中国科学院发布智能机器人育种家“吉儿”系统，助力农业育种迈向智能化

8月11日，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员许操带领的智能育种攻关团队在《细胞》（Cell）发表重要研究成果，提出“作物-机器人协同设计”的创新理念，首次实现生物技术（BT）与人工智能（AI）深度融合的智能育种新范式。该研究通过基因编辑重塑作物花型，创制出“机器人友好”的结构型雄性不育系，并成功研发世界首台可自动巡航进行杂交授粉的智能育种机器人“吉儿”（GEAIR，Genome Editing combined with AI-based Robotics）。 传统杂交育种面临高成本、低效率难题，尤其在番茄等闭合花型作物中，人工授粉依赖度极高。以番茄为例，人工去雄和授粉成本占总育种成本的40%以上，人工成本已超总成本的25%，且受人口老龄化影响持续攀升。大豆等作物因杂交制种成本过高，至今难以应用杂种优势。研究团队突破性地靶向编辑番茄花器官发育关键基因GLO2，使雄蕊开裂、花粉败育，柱头自然外露，成功创制出无需人工干预的结构型雄性不育系，且不影响果实产量与种子质量，彻底解决长期缺乏可自动化授粉材料的瓶颈。 在此基础上，许操团队联合中科院自动化研究所杨明浩副研究员，研发出智能授粉机器人“吉儿”。该机器人采用深度学习算法，柱头识别准确率达85.1%，单花授粉耗时仅15秒，单次巡航授粉成功率高达77.6%±9.4%，支持全天候连续作业，确保授粉成功率。其核心零部件国产化率超过95%，具备极强的推广潜力。 研究进一步将“吉儿”系统与团队2018年建立的“从头驯化”和“快速育种”技术结合，构建智能育种工厂，将近缘野生种的育种周期由5年缩短至1年，大幅节省人力，实现风味浓郁、抗逆丰产的优质番茄新种质的高效培育。 该成果还首次在大豆中实现结构型雄性不育系的快速创制，人工授粉时间节省76.2%，为突破大豆杂交育种难题、提升单产提供全新技术路径。 该研究开创了“BT筑基+AI赋能+机器人劳作”（BAR）的智能育种新模式，标志着生物育种迈向智能化、自动化新阶段，展现了“AI for Science”在农业领域的巨大潜力，为新质生产力发展注入新动能。研究获农业农村部、中科院先导专项、国家自然科学基金及北京市创新团队项目支持。