
人类对地球上的植物既十分熟悉又非常陌生——超过99%的陆地植物缺乏高质量的参考基因组。由此,由中国科学家领衔发起的国际大科学计划——植物星球计划2月11日正式启动。
记者从中国农业科学院获悉,“植物星球计划”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。
“这不禁让我们想起1990年启动的人类基因组计划,这个历时10余年的计划取得的成果,让人类遗传学得到了快速发展。如今,我们的植物星球计划也有相似的愿景。”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。
据介绍,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。
王丽介绍,本次计划希望通过对缺乏参考基因组的植物目、科进行采样,从根本上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”。
展开剩余43%陆地植物约含45万个物种,有了海量的关键基因组数据后,如何处理?“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’。”王丽介绍,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。“破译了植物的‘共同语言’,我们才能知晓植物在4.7亿年进化历程中的生命基本法则。同时,这些基因组数据还能帮助即将消失的植物。”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,本次计划实施后,可以比传统野外监测更高效率地识别出那些遗传基础脆弱、濒临灭绝的物种,从而精准评估植物的濒危状况,为保护决策的制定等提供理论依据。此外,通过充分挖掘植物中抗病、抗旱、耐盐的基因,人类可以培育出更多具有气候韧性的“未来作物”,保障粮食安全。
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。在医药领域大盘股票配资网,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。 钟合
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