作為農(nóng)業(yè)的“芯片”，種子是保障糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給的重要基礎(chǔ)。今年的中央一號文件中就明確提出，要將抓好糧食生產(chǎn)和重要農(nóng)產(chǎn)品供給擺在首要位置。但由于育種規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的育種方式逐漸無法滿足市場的需求，而育種加速器作為未來大數(shù)據(jù)時(shí)代的育種新興載體和科技手段也就此應(yīng)運(yùn)而生。
與傳統(tǒng)育種相比，育種加速器具有檢測速度更快、成本更低、通量更大等特點(diǎn)，能夠更高效地對更多植株進(jìn)行基因檢測和反饋?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種的一個(gè)主要方向就是性狀改良，以獲得更大的果實(shí)/種子，更高的含油量（油料作物），更發(fā)達(dá)的根系等，育種加速器可以快速獲取大量植物表型信息，通過基因編輯完成種子的優(yōu)勝劣汰。
育種加速器的定義
育種加速器主要由基因編輯、植物工廠系統(tǒng)集成和高通量植物表型平臺三大功能構(gòu)成。通過高通量植物表型平臺對植物生長的觀測和性狀分析，以基因組技術(shù)對植株進(jìn)行基因編輯，形成分子層面的選擇、回交育種、雜交種純度檢驗(yàn)等，打造出特定的基因芯片，并以植物工廠的系統(tǒng)集成為載體，達(dá)到育種加速、更新迭代的目的，實(shí)現(xiàn)作物的周年生產(chǎn)。
在育種加速器中，科研人員將大規(guī)?；蚪M測序和植物表型信息相結(jié)合，構(gòu)建服務(wù)于育種的基因組技術(shù)工具——基因芯片。通過整合表型大數(shù)據(jù)與基因組大數(shù)據(jù)，科研人員能夠發(fā)現(xiàn)基因組分子標(biāo)記和田間表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)，再運(yùn)用自動化的種子切片技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室即可在大量材料中篩選出最優(yōu)品種從而形成迭代，大大減少田間的工作和花費(fèi)。
通過對作物DNA的測序和分析，改造、定制標(biāo)準(zhǔn)化的基因芯片，形成基因大數(shù)據(jù)庫，針對不同市場、不同人群培育出滿足（如節(jié)水抗旱、抗蟲害、抗除草劑、耐堿、高肥效、高產(chǎn)等）不同特性的種子，最終形成企業(yè)化、市場化的大規(guī)模制種。
基因編輯 主效QTL定位
采用極端單株池進(jìn)行基因定位，根據(jù)要定位的目標(biāo)性狀，分別提取等量組織（葉片）抽取DNA，用于芯片檢測。
基因精細(xì)定位和克隆
根據(jù)基因初定位結(jié)果，篩選重組單株，對基因進(jìn)行精細(xì)定位。
功能基因鑒定
挑選代表性的單株進(jìn)行基因芯片分析，通過基因區(qū)段及基因功能標(biāo)記，進(jìn)行功能鑒定。
純合度、指紋檢測/遺傳連鎖圖譜構(gòu)建
抽取種子或葉片，混合抽提DNA作芯片檢測，對單個(gè)樣品進(jìn)行基因型分析，并對群體進(jìn)行遺傳連鎖圖譜構(gòu)建。
優(yōu)勢預(yù)測/種質(zhì)資源分類
抽取種子或葉片，混合抽提DNA作芯片檢測，對種質(zhì)進(jìn)行基因型鑒定和聚類分析。
定向改良新品種培育/定制
利用基因編輯進(jìn)行品種定向改良和新品種培育，利用單基因品系培育動態(tài)多系品種和特優(yōu)品種。
1.基因定位精準(zhǔn)
遺傳背景標(biāo)記和功能基因標(biāo)記等多態(tài)性標(biāo)記讓基因精細(xì)定位更精準(zhǔn)。
2.檢測基因數(shù)目多檢測位點(diǎn)數(shù)量大
數(shù)以萬計(jì)的有效基因標(biāo)記庫源數(shù)據(jù)分析，保證基因測序質(zhì)量高、吻合度高，優(yōu)化種質(zhì)分類。
3.定制化改良和培育
專屬定制化服務(wù)，利用基因編輯進(jìn)行品種定向改良和新品種培育。
4.育種時(shí)間大幅縮短
通過基因編輯篩選培育的植株，可將育種時(shí)間從8～10年縮短至2～3年。
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