植物星球项目启动，多国携手构想完整的“植物生命之树” – 新京报

记者了解到，中国农业科学院正式启动了名为“植物星球计划”的项目。该项目由深圳农业基因组研究所、中国农业科学院、中国植物学会、北京大学等40余家国内外机构联合发起。该项目旨在破译主要陆地植物谱系的遗传密码，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挑战。绘制完整的生命树 160 多年前，孟德尔发现了遗传定律。 30多年前，生命科学史上第一个大型国际科学计划人类基因组计划启动，标志着生命科学的新里程碑。人类仅占地球总生物量的一小部分，甚至动物只占一小部分。超过80%的生物量是植物。 2000年，第一个植物基因组——拟南芥的基因组发表，使拟南芥成为植物研究的模式物种。在接下来的26年里，科学家陆续完成了多种植物的完整基因组图谱绘制。然而，99%以上的陆地植物仍然缺乏高质量的参考基因组，严重限制了人类对植物多样性、适应性和功能潜力的深入理解和应用开发。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莉表示，植物经过亿万年的进化，进化出了各种形态。追踪植物进化史上的重要“节点”，有助于揭示植物进化中常见和独特性状的遗传基础。然而，由于以下原因，许多重要的进化关系仍未得到解决。基因组数据的碎片和差距。植物星球计划的启动，旨在构建完整、高分辨率、时间校正的陆地植物系统发育树，通过对不存在参考基因组的目、科、属进行采样，绘制完整的“植物生命树”，并利用系统发育学方法阐明主要植物类群之间的遗传关系和分化时期。王丽说，据保守估计，近100年来每年都有近3种植物灭绝，是自然灭绝速​​度的500多倍。目前，大多数植物基因组尚未被报道。以被子植物为例，约17%的目、57%的科、94%的属和99%的种缺乏了解生命奥秘所需的遗传密码。人们正在努力破译被子植物。 “到目前为止，我们对植物生命奥秘的理解就像是支离破碎的知识楔形地图。 “利用大量多样、标准化、高质量的数据，配合人工智能技术，建立系统的生命知识树，剖析共性规律和奥秘，推动植物科学研究的范式革命。”王力说。这是一次大规模的研究，一次革命性的变革。中国科学院院士、医师、中国植物学会理事仲康表示：生命科学的进展、人工智能的应用等技术成果，以及迄今为止积累的跨学科基础和主题的整合，使该计划的实现成为可能，该计划汇集了多个国家的许多科研机构，并利用比较和进化基因组方法来发现隐藏在植物中的共同编码规则。首先，借助现代技术获取更多植物样本，绘制高质量的基因图谱；其次，破译这些基因的秘密。哈尔滨工业大学王亚东教授表示，通过大规模人工智能模型，可以注释遗传功能，预测未知序列和成分的功能，发现生物进化规律。例如，植物花了数亿年的时间来设计花朵、合成花香，并探索植物行为的原因。据悉，“植物星球计划”正在推进筹备工作。中国科学院植物研究所所长王小泉表示，目前正在开展被子植物的破译工作。计划在未来10年内逐步取得成果。 “植物星球计划”能做什么？就像人类基因组计划一样，最终目标是解锁基因组基因的秘密在于发现更多的自然法则，并将这些法则应用于人类的未来。自然界的植物都很神秘，但它们之间其实有一种“共同语言”。王莉解释说，这种“共同语言”就是隐藏在植物DNA序列背后的语法规则和调控逻辑。它经过几亿年的进化，进化成了植物。这是形成的基本遗传规律。植物星球项目将对全球植物树进行高质量的基因解码，并建立前所未有的数字遗传语料库。利用人工智能技术，我们将基因组语言模型训练为跨物种边界的“超级翻译器”，以分析大量数据中包含的生命密码。 “一旦我们掌握了这种语言，我们就可以从被动适应转向主动设计，准确预测植物价值，科学地创造应对气候变化的未来作物。”王莉说。北京大学现代农业研究所所长、美国科学院院士邓新旺表示，该计划将按照植物从大到小，即目、科、属、种的层次结构推进。大约需要10年时间才能看到阶段性成果。中国工程院院士、中国医学科学院首席研究员陈世林表示，“植物星球计划”可以极大促进人类获取蔬菜、水果、谷物等食品的安全稳定，不断提高其品质。在医学上，它还可以加快发现新药的进程，让人们有更多机会获得青蒿素等能够有效治疗疾病的药物。王力还表示，“植物星球计划”具有重大科学意义和战略意义。植物星球项目将科学地发现植物的“共同语言”植物基因组进化和功能，并建立基于人工智能的基因组。科学研究的理论体系。从战略上看，植物计划项目将全面加强全球生物多样性保护和碳中和生态能力，构建植物科学领域全球重大科学问题的国际合作新格局。新京报记者周慧宗、总编辑白爽纠正卢谦