米兰官网-植物星球计划：“谱”写生命树的基因组华章—新闻—科学网

植物占地球所有生物量的82%，而所有动物加起来占比还有不到1%。植物对于地球生态体系至关主要，但人们对于植物的相识却远远不敷。

4月30日，《细胞》杂志于线发表了15个国度及地域40余家顶尖科研单元的科学家们面向全世界倡议的植物星球规划（PLANeT），标记着该规划正式启动。这一雄伟发起旨于经由过程解码陆地植物的遗传暗码，构建一幅完备的“植物生命之树”，体系解析陆地植物的基因组多样性，并于此基础上鞭策基础研究与运用立异的交融成长，以应答食粮安全、生物多样性掩护等全世界性挑战。

美国爱荷华州立年夜学传授、美国国度科学院院士Jonathan Wendel说：“这是一个特殊的规划，它将帮忙咱们理解植物基因组的深层接洽，我能介入此中深感侥幸。”

中国植物学会理事长、中国科学院院士种康指出，这项规划由中国科学家发起及领衔，不仅是植物科学的里程碑，更是中国从进修、追逐到引领、互助的汗青性超过。

从碎片化数据到基因组绿洲的征程

“每一一棵树、每一一种草本植物、每一一种作物，它们都拥有各不不异的基因组，基因组是一本生物学的‘仿单’，靠数亿年的进化书写而成。”德国图宾根马克斯普朗克生物学研究所研究员、美国国度科学院院士Detlef Weigel说，地球上约莫有45万种陆地植物，它们为人类提供衣物，治愈疾病，孕育发生人类呼吸的氧气，也是维系地球宜居生态体系的要害构成部门。

然而，“咱们险些还有未真正读懂它们基因组中写下的内容。今朝95%的植物属、70%的科，以和跨越一半的目，还有没有任何参考基因组。”Weigel说。

今朝，地球生物基因组规划正于致力在测序地球上所有真核生物的基因组；达尔文生命之树规划正于体系性地测序英国及爱尔兰的物种；而脊椎动物基因组规划也已经于动物研究中取患了使人赞叹的结果。

“这些努力使人振奋，它们展示了当科学配合体缭绕配合方针凝结时的气力。但植物却被落于了后面。”Weigel夸大，此前，仍旧没有一个面向陆地植物基因组的国际协调一致的年夜范围体系规划。

“自2000年拟南芥基因组发布以来，26年已往了，咱们仍处在植物基因组数据的‘碎片化时代’。”中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员、植物星球规划重要卖力人之一王丽说，以被子植物为例，只管已经解码了跨越1000莳植物的基因组，但仍有约94%的属以和约34.5万个种的基因暗码的黑匣子还没有打开。年夜大都组学数据资源集中于少数物种上，形成常识的孤岛，而年夜量野生植物的基因资源没法被有用把握及使用。

人们对于在植物的认知状态仍旧逗留于少数常识的“孤岛”上，缺少通往其他“岛屿”的桥梁，更没法窥见整个植物生命“海洋”的全貌。这类数据缺口严峻制约了人类对于植物多样性、顺应性和功效潜力的深切理解，直接影响到食粮安全、生物多样性掩护及药物开发等要害范畴。

“植物星球规划的倡议，源在人类对于陆地植物认知的严峻不足。”种康指出，“这比如咱们拥有一座雄伟的藏书楼，却对于其绝年夜大都册本的内涵篇章与焦点思惟全无所闻。”

“于一个科研资源日趋区域化、国际交流面对诸多不确定性的时代，咱们为何还有要对峙一个全世界性的科学工程？”中国科学院院士、中国农业科学院院长黄三文说，这涉及到了植物星球规划的焦点命题。

“植物漫衍原来就是超过国界的。植物是毗连差别年夜陆及文明的天然纽带。一个物种的漫衍规模可能笼罩多个国度及地域；一个植物类群的演化汗青，可能触及多个年夜陆。假如把植物基因组研究局限于某个国度或者者区域内部，就等在把一个完备的生命故事扯破成为碎片。”黄三文说，于生物学中，“生命之树”暗示生物的进化瓜葛。植物生命之树是一个总体，任何区域的割裂城市让这幅生命的图景变患上不完备。

从“瞽者摸象”到智能育种

种康先容，该规划的最终方针是绘制一幅高分辩率、时间校准的完备陆地植物体系发育树，从底子上厘清所有重要植物类群之间的亲缘瓜葛与分解时间。详细而言，2026年为所有被子植物的目解码基因组，这一步已经经实现；2028年笼罩 95%着花植物的科及非着花植物的目，2036年笼罩 90%的着花植物的属及非着花植物的科。

“不单单是为了弥补数据空缺，更由于这些基因组将完全转变咱们对于植物进化的理解、指导濒危物种的掩护、鞭策下一代作物育种，并解锁野生植物中的新型药物。”Weigel说。

植物星球规划的焦点是经由过程体系测序陆地植物重要谱系，构建一个数字化的“植物生命全景基因图谱”。其重要内容包括对于缺少参考基因组的目、科、属举行采样，使用进化及功效基因组学要领，联合人工智能技能，挖掘植物基因组的配合法则。

王丽先容，该规划估计于三个方面孕育发生直接且深远的影响。

起首，实现作物育种改造，保障全世界食粮安全。挖掘野生物种富厚的遗传宝库，填补作物品种中丢掉的优秀基因（如抗逆、高产性状），该规划将赋能“智能育种”的新纪元。

北京年夜学现代农业研究院院长邓畅旺说：“当前育种像‘瞽者摸象’，只针对于少数性状；而植物星球规划将提供整头‘年夜象’的蓝图，让咱们能设计顺应天气变化的‘将来作物’。”

其次，为生物多样性掩护充任生态“保险单”。该规划经由过程基因组数据评估物种的遗传多样性及灭尽危害，比传统野外监测更高效。

其三，挖掘自然产品“绿色宝库”，发明新药。植物是天然界最伟年夜的化学家，现有药物中约33.6%源自自然产品和其衍生物。

人工智能于植物星球规划中饰演着“超等翻译家”的脚色，其焦点使命是进修并破译植物的“配合语言”——即DNA序列中隐蔽的语法例则及调控逻辑。

例如，AI可以辨认哪些基因组区域是进化中“锁定”的功效基石，哪些是“立异热门”，从而猜测基因功效。经由过程AI模子，科学家还有可以猜测植物怎样形成其要害性状，或者理解趋同进化（如差别类群自力演化出相似性状）的份子基础。

邓畅旺对于植物星球规划的将来布满了期待。他假想，将来科研职员进入田间或者野外，可使用便携式测序装备，现场提取植物DNA并举行测序，将数据及时上传至植物星球规划的智能阐发平台，当即得到这些植株的基因信息，猜测其出产潜力，并筛选良好质料举行深切研究，而无需等候一个完备生长周期。

“于植物星球规划的愿景里，将来的农学家或者植物科学家既要把握前沿的计较要领及年夜数据，也需要扎根在真实世界的生物多样性；既是数据科学家，也是野外或者田间的植物精准鉴定专家。”邓畅旺说。

于全世界互助中成立科学简直定性

“植物星球规划所提倡的开放、公允、互助、专业的精力，与中国一向对峙的国际科技互助理念高度契合。”种康说，该规划今朝已经会聚了15个国度40余家机构，估计招募及培训跨越1000名科学家。

“增强全世界互助，具备越发深条理的战略意义。”黄三文说。

起首，防止反复设置装备摆设，同享“基础举措措施”。基因组学自己就是年夜数据时代的产品，每个高质量参考基因组的成本虽然于降低，但仍旧需要年夜量的资金、装备及专业人材，假如各个国度、各个试验室各自为战，反复测序那些轻易测的物种，而真实的演化空缺无人问津，那是对于全世界科研资源的巨年夜华侈。

“植物性星球规划的战略价值之一，就是作为一个全世界的协调机制，让各人朝着统一个生命之树的方针进步，而不是分离使劲。”黄三文说。

其次，填补维度误差，实现真实的全世界代表性。今朝植物基因组资源存于严峻的维度误差，即年夜部门植物基因组数据来自在北半球温带、亚热带地域，热带及南半球的植物多样性被严峻轻忽，而偏偏是这些地域拥有地球上最富厚的植物多样性。“没有这些地域科学家的深度介入，植物星球规划就不成能真正实现笼罩全世界生命之树的愿景。全世界互助是科学上的必需。”黄三文说。

其三，于不确定性中成立科学简直定性。炽烈、干旱与洪水残虐，咱们正处于一个布满变数的时代，天气变化、生物多样性损失、食粮安全危机，每一年约13亿吨食品被华侈，相干温室气体排放高达33亿吨。

“这些挑战没有任何一个国度可以或许独自应答。基因组学提供的是一个确定性的底层基础举措措施，不管国际场面地步怎样变化，一套完备开放、代表全植物界多样性的基因组数据，将是全人类配合的科学资产。”黄三文说。

这类全世界介入的暗地里，是科学无国界的精力。Detlef Weigel夸大：“科学有怪异的能力连合人类，咱们必需连结开放。”

“这不仅是技能的前进，更是认知维度的奔腾。”种康说，可以预感，植物星球规划所孕育发生的‘数字植物方舟’，将极年夜地鞭策从基础生物学、生物多样性掩护到作物改进、新药研发等所有相干范畴的范式立异。它将为咱们回覆“植物怎样演化以顺应情况”这一达尔文时代的未解之谜提供史无前例的数据利器，为医药制造、作物品种创制及生态掩护提供技能源泉。

相干论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.01.026