中国科学家发布智能育种机器人“吉儿”：开创作物花型重塑与AI机器人协同育种新范式

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领衔的智能育种攻关团队在《细胞》杂志发表重要研究成果，提出“作物—机器人协同设计”的创新理念，标志着智能育种进入全新阶段。该研究深度融合生物技术（BT）与人工智能（AI），成功研发出全球首台可自主巡航完成杂交授粉的智能育种机器人“吉儿”（GEAIR），并首次实现通过基因编辑改造作物花型，创制出“机器人友好”的结构型雄性不育系，为解决杂交育种成本高、效率低的难题提供了革命性方案。 传统杂交育种高度依赖人工操作，尤其在番茄等花型闭合的作物中，柱头内缩导致必须人工去雄和授粉，人力成本占总育种成本的25%以上，仅去雄一项就占40%。随着人口老龄化加剧，人工成本持续攀升，严重制约杂种优势的广泛应用。大豆等作物因制种成本过高，至今未能实现杂交优势的规模化利用。而柱头外露的结构型雄性不育系，正是破解这一困局的关键。 研究团队另辟蹊径，利用基因编辑技术靶向番茄花器官发育关键基因GLO2（MADS-box家族），精准调控雄蕊发育，使原本闭合的花朵雄蕊开裂、花粉败育，同时柱头自然外露，无需人工干预即可实现自然授粉。该技术不依赖特定遗传背景，具有广泛适用性，成功解决了番茄长期缺乏柱头外露型雄性不育系的难题，且不影响果实产量与种子质量。 在此基础上，许操团队与中科院自动化研究所杨明浩副研究员合作，开发出智能授粉机器人“吉儿”。该机器人集成深度学习与视觉识别技术，可在温室环境中自主巡航，实现对柱头的精准识别，识别准确率达85.1%，单朵花授粉耗时仅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，确保每朵花成功授粉坐果。其核心零部件国产化率超过95%，具备极强的可推广性与经济性。 研究团队进一步将“吉儿”系统与团队2018年建立的“从头驯化”和“快速育种”技术相结合，构建了智能育种工厂。该系统将近缘野生种的育种周期从5年缩短至1年，大幅节省人力，成功实现风味浓郁、抗逆丰产的优质番茄新种质的批量培育。 更进一步，研究团队将该系统应用于大豆，首次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瓶颈、提升单产提供了全新技术路径。 该成果开创了“生物技术筑基、人工智能赋能、机器人协同作业”的智能育种（BAR）新模式，推动生物育种范式革新，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强劲动能。研究获得农业农村部重大项目、中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金及北京市智能温室蔬菜创新团队项目等支持。