记者从中国农业科学院获悉，一项名为“植物星球计划”的项目正式启动。该项目由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40余家单位共同发起，旨在通过解码陆地植物主要谱系的遗传密码，绘制完整的“植物生命之树”，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。
绘制完整的“植物生命之树”
160多年前，孟德尔发现遗传定律；30多年前，生命科学史上第一个国际大科学计划“人类基因组计划”启动，开启了生命科学的新里程（002219）。
在全球生物总量中，人类只占其中很小的一部分，甚至动物也只占少部分，80%以上的生物量是植物。2000年，第一个植物基因组——拟南芥基因组发布，拟南芥成为植物研究的模式物种。此后26年中，科学家陆续完成了多种植物的全基因组图谱绘制，但仍有超过99%的陆地植物缺乏高质量的参考基因组，这严重限制了人类对植物多样性、适应性及功能潜力的深入认知与应用开发。
“植物星球计划”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介绍，在亿万年的进化历程中，植物演化出了多样的形态，追溯植物进化史上的关键“节点”，有助于揭示植物进化中共有和特有性状的遗传基础。然而，由于基因组数据的零散与缺口，许多关键进化关系悬而未决。“植物星球计划”的启动，正是希望通过对缺乏参考基因组的目、科、属进行采样，借助系统发育基因组学方法，构建一个高分辨率、时间校准的完整陆地植物系统发育树，厘清所有主要植物类群之间的亲缘关系与分化时间，从而绘制完整的“植物生命之树”。
王丽介绍，保守估计，过去的100年，每年有将近三个植物物种灭绝，这比自然消失的速度快了500倍以上。目前，大多数植物的基因组是没有被报道的。以被子植物为例，大约有17%的目、57%的科、94%的属、99%的种，缺乏了解它们生命奥秘的遗传密码。
针对被子植物的解码工作正在进行
“在过去，我们对植物生命奥秘的认识就像一个片段化的知识图谱，如果我们通过大量高质量、规范、多样性的数据，再配合人工智能技术，将有望建立系统化的生命知识树，以解析它们共享的规则和奥秘，推动植物科学研究的范式革命。”王丽说。
这是一场庞大的攻关和革命性的变化，中国科学院院士、中国植物学会理事长种康介绍，生命科学的进步、人工智能等技术成果的应用，再加上过去积累的基础、交叉学科的融合等，使得这一计划有了实现的可能。“植物星球计划”联合多个国家的众多科研机构，借助比较和进化基因组学方法，揭示隐藏在植物生命中的共享的编码规则。
计划的实施，首先是获取更多植物样本，从而借助现代技术绘制高质量的基因图谱，其次是解读这些基因里的秘密。哈尔滨工业大学教授王亚东表示，通过人工智能大模型，可以实现对基因功能的注释，还有未知序列、未知元件的功能预测，同时发现生物进化的规律。如一株植物，在过去数亿年的时间里，究竟怎样设计它的花朵、合成它的花香、植物为什么这么做。
据悉，“植物星球计划”自筹备起就已经开始进行，中国科学院植物研究所所长汪小全介绍，目前，针对被子植物的解码工作正在进行。
计划用10年左右的时间取得阶段性成果
“植物星球计划”能做什么？和“人类基因组计划”类似，掌握基因里的秘密，最终目的是发现更多自然规律，并利用这些规律为人类的未来服务。
自然界的植物千奇百怪，但实际上，它们之间是有一些“共同语言”的。王丽介绍，这个“共同语言”，即隐藏在植物DNA序列背后语法规则和调控逻辑，它是植物在数亿年进化过程中形成的底层遗传规律。
“植物星球计划”对全球的植物生命之树进行高质量的遗传解码，构建一个前所未有的数字化的基因语料库，利用人工智能技术可以训练出基因组语言模型，像“超级翻译家”一样，跨越物种界限，解析海量数据（603138）中蕴含的生命密码。“一旦掌握了这套语言，我们就能够从被动适应转向主动设计，精准预测植物的价值，科学创制应对气候变化的未来作物。”王丽说。
北京大学现代农业研究院院长、美国国家科学院院士邓兴旺表示，计划将按照植物的层级系统从大到小，也就是目、科、属、种来推进。大概用10年的时间，取得阶段性的成果。
中国工程院院士、中国中医科学院首席研究员陈士林表示，“植物星球计划”可以极大促进人类获取蔬菜、瓜果、粮食等各种食物的安全性、稳定性，并不断提升品质。在医药领域，它也可以促进新药发现的过程，让人们更多地获取类似青蒿素等可以有效治疗疾病的药物。
王丽也表示，“植物星球计划”具有重大的科学意义和战略意义。在科学上，植物星球计划将揭示植物基因组进化和功能的“共同语言”，建立人工智能赋能基因组学研究的理论体系。在战略上，植物星球计划将整体提升全球生物多样性保护和实现碳中和的生态能力，构建植物科学领域全球大科学命题国际合作的新格局。
利好优配提示：文章来自网络，不代表本站观点。
