Команда учёных разработала комплексную систему, объединяющую биотехнологии и искусственный интеллект (ИИ), чтобы совершить прорыв в селекции сельскохозяйственных культур.
Обзор, опубликованный в журнале Nature 24 июля, написан совместно с профессором Гао Цайся из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук и профессором Ли Готианом из Хуачжунского сельскохозяйственного университета при участии других соавторов, включая международных коллег.
Обеспечение продовольственной безопасности в условиях глобальных вызовов
В условиях стремительно растущего населения Земли, усиления климатических изменений и сокращения площадей пахотных земель обеспечение продовольственной безопасности и устойчивого развития сельского хозяйства стало одной из самых актуальных задач мирового сообщества.
В обзоре рассматривается интеграция мультиомики, редактирования генома, дизайна белков и высокопроизводительного фенотипирования (ВПФ) как часть комплексного подхода к интеграции «ИИ + БТ» (биотехнологии) для генетического улучшения сельскохозяйственных культур. Авторы представляют перспективную модель для разработки дизайна генетического материала сельскохозяйственных культур с помощью ИИ, предлагая чёткую дорожную карту для будущего устойчивого сельского хозяйства.
Современные технологии в селекции
Авторы подчёркивают основополагающую роль современных омиксных технологий в создании парадигмы сдвига в селекции сельскохозяйственных культур. Они показывают, что достижения в области геномики, метаболомики и одноклеточной омики предлагают беспрецедентное понимание генетических и биологических механизмов, влияющих на признаки сельскохозяйственных культур, и выявляют точные новые мишени для улучшения признаков.
Также отмечается, что технологии ВПФ, использующие дроны, датчики и платформы автоматизации, позволяют проводить быстрые и точные фенотипические оценки, необходимые для связи генотипов с фенотипами и выявления ценных генетических вариаций.
Перспективные инструменты для улучшения сельскохозяйственных культур
Например, редактирование генома на основе CRISPR позволяет эффективно и точно модифицировать геном, значительно сокращая циклы селекции и позволяя быстро создавать и объединять желаемые признаки.
Между тем, дизайн белков с помощью ИИ становится преобразующей технологией благодаря своей способности создавать функциональные белки de novo, которых нет в природе. Этот подход способствует разработке новых белков, устойчивых к болезням, биосенсоров в реальном времени для мониторинга сельскохозяйственных культур и специальных ферментов для очистки окружающей среды, тем самым наделяя культуры преобразующими признаками.
Интегративная модель «ИИ-помощник в разработке сельскохозяйственных культур»
Особое внимание в обзоре уделяется предложению интегративной модели «ИИ-помощник в разработке сельскохозяйственных культур», которая будет использовать ИИ для анализа мультимодальных больших данных из геномов, фенотипов, окружающей среды и сельскохозяйственной практики. Селекционеры будут определять конкретные цели — например, повышение урожайности, стрессоустойчивости или улучшение качества питания — в то время как ИИ будет генерировать оптимизированные, технически реализуемые стратегии селекции с помощью глубокого обучения и логического вывода.
Авторы также рассматривают предстоящие задачи. Высококачественные стандартизированные данные необходимы для обучения надёжных моделей ИИ, а новые технологии должны соответствовать правилам биобезопасности. Обнадёживает, что глобальные регуляторные рамки для геномодифицированных сельскохозяйственных культур развиваются в сторону более научных и упорядоченных подходов, открывая путь для более широкого внедрения.
Предоставлено:
[Китайская академия наук](https://english.cas.cn/)
Другие новости по теме
- Пищевые сети коралловых рифов оказались более изолированными и уязвимыми, чем считалось ранее
- Учёные на Барбадосе вновь обнаружили самую маленькую в мире змею
- Популяции летучих мышей восстанавливаются после очередного удара смертоносного грибка.
- Задержка миссии NASA TRACERS из-за перебоев с электричеством
- Насколько загрязнены общественные бассейны? Мнение эксперта по инфекционным заболеваниям
- Первое в мире исследование ДНК в глубоководной среде раскрывает глобальную взаимосвязь морской жизни
- Япония делает важный шаг к созданию первого нового ядерного реактора после аварии на Фукусиме
- Генетическая модификация блокирует передачу малярии у комаров, не влияя на их здоровье
- Кожа морщится, потому что растягивается, как Silly Putty
- Руководство по выживанию в условиях запрета на использование шлангов: какие садовые растения спасти, а какие — принести в жертву
Другие новости на сайте
- Солана привлекла 245 миллионов долларов: быки альтернативных монет нацелены на новое ралли 📈. Биткойн и эфир зафиксировали рекордные институциональные притоки на фоне недельного роста цен.
- Объявлен OpenAI DevDay 2025.
- Космический телескоп имени Джеймса Уэбба обнаружил множество чёрных дыр малой массы в ранней Вселенной
- Пищевые сети коралловых рифов оказались более изолированными и уязвимыми, чем считалось ранее
- Учёные на Барбадосе вновь обнаружили самую маленькую в мире змею
- Исследователи Meta разрабатывают браслет с управлением жестами для взаимодействия с компьютером
- Расчистка пути для биткоина: стратегия BSTR по накоплению BTC и использованию неактивных резервов
- «Перегретое золото выдерживает «энтропийную катастрофу»: новый метод бросает вызов устоявшейся физике»
- «Перегретое золото противостоит «энтропийной катастрофе»: новый метод бросает вызов устоявшейся физике»
- Популяции летучих мышей восстанавливаются после очередного удара смертоносного грибка.