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智能育种:告别“手记”用上“手机”

农民日报》( 2015年10月12日   06 版)

    编者按

    在育种基地,科研人员会随手拿着一个小本,他们用这个本本来记录试验数据,“互联网+”袭来,育种科研也需要迈入信息化时代了,告别“手记”用上“手机”,带来不一样的效率,本期《走进研发中心》带您看鹤壁农科院的“互联网+”农业科研智能化管理系统。
互联网智能管理育种全过程——

    范亚旭本报记者张培奇文/图

    仲秋时节,记者来到河南省鹤壁农科院试验田里,阳光下个个颗粒饱满等待收获玉米棒,在微风中略动。在试验田地头,一排竖立起的标识牌十分醒目。“标识牌上标注的是玉米品种信息及二维码标识,只要用手机扫描一下便可以了解玉米品种长势信息。”鹤壁市农科院研究员常建智说。

    二维码标识只是鹤壁农科院采用“互联网+”农业科研智能化管理系统的冰山一角。为适应农业科研大数据的要求,鹤壁农科院投资30多万元,引入了“互联网+”农业科研智能化管理系统。鹤壁市农科院党委书记郭民华介绍,鹤壁市农科院在全国农业科研院所中率先使用“互联网+”农业科研智能化管理系统,提高了科研工作效率,让育种更加直观。

    “让农户更加直观地了解玉米的栽培管理方法、生长周期、血缘等信息。管理时上多少肥料,扫一下二维码就清晰可见。”

    试验田内一个个玉米品种通过标识牌成方连片地展示在眼前。作为国家展示田示范点,鹤壁农科院为新品种的推广前期做足工作,早在玉米播种期科研人员就用独创的玉米精准播种方式,利用纵横垂直交错的绳子精准定位点播种子,保证玉米种植密度,不多株、不少株、不偏株。标识牌上添加的二维码又能够直接扫描显示玉米品种的特征特性、各生育期适宜的气象条件、管理技术要点等信息。

    “整个鹤壁农科院试验田内设国家展示田玉米品种有11个,且全部已经通过国审的品种,二维码的使用可以让大家更清楚地了解玉米的特征特性、栽培管理方法、生产气象条件等。”常建智介绍,我们定期组织开现场观摩会,让种粮大户、合作社、种子购销企业等来亲自看玉米的生长性状,通过二维码记录玉米的整个长势,让玉米品种推广变得可视化。同时通过分析品种长势、环境适应性等选择各项性能最好的品种进行推广。

    因为二维码的使用可以让农户更加直观地了解玉米的栽培管理方法、生长周期、血缘等信息。管理时上多少肥料,扫一下二维码就清晰可见。“这对种植户也起到指导玉米生产的作用,无形中对种植户也进行了一次指导培训。”常建智说,玉米在本地究竟长得怎么样,老百姓、经销商、技术员都清楚了,明年种子品种选择权交由老百姓决定。

    “品种名称:浚单29。品种来源:浚313×浚66。审定编号:国审玉2011012。技术要点:1.播期和密度:6月15日前播种,种植密度每亩4500株左右。2.田间管理:使用玉米专用包衣剂对种子进行药剂处理,苗期注意防治蓟马、棉铃虫等虫害,保证苗齐苗壮;苗期少施肥,大喇叭口期重施肥,同时用辛硫磷颗粒剂丢心,防止玉米螟和蚜虫。”记者拿起手机随机扫描了一个二维码几秒钟后显示。

    “实现育种全程信息化,将数据库服务器、科研主管材料管理、技术人员田间数据、育种家上报数据等互联互通。”

    “再等上一周的时间玉米就可以收了。”在试验地里,常建智看着和同事们一起培育出的玉米长势优良,颗粒也已经饱满,脸上露出了笑容。

    如今,鹤壁农科院把生产与科研结合,根据玉米育种不同环节,在组合鉴定方面每年种植上万个小区,每个小区通过软件实现智能化管理。“‘互联网+’农业科研智能化管理系统投入使用后,在今后的科研工作中实现了省时省工,起到了提高工作效率作用。”常建智说。

    鹤壁农科院分子育种实验室主任王帮太介绍,系统还可以实现田间数据调查无纸化,实现育种材料编码条码化。在试验田里,记者见到每个片区的玉米叶上都附带着一个条形码。王帮太说,这些条形码是为了方便玉米育种数据信息的收集管理。“以前我们在田间调查玉米农艺性状全部是拿着实验本,一边测量一边记录,回去还要把记录的内容输入电脑中,这之间就容易出现误差;而现在有了田间数据采集器,和扫描二维码一样直接采集到玉米的生长信息,同步上传输入电脑数据库里了,省去了很多环节。”

    如今,鹤壁农科院的高科技育种新模式,通过移动育种数据采集设备,直接对田间玉米进行条码扫描识别,从而完成对玉米信息数据的采集。“采集后的信息全部由电脑打印,种子袋也有以前的手写全部实现了标签化,减少了误差。”王帮太说。

    系统还具有玉米育种材料世代追踪的功能。王帮太介绍,每个玉米组合都是通过母本、父本杂交后形成的,系统可以快速、准确地将其来源查出来,便于科研过程中培育管理。

    通过智能化管理系统鹤壁农科院实现了育种全程信息化。这个过程中鹤壁农科院将实现数据库服务器、科研主管材料管理、技术人员田间数据、育种家上报数据等互联互通。王帮太介绍,科研主管实现育种数据查询、审核,然后通过人员权限设定,制定采集任务,并形成一套育种目标、方案;而育种基地的育种技术人员则不断接受采集任务、上报基地采集数据,试验基地的育种家同时不断地对数据进行查询,接受任务、上报数据,这个过程中加快玉米新品种的培育。

    “系统最大的功能是规范管理,辅助育种科研,减少误差、降低失误率,加速育种进程。”

    到今年年底鹤壁市农科院将实现种质资源库管理,提供育种材料库存动态管理,育种图文资料存档及种质系谱溯源信息;并支持自交系材料选育管理及杂交材料管理,玉米品种、自交系材料分析。“建好后我们将多年以来收集的3000多份丰富的玉米育种材料全部导入到种质库,然后逐步把信息输入到里面,形成完整的种质资源库管理系统。”常建智说。

    通过系统鹤壁农科院已经实现了田间信息溯源,可以直接选择看到品种的亲本及其图片,与亲本进行更加直观的对比。“科研不能仅凭记忆,特别是做品种鉴定时,要去查出产品的特性,以前要翻箱倒柜翻阅记录本看前几年的材料,现在我们只需要输入内容,系统可以直接搜索查看。”王帮太说。

    在田间种植管理和优良品种的展示中,系统已经发挥了作用,功能同时还在逐步完善。王帮太说,全程试验地的监控系统中,除了能够控制鹤壁基地以外,同样能够监控到海南基地。“海南140多亩的试验田在鹤壁全天24小时都能够监控到。”

    鹤壁市农科院还通过系统收集田间多点多材料文本数据,利用田间数据采集器拍照,系统对照片集中收集管理,经过分析处理产生玉米最新生长数据,二维码、条形码系统数据随之更新。“以前需要20名工作人员忙上一周的测量、记录、统计工作,现在3名工作人员3天就能完成。”常建智说,这也实现了年与年之间的长势对比,需要数据时可以随时调出来。

    在鹤壁农科院实验室内,工作人员正在对玉米籽粒提取其DNA,王帮太向记者介绍,所检测的DNA通过数据材料分析来对玉米新材料进行辅助选择。对种质资源库存放的稳定育种材料进行种质资源类群划分,为常规育种提供可靠的数据。一个完善的数据库需要长期的数据积累工作,包括材料的丰富性、性状的准确性、多样性等,而这所有的工作都离不开互联网智能系统的支持。

    对于玉米品种培育、选育是一个漫长且具有挑战性的工作。“系统最大的功能是规范管理,辅助育种科研,减少误差、降低失误率,加速育种进程。”鹤壁市农科院院长田正煊坦言。

 

图说

 

    条形码

    鹤壁农科院工作人员向记者展示玉米品种标记,这些标记条形码是为了方便育种数据信息的收集管理。

 

    二维码

    在鹤壁农科院试验田内的国家展示玉米品种,品种名称标示牌的右上角为含有品种长势信息的二维码标识。

管理系统的功能

    鹤壁农科院“互联网+”农业科研智能化管理系统,可以实现育种材料编码条码化,田间数据调查无纸化、高效采集;育种材料世代追踪,系谱图直观体现;种质库管理,提供育种材料库存动态管理,领用记录,育种图文资料存档及种质系谱溯源信息;支持自交系材料选育管理及杂交材料管理,玉米品种、自交系材料分析;多年多点多材料文本数据,照片集中管理;玉米科研育种专用,通过终端可同时在线联网使用,育种团队成员间在有权限情况下可实现数据共享,异地试验站育种资源信息及时传输汇总,及时掌握育种信息动态。

育种数据管理第一重要

    李奉令

    很多种子公司,包括大型种业企业,在育种数据的管理、汇总、分析、利用上有明显的不足和落后,育种信息化是很多大型种业企业急需解决的课题。没有先进的育种数据管理系统,就实现不了现代商业育种。“育种数据管理第一重要”,只有开展了科学扎实的育种数据管理工作才能进行更方便和更高水平的数据分析利用工作。

    手工记录,方式落后,效率低。中国目前的育种工作,大多停留在田间手工记录在本子上的阶段,这就需要,二次数据整理和录入工作,易出错,数据整理工作量大,数据采集滞后。甚至出现,历史育种数据成为垃圾数据的糟糕局面。

    育种工作保密性急需加强。手工采集方式,决定了额外的技术工人培训指导,育种工作几无保密性可言,技术工人管理、使用存在一系列衍生问题。制约育种工作的顺利开展。

    育种工作缺乏有力手段实现数据及时汇总。手工采集的方式,很难保证及时的数据汇总工作,这样就很难保证育种工作进度的完成,从全局考虑,增大了育种工作管理的难度。数据报不上来,数据分析利用,制订下一步育种计划都要受影响。

    育种工作急需加强数据分析利用工作。数据的采集是为了数据的分析和利用,很多人谈到国内育种工作的水平时会谈及“经验”二字,个人搞育种凭经验,商业化育种也靠经验那就是一件大事了。用Excel进行育种数据管理,分类汇总,查找材料,仅是利用电脑进行育种数据分析的基础,我们距离先锋、先正达的育种管理水平还差很多。

    我们拍摄了那么多的材料照片,却没有好的办法利用上,比如:我们看一个材料在多个年代中的田间性状表现的图片,无法实现,因为Excel没有提供这样的功能,这需要专业的育种数据管理软件来实现。再比如:需要从历年材料中筛选出符合某些条件的材料,我们也没有办法实现,因为我们的数据是分放在不同Excel表单文件中的。

    育种工作需要配备高效信息采集设备。先正达的育种人员田间采集数据使用的是一种移动采集设备,国内也已经开发成功类似的设备,比如:农博士育种家的移动采集终端基于WindowsMobile平台自主开发实现,与农博士育种家软件无缝链接,实现了田间一次数据采集,全部育种数据集中汇总的应用水平。

 
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