Cell | 基因组所发起植物星球计划，为植物基因组绘制“智慧地图”

2026年4月30日，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）在《细胞（Cell）》上发表题为“PLANeT: Understanding and leveraging the genome of land plants for a sustainable future”的论文，系统揭示了当前陆地植物基因组资源的匮乏现状：截至2024年12月31日，高达95%的属、70%的科和51%的目缺乏参考基因组，严重阻碍了进化与功能基因组学研究。针对这一挑战，研究团队提出了名为PLANeT的国际合作倡议，旨在通过生成覆盖整个植物生命树的高质量、标准化参考基因组，并整合人工智能技术，解析保守的基因组语法规则。这一倡议对于推动基础植物生物学发展、生物多样性保护、作物改良以及天然产物药物发现具有里程碑式的重大意义。

陆地植物拥有约45万个物种，构成了陆地生态系统和人类文明的基石，展现出从小于0.1 Gb到超过160 Gb的惊人基因组大小差异，以及复杂多样的形态和生理特征。然而，自2000年首个植物基因组发布以来，尽管“组学”数据在某些模式物种上建立了“知识孤岛”，但绝大多数植物类群仍缺乏参考基因组，尤其对南半球植物的基因组多样性了解甚少。另外，已报道的植物基因组的组装和注释质量参差不齐。这种巨大的知识空白阻碍了我们将从模式作物中获得的知识应用到野生植物中，而这些野生植物恰恰是新药物、新作物的关键来源，也是生态系统的重要成员。因此，建立一个系统、全面的陆地植物基因组图谱已成为当务之急。

该研究通过被子植物64个目的系统发育图，指出当前基因组测序的空白，限制了关键进化节点的系统发育关系的解析。

为进一步阐明性状演化机制，研究进而提出通过填补这些系统发育空白，构建覆盖整个陆地植物生命树的时间校准系统发育树，并以此为基础，重点探讨植物关键性状趋同进化的遗传机制。

该研究提出将系统发育基因组学与泛基因组学相结合的策略，通过识别受进化约束的保守位点和适应性位点，为分子育种提供潜在靶点；同时，构建一个多层次的人工智能驱动的基因组学框架，从非编码序列的结构注释到功能性基因模块的发现，系统性地解码植物基因组的“语言”，从而阐明基因组多样性产生、维持或丧失的驱动力。

该研究提出的PLANeT倡议不仅是一项宏伟的基因组测序计划，更是一次整合人工智能与进化基因组学、面向可持续未来的科学行动。它的意义和应用价值体现在多个层面：在基础科学上，它将构建一个陆地植物生命树，连接起零散的“知识孤岛”，揭示主要进化创新的遗传基础；在生物多样性保护上，它将提供评估物种灭绝风险和遗传多样性的关键资源，充当“数字诺亚方舟”；在作物改良上，它将帮助锁定野生植物中的优良等位基因，克服现代作物的遗传瓶颈，助力培育适应气候变化的韧性品种；在药物发现上，它将加速从野生植物中挖掘和改造具有生物活性的天然产物。

基因组所（大鹏湾实验室）黄三文研究员，德国马普生物研究所Detlef Weigel院士和美国佛罗里达大学Pamela Soltis院士为论文的共同通讯作者。基因组所（大鹏湾实验室）王丽研究员为论文第一作者。

该研究得到了深圳市基础研究重点项目、教育部基础与交叉学科突破计划等项目的资助。

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