2025年新年伊始，在南京農業(yè)大學一場主題為“創(chuàng)新引領，概念賦能，助力農業(yè)新質生產力發(fā)展”的社會合作創(chuàng)新發(fā)展大會上喜事連連，南京農業(yè)大學與浙江托普云農“聯(lián)姻”共建農業(yè)生物表型產業(yè)研究院，與全國高校區(qū)域技術轉移轉化中心“結盟”掛牌成果轉移轉化技術服務聯(lián)盟。

據(jù)悉，這已經是我校自2024年以來簽署的第8個與“表型組學”相關的技術轉化項目。此前，分別依托農業(yè)與健康創(chuàng)新支撐中心、生物信息學中心和植物表型組學研究中心，我校已與蘇州中析、北京柏科瑞新、南京秾云等近10家企業(yè)簽訂了技術合作及成果轉化協(xié)議，全年成果轉化累計簽約金額逾3800萬元，累計創(chuàng)造上億元生產價值。

短短幾年，南農何以通過科技創(chuàng)新和產業(yè)融合，將創(chuàng)新鏈、人才鏈、產業(yè)鏈融合發(fā)展，創(chuàng)造數(shù)千萬的收益。這其中到底有什么“秘密”？我們進行的究竟是什么樣的成果轉化？故事還得從7年前說起。

突圍：從“受制于人”到“南農制造”

2017年，南京農業(yè)大學千里迢迢從荷蘭引進了全國首批高通量作物表型組學研究設備。當全校師生滿懷期待“掌握了加速農作物種質資源創(chuàng)制的‘新武器’，未來無限可期之時”。未曾想到，斥巨資購買的國外表型組學研究設備卻仍需“無止境”地投入更加巨額的服務費、維護費。不僅如此，由于海外采購設備的數(shù)據(jù)云端也搭建在國外，相關農業(yè)生物數(shù)據(jù)的安全性也存在極大隱患。

“南京農業(yè)大學要引領中國甚至國際植物表型組學的進步！我們當時就下決心要推動植物表型組學系列設備、數(shù)據(jù)庫搭建、模型構建等全面自研的進度！”南農植物表型組學交叉研究中心首席科學家丁艷鋒教授表示。

當南農技術正遭遇被“卡脖子”的攸關之時，我校前沿交叉研究院植物表型教育部工程研究中心的一批青年引進人才勇?lián)厝巍Ｃ鎸抑卮笮枨?，這支平均年齡不超過40歲的“青椒”團隊連續(xù)攻克了植物表型組學交叉學科中諸如植物表型研究的目標定位、性狀提取、變化監(jiān)測和交叉應用的等一系列關鍵技術難題，將“植物表型組學”的核心研發(fā)技術牢牢握在了“南農人”自己手中。

“機器需要像人一樣知道作物的器官在哪里，才有可能像人一樣分析各種性狀是什么，這離不開人工智能算法的訓練?！边@些關鍵算法和技術的創(chuàng)新，有效提高了傳統(tǒng)人工調查的精度、效度及效率，也為新性狀的發(fā)掘提供了關鍵技術支撐。

經過中心團隊7年的探索，南農不僅完全具備開發(fā)植物表型設備的自主研發(fā)能力，更是從早前模仿的1.0版本，升級更迭到“輕量型、智慧化”的4.0版本，更具備“云端數(shù)據(jù)就設在南農”的“超級”安全性。

和當年學校白馬教學科研基地占地50畝，只能在軌道上移動的“巨無霸”相比，4.0版植物表型設備小巧玲瓏，可以被科研人員四處攜帶、任意折疊；可以深入田間地頭，觀察植物長勢，預測種子發(fā)育情況；可以實現(xiàn)單株檢測、器官分割和多尺度三維表型提取。

2023年，學校原“作物表型組學交叉研究中心”正式更名為“植物表型組學交叉研究中心”——除主要糧食作物以外，花卉、蔬菜、果樹、牧草等更廣泛的經濟作物都成為中心的研究對象?！澳限r制造”的表型研發(fā)技術使用領域更廣、提取能力更高效、分析水平也更精密。

不僅如此，三維表型組的新技術還有力支撐了新性狀的發(fā)掘，已廣泛應用于我校小麥、水稻、玉米和大豆團隊的多項科研育種工作中。在小麥栽培團隊，金時超團隊研發(fā)的新一代模型實現(xiàn)了2個月左右的產量預測；在水稻栽培團隊，全新開發(fā)的三維光截獲模擬算法，為揭示理想株型水稻品種提供了定量的評價方法；在大豆育種團隊，激光雷達等表型技術對千余份大豆種質的田間表型進行了精準評價，構建了大豆葉柄和冠層輪廓提取的新算法。

“新技術就像記錄人的高矮胖瘦一樣，為我們記錄每一株大豆的株型緊湊程度提供了可能，為耐密植大豆優(yōu)異種質資源鑒定提供了新手段?！鄙w鈞鎰院士團隊張焦平副教授說。

除了服務校內科研團隊，“南農制造”的表型組學技術更成功吸引了全世界目光的關注。2022年，學校獲批科技部中法植物表型組學聯(lián)合實驗室，中法雙方圍繞植物表型組學的關鍵科學問題，主編國際一流期刊《植物表型組學》（Plant Phenomics)，合作提出植物功能表型新理論，發(fā)展了高產栽培管理和優(yōu)良品種選育的數(shù)字化、智能化新方法，引領植物表型組學的國際前沿。

2024年5月6日，中法建交60周年，在習近平主席訪法期間的中法科技合作成果展上，我校與法國國家農業(yè)食品與環(huán)境研究院在植物表型組學領域的合作，被作為中法農業(yè)與食品領域的5項代表性成果之一隆重受邀參展。

“我們的表型組學5.0即將發(fā)布，在這個升級版本中，表型觀測將與通用智能和低空經濟深度融合，采用多智能體組網協(xié)作模式，實現(xiàn)跨時空感知、決策和執(zhí)行，這將推動作物時空表型組學理論與方法的發(fā)展，賦能農業(yè)科技創(chuàng)新和產業(yè)轉型升級?！苯饡r超說。

創(chuàng)新：推成多個“世界最大”數(shù)據(jù)資源庫

有了全球領先的表型組學設備的數(shù)據(jù)“加持”，同在前沿交叉研究院里的生物信息學中心，悄悄地成為了數(shù)據(jù)分析演算的“寶藏機構”。

中心依托生物信息學省級重點學科，瞄準基因組學前沿建立了一套完整的高通量數(shù)據(jù)產生、分析體系，構建了開放共享的生物信息分析平臺，平時從事生物信息學、計算生物學、人工智能及大數(shù)據(jù)的理論、方法的研究，構建生物信息學高性能計算平臺，為可交互的軟件平臺和大數(shù)據(jù)分析提供大量服務。

在這一套生物信息共享技術平臺和交叉科學研究機構中，有著1000TFLops的理論浮點運算能力，20PB+1PB閃存的存儲可用容量，200+項的專業(yè)分析軟件，3000多的用戶，年度平均算力資源使用率約95%。中心4個團隊的8位老師，協(xié)同聚焦比較基因組、表觀基因組、生物學、計算生物學、宏基因組學、單細胞等前沿研究方向。

近年來，“成就”于生物信息學中心的縝密運算，在南農自身AI技術的驅動下，學校各領域科學成就層出不窮。2024年，滕年軍教授團隊首次公布世界上正式報道的超大植物基因組——百合高質量染色體級別基因組，一舉轟動世界。王源超教授領銜的大豆病蟲害團隊利用AI設計出新型抗病基因，首次發(fā)現(xiàn)植物細胞壁的自我修復能力對抗病效果的影響，該研究展示了人工智能改造抗病基因在植保領域的巨大應用潛力，以封面文章發(fā)表在《分子植物》（Molecular Plant）上。隨后，竇道龍教授課題組與合肥科晶生物合作，通過AI虛擬篩選設計出的原創(chuàng)性分子靶標新型殺菌劑，有效控制大豆疫霉病，相關成果發(fā)表于《科學進步》（Science Advances）期刊。王東波教授課題組構建的全國首個非物質文化遺產大語言模型，為非遺的保護與傳播開辟了新路徑，得到了地方政府和企業(yè)的高度重視。

除此以外，生物信息學中心還成功集成了小麥、梨樹、菊花等多個“全球最大”AI表型數(shù)據(jù)集等一大批農業(yè)生物基礎性戰(zhàn)略數(shù)據(jù)資源，不僅支持了包括南農首篇CELL在內的數(shù)量占全校同期同類型約10%高水平論文產出，更為智慧農業(yè)育種的智能化提升搭建了高效安全的底層平臺。

2021年8月，南京農業(yè)大學“植物表型組學”交叉學科正式獲批設立。作為一門通過系統(tǒng)采集并分析植物基因組在不同環(huán)境條件和栽培措施下，表型特征及其形成與控制機制的交叉學科，這也是國內高校該領域內的首個交叉學科。

“不僅做前沿科研創(chuàng)新，也做高速的成果轉化，全面推動教育鏈、產業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈的有效銜接。學科的設立將有助于培養(yǎng)高素養(yǎng)、復合型農業(yè)科技人才，推進重大原始創(chuàng)新和關鍵核心技術突破。”南京農業(yè)大學副校長王源超表示。

2024年12月11日，合肥科晶生物技術有限公司與我校合作共建“AI生物模型產業(yè)研究院”項目正式簽約。據(jù)了解，該研究院作為生物領域科研創(chuàng)新的重要平臺，將依托南京農業(yè)大學前沿交叉研究院生物信息學中心的科研團隊、算力資源及超算平臺，聯(lián)合合肥科晶的技術力量與產業(yè)資源，共同致力于AI生物模型研發(fā)、AI算法優(yōu)化、生物大數(shù)據(jù)分析和模型驗證等核心任務與專業(yè)人才聯(lián)合培養(yǎng)。

“希望我們的合作能進一步發(fā)揮校企優(yōu)勢，圍繞AI大模型+生物大數(shù)據(jù)的產業(yè)化進程展開合作，建立以生物數(shù)據(jù)集成、存儲、分析為核心的智能化平臺，構建覆蓋數(shù)據(jù)采集到AI建模的全產業(yè)鏈體系?！焙戏士凭锛夹g有限公司董事長朱也對未來的合作充滿期待。

融合：破解影響人類健康的“農業(yè)密碼”

2024年，學校獲批教育部“農業(yè)與健康”創(chuàng)新支撐中心。這是建于高校的首個農業(yè)與健康研究中心。

“我們將通過植物表型組學研究中心收集到的數(shù)據(jù)、生物信息中心的分析結論，在農業(yè)與健康中心將理論落地，運用到更廣闊的實踐中?！鼻把亟徊嫜芯吭涸洪L竇道龍表示。

農業(yè)與健康是農業(yè)科學向人體健康延伸的一門前沿交叉學科，通過發(fā)展農業(yè)健康的理論與方法，識別農業(yè)生產過程中危害人體健康和生態(tài)健康的危險因素，定量評估其人群暴露和健康影響，針對農業(yè)生產環(huán)節(jié)的風險管理和治理體系建設提供科學基礎。

我校農業(yè)與健康中心，擁有農業(yè)環(huán)境與健康、植物與健康、營養(yǎng)與健康、健康養(yǎng)殖、動物疫病與生物安全等5個平臺，17個研究方向，26套研發(fā)系統(tǒng)。今年來，相繼與江北新區(qū)生物醫(yī)藥公共服務平臺、溧水區(qū)、伊利集團、上海易實等多家單位開展全面戰(zhàn)略合作，打通農業(yè)與健康前沿領域科技成果“發(fā)現(xiàn)、驗證、轉化、應用”全鏈條，打造高?？萍汲晒D化和交叉復合型人才培養(yǎng)新樣板。

“‘大健康’已成為一個新的交叉研究領域，我們希望以推動優(yōu)質學科深度交叉融合為催化劑，以服務健康中國戰(zhàn)略和農業(yè)強國建設的歷史契機，推動原始創(chuàng)新和關鍵核心技術攻關，深耕前沿基礎科學研究，聚力行業(yè)共性技術研發(fā)，統(tǒng)籌推進教育科技人才科研協(xié)同發(fā)展，為強國建設和未來農業(yè)、‘大健康’發(fā)展提供強有力的科技和人才支持，彰顯高質量發(fā)展支撐力?！毙ｉL陳發(fā)棣表示。