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解码植物遗传密码 绘制生命之树
我国发起“植物星球计划”人民政协网电(记者 高志民)由于地球上99%以上陆地植物缺少高质量参考基因组,从而限制了人类对植物世界的认知与利用。如今,一项由我国科学家领衔的全球大科学计划正式启动,该计划旨在利用基因组学与人工智能,为植物绘制完整“生命之树”。
记者从中国农业科学院了解到,该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49家单位,共同发起植物星球计划(PLANeT),目标是解码陆地植物主要谱系遗传密码,构建高分辨率的植物系统发育树,彻底厘清植物类群的亲缘关系与演化历史。
“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介绍说,在亿万年的进化历程中,植物演化出了多样的形态,追溯植物进化史上的关键“节点”,有助于揭示植物进化中共有和特有性状的遗传基础。 然而,由于基因组数据的零散与缺口,许多关键进化关系悬而未决?!爸参镄乔蚣苹毕Mü匀狈Σ慰蓟蜃榈哪俊⒖平胁裳?,借助系统发育基因组学方法,构建一个高分辨率、时间校准的完整陆地植物系统发育树,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”。
有了关键的基因组数据,如何处理、利用数万个基因组产生的海量数据成了“植物星球计划”面临的另一大难题?!懊娑匀绱朔痹拥氖?,人工很难处理?!蓖趵鏊?。为了进一步加速项目进度,减轻人工负担,“植物星球计划”引入了人工智能算法和模型,让AI学习并破译植物的“共同语言”。王丽介绍道,与自然语言处理模型通过学习海量文本掌握语法和语义类似,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??榈谋嗦肽J健!捌埔肓酥参锏摹餐镅浴?,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。”王丽说。
庞大的植物基因组数据库的作用还远不止此。随着气候和生态环境的变化,不少植物正在加速消失。传统的?;ご胧┏J芟抻诒硇褪莸呢逊筒杉讯?,“植物星球计划”通过分析基因组中的遗传多样性等指标,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,为生物多样性评估、稳健保护决策的制定等提供理论依据。此外,通过挖掘植物中抗病、抗旱、耐盐的基因,有助于培育出具有气候韧性的“未来作物”,保障粮食安全。
“植物星球计划”具有重大的科学意义和战略意义。在科学上,植物星球计划将揭示植物基因组进化和功能的“共同语言”,建立人工智能赋能基因组学研究的理论体系。在战略上,植物星球计划将整体提升全球生物多样性保护和实现碳中和的生态能力,构建植物科学领域全球大科学命题国际合作的新格局。
编辑:马嘉悦

