南農(nóng)通過科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)融合，將創(chuàng)新鏈、人才鏈、產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展，創(chuàng)造數(shù)千萬收益。植物表型組學(xué)中心已建立世界領(lǐng)先的表型組學(xué)設(shè)備數(shù)據(jù)“加持”，為作物時空表型組學(xué)理論與方法的發(fā)展提供了基礎(chǔ)平臺。中心也構(gòu)建了多個全球最大生物信息數(shù)據(jù)庫，加速農(nóng)業(yè)育種科研進程。此外，南農(nóng)與多個企業(yè)共建成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化技術(shù)服務(wù)聯(lián)盟，為農(nóng)業(yè)與健康領(lǐng)域提供科技和人才支持。

2025 年新年伊始，在我校一場主題為“創(chuàng)新引領(lǐng)，概念賦能，助力農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)大學(xué)與浙江托普云農(nóng)“聯(lián)姻”共建農(nóng)業(yè)生物表型產(chǎn)業(yè)研究院，與全國高校區(qū)域技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化中心“結(jié)盟”掛牌成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化技術(shù)服務(wù)聯(lián)盟。

據(jù)悉， 這已經(jīng)是我校自 2024 年以來簽署的第 8 個與“表型組學(xué)”相關(guān)的技術(shù)轉(zhuǎn)化項目。 此前，分別依托農(nóng)業(yè)與健康創(chuàng)新支撐中心、生物信息學(xué)中心和植物表型組學(xué)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(shù)合作及成果轉(zhuǎn)化協(xié)議，全年成果轉(zhuǎn)化累計簽約金額逾 3800 萬元，累計創(chuàng)造上億元生產(chǎn)價值。

短短幾年，南農(nóng)何以通過科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)融合，將創(chuàng)新鏈、人才鏈、產(chǎn)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(zhuǎn)化？ 故事還得從 7 年前說起。

突圍：從“受制于人”到“南農(nóng)制造”

2017 年，我校千里迢迢從荷蘭引進了全國首批高通量作物表型組學(xué)研究設(shè)備。 當全校師生滿懷期待“掌握了加速農(nóng)作物種質(zhì)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(xué)研究設(shè)備卻仍需“無止境”地投入更加巨額的服務(wù)費、維護費。 不僅如此，由于海外采購設(shè)備的數(shù)據(jù)云端也搭建在國外，相關(guān)農(nóng)業(yè)生物數(shù)據(jù)的安全性也存在極大隱患。

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

當南農(nóng)技術(shù)正遭遇被“卡脖子”的攸關(guān)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?面對國家重大需求，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(xué)交叉學(xué)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(yīng)用的等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，將“植物表型組學(xué)”的核心研發(fā)技術(shù)牢牢握在了“南農(nóng)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(xùn)練。 ”這些關(guān)鍵算法和技術(shù)的創(chuàng)新，有效提高了傳統(tǒng)人工調(diào)查的精度、效度及效率，也為新性狀的發(fā)掘提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

經(jīng)過中心團隊 7 年的探索，學(xué)校不僅完全具備開發(fā)植物表型設(shè)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(shè)在南農(nóng)”的“超級”安全性。

和當年學(xué)校白馬教學(xué)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(shè)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(yù)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(xué)校原“作物表型組學(xué)交叉研究中心”正式更名為“植物表型組學(xué)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(jīng)濟作物都成為中心的研究對象。 “南農(nóng)制造”的表型研發(fā)技術(shù)使用領(lǐng)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(shù)還有力支撐了新性狀的發(fā)掘，已廣泛應(yīng)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(chǎn)量預(yù)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(shù)對千余份大豆種質(zhì)的田間表型進行了精準評價，構(gòu)建了大豆葉柄和冠層輪廓提取的新算法。

“新技術(shù)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(zhì)資源鑒定提供了新手段。 ”蓋鈞鎰院士團隊張焦平副教授說。

除了服務(wù)校內(nèi)科研團隊，“南農(nóng)制造”的表型組學(xué)技術(shù)更成功吸引了全世界目光的關(guān)注。 2022 年，學(xué)校獲批科技部中法植物表型組學(xué)聯(lián)合實驗室，中法雙方圍繞植物表型組學(xué)的關(guān)鍵科學(xué)問題，主編國際一流期刊《植物表型組學(xué)》（Plant Phenomics)，合作提出植物功能表型新理論， 發(fā)展了高產(chǎn)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(lǐng)植物表型組學(xué)的國際前沿。

2024 年 5 月 6 日，中法建交 60 周年，在習(xí)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(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院在植物表型組學(xué)領(lǐng)域的合作，被作為中法農(nóng)業(yè)與食品領(lǐng)域的 5 項代表性成果之一隆重受邀參展。

“我們的表型組學(xué) 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(jīng)濟深度融合， 采用多智能體組網(wǎng)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(xué)理論與方法的發(fā)展，賦能農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。 ”金時超說。

創(chuàng)新：推成多個“世界最大”數(shù)據(jù)資源庫

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

中心依托生物信息學(xué)省級重點學(xué)科，瞄準基因組學(xué)前沿建立了一套完整的高通量數(shù)據(jù)產(chǎn)生、分析體系，構(gòu)建了開放共享的生物信息分析平臺，平時從事生物信息學(xué)、計算生物學(xué)、人工智能及大數(shù)據(jù)的理論、方法的研究，構(gòu)建生物信息學(xué)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(wù)。

在這一套生物信息共享技術(shù)平臺和交叉科學(xué)研究機構(gòu)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(xué)、計算生物學(xué)、宏基因組學(xué)、單細胞等前沿研究方向。

近年來，“成就”于生物信息學(xué)中心的縝密運算，在南農(nóng)自身 AI技術(shù)的驅(qū)動下，學(xué)校各領(lǐng)域科學(xué)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(zhì)量染色體級別基因組，一舉轟動世界。 王源超教授領(lǐng)銜的大豆病蟲害團隊利用 AI 設(shè)計出新型抗病基因， 首次發(fā)現(xiàn)植物細胞壁的自我修復(fù)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(lǐng)域的巨大應(yīng)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(shè)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(guān)成果發(fā)表于 《科學(xué)進步》（Science Advances）期刊。 王東波教授課題組構(gòu)建的全國首個非物質(zhì)文化遺產(chǎn)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(xué)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(nóng)業(yè)生物基礎(chǔ)性戰(zhàn)略數(shù)據(jù)資源，不僅支持了包括南農(nóng)首篇 CELL 在內(nèi)的數(shù)量占全校同期同類型約 10%高水平論文產(chǎn)出，更為智慧農(nóng)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(nóng)業(yè)大學(xué)“植物表型組學(xué)”交叉學(xué)科正式獲批設(shè)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(xué)科，這也是國內(nèi)高校該領(lǐng)域內(nèi)的首個交叉學(xué)科。

“不僅做前沿科研創(chuàng)新， 也做高速的成果轉(zhuǎn)化， 全面推動教育鏈、產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈的有效銜接。 學(xué)科的設(shè)立將有助于培養(yǎng)高素養(yǎng)、復(fù)合型農(nóng)業(yè)科技人才，推進重大原始創(chuàng)新和關(guān)鍵核心技術(shù)突破。 ”南京農(nóng)業(yè)大學(xué)副校長王源超表示。

2024 年 12 月 11 日， 合肥科晶生物技術(shù)有限公司與我校合作共建“AI 生物模型產(chǎn)業(yè)研究院”項目正式簽約。據(jù)了解，該研究院作為生物領(lǐng)域科研創(chuàng)新的重要平臺， 將依托南京農(nóng)業(yè)大學(xué)前沿交叉研究院生物信息學(xué)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(shù)力量與產(chǎn)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(wù)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(chǎn)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(gòu)建覆蓋數(shù)據(jù)采集到 AI 建模的全產(chǎn)業(yè)鏈體系。 ”合肥科晶生物技術(shù)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(nóng)業(yè)密碼”

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

“我們將通過植物表型組學(xué)研究中心收集到的數(shù)據(jù)、 生物信息中心的分析結(jié)論，在農(nóng)業(yè)與健康中心將理論落地，運用到更廣闊的實踐中。 ”前沿交叉研究院院長竇道龍表示。

農(nóng)業(yè)與健康是農(nóng)業(yè)科學(xué)向人體健康延伸的一門前沿交叉學(xué)科，通過發(fā)展農(nóng)業(yè)健康的理論與方法，識別農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的風險管理和治理體系建設(shè)提供科學(xué)基礎(chǔ)。

我校農(nóng)業(yè)與健康中心，擁有農(nóng)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(wù)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(nóng)業(yè)與健康前沿領(lǐng)域科技成果“發(fā)現(xiàn)、驗證、轉(zhuǎn)化、應(yīng)用”全鏈條，打造高?？萍汲晒D(zhuǎn)化和交叉復(fù)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(lǐng)域，我們希望以推動優(yōu)質(zhì)學(xué)科深度交叉融合為催化劑，以服務(wù)健康中國戰(zhàn)略和農(nóng)業(yè)強國建設(shè)的歷史契機，推動原始創(chuàng)新和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，深耕前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究，聚力行業(yè)共性技術(shù)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(shè)和未來農(nóng)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(zhì)量發(fā)展支撐力。 ”校長陳發(fā)棣表示。