中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物生物信息學(xué)及應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了新一代模塊化遺傳育種智能計(jì)算機(jī)仿真模擬Blib平臺(tái)，為作物育種方法和育種流程的比較和優(yōu)化、生物信息和遺傳大數(shù)據(jù)的有效育種利用、分子設(shè)計(jì)育種和全基因組選擇等領(lǐng)域的研究工作提供了實(shí)用的模擬預(yù)測(cè)和決策支持計(jì)算機(jī)工具，相關(guān)研究結(jié)果已經(jīng)獲得國(guó)家版權(quán)局計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書（登記號(hào)：2020SR123853），并于近日在線發(fā)表于《生物學(xué)通訊（Communications Biology）》上。
育種是一個(gè)復(fù)雜和長(zhǎng)期的過程。不同育種家采用不盡相同的育種方法，理論上或通過田間試驗(yàn)比較不同方法的育種成效是十分困難的。采用模擬預(yù)測(cè)方法可以建立較為真實(shí)的遺傳模型，在育種家進(jìn)行田間試驗(yàn)之前，對(duì)育種程序中的各種因素進(jìn)行模擬篩選和優(yōu)化，提出最佳的親本選配和后代選擇策略，從而提高育種過程中的預(yù)見性。計(jì)算機(jī)仿真模擬工具研發(fā)是開展模擬研究的前提。
研究人員構(gòu)建了一個(gè)適合于所有二倍體物種（或減數(shù)分裂行為與二倍體相似的多倍體物種）的通用計(jì)算機(jī)仿真模擬平臺(tái)，稱之為Blib。平臺(tái)能夠處理目前已知的所有遺傳模型，包括細(xì)胞質(zhì)信息、細(xì)胞核基因組信息、加性-顯性-上位性效應(yīng)模型、遺傳連鎖、突變、雌雄配子育性等；可以模擬產(chǎn)生各種類型的遺傳和育種群體，包括自交群體、雜交群體、隨機(jī)交配群體、無(wú)性系繁殖群體；有選擇群體、無(wú)選擇群體等等。基于Blib平臺(tái)，開發(fā)了適宜于特定物種、特定育種方法、特定遺傳現(xiàn)象的各種應(yīng)用程序和模塊，進(jìn)而模擬優(yōu)化遺傳育種方法，對(duì)特定親本雜交后代的表現(xiàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。這些模塊能夠?qū)⒋罅康倪z傳信息與育種家的育種需求結(jié)合起來(lái)，供育種家在開展田間試驗(yàn)之前模擬預(yù)測(cè)不同的雜交和選擇方案，比較不同育種方法的優(yōu)劣，設(shè)計(jì)最優(yōu)的育種親本和育種方案，育種過程中獲得實(shí)時(shí)決策，最終實(shí)現(xiàn)遺傳研究、分子設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)育種的有機(jī)結(jié)合。Blib平臺(tái)及其應(yīng)用模塊為即將到來(lái)的基于大數(shù)據(jù)和智能化決策的育種4.0時(shí)代提供必不可少的技術(shù)支撐。
作科所張魯燕副研究員為本文第一作者，王建康研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s42003-022-04151-9
日期：2022-11-14
育種是一個(gè)復(fù)雜和長(zhǎng)期的過程。不同育種家采用不盡相同的育種方法，理論上或通過田間試驗(yàn)比較不同方法的育種成效是十分困難的。采用模擬預(yù)測(cè)方法可以建立較為真實(shí)的遺傳模型，在育種家進(jìn)行田間試驗(yàn)之前，對(duì)育種程序中的各種因素進(jìn)行模擬篩選和優(yōu)化，提出最佳的親本選配和后代選擇策略，從而提高育種過程中的預(yù)見性。計(jì)算機(jī)仿真模擬工具研發(fā)是開展模擬研究的前提。
研究人員構(gòu)建了一個(gè)適合于所有二倍體物種（或減數(shù)分裂行為與二倍體相似的多倍體物種）的通用計(jì)算機(jī)仿真模擬平臺(tái)，稱之為Blib。平臺(tái)能夠處理目前已知的所有遺傳模型，包括細(xì)胞質(zhì)信息、細(xì)胞核基因組信息、加性-顯性-上位性效應(yīng)模型、遺傳連鎖、突變、雌雄配子育性等；可以模擬產(chǎn)生各種類型的遺傳和育種群體，包括自交群體、雜交群體、隨機(jī)交配群體、無(wú)性系繁殖群體；有選擇群體、無(wú)選擇群體等等。基于Blib平臺(tái)，開發(fā)了適宜于特定物種、特定育種方法、特定遺傳現(xiàn)象的各種應(yīng)用程序和模塊，進(jìn)而模擬優(yōu)化遺傳育種方法，對(duì)特定親本雜交后代的表現(xiàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。這些模塊能夠?qū)⒋罅康倪z傳信息與育種家的育種需求結(jié)合起來(lái)，供育種家在開展田間試驗(yàn)之前模擬預(yù)測(cè)不同的雜交和選擇方案，比較不同育種方法的優(yōu)劣，設(shè)計(jì)最優(yōu)的育種親本和育種方案，育種過程中獲得實(shí)時(shí)決策，最終實(shí)現(xiàn)遺傳研究、分子設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)育種的有機(jī)結(jié)合。Blib平臺(tái)及其應(yīng)用模塊為即將到來(lái)的基于大數(shù)據(jù)和智能化決策的育種4.0時(shí)代提供必不可少的技術(shù)支撐。
作科所張魯燕副研究員為本文第一作者，王建康研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s42003-022-04151-9
日期：2022-11-14
