打造云南现代农业新业态

云南省作物生产与智慧农业重点实验室

以云南农业大学为依托单位建设的云南省作物生产与智慧农业重点实验室于2020 年12 月获得立项培育，2023 年3 月通过验收。

该重点实验室依托云南丰富生物资源特别是作物资源的禀赋，以云南农业大学作物学一级学科博士点和博士后科研流动站为基础，以水稻、玉米、马铃薯、甘蔗等主要粮经作物和云菜、云果等高原特色作物为研究对象，聚焦国家重大战略和云南经济发展重大需求，围绕“作物资源数字化与智能育种、作物生长模型与大田智能控制、产品安全与专家智能决策、作物生产智能装备”等4 个主要研究方向，构建覆盖作物全生命周期的数字链，打造云南现代农业新业态，是目前我国西部地区唯一的智慧农业省部级重点实验室。实验室建设极大地带动了学科、专业建设和人才培养。2022年，“ 智 慧 农业”获得二级学科博士点备案，设立了“作物智慧生产”和“作物智慧育种”硕士点研究方向，“智慧农业”本科专业获得首批成功招生；同时，“作物学”和“智慧农业”双双入选云南省一流学科建设计划。科研工作不断创新，成果显著。

1 杂交水稻雌性不育制种新体系的构建

云南农业大学稻作研究所李东宣教授和陈丽娟教授团队通过水稻雌性育性控制基因FST 的表达操作，利用苯达松转基因“中转”删除技术，实现了水稻苗期的转基因致死删除和雌性核不育系的非转基因种苗的繁殖，并进一步构建了“水稻雌性不育系+雄性不育系”，即“FM 系法”杂交水稻制种技术新体系，为实现杂交水稻机械化高效制种提供了新的技术方案。

2 甘蔗最小基因组测序与解析

云南农业大学李富生教授团队利用转录组、基因组、重测序结合生态繁育等技术对甘蔗近缘野生种——蔗茅（Erianthus fulvus，E. fulvus，2n=2X=20）开展研究，成果以题为A chromosome-level genome assembly forErianthus fulvusprovides insights into its biofuel potential and facilitates breeding for improvement of sugarcane 在中科院一 区TOP 期 刊《Plant Communications》在线发表（IF8.625，原文链接https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(23)00060-3）。蔗茅是甘蔗属复合体（Saccharum Complex）植物中染色体数目最少（2n=20）、基因组最小（902Mb）的野生种资源，相对于甘蔗基因组大，遗传背景复杂，收获物蔗茎为营养体导致产量、品质等性状的表现受环境因素影响大等缺点，蔗茅在甘蔗基因工程育种中具有良好的优势，有望作为甘蔗遗传育种的“模式植物”。所以，蔗茅的全基因组测序是甘蔗基础生物学研究的一个里程碑，有助于育种专家未来的渐渗计划，探究甘蔗染色体遗传规律，加速甘蔗的高贵化育种过程做出卓越贡献。

图2 蔗茅基因组特征CIRCOS 图

3 云南农业信息基础数据仓库的构建与利用

根据云南地形特征，结合重点实验室建设需求，分别基于云南农业大学基地以及合作单位基地开展农田生态系统和主要农作物系统的田间实验、数据分析、模型构建、系统研发等工作，构建了云南省气象空间数据库、土地利用与土壤类型空间数据库、土壤养分空间数据库、地形地貌空间数据库，为构建作物生长模型奠定基础。

图3 云南农业信息基础数据库

4 数据采集数字芯片及装备的开发

基于大数据和作物生长模型，运用深度学习算法，研发数字植物工厂控制仪器专用设施和生产环境智能化调控系统，实现光合作用精准调控、水肥营养液精准利用、特种微量元素精准吸收等。将上述理论成果开发为嵌入式软件，研制手持式、便携式、移动式智能装备。

5 云南省农业供求预测预警系统的开发

围绕消费需求，通过农产品产地、产量、品质、销地、销量、销售方式和价格等数据和市场分布、容量、产品市场交易数据，利用结构方程（SEM）、深度学习算法等方法构建模型，研究农产品价格走势、市场容量、销售品种、销售空间布局等市场行情，通过精准市场分析与预测，推动供需精准匹配，实现以需订产、以销带产，全面提升作物生产效率。

图4 数据采集系统

图5 云南省农业供求预测预警系统

图6 病虫草害防治数字化平台

6 病虫草害防治数字化平台成功上线

开展基于迁移学习的小样本病虫害识别模型研究，开发基于生成对抗网络的病虫害样本增强模型、基于鸿蒙和YoLoV5 的病虫害大、中、小目标检测模型。集成了“协同智能诊断后台”，实现了病害照片的智能诊断及地理信息的管理，完成病虫害自动诊断系统的集成，实现拍照上传及实时视频自动病虫害诊疗。