2026年4月30日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）在《細(xì)胞（Cell）》上發(fā)表題為“PLANeT: Understanding and leveraging the genome of land plants for a sustainable future”的論文，系統(tǒng)揭示了當(dāng)前陸地植物基因組資源的匱乏現(xiàn)狀：截至2024年12月31日，高達(dá)95%的屬、70%的科和51%的目缺乏參考基因組，嚴(yán)重阻礙了進(jìn)化與功能基因組學(xué)研究。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出了名為PLANeT的國際合作倡議，旨在通過生成覆蓋整個(gè)植物生命樹的高質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化參考基因組，并整合人工智能技術(shù)，解析保守的基因組語法規(guī)則。這一倡議對(duì)于推動(dòng)基礎(chǔ)植物生物學(xué)發(fā)展、生物多樣性保護(hù)、作物改良以及天然產(chǎn)物藥物發(fā)現(xiàn)具有里程碑式的重大意義。基因組所（大鵬灣實(shí)驗(yàn)室）黃三文研究員，德國馬普生物研究所Detlef Weigel院士和美國佛羅里達(dá)大學(xué)Pamela Soltis院士為論文的共同通訊作者。基因組所（大鵬灣實(shí)驗(yàn)室）王麗研究員為論文第一作者。

陸地植物擁有約45萬個(gè)物種，構(gòu)成了陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類文明的基石，展現(xiàn)出從小于0.1 Gb到超過160 Gb的驚人基因組大小差異，以及復(fù)雜多樣的形態(tài)和生理特征。然而，自2000年首個(gè)植物基因組發(fā)布以來，盡管“組學(xué)”數(shù)據(jù)在某些模式物種上建立了“知識(shí)孤島”，但絕大多數(shù)植物類群仍缺乏參考基因組，尤其對(duì)南半球植物的基因組多樣性了解甚少。另外，已報(bào)道的植物基因組的組裝和注釋質(zhì)量參差不齊。這種巨大的知識(shí)空白阻礙了我們將從模式作物中獲得的知識(shí)應(yīng)用到野生植物中，而這些野生植物恰恰是新藥物、新作物的關(guān)鍵來源，也是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員。因此，建立一個(gè)系統(tǒng)、全面的陸地植物基因組圖譜已成為當(dāng)務(wù)之急。

該研究通過被子植物64個(gè)目的系統(tǒng)發(fā)育圖，指出當(dāng)前基因組測序的空白，限制了關(guān)鍵進(jìn)化節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的解析。

為進(jìn)一步闡明性狀演化機(jī)制，研究進(jìn)而提出通過填補(bǔ)這些系統(tǒng)發(fā)育空白，構(gòu)建覆蓋整個(gè)陸地植物生命樹的時(shí)間校準(zhǔn)系統(tǒng)發(fā)育樹，并以此為基礎(chǔ)，重點(diǎn)探討植物關(guān)鍵性狀趨同進(jìn)化的遺傳機(jī)制。

該研究提出將系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)與泛基因組學(xué)相結(jié)合的策略，通過識(shí)別受進(jìn)化約束的保守位點(diǎn)和適應(yīng)性位點(diǎn)，為分子育種提供潛在靶點(diǎn)；同時(shí)，構(gòu)建一個(gè)多層次的人工智能驅(qū)動(dòng)的基因組學(xué)框架，從非編碼序列的結(jié)構(gòu)注釋到功能性基因模塊的發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性地解碼植物基因組的“語言”，從而闡明基因組多樣性產(chǎn)生、維持或喪失的驅(qū)動(dòng)力。

該研究提出的PLANeT倡議不僅是一項(xiàng)宏偉的基因組測序計(jì)劃，更是一次整合人工智能與進(jìn)化基因組學(xué)、面向可持續(xù)未來的科學(xué)行動(dòng)。它的意義和應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在多個(gè)層面：在基礎(chǔ)科學(xué)上，它將構(gòu)建一個(gè)陸地植物生命樹，連接起零散的“知識(shí)孤島”，揭示主要進(jìn)化創(chuàng)新的遺傳基礎(chǔ)；在生物多樣性保護(hù)上，它將提供評(píng)估物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)和遺傳多樣性的關(guān)鍵資源，充當(dāng)“數(shù)字諾亞方舟”；在作物改良上，它將幫助鎖定野生植物中的優(yōu)良等位基因，克服現(xiàn)代作物的遺傳瓶頸，助力培育適應(yīng)氣候變化的韌性品種；在藥物發(fā)現(xiàn)上，它將加速從野生植物中挖掘和改造具有生物活性的天然產(chǎn)物。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00113-3