西南大学团队构建BIGS平台为油菜设计育种装上“智能导航系统”

西南大学团队构建BIGS平台 为油菜设计育种装上“智能导航系统”

8月30日，记者从西南大学获悉，该校农学与生物科技学院卢坤教授、宋佳明研究员团队在《植物通讯》发表重要成果，正式发布面向甘蓝型油菜的基因组选择分析综合平台——BIGS。这个平台就像是为油菜育种装上了一个“智能导航系统”，不仅预测得准，还能把背后的生物学原理解释清楚，真正让复杂的“设计育种”变得触手可及。

甘蓝型油菜是全球重要的油料作物，基因组选择（GS）通过全基因组标记提前预测育种值，可在植株进入田间或完成表型鉴定前筛选潜力材料，是复杂数量性状改良的关键技术路线。然而，当前该领域仍面临三大瓶颈：一是基因型和表型数据分散在各个实验室，难以标准化共享；二是面对海量的基因标记数据，传统预测模型常常“力不从心”；三是即使是最前沿的深度学习模型，往往也像个“黑盒子”，只给结果不给解释，育种家们很难知道到底是哪些基因在起关键作用。

针对上述问题，团队构建了BIGS平台。平台整合了2874份芸薹属种质资源，涵盖白菜型油菜、甘蓝和甘蓝型油菜的多个自然群体及双单倍体遗传群体，并汇集生育期、株型、产量、品质和抗性等多类农艺性状数据，为基因组预测提供了统一的数据基础。

在核心算法上，团队开发了DeepVAE模型，先利用变分自编码器从高维SNP数据中提取关键特征，再通过残差网络完成表型预测；同时引入整合梯度方法，评估不同遗传变异对预测结果的贡献，使模型从“给出预测值”走向“解释关键位点”。研究以开花期这一复杂性状进行验证，DeepVAE在两个油菜自然群体中的最佳预测准确率分别达到0.834和0.868，整体优于传统线性模型及多种主流机器学习和深度学习方法。模型解释结果成功聚焦多个已知FT和FLC开花调控基因，并与传统GWAS结果形成互补，为候选基因挖掘提供了新证据。跨群体测试表明，DeepVAE在不同遗传背景下仍保持一定预测能力，可为育种材料的早期筛选和田间鉴定排序提供可靠参考。

值得一提的是，BIGS平台的构建与团队此前在油菜基础基因组研究领域的突破形成了紧密衔接。团队联合崖州湾国家实验室等单位在《基因组生物学》发表的甘蓝型油菜首个T2T完整参考基因组（ZS11RS3），闭合了所有4508个组装缺口，恢复了逾1.8万个蛋白编码基因，为平台提供了高精度基因组底座。从“完整参考基因组”到“可解释深度学习平台”，西南大学团队正从基础资源与应用技术两端发力，持续推动油菜育种从经验驱动向数据驱动、智能设计的跨越。

主题：甘蓝型油菜