時(shí)上多少肥料，掃一下二維碼就清晰可見。“這對(duì)種植戶也起到指導(dǎo)玉米生產(chǎn)的作用，無(wú)形中對(duì)種植戶也進(jìn)行了一次指導(dǎo)培訓(xùn)。”常建智說(shuō)，玉米在本地究竟長(zhǎng)得怎么樣，老百姓、經(jīng)銷商、技術(shù)員都清楚了，明年種子品種選擇權(quán)交由老百姓決定。 “品種名稱：浚單29。品種來(lái)源：浚313×浚66。審定編號(hào)：國(guó)審玉2011012。技術(shù)要點(diǎn)：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(duì)種子進(jìn)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(shí)用辛硫磷顆粒劑丟心，防止玉米螟和蚜蟲。”記者拿起手機(jī)隨機(jī)掃描了一個(gè)二維碼幾秒鐘后顯示。 “實(shí)現(xiàn)育種全程信息化，將數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、科研主管材料管理、技術(shù)人員田間數(shù)據(jù)、育種家上報(bào)數(shù)據(jù)等互聯(lián)互通。” “再等上一周的時(shí)間玉米就可以收了。”在試驗(yàn)地里，常建智看著和同事們一起培育出的玉米長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良，顆粒也已經(jīng)飽滿，臉上露出了笑容。 如今，鶴壁農(nóng)科院把生產(chǎn)與科研結(jié)合，根據(jù)玉米育種不同環(huán)節(jié)，在組合鑒定方面每年種植上萬(wàn)個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)智能化管理。“‘互聯(lián)網(wǎng)+’農(nóng)業(yè)科研智能化管理系統(tǒng)投入使用后，在今后的科研工作中實(shí)現(xiàn)了省時(shí)省工，起到了提高工作效率作用。”常建智說(shuō)。 鶴壁農(nóng)科院分子育種實(shí)驗(yàn)室主任王幫太介紹，系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)田間數(shù)據(jù)調(diào)查無(wú)紙化，實(shí)現(xiàn)育種材料編碼條碼化。在試驗(yàn)田里，記者見到每個(gè)片區(qū)的玉米葉上都附帶著一個(gè)條形碼。王幫太說(shuō)，這些條形碼是為了方便玉米育種數(shù)據(jù)信息的收集管理。“以前我們?cè)谔镩g調(diào)查玉米農(nóng)藝性狀全部是拿著實(shí)驗(yàn)本，一邊測(cè)量一邊記錄，回去還要把記錄的內(nèi)容輸入電腦中，這之間就容易出現(xiàn)誤差；而現(xiàn)在有了田間數(shù)據(jù)采集器，和掃描二維碼一樣直接采集到玉米的生長(zhǎng)信息，同步上傳輸入電腦數(shù)據(jù)庫(kù)里了，省去了很多環(huán)節(jié)。” 如今，鶴壁農(nóng)科院的高科技育種新模式，通過(guò)移動(dòng)育種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，直接對(duì)田間玉米進(jìn)行條碼掃描識(shí)別，從而完成對(duì)玉米信息數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽化，減少了誤差。”王幫太說(shuō)。 系統(tǒng)還具有玉米育種材料世代追蹤的功能。王幫太介紹，每個(gè)玉米組合都是通過(guò)母本、父本雜交后形成的，系統(tǒng)可以快速、準(zhǔn)確地將其來(lái)源查出來(lái)，便于科研過(guò)程中培育管理。 通過(guò)智能化管理系統(tǒng)鶴壁農(nóng)科院實(shí)現(xiàn)了育種全程信息化。這個(gè)過(guò)程中鶴壁農(nóng)科院將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、科研主管材料管理、技術(shù)人員田間數(shù)據(jù)、育種家上報(bào)數(shù)據(jù)等互聯(lián)互通。王幫太介紹，科研主管實(shí)現(xiàn)育種數(shù)據(jù)查詢、審核，然后通過(guò)人員權(quán)限設(shè)定，制定采集任務(wù)，并形成一套育種目標(biāo)、方案；而育種基地的育種技術(shù)人員則不斷接受采集任務(wù)、上報(bào)基地采集數(shù)據(jù)，試驗(yàn)基地的育種家同時(shí)不斷地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，接受任務(wù)、上報(bào)數(shù)據(jù)，這個(gè)過(guò)程中加快玉米新品種的培育。 “系統(tǒng)最大的功能是規(guī)范管理，輔助育種科研，減少誤差、降低失誤率，加速育種進(jìn)程。” 到今年年底鶴壁市農(nóng)科院將實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源庫(kù)管理，提供育種材料庫(kù)存動(dòng)態(tài)管理，育種圖文資料存檔及種質(zhì)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(lái)收集的3000多份豐富的玉米育種材料全部導(dǎo)入到種質(zhì)庫(kù)，然后逐步把信息輸入到里面，形成完整的種質(zhì)資源庫(kù)管理系統(tǒng)。”常建智說(shuō)。 通過(guò)系統(tǒng)鶴壁農(nóng)科院已經(jīng)實(shí)現(xiàn)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(jìn)行更加直觀的對(duì)比。“科研不能僅憑記憶，特別是做品種鑒定時(shí)，要去查出產(chǎn)品的特性，以前要翻箱倒柜翻閱記錄本看前幾年的材料，現(xiàn)在我們只需要輸入內(nèi)容，系統(tǒng)可以直接搜索查看。”王幫太說(shuō)。 在田間種植管理和優(yōu)良品種的展示中，系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)揮了作用，功能同時(shí)還在逐步完善。王幫太說(shuō)，全程試驗(yàn)地的監(jiān)控系統(tǒng)中，除了能夠控制鶴壁基地以外，同樣能夠監(jiān)控到海南基地。“海南140多畝的試驗(yàn)田在鶴壁全天24小時(shí)都能夠監(jiān)控到。” 鶴壁市農(nóng)科院還通過(guò)系統(tǒng)收集田間多點(diǎn)多材料文本數(shù)據(jù)，利用田間數(shù)據(jù)采集器拍照，系統(tǒng)對(duì)照片集中收集管理，經(jīng)過(guò)分析處理產(chǎn)生玉米最新生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，二維碼、條形碼系統(tǒng)數(shù)據(jù)隨之更新。“以前需要20名工作人員忙上一周的測(cè)量、記錄、統(tǒng)計(jì)工作，現(xiàn)在3名工作人員3天就能完成。”常建智說(shuō)，這也實(shí)現(xiàn)了年與年之間的長(zhǎng)勢(shì)對(duì)比，需要數(shù)據(jù)時(shí)可以隨時(shí)調(diào)出來(lái)。 在鶴壁農(nóng)科院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，工作人員正在對(duì)玉米籽粒提取其DNA，王幫太向記者介紹，所檢測(cè)的DNA通過(guò)數(shù)據(jù)材料分析來(lái)對(duì)玉米新材料進(jìn)行輔助選擇。對(duì)種質(zhì)資源庫(kù)存放的穩(wěn)定育種材料進(jìn)行種質(zhì)資源類群劃分，為常規(guī)育種提供可靠的數(shù)據(jù)。一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫(kù)需要長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累工作，包括材料的豐富性、性狀的準(zhǔn)確性、多樣性等，而這所有的工作都離不開互聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)的支持。 對(duì)于玉米品種培育、選育是一個(gè)漫長(zhǎng)且具有挑戰(zhàn)性的工作。“系統(tǒng)最大的功能是規(guī)范管理，輔助育種科研，減少誤差、降低失誤率，加速育種進(jìn)程。”鶴壁市農(nóng)科院院長(zhǎng)田正煊坦言。 |
圖說(shuō)
條形碼 鶴壁農(nóng)科院工作人員向記者展示玉米品種標(biāo)記，這些標(biāo)記條形碼是為了方便育種數(shù)據(jù)信息的收集管理。 二維碼 在鶴壁農(nóng)科院試驗(yàn)田內(nèi)的國(guó)家展示玉米品種，品種名稱標(biāo)示牌的右上角為含有品種長(zhǎng)勢(shì)信息的二維碼標(biāo)識(shí)。 管理系統(tǒng)的功能 鶴壁農(nóng)科院“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)科研智能化管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)育種材料編碼條碼化，田間數(shù)據(jù)調(diào)查無(wú)紙化、高效采集；育種材料世代追蹤，系譜圖直觀體現(xiàn)；種質(zhì)庫(kù)管理，提供育種材料庫(kù)存動(dòng)態(tài)管理，領(lǐng)用記錄，育種圖文資料存檔及種質(zhì)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(diǎn)多材料文本數(shù)據(jù)，照片集中管理；玉米科研育種專用，通過(guò)終端可同時(shí)在線聯(lián)網(wǎng)使用，育種團(tuán)隊(duì)成員間在有權(quán)限情況下可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，異地試驗(yàn)站育種資源信息及時(shí)傳輸匯總，及時(shí)掌握育種信息動(dòng)態(tài)。 育種數(shù)據(jù)管理第一重要 李奉令 很多種子公司，包括大型種業(yè)企業(yè)，在育種數(shù)據(jù)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(yè)企業(yè)急需解決的課題。沒(méi)有先進(jìn)的育種數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，就實(shí)現(xiàn)不了現(xiàn)代商業(yè)育種。“育種數(shù)據(jù)管理第一重要”，只有開展了科學(xué)扎實(shí)的育種數(shù)據(jù)管理工作才能進(jìn)行更方便和更高水平的數(shù)據(jù)分析利用工作。 手工記錄，方式落后，效率低。中國(guó)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(shù)據(jù)整理和錄入工作，易出錯(cuò)，數(shù)據(jù)整理工作量大，數(shù)據(jù)采集滯后。甚至出現(xiàn)，歷史育種數(shù)據(jù)成為垃圾數(shù)據(jù)的糟糕局面。 育種工作保密性急需加強(qiáng)。手工采集方式，決定了額外的技術(shù)工人培訓(xùn)指導(dǎo)，育種工作幾無(wú)保密性可言，技術(shù)工人管理、使用存在一系列衍生問(wèn)題。制約育種工作的順利開展。 育種工作缺乏有力手段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及時(shí)匯總。手工采集的方式，很難保證及時(shí)的數(shù)據(jù)匯總工作，這樣就很難保證育種工作進(jìn)度的完成，從全局考慮，增大了育種工作管理的難度。數(shù)據(jù)報(bào)不上來(lái)，數(shù)據(jù)分析利用，制訂下一步育種計(jì)劃都要受影響。 育種工作急需加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析利用工作。數(shù)據(jù)的采集是為了數(shù)據(jù)的分析和利用，很多人談到國(guó)內(nèi)育種工作的水平時(shí)會(huì)談及“經(jīng)驗(yàn)”二字，個(gè)人搞育種憑經(jīng)驗(yàn)，商業(yè)化育種也靠經(jīng)驗(yàn)?zāi)蔷褪且患笫铝恕Ｓ肊xcel進(jìn)行育種數(shù)據(jù)管理，分類匯總，查找材料，僅是利用電腦進(jìn)行育種數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，我們距離先鋒、先正達(dá)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(méi)有好的辦法利用上，比如：我們看一個(gè)材料在多個(gè)年代中的田間性狀表現(xiàn)的圖片，無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)镋xcel沒(méi)有提供這樣的功能，這需要專業(yè)的育種數(shù)據(jù)管理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。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(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槲覀兊臄?shù)據(jù)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(shè)備。先正達(dá)的育種人員田間采集數(shù)據(jù)使用的是一種移動(dòng)采集設(shè)備，國(guó)內(nèi)也已經(jīng)開發(fā)成功類似的設(shè)備，比如：農(nóng)博士育種家的移動(dòng)采集終端基于WindowsMobile平臺(tái)自主開發(fā)實(shí)現(xiàn)，與農(nóng)博士育種家軟件無(wú)縫鏈接，實(shí)現(xiàn)了田間一次數(shù)據(jù)采集，全部育種數(shù)據(jù)集中匯總的應(yīng)用水平。
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