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我國科學家牽頭發起植物星球計劃—— 

為陸地植物繪制完整生命圖譜

常 理
2026年03月29日08:34 | 來源:經濟日報222
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原標題:為陸地植物繪制完整生命圖譜

  近期,中國農業科學院深圳農業基因組研究所聯合中國植物學會、北京大學等國內外49家單位,共同發起“植物星球計劃”。該計劃旨在系統解析陸地植物基因組、繪制進化全景圖,以應對糧食安全、生物多樣性保護、新藥發現和可持續發展等全球性挑戰。

  據統計,地球上約有45萬個陸地植物物種,它們是全球生態系統和人類文明的根基。然而,在氣候變化和生態環境持續惡化的背景下,約45%的陸地植物正面臨滅絕風險。

  “過去100年間,每年約有3種陸地植物物種從地球上消失,超過自然消亡速度的500倍。”“植物星球計劃”主要負責人之一、中國農業科學院深圳農業基因組研究所研究員王麗說。傳統的保護措施常受限於表型數據的匱乏和採集難度,而“植物星球計劃”通過分析基因組中的遺傳多樣性等指標,可以比傳統野外監測更高效地識別出那些遺傳基礎脆弱、瀕臨滅絕的物種,從而精准評估植物瀕危狀況,為生物多樣性評估、穩健保護決策的制定等提供理論依據。

  王麗介紹,該計劃從2026年啟動,至2036年完成,將用10年時間構建一個包含數十萬種陸地植物參考基因組的數字化生物信息庫,並借助人工智能解讀基因組復雜性和多樣性的全貌,厘清所有主要植物類群之間的親緣關系與分化時間,為植物繪制完整“生命圖譜”。

  “這不僅是一項科學成就,更是一個面向未來的戰略性資源庫。”中國科學院院士楊煥明認為,該計劃將在物種消失前永久保存其完整遺傳藍圖,作為物種保護、生態恢復與可持續利用的“數字方舟”,即便物種失去實體,也能保留從基因層面認識乃至未來復原其功能的希望。同時,該計劃將賦能智能育種,培育適應氣候變化、資源投入更少的未來作物,為全球糧食安全構建堅實的遺傳基礎。

  當科學家掌握了植物的關鍵基因組數據,如何處理、利用好這些海量數據,成為“植物星球計劃”面臨的另一大難題。

  “面對如此繁雜的數據,人工是很難處理的。”王麗說,該計劃引入人工智能算法和模型,讓AI學習並破譯植物的“共同語言”。與自然語言處理模型通過學習海量文本掌握語法和語義類似,基因組語言基礎模型將通過分析數以萬計的不同植物基因組,學習識別DNA序列中保守的“語法”規則、調控元件的組織邏輯以及功能模塊的編碼模式。“隻有破譯了植物的‘共同語言’,才能知曉植物在4.7億年進化歷程中的生命基本法則。”王麗說。

  哈爾濱工業大學教授、生物信息技術研究院院長王亞東認為,當前AI在植物科學和人類遺傳研究中面臨的核心挑戰,是性能受限於數據質量與規模。因此,通過工程化手段獲取大規模、高精度的基礎數據,能夠提升大模型對生物功能預測及未知功能區識別的准確性。

  “植物星球計劃”是由中國科學家發起並主導的國際大科學計劃。目前,來自15個國家、49家單位的科學家已匯聚一堂,共同推進這項計劃。

  王麗介紹,該計劃將2036年設定為完成節點,意在紀念達爾文“小獵犬號”環球航行歸航200周年,聯盟擬重走“小獵犬號”航線,在途中同步開展野外調查、學術研討與著作撰寫工作。同時,該計劃還將與全球100家實驗室開展合作,培訓1000名科學家,產出陸地植物基因組的“共同語言”,且計劃全程強調避免重復研究、實現資源互補與經驗共享。

  中國科學院院士種康認為,中國作為全球植物多樣性最豐富的國家之一,擁有深厚的標本資源積累和堅實的人才儲備,在植物科學領域已從學習追趕階段穩步邁向並行乃至引領階段。深度參與並共同發起“植物星球計劃”,將有助於構建包容的全球植物科技共同體,推動基礎研究、生物多樣性保護、作物改良與新藥研發等領域的范式創新。

  種康表示,“植物星球計劃”所倡導的開放、公平、合作、專業精神,與中國一貫堅持的國際合作理念高度契合。該計劃將特別注重支持各個國家,尤其是全球南方國家的研究能力建設,促進技術、技能和人才的公平培養,助力構建更加公平包容的全球植物科技共同體。

(責編:孫紅麗、李楠樺)
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