综述：加速育种现代化：驱动水稻遗传增益、气候韧性和粮食安全的全球蓝图

《Theoretical and Applied Genetics》：Accelerated breeding modernization: a global blueprint for driving genetic gains, climate resilience, and food security in rice

本综述系统提出了加速育种现代化-育种与运营卓越（ABM-BOx）框架，旨在彻底变革全球水稻育种体系。文章指出，南半球国家农业研究推广系统（NARES）育种程序面临育种策略陈旧、技术应用滞后等关键瓶颈。ABM-BOx通过育种卓越（BE）优化育种家方程Rt=(h2×i×σp)/t中的选择精度（h2）、选择强度（i）和遗传方差（σp），结合运营卓越（OE）缩短育种周期（t），整合目标产品档案（TPP）、基因组选择（GS）、快速世代进阶（RGA）等创新工具，为构建气候智能型水稻育种系统提供全面路线图。

　　

引言：水稻育种的世纪挑战

作为全球35亿人口的主粮，水稻在亚洲多国贡献了日均50%以上的热量摄入。面对2050年全球稻米消费量将攀升至5.84亿吨的压力，传统育种程序长达10-15年的品种选育周期已无法应对气候变迁与粮食安全的多重挑战。基线诊断显示，全球25个以上NARES水稻育种项目普遍存在育种策略落后、工作流程碎片化、数字技术应用不足等系统性瓶颈，亟需一场颠覆性变革。

ABM-BOx框架：育种现代化的双引擎

ABM-BOx框架创新性地将育种家方程转化为可操作的现代化路径，通过育种卓越（BE）与运营卓越（OE）的协同作用重新设计育种管道。BE核心在于通过需求驱动育种、亲本基因组育种值（GEBVs）筛选、轮回群体改良等策略提升遗传增益；OE则聚焦速度育种、智能育种数字工具、育种信息学等技术支持体系压缩育种周期。二者如同DNA双螺旋结构般相互支撑，共同推动育种系统从经验导向向数据驱动转型。

需求驱动育种：从实验室到田间的新范式

传统公共育种项目常因缺乏市场情报导致品种与实际需求脱节。ABM-BOx通过全球市场情报平台（GloMIP）构建目标产品档案（TPP），将农民偏好、消费习惯与价值链需求转化为具象化育种目标。例如针对特定生态区定制耐淹性、蒸煮品质等性状组合，使品种设计如同"定制时装"般精准匹配目标环境。

基因组选择技术：育种决策的智能导航

基于1K水稻定制扩增子（1KRiCA）等低成本基因分型平台，基因组选择（GS）可将育种周期缩短至传统方法的1/3。机器学习算法如DeepCCR已实现63.3%-78.2%的性状预测精度，使育种家能在幼苗期预判成年性状，如同通过基因"快照"预见品种未来表现。结合无人机遥感与表型组学技术，育种决策正从"望闻问切"的经验判断升级为多维度数据驱动的科学预测。

速度育种革命：时间维度的突破

田间快速世代进阶（F-RGA）与单粒传（SSD）技术将每年世代数从1代提升至3-4代，使品系纯合时间从7-8年压缩至2年以内。这种"育种加速度"策略犹如将传统育种的单车道乡村公路升级为多车道高速公路，通过超密植（5×5厘米）与胁迫环境选择，在有限资源下实现育种效率的几何级增长。

智能育种生态系统：数字孪生育种场

企业育种系统（EBS）与育种管理系统（BMS）构建了育种数据的"中央处理器"，而PhenoApps系列移动工具实现田间数据采集的"指尖革命"。例如Field Book应用允许育种家实时记录性状数据，生物计量遗传工作流（BioFlow）则提供从表型分析到亲本选配的全流程决策支持，形成育种管理的数字化闭环。

种子系统革新：遗传增益的最后一公里

品种更替速度是衡量育种成效的终极标尺。ABM-BOx提出通过作物展示田（Crop Cafeterias）、三方对比试验（tricot）等参与式方法加速品种推广，结合数字工具监测品种更替动态。这要求建立早期世代种子（EGS）供应体系与政策协同机制，使新品种如接力赛般快速传递至农户手中。

CRaFT-ABM：赋能育种变革的人力引擎

通过能力强化与功能转型（CRaFT）模块，ABM-BOx着力培育掌握定量遗传学、数据科学的"新一代育种家"。这需要打破机构壁垒，建立CGIAR与NARES的协同创新网络，使育种现代化不仅是技术升级，更是人才培养与制度创新的系统工程。

未来展望：育种4.0时代的战略路径

实现ABM-BOx愿景需跨越资金缺口、数字基础设施不足等障碍。随着基因编辑、合成生物学等颠覆性技术融入，水稻育种将逐步从"艺术+科学"的混合模式迈向全面工程化的新阶段。这场变革不仅是技术迭代，更关乎全球粮食体系的气候韧性与可持续发展目标（SDGs）的实现，需要政策制定者、科研机构与私营部门形成创新合力，共同构建面向未来的智能育种生态系统。