近期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所聯(lián)合中國植物學(xué)會、北京大學(xué)等國內(nèi)外49家單位，共同發(fā)起“植物星球計劃”。該計劃旨在系統(tǒng)解析陸地植物基因組、繪制進化全景圖，以應(yīng)對糧食安全、生物多樣性保護、新藥發(fā)現(xiàn)和可持續(xù)發(fā)展等全球性挑戰(zhàn)。

據(jù)統(tǒng)計，地球上約有45萬個陸地植物物種，它們是全球生態(tài)系統(tǒng)和人類文明的根基。然而，在氣候變化和生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化的背景下，約45%的陸地植物正面臨滅絕風(fēng)險。

“過去100年間，每年約有3種陸地植物物種從地球上消失，超過自然消亡速度的500倍。”“植物星球計劃”主要負責(zé)人之一、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員王麗說。傳統(tǒng)的保護措施常受限于表型數(shù)據(jù)的匱乏和采集難度，而“植物星球計劃”通過分析基因組中的遺傳多樣性等指標(biāo)，可以比傳統(tǒng)野外監(jiān)測更高效地識別出那些遺傳基礎(chǔ)脆弱、瀕臨滅絕的物種，從而精準(zhǔn)評估植物瀕危狀況，為生物多樣性評估、穩(wěn)健保護決策的制定等提供理論依據(jù)。

王麗介紹，該計劃從2026年啟動，至2036年完成，將用10年時間構(gòu)建一個包含數(shù)十萬種陸地植物參考基因組的數(shù)字化生物信息庫，并借助人工智能解讀基因組復(fù)雜性和多樣性的全貌，厘清所有主要植物類群之間的親緣關(guān)系與分化時間，為植物繪制完整“生命圖譜”。

“這不僅是一項科學(xué)成就，更是一個面向未來的戰(zhàn)略性資源庫?！敝袊茖W(xué)院院士楊煥明認(rèn)為，該計劃將在物種消失前永久保存其完整遺傳藍圖，作為物種保護、生態(tài)恢復(fù)與可持續(xù)利用的“數(shù)字方舟”，即便物種失去實體，也能保留從基因?qū)用嬲J(rèn)識乃至未來復(fù)原其功能的希望。同時，該計劃將賦能智能育種，培育適應(yīng)氣候變化、資源投入更少的未來作物，為全球糧食安全構(gòu)建堅實的遺傳基礎(chǔ)。

當(dāng)科學(xué)家掌握了植物的關(guān)鍵基因組數(shù)據(jù)，如何處理、利用好這些海量數(shù)據(jù)，成為“植物星球計劃”面臨的另一大難題。

“面對如此繁雜的數(shù)據(jù)，人工是很難處理的。”王麗說，該計劃引入人工智能算法和模型，讓AI學(xué)習(xí)并破譯植物的“共同語言”。與自然語言處理模型通過學(xué)習(xí)海量文本掌握語法和語義類似，基因組語言基礎(chǔ)模型將通過分析數(shù)以萬計的不同植物基因組，學(xué)習(xí)識別DNA序列中保守的“語法”規(guī)則、調(diào)控元件的組織邏輯以及功能模塊的編碼模式。“只有破譯了植物的‘共同語言’，才能知曉植物在4.7億年進化歷程中的生命基本法則?！蓖觖愓f。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、生物信息技術(shù)研究院院長王亞東認(rèn)為，當(dāng)前AI在植物科學(xué)和人類遺傳研究中面臨的核心挑戰(zhàn)，是性能受限于數(shù)據(jù)質(zhì)量與規(guī)模。因此，通過工程化手段獲取大規(guī)模、高精度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能夠提升大模型對生物功能預(yù)測及未知功能區(qū)識別的準(zhǔn)確性。

“植物星球計劃”是由中國科學(xué)家發(fā)起并主導(dǎo)的國際大科學(xué)計劃。目前，來自15個國家、49家單位的科學(xué)家已匯聚一堂，共同推進這項計劃。

王麗介紹，該計劃將2036年設(shè)定為完成節(jié)點，意在紀(jì)念達爾文“小獵犬號”環(huán)球航行歸航200周年，聯(lián)盟擬重走“小獵犬號”航線，在途中同步開展野外調(diào)查、學(xué)術(shù)研討與著作撰寫工作。同時，該計劃還將與全球100家實驗室開展合作，培訓(xùn)1000名科學(xué)家，產(chǎn)出陸地植物基因組的“共同語言”，且計劃全程強調(diào)避免重復(fù)研究、實現(xiàn)資源互補與經(jīng)驗共享。

中國科學(xué)院院士種康認(rèn)為，中國作為全球植物多樣性最豐富的國家之一，擁有深厚的標(biāo)本資源積累和堅實的人才儲備，在植物科學(xué)領(lǐng)域已從學(xué)習(xí)追趕階段穩(wěn)步邁向并行乃至引領(lǐng)階段。深度參與并共同發(fā)起“植物星球計劃”，將有助于構(gòu)建包容的全球植物科技共同體，推動基礎(chǔ)研究、生物多樣性保護、作物改良與新藥研發(fā)等領(lǐng)域的范式創(chuàng)新。

種康表示，“植物星球計劃”所倡導(dǎo)的開放、公平、合作、專業(yè)精神，與中國一貫堅持的國際合作理念高度契合。該計劃將特別注重支持各個國家，尤其是全球南方國家的研究能力建設(shè)，促進技術(shù)、技能和人才的公平培養(yǎng)，助力構(gòu)建更加公平包容的全球植物科技共同體。（經(jīng)濟日報記者 常 理）