作物科学所-李慧慧导师介绍

更新于 2024-02-29 导师主页
李慧慧 研究员 硕,博士生导师
作物科学所
★生物信息学
全基因组选择底盘算法研发及育种应用,作物数量遗传学,智能设计育种
lihuihui@caas.cn

李慧慧,研究员,博士生导师,现任中国农业科学院作物科学研究所作物基因与分子设计中心副主任,中国农业科学院三亚国家南繁研究院副院长,大数据智能设计育种创新团队首席。自2005年以来一直致力于作物数量遗传学研究,围绕数量性状遗传解析方法及育种应用,开发了系列方法和软件,在国内外多家科研和育种单位广泛应用。在MolecularPlant, Nature Plants, Molecular Ecology, Trends in Plant Science等期刊发表第一/通讯作者42篇,其中单篇他引超过500次的论文3篇,单篇他引超过100次的论文9篇。获国家基金委优秀青年科学基金项目资助,获中国农学会青年科技奖,并入选中国农科院“农科英才”领军人才。担任中国作物学会智慧农业专业委员会秘书长,农学国际主流期刊Frontiersin Plant Science分刊主编,aBIOTECH, Theoreticaland Applied Genetics, Journal of Integrative Agriculture (JIA) 和《作物学报》编委。


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科研项目

  • 主持国家优秀青年科学基金项目“数量性状遗传解析方法及育种应用”,(项目批准号:32022064)2021年1月至2023年12月,直接经费120万元。
  • 主持国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目“基于组学大数据和深度学习算法解析玉米开花期适应性的遗传基础”,(项目批准号:32361143514)2024年1月至2028年12月,经费200万元。
  • 主持国家重点研发计划项目子课题“作物育种数据挖掘关键技术与工具”(项目批准号:2022YFF0711802),2022年11月至2025年12月,经费270万元。
  • 主持海南省崖州湾种子实验室科技计划项目“基于人工智能的精准高效育种技术体系研发与应用”(项目批准号:B21HJ0223),2022年01月1日至 2022年12月31日,经费40万元。
  • 国家重点研发项目“水稻资源节约型性状优异基因挖掘及其分子设计”(项目批准号:2021YFD1201200),2021年12月至2026年11月,经费79.2万元。
  • “十三五”七大作物国家重点研发计划项目子课题“玉米骨干亲本遗传框架图和预测模型构建”(项目批准号2016YFD0100303),2016年7月至2020年12月,经费100万元。
  • 国际集成育种平台项目“A REGIONAL HUB OF THE INTEGRATED BREEDING PLATFORM”,2014年7月至2016年12月,经费26万美元。
  • 主持国家自然科学基金面上项目“数量性状基因型到表型预测模型的理论及其在植物育种中的应用研究”(项目批准号31471174),2015年1月至2018年12月,经费86万元。
  • “十二五”农村领域国家科技计划子课题“基因发掘和分子育种数据处理分析系统建立”(项目批准号2015BAD02B01-2-2),2015年7月至2019年12月,经费43万元。
  • 作科所“优青培育计划”,2016年1月至2018年12月,经费60万元。


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研究成果

针对传统育种受制于经验,农业大数据利用率低的“卡脖子”难题,自2007年以来与国内外多家单位合作,发展了全新多亲群体遗传分析方法,开发了复杂性状表型预测人工智能算法,创制了高效分子辅助育种工具,提出了智能设计育种新策略,为作物分子设计育种提供了核心支撑。这些大数据计算方法和软件包在包括美国康奈尔大学、法国农科院、德国马普研究所、中国科学院、中国农科院、中国农大等多个国家上千家科研/育种机构广泛应用,提高了对复杂育种性状遗传规律解析能力和遗传育种效率,在Molecular Plant, Nature Plants, Molecular Ecology, Trends in Plant Science等国际主流期刊发表SCI论文79篇(其中第一或通讯作者42篇),单篇他引超过1,100次的论文3篇,超过100次的论文13篇,总引用8,776次。授权发明专利2项,软件著作权10项,出版中文专著2部、英文专著1部。

主要学术成绩如下:

(1)创建了精准多亲群体遗传分析新方法,解决了组学时代传统算法内存溢出、计算时间长、结果不准确等问题,填补了作物多亲衍生群体遗传解析方法空缺。这一方法可对几乎所有遗传交配群体数量性状进行QTL分析,具有定位准、功效高、速度快、可定位互作QTL等优点,已成功应用于水稻自私基因克隆和四倍体栽培种花生全基因组破译等研究。实现这一方法的软件,已被下载装机上万次,作为教学软件纳入美国爱瓦州立大学和堪萨斯州立大学植物育种教程,被CIMMYT、IRRI等国际机构和中国、美国、德国、法国、日本等国高校和科研单位应用于包括玉米、水稻、小麦、大豆等作物复杂性状解析和基因挖掘。利用该方法定位到的小麦重要性状基因,开发的分子标记已应用于我国小麦分子标记辅助育种,提高了育种效率及精准性。

(2)提出了利用海量多组学数据进行全基因组预测的深度学习方法,解决了育种性状预测难的问题。该方法参数调整友好,预测精度较传统方法提高15%,计算速度提高近10倍,为智能设计育种及平台构建提供了底盘核心算法。《Nature Food》发表社论认为该技术是全基因组预测算法的重大突破,加速多组学技术在实际育种中的应用。该方法已授权国家发明专利,获得转化收入100万元。

(3)创制了育种流程仿真模拟工具和智能设计育种公共服务平台,解决了基因组学与育种结合困难的问题。对作物遗传育种学理论进行数字化,研制了首个模拟复杂遗传模型和标记辅助轮回选择育种过程的计算机软件QuMars,CIMMYT科学家利用申请人开发的工具使玉米育种成本每年减少24万美元,研究结果已应用于设计CIMMYT育种项目实施方案。研制了智能设计育种公共服务平台,植入人工智能算法,进而运算时间提高20倍以上,实现了对育种大数据的高效管理和分析,提供覆盖育种全链条的一站式服务,来自23家单位的65位育种家已将该平台应用到分子育种实践,显著提升了育种效率。


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学校介绍

中国农业科学院研究生院成立于1979年,1981年经国务院批准开始实施硕士、博士学历学位教育,是我国国家级科研机构举办研究生教育的先行院所之一。作为支撑我院研究生教育的中国农业科学院成立于1957年,是农业农村部直属的综合性国家农业科研机构,是全国综合性农业科学研究的最高学术机构,是农业及农业科学技术战略咨询机构,是三农领域国家战略科技力量,担负着全国农业重大基础与应用基础研究、应用研究和高新技术技术研究的任务,致力于解决我国农业及农村经济发展中公益性、基础性、全局性、战略性、前瞻性的重大科学与技术问题。在推动农业科技创新、服务经济社会发展、培养高层次人才、促进国际交流与合作等方面发挥着重要作用。“十三五”期间,共获得国家科学技术奖36项,占全国农业领域获奖总数的26%。其中科技进步一等奖1项,自然科学二等奖2项,技术发明二等奖6项,科技进步二等奖27项;获得省部级奖励229项;发表论文近30000篇,其中SCI论文近15000篇、《NATURE》《SCIENCE》《CELL》等国际顶级学术期刊论文29篇;出版专著近1500部,通过国审品种等近1200个,获得植物新品种权397项,新兽药证书55个等。科研成果与科研实力处于行业领先地位。

中国农科院研究生教育依托中国农业科学院的国家级科研平台基地、先进科研设施设备、重大科研攻关项目、稳定的科研经费保障、前沿交叉学科集群、一流的导师队伍、广泛的国际合作机制、丰富的图书文献等各种重要资源,形成了38个研究所共同参与、“院所结合、两段式培养”这一特色鲜明的科研机构举办研究生教育的创新模式,将中国农业科学院的科研资源优势转化为学科建设、人才培养、特色办学优势,为研究生完成课程教学、开展学术研究、参与课题实践、培养创新能力提供了农业科研国家队特有的广阔舞台。

中国农业科学院深圳农业基因组研究所(以下简称“基因组所”),创建于2014年,是农业农村部,中国农科院和深圳市在科技体制改革的背景下,整合农业基因组学研究力量在深圳成立的新型研究所。

  成立以来,基因组所深入贯彻落实习近平总书记“四个面向、两个一流”指示精神,开展科研自主权改革试点工作,被列为中国农科院现代院所改革的“试验田”,建设了由中国农科院与深圳市主管领导任共同理事长的理事会;组建了近800人的研究队伍;形成了以组学技术为核心、辐射农业、食品和生态方向的学科体系,获批“岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心”“农业农村部农业基因数据分析重点实验室”等创新载体;在包括 Science、Nature、Cell 等顶级期刊在内的杂志上发表SCI论文400多篇,以基因组设计育种育成国审、省审新品种30余个,农业基因组学等研究领域占据世界前沿。 2019年、2020年连续两年自然指数排名全国农业类科研院所第一名,多项成果入选“‘十三五’农业科技十大标志性成果”“中国生命科学十大进展”“中国农业科学十大进展”。先后获得“何梁何利基金”奖、“周光召基础科学奖”“深圳经济特区建立40周年创新创业和先进模范人物”“深圳市市长奖”等奖励。基因组所联合深圳市相关部门提出了“深圳国际食品谷”,规划已得到市政府印发,将构建农业食品产学研协作生态,做出科技推动农业食品产业转型升级的先行示范。

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按照国家相关规定,我院全日制与非全日制硕士研究生学费标准均为:10000元/人/年。凡我院各研究所录取的推免生均免收第一年学费,优秀推免生免收基本学制内全部学费。

  我院全日制非定向硕士研究生奖助学金体系由奖学金和助学金两部分组成。奖学金包括国家奖学金、学业奖学金(100%覆盖)、研究生院单项奖学金和企业奖学金。助学金包括国家助学金、研究生院助学金、导师助研津贴、“三助”津贴和特困生补助,具体奖助学金政策可登陆中国农业科学院研究生院网站查询。

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