人工智能（AI）和機(jī)器人在向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型方面提供了巨大機(jī)遇，有助于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、降低成本并促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。然而，許多農(nóng)作物的特性阻礙了基于人工智能的機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用。其中一個(gè)瓶頸在于花朵形態(tài)，其柱頭凹陷，這妨礙了雜交育種過程的去雄和授粉。
2025 年 8 月 11 日，中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所許操團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所的研究人員（謝躍、張廷浩、楊明浩為論文共同第一作者）在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Cell 上發(fā)表了題為：Engineering crop flower morphology facilitates robotization of cross-pollination and speed breeding 的研究論文。
該研究將生物技術(shù) + 人工智能（BT + AI）深度融合，首次提出作物-機(jī)器人協(xié)同設(shè)計(jì)（Crop-robot co-design）理念，通過基因編輯重新設(shè)計(jì)作物花型，快速精準(zhǔn)創(chuàng)制"機(jī)器人友好"的結(jié)構(gòu)型雄性不育系，運(yùn)用深度學(xué)習(xí)和人工智能成功研制世界首臺(tái)可自動(dòng)巡航雜交授粉的智能育種機(jī)器人--"吉兒"（Genome Editing combined with AI-based Robotics，GEAIR），打破雜交育種和制種瓶頸，大幅降低育種成本、縮短育種周期、提高育種效率。
在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過將基因組編輯技術(shù)與基于人工智能的機(jī)器人相結(jié)合，研制了世界首臺(tái)可自動(dòng)巡航雜交授粉的智能育種機(jī)器人--"吉兒"（GEAIR），首次提出了作物-機(jī)器人協(xié)同設(shè)計(jì)策略。
研究團(tuán)隊(duì)利用基因組編輯技術(shù)重新設(shè)計(jì)作物花型，培育出了雄性不育的番茄植株，其花朵具有外露的柱頭，然后訓(xùn)練了一個(gè)基于人工智能的移動(dòng)機(jī)器人 GEAIR，使其能夠自動(dòng)識(shí)別并給這些柱頭授粉。GEAIR 能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化 F1 雜交育種，其效率可與人工授粉相媲美，并且在速生育種條件下與從頭馴化相結(jié)合時(shí)，有助于快速培育出抗逆性強(qiáng)且風(fēng)味佳的番茄。此外，研究團(tuán)隊(duì)還在大豆中通過多重基因組編輯重現(xiàn)了雄性不育、花朵柱頭外露的表型，這有可能開啟機(jī)器人雜交育種的新局面。
該研究的亮點(diǎn)：
對(duì) ABC 模型基因進(jìn)行基因組編輯可使番茄和大豆產(chǎn)生雄蕊外露的雄性不育花型；
AI 驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了異花授粉的自動(dòng)化，并簡(jiǎn)化了機(jī)器人雜交育種的流程；
將生物技術(shù)與基于 AI 的機(jī)器人相結(jié)合，突破了作物快速育種的瓶頸；
作物-機(jī)器人協(xié)同設(shè)計(jì)策略為可持續(xù)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供了解決方案。
總的來說，該研究展示了 GEAIR 在通過自動(dòng)化、更快速地培育氣候適應(yīng)型作物來提高效率和降低成本方面的潛力。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00840-2
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