AI育种，迎来“基因科学家”

本报记者 黄晓慧

“我们这些田间地头的育种人，也用上AI科技了。”近日，“丰登”联合研发团队收到了广西大学从事水稻分子育种的科研人员黄福钢发来的感谢消息。

2024年4月，由上海人工智能实验室、崖州湾国家实验室、中国农业大学等科研单位组成的联合研发团队，发布“丰登·种业大模型”。经过科研攻关，研究团队在大模型的基础上于今年7月推出生物育种领域的科研智能体——“丰登·基因科学家”，辅助科研人员探索和验证未知的基因功能。

作物育种的关键在于通过基因组精准设计优化农艺性状。自2005年水稻全基因组测序完成以来，多国投入大量资源致力于基因功能解析，但进展缓慢。传统育种研究高度依赖专家经验，从提出假设、设计实验到验证结论，往往需耗时数年，且成功率有限。

“这就像面对一本写满未知符号的天书，我们只能零星破译几个字符，育种效率难以提升。”崖州湾国家实验室研究员、“丰登”项目联合负责人杨帆说，育种历史记录数据、作物生物测序数据、农田环境数据和种养管理数据等关键数据事关育种成败，“尤其是近年来极端气候事件频发，农田环境条件和作物生产模式已与过去大不相同，依靠人工经验的育种成功率更加有限。”

如何让AI学会像育种专家一样思考？研究团队用海量数据训练智能体，使其具备精准识别基因与性状的关系、“基因—性状”关联预测、育种实验推理与设计的能力。水稻版本“丰登·种业大模型”自今年5月向全球开放以来，已有来自国际水稻研究所、印度中央水稻研究所等国际权威育种机构使用。

杨帆说，通过对基因功能的快速解析，育种科研人员可更精准地组合优良等位基因，实现定制化育种目标——既包括高产、抗病、抗逆等传统性状，也可涵盖营养强化、风味改良等新需求。

“这不仅是在教AI育种知识，更是在传授科学发现的方法。”上海人工智能实验室研究员、“丰登”项目联合负责人董楠卿表示，“我们要让AI学会如何读懂育种科学家的需求、找到匹配的基因，设计实验、验证结论，甚至自我纠错。”

通过强化学习训练，“丰登·基因科学家”逐步具备一定的“科研能力”。它能够模拟专家推理过程，自动完成从提出假设、设计实验到分析结果的完整流程。在验证中，研究团队选取了水稻、玉米的数十个未报道基因，除具体实验操作外，关键科研决策由“丰登”向科研人员提供。

在水稻研究中，“丰登”发现了多个基因的新功能——有的通过调控植物激素影响株高，有的与光合效率密切相关；在玉米研究中，“丰登”精准预测出与株高、穗位等性状相关的候选基因，与田间试验结果高度一致。

“丰登·基因科学家”只是起点。研究团队表示，下一步系统将持续融入更多作物数据、环境数据和育种知识，向覆盖全物种、全流程的智慧育种平台演进。