集成育種平臺與分子

集成育種平臺與分子育種李慧慧;中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所提綱背景集成育種平臺（IBP）育種管理系統(tǒng)（BMS）育種支持和服務IBP在中國結(jié)語背景

TheContext農(nóng)產(chǎn)品增長的壓力

Imagemodifiedfrom‘WorldPopulationGrowth’byLaurenManningonFlickr,Oct.27,2008人口增加聯(lián)合國FAO估計，世界人口在今后30-50年將依然保持較高速度，到2050年世界總?cè)丝趯⑼黄?00億。經(jīng)濟增長由于生活水平的提高，預計2025年要生產(chǎn)比現(xiàn)在多50％以上的食品才能滿足需要。農(nóng)產(chǎn)品增長的挑戰(zhàn)世界耕地資源的數(shù)量正在減少，后備耕地資源有限，耕地質(zhì)量受到嚴重退化的威脅；世界水資源供需矛盾日益尖銳；溫室效應、大氣污染及全球水污染問題十分突出。SmoggyBeijing“Ichallenge

thenextgeneration

tousenewscientifictoolsandtechniquestoaddresstheproblemsoftheworld’spoor.”

Dr.NormanBorlaug

1970NobelPeacePrizeLaureate生產(chǎn)更多更好的食品還要靠提高育種效率，而不是增加耕地面積Producingmoreandbetterfoodwilllargelydependonincreasingbreedingefficiency,notfarmingmoreland.集成育種平臺

IntegratedBreedingPlatform(IBP)The

IntegratedBreedingPlatform(IBP)

isacomprehensiveweb-basedplatformenablingplantbreederstoaccessandusemodernbreedinginapracticalandsustainableway什么是集成育種平臺？Dr.Jean-MarcelRibautDirector發(fā)展歷程第一階段PhaseI2009-14:工具研發(fā)第二階段PhaseII2014-19:工具研發(fā)&工具推廣應用第三階段PhaseIII+2019-???:工具研發(fā)&工具推廣應用&工具維護

主要的發(fā)展節(jié)點Keymilestones:育種管理系統(tǒng)（BreedingManagementSystem;

BMS）的發(fā)展

BMSv1:單機版,2013年6月BMSv2:改進了數(shù)據(jù)處理性能，增加了系統(tǒng)功能和用戶友好界面，2014年1月BMSv3:官方3.0.8版本發(fā)布，2014年10月BMSv4:基于網(wǎng)頁的應用，2015年11月BMSv5:升級為商業(yè)化應用，2016年6月2014年，世代挑戰(zhàn)計劃（GenerationChallengeProgram;GCP）項目結(jié)束，IBP成立2014年，建成遍布全球的區(qū)域中心2015-2016年，實施商業(yè)化運營模式育種家提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，完善數(shù)據(jù)歸檔記錄，增強數(shù)據(jù)交流和使用節(jié)約育種工作的時間和成本提高每個育種周期的遺傳進度提高育種的產(chǎn)出科研單位和公司改善和提高數(shù)據(jù)管理能力

提高物美價廉產(chǎn)品產(chǎn)出的效率和效益吸引更多的資金投入社會大眾提高農(nóng)民產(chǎn)糧的產(chǎn)量與質(zhì)量提高小農(nóng)戶的收入生產(chǎn)更多更好的食物應對全球糧食安全的挑戰(zhàn)服務對象核心貢獻軟件

集成工具套裝---育種管理系統(tǒng)；合作方提供的第三方軟件服務基因型鑒定、表型鑒定、統(tǒng)計分析、氣象圖等產(chǎn)品

育種材料，多種作物的相關(guān)信息包括種質(zhì)資源、性狀字典和功能標記支持

育種和技術(shù)支持，同行交流，項目申報信息資源

培訓課程、網(wǎng)上課程、技術(shù)文檔、軟件使用說明、電子資料、技術(shù)文檔、操作流程等FundingthePlantBreedingRevolutionIBPGeneralOverview門戶網(wǎng)站全球團隊育種管理系統(tǒng)

BreedingManagementSystem(BMS)育種管理系統(tǒng)（BMS）IBP的核心產(chǎn)品簡單易學容易上手集成育種家所需要的所有信息化工具支持育種家日常的所有育種工作

育種數(shù)據(jù)可以在多個應用之間無縫隙的相互游走Source:Bruskiewichetal.(2006)citedbyShresthaetal.(2012)BMS連接三大類型育種數(shù)據(jù)

集成育種數(shù)據(jù)庫截止2016年10月

BMS集成了16

種作物的數(shù)據(jù)庫IBPGeneralOverview菜豆

豇豆

玉米

高粱木薯

花生

珍珠黍

大豆鷹嘴豆

小扁豆

水稻

小麥谷子

木豆

紅薯

綠豆…linksto性狀性狀屬性性狀測量單位或范圍測量方法性狀字典TraitDictionary/OntologyBMS核心應用項目管理管理和查詢作物信息，工作臺瀏覽項目活動分子標記輔助育種結(jié)合表型選擇和與決定目標性狀基因的分子標記，選擇目標性狀。育種活動管理種質(zhì)資源、雜交試驗、育種圃、種子庫存等信息，打印田間種植圖、標簽和條形碼統(tǒng)計分析田間數(shù)據(jù)分析，QTL定位，基因型和環(huán)境互作項目管理—工作臺管理日常育種工作同時打開多個育種項目根據(jù)需要增加和刪除育種項目項目管理BMS核心應用項目管理管理和查詢作物信息，工作臺瀏覽項目活動分子標記輔助育種結(jié)合表型選擇和與決定目標性狀基因的分子標記，選擇目標性狀。常規(guī)育種管理種質(zhì)資源、雜交試驗、育種圃、種子庫存等信息，打印田間種植圖、標簽和條形碼統(tǒng)計分析田間數(shù)據(jù)分析，QTL定位，基因型和環(huán)境互作常規(guī)育種種質(zhì)信息的管理系譜表型基因型雜交組配世代信息管理田間記載本遺傳穩(wěn)定品系的多點試驗裂區(qū)設計拉丁方設計試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方差分析品種穩(wěn)定性分析QTL定位利用列表管理種質(zhì)資源…常規(guī)育種…準備育種圃…常規(guī)育種…準備田間試驗…標簽試驗計劃常規(guī)育種…管理種子清單…常規(guī)育種…系譜數(shù)據(jù)一代一代的積累下去.常規(guī)育種…系譜數(shù)據(jù)一代一代的積累下去.常規(guī)育種性狀字典TraitDictionaries&OntologyManager常規(guī)育種–田間試驗一旦育種群體建好，育種家想要:選擇目標性狀常規(guī)育種–田間試驗一旦育種群體建好，育種家想要:選擇目標性狀構(gòu)建種質(zhì)資源列表常規(guī)育種–田間試驗一旦育種群體建好，育種家想要:選擇目標性狀構(gòu)建種質(zhì)資源列表產(chǎn)生試驗設計常規(guī)育種

–田間試驗一旦育種群體建好，育種家想要:選擇目標性狀構(gòu)建種質(zhì)資源列表產(chǎn)生試驗設計產(chǎn)生田間記載本imagecredit:ArlletPortugal/IBP

一旦育種群體建好，育種家想要:選擇目標性狀構(gòu)建種質(zhì)資源列表產(chǎn)生試驗設計產(chǎn)生田間記載本檢查和存儲數(shù)據(jù)

常規(guī)育種–田間試驗BMS核心應用項目管理管理和查詢作物信息，工作臺瀏覽項目活動分子標記輔助育種結(jié)合表型選擇和與決定目標性狀基因的分子標記，選擇目標性狀。常規(guī)育種管理種質(zhì)資源、雜交試驗、育種圃、種子庫存等信息，打印田間種植圖、標簽和條形碼統(tǒng)計分析田間數(shù)據(jù)分析，QTL定位，基因型和環(huán)境互作統(tǒng)計分析–表型數(shù)據(jù)育種視圖（BreedingView）提供了育種家日常工作所需要的常規(guī)統(tǒng)計分析功能單環(huán)境分析

多環(huán)境分析（基因型和環(huán)境互作分析）統(tǒng)計分析–QTL定位BMS核心應用項目管理管理和查詢作物信息，工作臺瀏覽項目活動分子標記輔助育種結(jié)合表型選擇和與決定目標性狀基因的分子標記，選擇目標性狀。育種活動管理種質(zhì)資源、雜交試驗、育種圃、種子庫存等信息，打印田間種植圖、標簽和條形碼統(tǒng)計分析田間數(shù)據(jù)分析，QTL定位，基因型和環(huán)境互作標記輔助育種基因型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（GenotypingDataManagementSystem;GDMS）可以將種質(zhì)資源的分子標記信息整合到育種家的育種工作中上傳基因型數(shù)據(jù)Flapjack:基因型數(shù)據(jù)可視化標記輔助育種:

分子標記育種利用的決策系統(tǒng)OptiMAS標記輔助輪回選擇育種流程(MARS)在每個育種周期的重組和選擇中鑒定和跟蹤優(yōu)異等位基因分子育種決策系統(tǒng)(MBDT)標記輔助選擇(MAS)和標記輔助回交育種(MABC)流程連接其它國際主流的植物育種平臺…PlantBreedingApplicationProgrammingInterface(BRAPI)KDSmart(DiversityArraysTechnology)BMS(IBP)TriticeaeToolbox(T-CAP)Cassavabase(Cornell/BTI)B4R(IRRI)Flapjack,Germinate(JHI)GOBI(Cornell)OtherinterestedpartiesCGIARCenters:國際半干旱熱帶作物研究所（ICRISAT），AfricaRice，國際干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究中心（ICARDA），國際熱帶農(nóng)業(yè)研究所（IITA，西非尼日利亞），國際熱帶農(nóng)業(yè)中心（CIAT，哥倫比亞）SelectedInstitution&Project:AATF(Africa),CIRAD(France),AIMBP(Australia-India)SelectedcontactinthePrivatesectorBiogemma,SeedCo.FormalcommitmentofNARSDirectorsinAfricaBiotec(Thailand),NakhonSawanFCRI(Thailand),RayongFCRI(Thailand),PhilRice(Philippines),ISRA(Senegal),NRCRI(Nigeria)andNARO(Uganda)UsersAbout1500peopledownloadtheBMSAbout300-500earlyadoptersoftheBMSworldwideBMS的用戶群ICRISATDeploymentICRISATDeploymentRiceGeneDiscovery育種支持和服務

BreedingSupportandServicesBMS持久性的支撐服務…遍布全球的區(qū)域中心集成育種平臺在中國

IBPinChinaIBP中國區(qū)域中心成立于2014年IBP中國區(qū)域中心團隊張帆博士水稻育種王潔博士水稻育種孫石博士大豆育種張德貴博士玉米育種肖永貴博士小麥育種李昂博士小麥育種李慧慧博士IBP中國區(qū)域中心代表IBP門戶網(wǎng)站中文版本BMS的漢化BMS的漢化BMS田間數(shù)據(jù)采集手持設備

DigitalBreeding(DIB)BMS條碼和標簽---田間2016三亞南濱農(nóng)場2016北京中圃場BMS條碼和標簽---種子保存與發(fā)放BMS條碼打印機ZM400->ZT410BMS條碼打印機ZM400->ZT410BMS條碼打印機ZM400->ZT410BMS條碼打印機ZM400->ZT410BMS條碼打印機ZM400->ZT410結(jié)語

Perspectivesandconclusions植物育種一站式服務種質(zhì)信息的管理系譜表型基因型雜交組配世代信息管理田間記載本遺傳穩(wěn)定品系的多點試驗裂區(qū)設計拉丁方設計試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方差分析品種穩(wěn)定性分析QTL定位植物育種一站式服務種質(zhì)信息的管理系譜表型基因型雜交組配世代信息管理田間記載本遺傳穩(wěn)定品系的多點試驗裂區(qū)設計拉丁方設計試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方差分析品種穩(wěn)定性分析QTL定位種質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫國際種質(zhì)資源信息平臺國際種質(zhì)的系譜追蹤植物育種一站式服務種質(zhì)信息的管理系譜表型基因型雜交組配世代信息管理田間記載本遺傳穩(wěn)定品系的多點試驗裂區(qū)設計拉丁方設計試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方差分析品種穩(wěn)定性分析QTL定位種質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫國際種質(zhì)資源信息平臺國際種質(zhì)的系譜追蹤電子田間記載本田間數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集->數(shù)據(jù)導入計算機無縫鏈接植物育種一站式服務種質(zhì)信息的管理系譜表型基因型雜交組配世代信息管理田間記載本遺傳穩(wěn)定品系的多點試驗裂區(qū)設計拉丁方設計試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方差分析品種穩(wěn)定性分析QTL定位種質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫國際種質(zhì)資源信息平臺國際種質(zhì)的系譜追蹤電子田間記載本田間數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集->數(shù)據(jù)導入計算機無縫鏈接BreedingView數(shù)據(jù)分析變得非常簡單植物育種一站式服務種質(zhì)信息的管理系譜表型基因型雜交組配世代信息管理田間記載本遺傳穩(wěn)定品系的多點試驗裂區(qū)設計拉丁方設計試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方差分析品種穩(wěn)定性分析QTL定位種質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫國際種質(zhì)資源信息平臺國際種質(zhì)的系譜追蹤電子田間記載本田間數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集->數(shù)據(jù)導入計算機無縫鏈接BreedingView數(shù)據(jù)分析變得非常簡單基因型鑒定平臺育種性狀百科全書功能標記開發(fā)國際同行交流平臺標記輔助選擇育種國際培訓育種信息化管理培訓會

2016年12月3-4日北京會議免費贈送：BMS育種管理系統(tǒng)單機版（數(shù)據(jù)庫終身可用）DIB育種數(shù)據(jù)采集軟件Bartender條碼設計軟件如何管理大量的數(shù)據(jù)？如何采集數(shù)據(jù)？如何批量處理育種數(shù)據(jù)？如何設計并使用條碼？聯(lián)系報名：電話郵箱：China@vsni.co.ukRIGHTPEOPLE?RIGHTPLACE?RIGHTTIME一花獨放不是春，百花齊放春滿園。Wecanonlysucceedifweworktogether.謝謝！敬請各位專家批評指正。F2NurseryCrossingBlockNurseryListoffemaleparents(93entries)Listofmaleparents(93entries)FieldplanLabelsTrialfieldbookF1(93plots)SinglecrossFieldTrial(107testentries&3checklines)F1NurseryF2(93entries)BulkedF3(107entries)SinglePlantSelectionSeedinventorySampleBreedingWorkflowSingle-siteanalysisDatacollectionExportImportListofparentallinesinExcelCross(F1)listF1nurserySinglecrossF2nurseryBulkBreedingprogramImportgermplasmorEditListCrossingblocknurseryManagenurseriesCreatenewcrossesManagenurseriesF2listAdvancenurserySingleplantselectionManagenurseriesAdvancenurseryGeneratestocklistF3listFn+1list(foradvancetrial)Fnnursery…etcGeneratestocklistManagenurseriesAdvancenurseryNote:makesuretocl