撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

人工智能（AI）和機器人在向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型方面提供了巨大機遇，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器人技術(shù)的應(yīng)用。其中一個瓶頸在于花朵形態(tài)，其柱頭凹陷，這妨礙了雜交育種過程的去雄和授粉。

2025 年 10 月 16 日，一項來自中國團隊的研究登上了最新一期的Cell期刊的封面。該論文題為：Engineering crop flower morphology facilitates robotization of cross-pollination and speed breeding，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所許操研究員為論文通訊作者，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所謝躍、張廷浩、中國科學(xué)院自動化研究所楊明浩為論文共同第一作者。

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-機器人協(xié)同設(shè)計（Crop-robot co-design）理念，通過基因編輯重新設(shè)計作物花型，快速精準(zhǔn)創(chuàng)制“機器人友好”的結(jié)構(gòu)型雄性不育系，運用深度學(xué)習(xí)和人工智能成功研制世界首臺可自動巡航雜交授粉的智能育種機器人——“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。

封面圖片：人工智能（AI）和機器人技術(shù)為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了廣闊機遇。許操團隊開發(fā)了 GEAIR 系統(tǒng)，這是一種基于 AI 的機器人，能夠在溫室中實現(xiàn)高通量的自動授粉，通過基因組編輯重新設(shè)計花的結(jié)構(gòu)，使柱頭伸出，便于機器人授粉。該圖展示了 GEAIR 系統(tǒng)的機械臂正在精準(zhǔn)地為經(jīng)過基因組編輯的番茄花授粉。

在這項最新研究中，研究團隊通過將基因組編輯技術(shù)與基于人工智能的機器人相結(jié)合，研制了世界首臺可自動巡航雜交授粉的智能育種機器人——“吉兒”（GEAIR），首次提出了作物-機器人協(xié)同設(shè)計策略。

研究團隊利用基因組編輯技術(shù)重新設(shè)計作物花型，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)練了一個基于人工智能的移動機器人 GEAIR，使其能夠自動識別并給這些柱頭授粉。GEAIR 能夠?qū)崿F(xiàn)自動化 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，有助于快速培育出抗逆性強且風(fēng)味佳的番茄。此外，研究團隊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，這有可能開啟機器人雜交育種的新局面。

該研究的亮點：

• 對 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)動的機器人實現(xiàn)了異花授粉的自動化，并簡化了機器人雜交育種的流程；

• 將生物技術(shù)與基于 AI 的機器人相結(jié)合，突破了作物快速育種的瓶頸；

• 作物-機器人協(xié)同設(shè)計策略為可持續(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