2025年新年伊始，在南京农业大学一场主题为“创新引领，概念赋能，助力农业新质生产力发展”的社会合作创新发展大会上喜事连连，南京农业大学与浙江托普云农“联姻”共建农业生物表型产业研究院，与全国高校区域技术转移转化中心“结盟”挂牌成果转移转化技术服务联盟。
据悉，这已经是我校自2024年以来签署的第8个与“表型组学”相关的技术转化项目。此前，分别依托农业与健康创新支撑中心、生物信息学中心和植物表型组学研究中心，我校已与苏州中析、北京柏科瑞新、南京秾云等近10家企业签订了技术合作及成果转化协议，全年成果转化累计签约金额逾3800万元，累计创造上亿元生产价值。
短短几年，南农何以通过科技创新和产业融合，将创新链、人才链、产业链融合发展，创造数千万的收益。这其中到底有什么“秘密”？我们进行的究竟是什么样的成果转化？故事还得从7年前说起。
突围：从“受制于人”到“南农制造”
2017年，南京农业大学千里迢迢从荷兰引进了全国首批高通量作物表型组学研究设备。当全校师生满怀期待“掌握了加速农作物种质资源创制的‘新武器’，未来无限可期之时”。未曾想到，斥巨资购买的国外表型组学研究设备却仍需“无止境”地投入更加巨额的服务费、维护费。不仅如此，由于海外采购设备的数据云端也搭建在国外，相关农业生物数据的安全性也存在极大隐患。
“南京农业大学要引领中国甚至国际植物表型组学的进步！我们当时就下决心要推动植物表型组学系列设备、数据库搭建、模型构建等全面自研的进度！”南农植物表型组学交叉研究中心首席科学家丁艳锋教授表示。
当南农技术正遭遇被“卡脖子”的攸关之时，我校前沿交叉研究院植物表型教育部工程研究中心的一批青年引进人才勇担重任。面对国家重大需求，这支平均年龄不超过40岁的“青椒”团队连续攻克了植物表型组学交叉学科中诸如植物表型研究的目标定位、性状提取、变化监测和交叉应用的等一系列关键技术难题，将“植物表型组学”的核心研发技术牢牢握在了“南农人”自己手中。
“机器需要像人一样知道作物的器官在哪里，才有可能像人一样分析各种性状是什么，这离不开人工智能算法的训练。”这些关键算法和技术的创新，有效提高了传统人工调查的精度、效度及效率，也为新性状的发掘提供了关键技术支撑。
经过中心团队7年的探索，南农不仅完全具备开发植物表型设备的自主研发能力，更是从早前模仿的1.0版本，升级更迭到“轻量型、智慧化”的4.0版本，更具备“云端数据就设在南农”的“超级”安全性。
和当年学校白马教学科研基地占地50亩，只能在轨道上移动的“巨无霸”相比，4.0版植物表型设备小巧玲珑，可以被科研人员四处携带、任意折叠；可以深入田间地头，观察植物长势，预测种子发育情况；可以实现单株检测、器官分割和多尺度三维表型提取。
2023年，学校原“作物表型组学交叉研究中心”正式更名为“植物表型组学交叉研究中心”——除主要粮食作物以外，花卉、蔬菜、果树、牧草等更广泛的经济作物都成为中心的研究对象。“南农制造”的表型研发技术使用领域更广、提取能力更高效、分析水平也更精密。
不仅如此，三维表型组的新技术还有力支撑了新性状的发掘，已广泛应用于我校小麦、水稻、玉米和大豆团队的多项科研育种工作中。在小麦栽培团队，金时超团队研发的新一代模型实现了2个月左右的产量预测；在水稻栽培团队，全新开发的三维光截获模拟算法，为揭示理想株型水稻品种提供了定量的评价方法；在大豆育种团队，激光雷达等表型技术对千余份大豆种质的田间表型进行了精准评价，构建了大豆叶柄和冠层轮廓提取的新算法。
“新技术就像记录人的高矮胖瘦一样，为我们记录每一株大豆的株型紧凑程度提供了可能，为耐密植大豆优异种质资源鉴定提供了新手段。”盖钧镒院士团队张焦平副教授说。
除了服务校内科研团队，“南农制造”的表型组学技术更成功吸引了全世界目光的关注。2022年，学校获批科技部中法植物表型组学联合实验室，中法双方围绕植物表型组学的关键科学问题，主编国际一流期刊《植物表型组学》（Plant Phenomics)，合作提出植物功能表型新理论，发展了高产栽培管理和优良品种选育的数字化、智能化新方法，引领植物表型组学的国际前沿。
2024年5月6日，中法建交60周年，在习近平主席访法期间的中法科技合作成果展上，我校与法国国家农业食品与环境研究院在植物表型组学领域的合作，被作为中法农业与食品领域的5项代表性成果之一隆重受邀参展。
“我们的表型组学5.0即将发布，在这个升级版本中，表型观测将与通用智能和低空经济深度融合，采用多智能体组网协作模式，实现跨时空感知、决策和执行，这将推动作物时空表型组学理论与方法的发展，赋能农业科技创新和产业转型升级。”金时超说。
创新：推成多个“世界最大”数据资源库
有了全球领先的表型组学设备的数据“加持”，同在前沿交叉研究院里的生物信息学中心，悄悄地成为了数据分析演算的“宝藏机构”。
中心依托生物信息学省级重点学科，瞄准基因组学前沿建立了一套完整的高通量数据产生、分析体系，构建了开放共享的生物信息分析平台，平时从事生物信息学、计算生物学、人工智能及大数据的理论、方法的研究，构建生物信息学高性能计算平台，为可交互的软件平台和大数据分析提供大量服务。
在这一套生物信息共享技术平台和交叉科学研究机构中，有着1000TFLops的理论浮点运算能力，20PB+1PB闪存的存储可用容量，200+项的专业分析软件，3000多的用户，年度平均算力资源使用率约95%。中心4个团队的8位老师，协同聚焦比较基因组、表观基因组、生物学、计算生物学、宏基因组学、单细胞等前沿研究方向。
近年来，“成就”于生物信息学中心的缜密运算，在南农自身AI技术的驱动下，学校各领域科学成就层出不穷。2024年，滕年军教授团队首次公布世界上正式报道的超大植物基因组——百合高质量染色体级别基因组，一举轰动世界。王源超教授领衔的大豆病虫害团队利用AI设计出新型抗病基因，首次发现植物细胞壁的自我修复能力对抗病效果的影响，该研究展示了人工智能改造抗病基因在植保领域的巨大应用潜力，以封面文章发表在《分子植物》（Molecular Plant）上。随后，窦道龙教授课题组与合肥科晶生物合作，通过AI虚拟筛选设计出的原创性分子靶标新型杀菌剂，有效控制大豆疫霉病，相关成果发表于《科学进步》（Science Advances）期刊。王东波教授课题组构建的全国首个非物质文化遗产大语言模型，为非遗的保护与传播开辟了新路径，得到了地方政府和企业的高度重视。
除此以外，生物信息学中心还成功集成了小麦、梨树、菊花等多个“全球最大”AI表型数据集等一大批农业生物基础性战略数据资源，不仅支持了包括南农首篇CELL在内的数量占全校同期同类型约10%高水平论文产出，更为智慧农业育种的智能化提升搭建了高效安全的底层平台。
2021年8月，南京农业大学“植物表型组学”交叉学科正式获批设立。作为一门通过系统采集并分析植物基因组在不同环境条件和栽培措施下，表型特征及其形成与控制机制的交叉学科，这也是国内高校该领域内的首个交叉学科。
“不仅做前沿科研创新，也做高速的成果转化，全面推动教育链、产业链与创新链的有效衔接。学科的设立将有助于培养高素养、复合型农业科技人才，推进重大原始创新和关键核心技术突破。”南京农业大学副校长王源超表示。
2024年12月11日，合肥科晶生物技术有限公司与我校合作共建“AI生物模型产业研究院”项目正式签约。据了解，该研究院作为生物领域科研创新的重要平台，将依托南京农业大学前沿交叉研究院生物信息学中心的科研团队、算力资源及超算平台，联合合肥科晶的技术力量与产业资源，共同致力于AI生物模型研发、AI算法优化、生物大数据分析和模型验证等核心任务与专业人才联合培养。
“希望我们的合作能进一步发挥校企优势，围绕AI大模型+生物大数据的产业化进程展开合作，建立以生物数据集成、存储、分析为核心的智能化平台，构建覆盖数据采集到AI建模的全产业链体系。”合肥科晶生物技术有限公司董事长朱也对未来的合作充满期待。
融合：破解影响人类健康的“农业密码”
2024年，学校获批教育部“农业与健康”创新支撑中心。这是建于高校的首个农业与健康研究中心。
“我们将通过植物表型组学研究中心收集到的数据、生物信息中心的分析结论，在农业与健康中心将理论落地，运用到更广阔的实践中。”前沿交叉研究院院长窦道龙表示。
农业与健康是农业科学向人体健康延伸的一门前沿交叉学科，通过发展农业健康的理论与方法，识别农业生产过程中危害人体健康和生态健康的危险因素，定量评估其人群暴露和健康影响，针对农业生产环节的风险管理和治理体系建设提供科学基础。
我校农业与健康中心，拥有农业环境与健康、植物与健康、营养与健康、健康养殖、动物疫病与生物安全等5个平台，17个研究方向，26套研发系统。今年来，相继与江北新区生物医药公共服务平台、溧水区、伊利集团、上海易实等多家单位开展全面战略合作，打通农业与健康前沿领域科技成果“发现、验证、转化、应用”全链条，打造高校科技成果转化和交叉复合型人才培养新样板。
“‘大健康’已成为一个新的交叉研究领域，我们希望以推动优质学科深度交叉融合为催化剂，以服务健康中国战略和农业强国建设的历史契机，推动原始创新和关键核心技术攻关，深耕前沿基础科学研究，聚力行业共性技术研发，统筹推进教育科技人才科研协同发展，为强国建设和未来农业、‘大健康’发展提供强有力的科技和人才支持，彰显高质量发展支撑力。”校长陈发棣表示。
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