中国科学家成功研发作物智慧育种新算法

海南日报全媒体记者黄媛艳

3月9日，海南日报全媒体记者从中国农业科学院国家南繁研究院获悉，该院李慧慧团队成功研发了一套新的人工智能算法——自动化机器学习框架，通过将环境数据与基因组信息深度融合，实现了作物精准遗传分析与基因组预测，计算时间比传统统计模型缩短290倍，为作物智能设计育种提供有效工具，相关研究成果发表在学术期刊《先进科学》上。

作物的田间表型是由基因型、环境以及基因型与环境互作共同决定的。在实际育种过程中，准确预测作物表型对于提高育种效率、缩短育种周期至关重要。然而，传统的基因组预测方法往往忽略了环境因素对表型的影响，导致在多环境试验中表型预测精度有限。因此，将环境数据纳入基因组预测模型，考虑基因型与环境的相互作用，成为提升预测精度的关键。“自动化机器学习框架相比传统基因组预测方法具有三个特点。”李慧慧透露，该框架一是集成遗传和环境特征处理功能；二是集成多种先进技术进行模型训练，提升模型训练效率和预测精度，与传统统计模型相比，计算时间可缩短290倍，且能保持较高的预测精度；三是利用独特的SHAP可解释技术解释模型，量化遗传和环境特征对作物表型变异的贡献。

据悉，该研究得到比尔及梅琳达·盖茨基金会可持续发展国际合作项目、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。中国农业科学院作物科学研究所与国家南繁研究院联合培养的博士后何坤辉、博士研究生余廷熙为论文共同第一作者，团队首席李慧慧研究员为论文的通讯作者。