雁栖湖应用数学研究院邬荣领团队找到了一种新方法,把数学工具应用到精准育种中

在北京市的新型研发机构北京雁栖湖应用数学研究院里,邬荣领教授带着他的团队找到了一种新方法,把功能作图和统计物理学网络模型凑在一起,弄出了一个叫“idopNetworks”的系统。这个东西能把基因之间的关系看作一个整体动态网络,用数学模型来量化基因是互相促进还是抑制。这个思路特别有用,能把基因形成的复杂调控机制,就像“群体智慧”一样给算出来。 传统的植物育种特别麻烦,尤其是林木这种长得慢的作物,培育一个好品种可能需要好几代人接力几十年。这是因为基因之间存在复杂的网络化互作关系,过去的研究方法没法系统地搞明白这些内在机制,育种工作就像是在黑箱里操作。而邬荣领团队的研究正好解决了这个问题。他们以梅树为例做了对比实验,发现快长型梅树的基因网络中正向调控作用占了85%,形成了高效的生长促进体系。而慢长型梅树的关键基因却被其他因素强烈抑制着。 如果能把那些负面的调控因子剔除掉,被压制的优良基因就能被激活,生长性能就能显著提升。这项研究还首次在个体层面绘制出了基因动态互作图谱,让育种不再是单纯的经验筛选,而是可以进行理论预测了。这种个性化的分析体系能把抽象的遗传信息转化成可计算、可设计的育种方案。研究人员可以根据不同植物的基因网络特征,精准地定位产量、抗逆性、抗病性等关键节点,制定出定制化的基因编辑或者杂交选育策略。 就好比给每株植物都画了一张专属的“基因导航图”,推动育种工作进入按需设计、精准调控的新阶段。这个模型不仅能用于林木育种,还可以扩展到大宗作物、畜禽育种甚至人类疾病研究领域,为农业提质增效和生命健康研究提供共性技术支撑。作为北京市支持建设的新型研发机构,雁栖湖应用数学研究院会继续聚焦前沿交叉领域。 这个成果不仅是技术工具的突破,更是科研思维的跃升。通过数学的抽象和计算揭示了生命复杂性的内在秩序。在创新驱动发展的时代背景下,这样的原创性成果会持续激发科研跨界融合的潜能。把数学工具应用到精准育种中不仅把我国的生物育种科技推向了领跑的位置,也为解决粮食安全等重大议题提供了新的解题思路。