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转载智慧农业期刊:专访|杨万能教授:加强学科交叉融合,助力作物表型组学协同创新

发布时间:2021-06-10|点击:216

本访谈受“中国科技期刊卓越行动计划选育高水平办刊人才子项目-青年人才支持项目”资助


专访

加强学科交叉融合,助力作物表型组学协同创新——《智慧农科(中英文)期刊专访编委杨万能教授

本期《智慧农业(中英文)》专家访谈邀请了来自华中农业大学的青年科学家杨万能教授,为我们介绍作物表型的概念、前沿技术、未来发展方向,以及与智慧农业的契合点,并向青年学生介绍了从事科学研究工作的经验。

 能否请您先简单介绍一下您课题组的科研工作?

华中农业大学作物表型组学团队是2007年由中国科学院张启发院士和骆清铭院士联合提出和创立的,是国内乃至国际上较早从事作物表型技术研发团队之一。近14年来团队一直致力于作物表型原创技术研发和应用,以水稻、玉米、油菜、棉花、小麦等作物为主要研究对象,重点研究室内表型技术、大田表型技术、种子表型组技术、多组学分析技术等,为作物基础研究、新品种选育、指导作物生产提供技术支撑体系和创新平台。值得一提的是,团队核心技术在学校和政府支持下和企业合作进行示范推广,比如高通量表型平台、数字化考种机、微型CT作物表型分析机等表型设备已在全国40多家单位示范推广。



作物表型组学对公众来说还有点陌生,您是否可以解读一下它的定义是什么?主要包含哪些前沿技术?

随着测序技术等基因组技术飞速发展,水稻、玉米、小麦等我国主要农作物测序已经完成,以水稻为代表的作物功能基因组研究已经进入高通量时代。测序技术的普及以及待测材料的规模化带来一个新的问题:缺少高通量精准的表型组分析技术,所以作物表型组学孕育而生。作物表型组学是一门全面研究作物表型信息大规模高通量精准获取和分析技术方法的交叉学科。广义的作物表型组学研究对象不仅包括物理性状,也包括生理指标、生化特征、生长发育性状、以及新颖的图像数字性状等。作物表型组技术可广泛应用于作物抗旱等非生物胁迫逆境研究,也可以应用于抗病等生物胁迫逆境、高产优质、营养高效利用等研究。就像30年前的基因组学,作物表型组学是一门很年轻的“朝阳”学科,也是一门典型的交叉学科,涵盖物联网云计算、人工智能等新一代信息技术、智能装备技术、大数据挖掘技术、多组学分析生物信息技术等。


您对作物表型组学的未来发展有何展望?

虽然国内表型组学研究相对起步较晚,但近几年我国农业院校和研究所愈来愈重视表型组平台和团队建设,不少省份纷纷投入人力物力开展表型组平台建设,国内表型组发展势头呈蓬勃发展之势,未来可期。赵春江院士等专家学者明确指出表型组面临问题和挑战,包括植物表型数据采集标准缺乏、多样化表型配套设施和低成本表型设备发展不足、植物表型组大数据平台开放共享不够、表型组大数据融合与挖掘理论方法亟待创新、缺乏表型组学共享互作激励的机制等。鉴于此,未来作物表型组的发展方向主要包括:新型表型传感器原始创新、根系表型技术突破、大田移动式表型技术突破、作物表型大数据标准建立、作物表型数据库建设和共享等。此外,尤其还应加强交叉学科人才队伍培养,我在高校教学工作中发现,农业方向对计算机、人工智能相关行业人才吸引力普遍较低,在交叉学科研究中这就造成一定程度上的“交流屏障”,比如懂软件编程的不懂硬件设计,懂工程技术的不懂水稻栽培,懂水稻栽培的不懂分子育种,懂分子育种的反过来又不了解工程性的技术问题。因此多学科发展的关键还在于多学科人才培养,农业高校在未来的学科发展中应重视表型组学、智慧农业等交叉学科人才培养和专业建设。



能否请您谈谈作物表型组学研究对于智慧农业,或者说现代农业的意义?

作物表型组学主要侧重研究作物生产中的产中和产后表型获取和分析问题,是智慧农业中的一个模块。作物表型技术和平台研发可显著提升作物表型鉴定的精准度和智能化水平,大幅提高我国农业研究的技术水平,是农业研究必不可少的“国之重器”。目前表型组技术在作物功能基因组、作物遗传等基础研究中应用较多,在作物栽培、育种研究、以及指导帮助农业生产中应用较少,还有一定的距离,需要探索和研究的问题还很多。作物表型的一些前沿技术,比如CT成像、3D扫描成像以及人工智能技术,也可以应用于智慧园艺、智慧养殖、智慧水产等不同的智慧农业应用场景。因此,作物表型组技术加以扩展,也可促进智慧农业不同应用领域研究和行业发展。


           作为青年科学家,您取得了非常值得骄傲的成绩。您认为什么是科学工作者最重要的品质?您对有志从事科学研究

            的青年学生有什么建议?

科学工作者最重要的品质首先要有一颗崇尚学术的心,要善于发现问题和解决问题在科研过程中要敢于挑战,善于质疑,大胆设想,小心求证。有志从事科学研究的青年学生一定要甘愿坐“冷板凳”,不要一味去追热点,比如表型团队研究中,我不支持同学们都去搞深度学习,蹭热点,短期看是可以快速出成果,但从长期看不利于个人竞争和学术生涯发展,应注重底层硬件技术积累和创新。马克思曾说过:“在科学的道路上,是没有平坦的大路可走的,只有在那崎岖小路上攀登的不畏劳苦的人们,才有希望到达光辉的顶点。”因此,科研是没有捷径可以走的,鼓励同学们敢于挑战行业的难点和痛点,脚踏实地,只争朝夕,不负韶华。



您是我们《智慧农业(中英文)》期刊的编委,又担任了“作物表型前沿技术与应用”专题主编,能否谈一下您对期刊发展的建议?

鉴于当前智慧农业发展如火如荼,《智慧农业(中英文)》期刊办的很及时,为我国智慧农业学科和行业发展搭建高水平学术交流平台。期刊由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院农业信息研究所主办,中国工程院赵春江院士担任主编,编委会专家由我国智慧农业的高水平专家担任,从目前已发表的文章水平和引用来看,质量较高,有很好的发展潜力。未来建议一方面要进一步把关稿件质量,宁缺勿滥;另一方面邀请行业专家撰写高质量综述,引领学术研究发展方向,服务行业科学决策。目前国内已有近20家高校开设或准备开设智慧农业相关专业,建议和教育部相关高校及科研院所合作,加大期刊宣传和推广力度。





杨万能,教授,博士生导师,华中农业大学作物信息教研室/中心副主任,负责作物遗传改良国家重点实验室作物表型组学团队和平台建设。2011年博士毕业于华中科技大学武汉光电国家研究中心。长期从事作物表型组学研究,研发一系列原创作物表型技术和设备,相关研究成果在Nature CommunicationsMolecular Plant等期刊发表,其中自主研发水稻高通量表型技术工作被Nature Reviews Genetics点评为亮点研究工作;作为项目主持人承担国家自然科学基金等国家省部级科研项目6项。现为国际植物表型组学会会员、中国农业生物技术学会植物表型组学专业委员会委员、中国光学学会生物医学光子学专业委员会青年委员;获批发明专利16项,转让2项,相关表型产品技术在全国18省份41家单位推广示范,显著提高作物表型检测效率,促进我国作物功能基因组和育种研究。


转载自:https://mp.weixin.qq.com/s/nh51AbgsXkzGz35nNaBPgw