登上Cell封面：中国科学院将CRISPR基因编辑与AI机器人结合，推动可持续农业发展

来源：生物世界 2025-10-19 14:50

该研究将生物技术 + 人工智能深度融合，首次提出作物-机器人协同设计理念，通过基因编辑重新设计作物花型，快速精准创制“机器人友好”的结构型雄性不育系。

人工智能（AI）和机器人在向农业转型方面提供了巨大机遇，有助于提高农作物产量、降低成本并促进可持续发展。然而，许多农作物的特性阻碍了基于人工智能的机器人技术的应用。其中一个瓶颈在于花朵形态，其柱头凹陷，这妨碍了杂交育种过程的去雄和授粉。

2025 年 10 月 16 日，一项来自中国团队的研究登上了最新一期的Cell期刊的封面。该论文题为：Engineering crop flower morphology facilitates robotization of cross-pollination and speed breeding，中国科学院遗传与发育生物学研究所许操研究员为论文通讯作者，中国科学院遗传与发育生物学研究所谢跃、张廷浩、中国科学院自动化研究所杨明浩为论文共同第一作者。

该研究将生物技术+人工智能（BT + AI）深度融合，首次提出作物-机器人协同设计（Crop-robot co-design）理念，通过基因编辑重新设计作物花型，快速精准创制 机器人友好 的结构型雄性不育系，运用深度学习和人工智能成功研制世界首台可自动巡航杂交授粉的智能育种机器人 吉儿 （Genome Editing combined with AI-based Robotics，GEAIR），打破杂交育种和制种瓶颈，大幅降低育种成本、缩短育种周期、提高育种效率。

封面图片：人工智能（AI）和机器人技术为精准农业的发展提供了广阔机遇。许操团队开发了 GEAIR 系统，这是一种基于 AI 的机器人，能够在温室中实现高通量的自动授粉，通过基因组编辑重新设计花的结构，使柱头伸出，便于机器人授粉。该图展示了 GEAIR 系统的机械臂正在精准地为经过基因组编辑的番茄花授粉。

在这项最新研究中，研究团队通过将基因组编辑技术与基于人工智能的机器人相结合，研制了世界首台可自动巡航杂交授粉的智能育种机器人 吉儿 （GEAIR），首次提出了作物-机器人协同设计策略。

研究团队利用基因组编辑技术重新设计作物花型，培育出了雄性不育的番茄植株，其花朵具有外露的柱头，然后训练了一个基于人工智能的移动机器人 GEAIR，使其能够自动识别并给这些柱头授粉。GEAIR 能够实现自动化 F1 杂交育种，其效率可与人工授粉相媲美，并且在速生育种条件下与从头驯化相结合时，有助于快速培育出抗逆性强且风味佳的番茄。此外，研究团队还在大豆中通过多重基因组编辑重现了雄性不育、花朵柱头外露的表型，这有可能开启机器人杂交育种的新局面。

该研究的亮点：

对 ABC 模型基因进行基因组编辑可使番茄和大豆产生雄蕊外露的雄性不育花型；

AI 驱动的机器人实现了异花授粉的自动化，并简化了机器人杂交育种的流程；

将生物技术与基于 AI 的机器人相结合，突破了作物快速育种的瓶颈；

作物-机器人协同设计策略为可持续精准农业提供了解决方案。

总的来说，该研究展示了 GEAIR 在通过自动化、更快速地培育气候适应型作物来提高效率和降低成本方面的潜力。

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