过去40年来,美国的玉米产量翻了一番,主要是由于栽培品种的改善,它利用了土壤管理方面的农业进步并增加了种植密度。通过生物技术特征、培育和农业经济的共同进步,生物技术的发展能帮助农民在2030年以前再次实现玉米、大豆和棉花产出加倍。
2030年前实现产量翻倍生物技术、育种和农业经济的进步这项承诺基于这一代基因改良作物的成功,该作物通过提高产量、减少产量变化、减少农药和杀虫剂的使用及为农民提高每英亩利润改变了农业的面貌。美国大约有95%的大豆和75%的玉米利用生物技术提升产量。阿根廷多于95%和巴西50%的大豆也实现增产。
由于上文提到的优势,有选择的时候,农民会一致采用生物技术改善产品。这些产品是基因组学、培育和农业经济方面复杂技术突破的结果,改变了农业实践和预期。例如,相比传统作物,抗虫作物在全球范围内减少了杀虫剂使用。
农业公司利用适应特殊环境地区的多种特征和特点继续开发种子产品。下一代产品保证进一步改善产量和应力特征(比如提高抗旱能力)、更好地使用作物氮肥和更广的光谱昆虫预防。育种方法(比如分子标记和测序)的突破性进展保证高产品种,针对合成种子产品的最优管理实践保证额外的收益率上涨。
科学领域的快速发展呼唤相对复杂的信息系统。这篇文章中将讨论种子和特征研究变革方面IT系统的角色转变,以及农业的未来。还会讨论系统如何加快跨产业合作的决策和机遇,从而开发下一代农业“智能IT”系统。
信息:现代农业的心脏信息对现代农业至关重要,从开发新型杂交和变种产品到为了在收获时节获取价值而把产品放置到正确的管理领域。为所给农田选择正确的产品,需要种质资源特性和产品整体性能方面的准确信息。随着结合产品生物技术特征日益复杂,企业必须给农民提供更多有关特征、产品性能和农艺实践适应性的信息。
为管理环境区域推荐合适的产品需要分析很多变量(比如土壤类型、排水模式、以往产量、害虫压力、疾病压力等)。这类分析需要企业搜集精确环境规模的产品性能信息,并把这个信息转化成对农民的建议。
新产品开发已经变成了一场整合利用产业研发途径和产业合作伙伴所给大量信息的比赛。产品开发、定位和获取价值需要的信息日渐复杂,要求复杂的IT系统设计掌控信息规模并审核信息来支撑明智决策。市场的成功与研究信息到产品决策的转化效率和准确性有直接联系。因此,IT系统值得重大投资,是公司竞争优势的关键因素。
生物技术和培育的途径生物技术的特征和种质资源本土化的需求,导致农业研发途径的发展在整体形式上跟制药行业类似,不同阶段会做出不同的产品改善决策。在各个阶段,候选产品被逐一剔除,只剩下最有前景的产品进入下一阶段。为了保证未来商业产品能满足客户需求,后续阶段的测试越来越严格。
(每阶段必须收集和检查信息来做出最优决策)
注:1.时间估算以经验为基础,可能会重叠。某些特定产品的开发时间可能会跟所示估算时间有出入。
2.基因最终会成为商业产品的平均可能性估算以经验为基础。这些可能性也许会随时间改变。
几千位科学家在高通量产品开发和评估途径中处理信息,以农业科技公司孟山都为例,其有两个主要途径,一个针对生物科技,另一个针对育种。生物科技途径为抗虫性、除草剂耐性和抗寒性等特征开发新的基因。培育途径是利用适应全球特殊地理区域的本身优质基因,来创造种质资源。
生物科技和育种形成并行研发途径,通过共享工具和技术相联系。IT平台是支持研究、产品描述和产品改良决策的链接
有助于筛选了解新基因和种质资源的实验室与田间工作在两种途径中融合。信息收集产业规模化,且往往高度自动化。
IT系统促成全球育种种质资源交换,种子切片、基因分型分子标记等自动化和技术进步需要IT系统管理分析和解读
例如在生物科技途径中,每年基因组学和分子生物工具被用于选择和描绘几千种基因。该途径由一系列步骤组成,包括基因提名、测序、克隆、转化、温室和田野测试。每个步骤包括综合实验室和田间工作共同提供的有关基因功能和质量的所有信息。
分子标记辅助育种是一种用DNA标记来界定个体有利基因组合的技术,用于育种途径。单个种子变得“切损”,切下来的部分用来分析每个种子的DNA基因型。每年数以百万计的样本被处理,生成数十亿数据点。
预测最优选择的切片、基因分型和种植,具有极强的时间敏感性且高度自动化。目前,孟山都经营世界上最大的田野测试网络,每年把种子种植在全球数以千计的试验点,大量收集每个出产作物的特征信息(比如产量、水分含量、作物高度、疾病反应等),每年还在不同地方进行多次评估。
这个网络的物流经营包括对每个进行种植、收获和分析试验点的种子库存、分配和实验设计管理。仅仅北美的收获季节,就分析了数以百万计的数据点。
通过分析,在最适应本土的种质资源中,生物技术和培育途径发展出的产品进行整合(再利用遗传杂交、田间试验点评估、分子标记),创造出带有感兴趣新基因的高级产品。大规模开发新型生物技术产品和评估产品性能,只有先进IT系统能够完成。









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