下面这套框架,概括了像 Corteva、Bayer 等国际头部种业公司在「育种/性状研发→温室与田间验证→注册与商业化」全链路中,11 个学科团队如何协同。它不是某一家公司的内部流程,而是结合行业通用做法的“最佳实践蓝图”,你可以据此落地到自己的项目管理体系(Stage-Gate、RACI、数据与实验平台等)。
一、从目标到落地:6 个阶段 × 跨学科协同
Stage 0 目标定义(Target Definition)
- 牵头:Agronomy(农艺)、Botany(植物学)、Genetics(遗传学)
- 关键动作:明确目标作物/目标性状(如抗虫、耐盐、稳产)、目标适应区与管理体系;形成商业需求与技术可达性评估(TAM/技术成熟度 TRL)。
- 接口:Ecology(生态)预判潜在生态风险场景;Statistics(统计)做功效与样本量预估(power analysis)。
- 产出:性状需求书(TDR)、目标产品概况(TPP)、初版试验假设。
Stage 1 探索与设计(Discovery & Design)
- 牵头:Genetics、生物学(Biology,含分子/细胞/植物生物学)、Biochemistry(生化)
- 关键动作:基因/QTL 靶点挖掘(GWAS/QTL/基因编辑方案)、表达与通路验证、标记开发(MAS/GS);若涉及种衣剂/处理,Chemistry(化学)与 Biochemistry 做活性筛选与配方可行性。
- 接口:Entomology(昆虫学)/Bacteriology(细菌学)提供目标害虫/病原谱与致病/取食机制;Soil Science(土壤)给出环境变量边界。
- 产出:候选靶点与亲本组合、分子标记、处理/配方候选、PoC 方案。
Stage 2 实验室/温室 PoC(Greenhouse PoC)
- 牵头:Biology、Genetics、Chemistry(如有处理/配方)
- 关键动作:转化/编辑体系搭建、表达验证、受控胁迫(病/虫/盐/旱)挑战;化学或生物制剂的剂量-效应与相容性;统计与农艺联合做试验设计(区组/重复/对照)。
- 接口:Entomology/Bacteriology 制定挑战模型与生测 SOP;Statistics 做混合模型/BLUP 分析;Agronomy 优化栽培与管理参数。
- 产出:PoC 数据包、Go/No-Go 决策材料、进入田间的小批系谱/处理。
Stage 3 小区田间试验(Early Field Trials)
- 牵头:Agronomy、Statistics
- 关键动作:多点布局(环境代表性/土壤类型/病虫压力区)、标准化表型计量(植物学牵头建立本体与评分尺)、数据采集(遥感/高通量表型 HTP)。
- 接口:Soil Science 完成点位土壤剖面与养分/水分表征;Ecology 评估非靶标影响与基因流敏感区;Chemistry 验证处理的田间稳定性与残留检测方法。
- 产出:G×E 分析、候选线系/处理的稳定性评估、下一阶段试验设计。
Stage 4 多环境/多季验证 & 注册准备(MET & Pre-Reg)
- 牵头:Agronomy、Ecology、Statistics
- 关键动作:跨年跨区多环境试验(MET),稳定性/适应性(Finlay-Wilkinson、AMMI、GGE 等);生态风险与非靶标物种评估;化学/生物制剂的残留、毒理与相容性;病虫抗性管理策略(IR/FRM 计划)。
- 接口:Genetics 确认品系/标记固化;Botany 形成最终形态学描述;Soil Science 提供“区域化管理包”。
- 产出:注册与合规所需数据包、商业定位与标签建议、技术使用手册草案。
Stage 5 上市前定型与规模化制种(Pre-Launch & Seed Scale-up)
- 牵头:Agronomy、Genetics、Chemistry(种衣剂/处理)
- 关键动作:制种体系验证、质量与纯度控制、终版管理方案与抗性治理 Stewardship;统计复核收益提升与风险区间。
- 接口:全学科参与最终 Stage-Gate 评审与知识转移(Tech Transfer)。
- 产出:上市数据包、推广版 SOP、售后监测方案。
二、11 个团队的「输入-活动-输出-接口」速查
Agronomy 农艺(牵头田间与管理)
- 输入:目标性状/区域、土壤/生态约束、病虫压力地图
- 活动:试验设计与田间 SOP、管理包(密度/肥水/整地/轮作)优化
- 输出:田间数据集、栽培建议、商业定位与管理手册
- 接口:Statistics/Soil/Entomology/Bacteriology/Ecology/Botany
Ecology 生态学(牵头生态风险与非靶标)
- 输入:性状/处理机理、目标生态区
- 活动:非靶标评估(授粉者/天敌/土壤生物)、基因流与共存性分析
- 输出:生态风险评估报告、缓解与监测计划
- 接口:Entomology/Soil/Botany/Chemistry/Reg(注册合规)
Bacteriology 细菌学(病害与微生物组)
- 输入:目标病害谱、候选品系/处理
- 活动:致病菌分型、挑战模型、生防/促生菌株筛选
- 输出:病害抗性数据、菌株库与应用方案
- 接口:Biochemistry/Genetics/Agronomy/Soil/Ecology
Entomology 昆虫学(害虫与抗性管理)
- 输入:目标害虫谱、候选性状/处理
- 活动:生测与野外监测、抗性风险建模、IRM 方案
- 输出:抗虫效力曲线、抗性治理建议
- 接口:Biochemistry/Genetics/Agronomy/Ecology/Chemistry
Biochemistry 生物化学(通路与靶标/活性)
- 输入:候选基因/蛋白、活性分子/配方设想
- 活动:通路解析、蛋白表达与功能、活性物筛选、相容性
- 输出:分子标记/检测方法、活性候选与剂型方向
- 接口:Genetics/Biology/Chemistry/Entomology/Bacteriology
Genetics 遗传学(从靶点到系谱)
- 输入:商业与性状目标、表型与环境数据
- 活动:GWAS/QTL/基因编辑、杂交设计、标记辅助/基因组选择
- 输出:亲本与系谱、选择指数、稳定遗传材料
- 接口:Biology/Statistics/Botany/Agronomy
Biology 生物学(转化与表型验证)
- 输入:靶标/材料、挑战模型
- 活动:转化/编辑与再生、温室胁迫与表型、高通量表型
- 输出:PoC 数据、T0/T1/T2 代材料与验证报告
- 接口:Genetics/Biochemistry/Entomology/Bacteriology/Statistics
Statistics 统计学(设计-分析-决策)
- 输入:试验目标与限制、原始数据
- 活动:试验设计、混合模型/BLUP、G×E/稳定性分析、贝叶斯/ML 支持
- 输出:功效分析、选择指数与不确定性区间、决策可视化
- 接口:所有团队(数据中枢)
Botany 植物学(形态学与生理学标准)
- 输入:候选材料、目标环境
- 活动:表型本体与评分标准、形态-发育与生理机制解析
- 输出:标准化性状描述、诊断性状/阈值
- 接口:Agronomy/Biology/Genetics/Ecology
Soil Science 土壤科学(环境与资源约束)
- 输入:试验点信息、管理假设
- 活动:土壤剖面/理化/微生物组、保水与养分模型、区域分层抽样
- 输出:点位分层与样本配额、土壤健康指标、施肥/水分建议
- 接口:Agronomy/Statistics/Ecology/Bacteriology
Chemistry 化学(配方、残留与分析方法)
- 输入:活性/处理需求、目标作物/病虫谱
- 活动:种衣剂与处理配方开发、相容性/稳定性、LC-MS 等分析方法与残留研究
- 输出:可量化分析方法、合规所需化学数据、最终配方建议
- 接口:Biochemistry/Entomology/Bacteriology/Agronomy/Ecology
三、协同的“硬件”:数据与平台
- 统一数据底座:基因型-表型-环境(G×P×E)数据湖;条码化样本/LIMS;电子实验记录本(ELN);田间试验与遥感平台;GIS/天气与土壤数据库。
- 主数据与本体:品种/系谱、性状本体(由 Botany 维护)、试验元数据标准。
- 分析工厂:统计与 ML 工作流(可复现的管线、版本化模型与参数),仪表盘用于 Stage-Gate 决策。
- 合规与可追溯:生物安全/生态/化学残留的审计轨迹;数据访问与角色权限。
四、组织与节奏(RACI/例会/里程碑)
- 跨部门委员会:Trait/Portfolio Review(双月);Pipeline Stage-Gate(各阶段 Go/No-Go);风险与合规评审(Ecology/Chemistry 牵头)。
- 周度节奏:
- 学科内:各团队周会,聚焦实验执行与数据质量。
- 跨学科:试验季联合站会(Agronomy×Statistics×Soil×Ecology),PoC 联合复盘(Biology×Genetics×Biochemistry×Entomology/Bacteriology)。
- RACI 样例(片段):
- 定义目标性状:R(Agronomy/Genetics),A(研发总监/Portfolio),C(Ecology/Statistics/Botany),I(Chemistry/Entomology/Bacteriology/Soil)
- PoC 方案与执行:R(Biology/Genetics),A(项目负责人),C(Entomology/Bacteriology/Biochemistry/Statistics),I(Agronomy/Ecology)
- MET 设计与统计:R(Statistics/Agronomy),A(项目负责人),C(Soil/Ecology/Botany),I(其余团队)
五、关键交接清单(谁把什么交给谁)
- Entomology/Bacteriology → Biology/Genetics:标准化挑战模型与病虫压力等级、田间目标谱。
- Genetics/Biochemistry → Biology:靶点清单、载体与标记、表达/检测方法。
- Biology → Agronomy/Statistics:温室 PoC 数据与候选材料清单。
- Soil/Ecology → Agronomy/Statistics:点位分层、生态敏感区/限制条件。
- Chemistry → Agronomy/Ecology:配方稳定性、残留与非靶标影响数据、田间使用窗口。
- Statistics → 全体:功效/稳定性结论与不确定性、选择指数与阈值建议。
六、KPI(用于 Stage-Gate 的硬指标示例)
- 年度遗传增益与选择准确度;PoC→田间的转化率;多环境下的稳定性参数(如 Shukla/WAASB)。
- 病虫害控制效果与抗性风险等级;生态与残留的合规通过率。
- 试验效率:单点成本、每季周转周期、数据完整性与及时率(on-time/first-time right)。
- 商业可行性:目标区域收益提升区间、管理包复杂度(“田间可操作性”)。
七、落地建议(快速起步)
- 以本蓝图为模板,拉出你的作物×性状的跨学科 RACI;
- 先行建设三件基础设施:试验元数据标准、性状本体、统一分析模板(功效/BLUP/G×E);
- 把 Stage 2/3 的关键交接物(挑战模型、标记/载体、PoC 数据、点位分层)固化为必交文档与检查表。
如果你愿意告诉我你的作物与目标性状、试验区域以及是否涉及种衣剂/处理,我可以把上面的通用蓝图进一步细化为你的项目专属 RACI 与里程碑清单。