问题:植物是地球陆地生态系统的基础,也是粮食安全、生态安全和生物资源产业的重要源头。
然而,当前人类对陆地植物遗传信息的掌握仍存在明显短板。
业内研究显示,现有公开数据中,超过99%的陆地植物尚缺乏高质量参考基因组,这使得不同植物类群的亲缘关系、关键性状形成机制及其对环境变化的适应路径,难以获得系统、精确的解释,也限制了野生资源向育种与产业转化的效率。
原因:一方面,陆地植物谱系庞大、形态与基因组结构高度多样,部分类群基因组重复程度高、测序组装难度大;另一方面,长期以来全球研究力量更多集中于少数模式植物和重要作物,导致大量目、科层级的关键节点物种数据缺失,系统发育研究在分辨率和时间尺度上仍存在不确定性。
此外,样品采集、标准化制备、数据共享与跨机构协作成本较高,也在一定程度上影响了大范围、体系化推进。
影响:参考基因组“缺口”不仅是基础科学问题,也直接关系到国家生物资源安全与绿色发展。
基因组数据不足,会影响对植物多样性形成规律的认识,制约对耐旱、耐盐、抗病等重要性状遗传基础的挖掘,进而影响作物改良、生态修复与药用、能源等植物资源的开发利用。
在全球气候变化背景下,厘清不同谱系的分化时间与适应演化过程,有助于评估生态系统韧性与风险,并为保护策略提供更具前瞻性的科学依据。
对策:在此背景下,“植物星球计划”应运而生。
该计划由中国农业科学院深圳农业基因组研究所(岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心)联合中国植物学会、北京大学等49家单位共同发起,拟对缺乏参考基因组的关键目、科进行系统采样与解码,运用系统发育基因组学等方法,构建一个高分辨率、时间校准的完整陆地植物系统发育树,厘清主要植物类群之间的亲缘关系与分化时间,进而绘制“植物生命之树”全景图。
通过在数据标准、样品体系、计算分析与开放共享等环节形成合力,计划将推动从“零散拼图”向“全景地图”的转变,为后续功能基因发掘、种质创新与生态评估提供可复用的基础平台。
前景:业内人士认为,随着测序技术、组装算法和大规模计算能力持续进步,构建覆盖主要谱系的“生命之树”正从愿景走向现实。
该计划的推进,有望带动我国在植物系统发育、基因组学与生物资源利用领域形成更完备的数据基础与方法体系,并在国际生物多样性研究合作中提升话语权与贡献度。
面向应用端,未来基于“生命之树”的比较基因组研究将更高效定位关键性状来源,为新作物驯化、抗逆育种、生态修复物种筛选以及天然产物开发提供更明确的科学路径。
"植物星球计划"的启动,既是中国科技实力提升的生动体现,也是应对全球生态危机的积极行动。
当科学研究的目光从单一物种转向整个植物王国,人类对自然界的认知边界将被重新定义。
这项跨越国界的科学探索,或将开启生物多样性保护的新纪元,为构建地球生命共同体贡献东方智慧。