为陆地植物绘制完整生命图谱

发布者：沙流水随 2026-3-29 10:07

近期，中国农业科学院深圳农业基因组研究所联合中国植物学会、北京大学等国内外49家单位，共同发起“植物星球计划”。该计划旨在系统解析陆地植物基因组、绘制进化全景图，以应对粮食安全、生物多样性保护、新药发现和可持续发展等全球性挑战。

据统计，地球上约有45万个陆地植物物种，它们是全球生态系统和人类文明的根基。然而，在气候变化和生态环境持续恶化的背景下，约45%的陆地植物正面临灭绝风险。

“过去100年间，每年约有3种陆地植物物种从地球上消失，超过自然消亡速度的500倍。”“植物星球计划”主要负责人之一、中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员王丽说。传统的保护措施常受限于表型数据的匮乏和采集难度，而“植物星球计划”通过分析基因组中的遗传多样性等指标，可以比传统野外监测更高效地识别出那些遗传基础脆弱、濒临灭绝的物种，从而精准评估植物濒危状况，为生物多样性评估、稳健保护决策的制定等提供理论依据。

王丽介绍，该计划从2026年启动，至2036年完成，将用10年时间构建一个包含数十万种陆地植物参考基因组的数字化生物信息库，并借助人工智能解读基因组复杂性和多样性的全貌，厘清所有主要植物类群之间的亲缘关系与分化时间，为植物绘制完整“生命图谱”。

“这不仅是一项科学成就，更是一个面向未来的战略性资源库。”中国科学院院士杨焕明认为，该计划将在物种消失前永久保存其完整遗传蓝图，作为物种保护、生态恢复与可持续利用的“数字方舟”，即便物种失去实体，也能保留从基因层面认识乃至未来复原其功能的希望。同时，该计划将赋能智能育种，培育适应气候变化、资源投入更少的未来作物，为全球粮食安全构建坚实的遗传基础。

当科学家掌握了植物的关键基因组数据，如何处理、利用好这些海量数据，成为“植物星球计划”面临的另一大难题。

“面对如此繁杂的数据，人工是很难处理的。”王丽说，该计划引入人工智能算法和模型，让AI学习并破译植物的“共同语言”。与自然语言处理模型通过学习海量文本掌握语法和语义类似，基因组语言基础模型将通过分析数以万计的不同植物基因组，学习识别DNA序列中保守的“语法”规则、调控元件的组织逻辑以及功能模块的编码模式。“只有破译了植物的‘共同语言’，才能知晓植物在4.7亿年进化历程中的生命基本法则。”王丽说。

哈尔滨工业大学教授、生物信息技术研究院院长王亚东认为，当前AI在植物科学和人类遗传研究中面临的核心挑战，是性能受限于数据质量与规模。因此，通过工程化手段获取大规模、高精度的基础数据，能够提升大模型对生物功能预测及未知功能区识别的准确性。

“植物星球计划”是由中国科学家发起并主导的国际大科学计划。目前，来自15个国家、49家单位的科学家已汇聚一堂，共同推进这项计划。

王丽介绍，该计划将2036年设定为完成节点，意在纪念达尔文“小猎犬号”环球航行归航200周年，联盟拟重走“小猎犬号”航线，在途中同步开展野外调查、学术研讨与著作撰写工作。同时，该计划还将与全球100家实验室开展合作，培训1000名科学家，产出陆地植物基因组的“共同语言”，且计划全程强调避免重复研究、实现资源互补与经验共享。

中国科学院院士种康认为，中国作为全球植物多样性最丰富的国家之一，拥有深厚的标本资源积累和坚实的人才储备，在植物科学领域已从学习追赶阶段稳步迈向并行乃至引领阶段。深度参与并共同发起“植物星球计划”，将有助于构建包容的全球植物科技共同体，推动基础研究、生物多样性保护、作物改良与新药研发等领域的范式创新。

种康表示，“植物星球计划”所倡导的开放、公平、合作、专业精神，与中国一贯坚持的国际合作理念高度契合。该计划将特别注重支持各个国家，尤其是全球南方国家的研究能力建设，促进技术、技能和人才的公平培养，助力构建更加公平包容的全球植物科技共同体。

常理

植物遗传人工智能 2019未来科学大奖地球技术

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