在一個(gè)缺水和缺耕地的世界里，“食物里程”的概念不僅是消費(fèi)者的訴求，還讓人聯(lián)想到供應(yīng)鏈的挑戰(zhàn)以及不斷上漲的燃料成本，設(shè)施農(nóng)業(yè)的潛力似乎是巨大的。這是一個(gè)價(jià)值500億美元的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，由對(duì)新鮮、本地、可持續(xù)農(nóng)產(chǎn)品的需求所推動(dòng)。

設(shè)施農(nóng)業(yè)的愿景是擁抱高科技，利用植物生長(zhǎng)燈，讓農(nóng)作物在先進(jìn)自動(dòng)化和人工智能的受控環(huán)境下生長(zhǎng)。但是，盡管設(shè)施農(nóng)業(yè)農(nóng)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)軟件和硬件不斷取得技術(shù)進(jìn)步，但最復(fù)雜的農(nóng)作物本身的創(chuàng)新卻被忽視了，比如說(shuō)育種改良。在這個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)中，作物育種是保證獲得更高利潤(rùn)的基礎(chǔ)。

自古以來(lái)，農(nóng)民就收集種子進(jìn)行繁殖，專注培育在田間條件下表現(xiàn)最好的品種；除了產(chǎn)量，抵御環(huán)境壓力和病蟲害的能力是農(nóng)民最關(guān)心的問題。這樣的育種過程在某種程度上忽視了農(nóng)作物的味道和質(zhì)地，但在環(huán)境被精確控制的設(shè)施農(nóng)業(yè)中，育種家則能夠?qū)Ｗ⒂趥鹘y(tǒng)育種忽略的那些植物性狀，設(shè)計(jì)具有室內(nèi)生產(chǎn)特性的農(nóng)作物來(lái)取悅消費(fèi)者的味蕾并改善供應(yīng)鏈，釋放種子的最大潛力。

育種為了什么？

AeroFarms的聯(lián)合創(chuàng)始人Marc Oshima認(rèn)為，對(duì)于垂直農(nóng)場(chǎng)，育種家可以將注意力轉(zhuǎn)移到對(duì)消費(fèi)者最重要的品質(zhì)上：味道、芬香、質(zhì)地和其他與食物品質(zhì)相關(guān)的屬性。擁有高效形態(tài)的植物也很重要，這樣它們就可以在室內(nèi)獨(dú)特的環(huán)境中輕松維護(hù)和收獲。

農(nóng)田種植的水果和蔬菜的最大育種目標(biāo)是抗病性。病理學(xué)家和育種家合作，必須保持領(lǐng)先于下一種疾病的爆發(fā)。設(shè)施農(nóng)業(yè)中，盡管白粉病等一些疾病還是能在室內(nèi)發(fā)生，但通常可以通過管理措施加以控制。這讓育種家不必對(duì)下一次嚴(yán)重病害而提心吊膽，可以將育種的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到開發(fā)和加速新作物發(fā)現(xiàn)、種植配方和改進(jìn)效率，并在室內(nèi)種植系統(tǒng)中規(guī)模化復(fù)制。

這些變化使生產(chǎn)者和消費(fèi)者都受益。生產(chǎn)者將受益于更持久的果實(shí)、質(zhì)量、更快的生長(zhǎng)周期和有益的植物形態(tài)，而消費(fèi)者將滿足風(fēng)味、味道、顏色、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)的需求。

科學(xué)家和設(shè)施農(nóng)業(yè)公司正在猜測(cè)室內(nèi)種植的許多可能性，例如在植物中生產(chǎn)藥物、增加特定營(yíng)養(yǎng)素和生物活性物質(zhì)的含量、更高的蛋白質(zhì)、以及個(gè)性化飲食的食物等等，并有利于改善健康！

誰(shuí)在為設(shè)施農(nóng)業(yè)育種？

設(shè)施農(nóng)業(yè)的種植者們大多不自己來(lái)做育種，但是傳統(tǒng)種業(yè)公司對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的育種服務(wù)又顯然不足。拜耳則看到了這種需求。2020年時(shí)，拜耳作物科學(xué)和淡馬錫成立了獨(dú)立的合資公司Unfold，以滿足垂直農(nóng)場(chǎng)的育種需求。Unfold為所有室內(nèi)農(nóng)場(chǎng)提供種子，最近還與垂直農(nóng)業(yè)公司Bowery Farming聯(lián)手加速開發(fā)專門用于垂直農(nóng)業(yè)行業(yè)的新品種。

使用不同的商業(yè)模式，美國(guó)發(fā)展最快的垂直農(nóng)業(yè)公司之一Kalera則在去年收購(gòu)了育種公司Vindara，開發(fā)專為垂直農(nóng)場(chǎng)環(huán)境設(shè)計(jì)的種子。Vindara的聯(lián)合創(chuàng)始人兼總裁Jade Stinson博士認(rèn)為，農(nóng)藝學(xué)的一些理想特征是作物產(chǎn)量和形態(tài)，而食物角度上的重要特征是味道、顏色和質(zhì)地。

大多數(shù)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)商都在尋求與第三方育種機(jī)構(gòu)，包括大學(xué)和種子公司合作。Aerofarms與育種機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多次積極合作，目前正在評(píng)估多個(gè)第三方開發(fā)的專有草莓和啤酒花品種，以適合完全受控的生長(zhǎng)環(huán)境。

AeroFarms還聯(lián)合了康奈爾大學(xué)和其他大學(xué)合作方，以及美國(guó)國(guó)家航空航天局、能源部和美國(guó)農(nóng)業(yè)部等政府機(jī)構(gòu)，優(yōu)化包括生菜在內(nèi)的各種農(nóng)作物的生長(zhǎng)條件。

Sakata Seed America是一家專注設(shè)施農(nóng)業(yè)的種子公司。2019年，該公司開始注意到室內(nèi)農(nóng)場(chǎng)的專有作物開發(fā)。現(xiàn)在，他們與主要的設(shè)施農(nóng)業(yè)種植者合作，培育出生菜、芝麻菜、羅勒、甜菜、芥末和小白菜等等，并開始了下一代育種項(xiàng)目。為設(shè)施農(nóng)業(yè)行業(yè)尋找和提供具有最佳產(chǎn)量、有利的植物形態(tài)以及風(fēng)味、顏色和質(zhì)地的優(yōu)質(zhì)種子。

除了綠葉蔬菜，草莓是設(shè)施農(nóng)業(yè)中最受關(guān)注的作物之一。垂直農(nóng)場(chǎng)Plenty和全球知名漿果生產(chǎn)商Driscoll's就曾宣布過一個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目，使用Driscoll專有的種質(zhì)和漿果專業(yè)知識(shí)以及Plenty的垂直農(nóng)業(yè)技術(shù)來(lái)研究和種植Driscoll品牌的漿果品種。

根據(jù)Driscoll's全球研發(fā)高級(jí)副總裁Scott Komar的說(shuō)法，Driscoll擁有全球最大的漿果基因組合，可以利用Plenty的室內(nèi)生長(zhǎng)環(huán)境選取和優(yōu)化。這為Driscoll提供了顯著的優(yōu)勢(shì)，比其他規(guī)模較小、多樣化程度較低的育種計(jì)劃領(lǐng)先一步。

育種工具

育種家使用哪些工具來(lái)為設(shè)施農(nóng)業(yè)進(jìn)行育種？水果和蔬菜的遺傳和育種歷史不像許多農(nóng)田作物那樣發(fā)達(dá)，而且作物數(shù)量巨大，但該行業(yè)正在迎頭趕上。

育種者正在使用先進(jìn)的育種工具來(lái)滿足市場(chǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)、高產(chǎn)和美味農(nóng)產(chǎn)品的需求。他們可以使用的工具是基因組學(xué)和計(jì)算生物學(xué)、分析和深度機(jī)器學(xué)習(xí)，以及更傳統(tǒng)的育種方法，如標(biāo)記輔助育種和基因滲入。

許多公司和育種者都對(duì)基因編輯感興趣，將其視為一種讓育種更快、更精確的工具。然而，在不確定的全球監(jiān)管環(huán)境中，基因編輯仍被用作非商業(yè)領(lǐng)域的育種工具，以快速找到感興趣的基因，看看有什么可能。然后，再使用需要時(shí)間和資源的傳統(tǒng)育種方法來(lái)開發(fā)類似的性狀。

目前，除了去年進(jìn)入日本市場(chǎng)的高γ-氨基丁酸番茄品種外，任何地方的超市都沒有經(jīng)過基因編輯的農(nóng)產(chǎn)品。鑒于消費(fèi)者繼續(xù)對(duì)粉紅菠蘿、抗褐變蘋果和抗病木瓜感興趣，基因編輯農(nóng)產(chǎn)品的未來(lái)也可能是光明的。

最后，隨著市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，育種者和生產(chǎn)者都更加重視開發(fā)最適合室內(nèi)種植的作物品種。育種不僅可以讓作物的農(nóng)藝性狀發(fā)生階躍變化并提高單位經(jīng)濟(jì)性，而且以消費(fèi)者為中心的性狀創(chuàng)造出差異化產(chǎn)品。設(shè)施農(nóng)業(yè)避免了由于氣候原因農(nóng)作物無(wú)法在外生長(zhǎng)的壓力，使得我們可以重新評(píng)估育種目標(biāo)，投入到開發(fā)滿足消費(fèi)者對(duì)風(fēng)味、味道、顏色、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)的需求。

設(shè)施農(nóng)業(yè)的專用育種是一個(gè)尚未開發(fā)的巨大機(jī)會(huì)。我們才剛剛開始了解為室內(nèi)作物育種的可能性。

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