Цветы для роботов: Генетическое редактирование и ИИ ускоряют селекцию сельхозкультур
Ученые из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук создали систему GEAIR (Genome Editing with Artificial-Intelligence-based Robots), которая использует генное редактирование для создания цветов, удобных для опыления роботами с ИИ.
Проблема: Гибридная селекция, дающая более урожайные и устойчивые культуры, упирается в ручной труд. Сложное строение цветков томатов и сои (углубленные рыльца) затрудняет роботизацию опыления. В Китае ручное опыление съедает >25% затрат на селекцию томатов, а удаление мужских частей цветка (эмаскуляция) — 40% этого труда.
Решение «со-дизайна»: По аналогии с «Зеленой революцией» ученые перепроектировали культуры под технологии.
- Редактирование культур: С помощью CRISPR-Cas9 отредактировали гены (например, GLO2 у томатов), регулирующие развитие цветка. Это создало растения, которые одновременно мужски-стерильны (не нужна эмаскуляция) и имеют выступающие рыльца, доступные для робота.
- Робот с ИИ: Робот GEAIR использует компьютерное зрение на основе глубокого обучения для идентификации цветков и манипулятор для точного нанесения пыльцы. Работает круглосуточно с эффективностью человека.
Возможности системы:
- Гибридное опыление (основная задача).
- Самоопыление (может заменить шмелей).
- Сбор пыльцы.
- Отбор мужски-стерильных растений по фенотипу (замена дорогих ДНК-тестов).
Результат: В сочетании со «скоростной селекцией» и de novo доместикацией GEAIR резко сокращает сроки селекции. Ученые создали линии томатов с улучшенным вкусом и стрессоустойчивостью.
Универсальность: Мультиплексное редактирование генов успешно воспроизвело фенотип (мужская стерильность + выступающее рыльце) у сои. Это открывает путь для применения системы ко многим культурам, где строение цветка мешает гибридизации.
Значение: GEAIR представляет собой смену парадигмы — совместное проектирование растений и машин открывает эру более быстрой, дешевой и устойчивой селекции.