Cell：黃三文院士領銜！提出植物星球計劃（PLANeT），一場關乎人類未來的科學遠征

編譯丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

陸地植物約有 45 萬種，它們構成了陸地生命和人類文明的基礎，也支撐著地球的健康，然而，陸地植物的基因組多樣性在很大程度上仍未被探索。目前的資源缺乏標準化且稀缺，95% 的屬、70% 的科和 51% 的目都缺乏參考基因組，這阻礙了對陸地植物進化和功能的理解。

2026 年 4 月 30 日，中國科學院院士、中國農業科學院院長黃三文領銜，在國際頂尖學術期刊Cell上發表了題為：PLANeT: Understanding and leveraging the genome of land plants for a sustainable future 的文章。

黃三文院士聯合全球數十個機構的研究人員，發起了一項名為PLANeT（植物星球計劃）的重大科學計劃，旨在通過對陸地植物基因組的系統性測序與人工智能分析，全面描述陸地植物基因組多樣性的全貌，并揭示決定這種多樣性如何產生、維持或喪失的驅動因素，以推進基礎植物生物學、生物多樣性保護、作物改良和天然產物發現。該計劃將動員約 100 個實驗室，培訓 1000 名科學家，以解決可持續未來的關鍵問題。

我們餐桌上的糧食、呼吸的氧氣、治愈疾病的藥物，乃至腳下這顆星球的生態平衡，都依賴于一群沉默的“綠色巨人”——陸地植物。它們擁有近 45 萬種形態各異的生命，構成了人類文明的基石。然而，令人驚訝的是，我們對這些生命伙伴的“生命藍圖”——基因組——的了解卻少得可憐。

目前，在這些陸地植物中，高達 95% 的屬、70% 的科、51% 的目都還沒有高質量的參考基因組。這就像我們擁有一座巨大的圖書館，但其中絕大多數書籍的目錄和核心內容都是空白，嚴重阻礙了我們對植物進化、功能以及如何保護利用它們的深入理解。

為此，中國科學院院士黃三文領銜的一個由全球頂尖植物科學家組成的國際聯盟，在國際頂級學術期刊Cell上正式發起了一項雄心勃勃的倡議——“PLANeT”（植物星球計劃）。這不僅僅是一個科研項目，更是一場旨在為所有陸地植物繪制完整“基因地圖”的科學遠征，其終極目標是為地球的可持續未來尋找答案。

宏偉藍圖：填補生命之樹的空白

PLANeT計劃的核心目標非常明確：在未來十余年里，為陸地植物的“生命之樹”填補上關鍵的基因組空白。該計劃設定了清晰的里程碑：

• 3 年內：繪制完成超過 95% 的開花植物科和 95% 的非開花植物目的基因組圖譜；

• 約12年內：獲得超過 90% 的開花植物屬和 90% 的非開花植物科的基因組。

這意味著，我們將首次擁有一個覆蓋植物演化主要分支的、標準化、高質量的基因組數據庫。這不僅能解決許多懸而未決的進化謎題（比如開花植物為何在短時間內爆發式出現），更能像用“望遠鏡”縱觀億萬年演化史，用“顯微鏡”洞察基因功能細節一樣，全方位理解植物的適應與創新。

AI 賦能：解碼生命的“語言”

面對海量的基因組數據，傳統分析方法力不從心。PLANeT計劃將人工智能（AI）深度融入其基因。科學家們計劃利用這些多樣化的植物基因組數據，訓練一個強大的“基因組語言”基礎模型。

這個 AI 模型將像理解人類語言一樣，去解讀 DNA 序列中隱藏的“語法規則”，從而實現四大層級的突破：

1. 結構注釋：精準標注基因的位置和結構。

2. 功能預測：推斷基因的表達模式和相互作用。

3. 進化分析：檢測自然選擇留下的痕跡。

4. 模塊發現：識別控制重要性狀（例如合成天然產物）的基因網絡，甚至優先發現需要保護的瀕危物種。

AI 將成為我們從巨量數據中挖掘生命奧秘的“超級大腦”。

四大使命：從認知到行動

PLANeT計劃遠不止于基礎研究，它肩負著四項關乎人類生存與發展的重大使命——

1. 探索生命本源，繪制完整演化圖譜

通過構建更精確的植物生命之樹，科學家可以追溯種子、花朵等關鍵性狀的起源，探究不同植物之間基因組大小差異超過 2600 倍的背后原因，以及揭開食肉植物、寄生植物等特殊生存策略的遺傳密碼。

2. 守護生物多樣性，打造數字“諾亞方舟”

基因組數據是評估物種生存狀況和滅絕風險的“金標準”。PLANeT 將建立瀕危乃至已滅絕植物的參考基因組庫，如同一座數字化的“諾亞方舟”，為保護決策和生態恢復提供最根本的科學依據。

3. 賦能作物育種，應對糧食安全挑戰

現代作物經過長期馴化，遺傳多樣性嚴重萎縮，抗逆能力下降。野生植物中蘊藏著豐富的抗病、抗旱、高產基因資源。PLANeT 計劃通過比較野生近緣種和栽培作物的基因組，能像“導航儀”一樣，精準定位那些在漫長進化中被嚴格保留下來的關鍵基因位點，指導我們培育出更加強健、高產的新品種，保障全球糧食安全。

4. 挖掘天然藥庫，啟迪新藥研發

植物是天然化合物的寶庫，許多明星藥物（例如青蒿素、紫杉醇）都源自植物。然而，絕大多數植物的藥用潛力尚未被開發。完整的基因組將幫助我們系統性地發現植物中合成這些活性物質的“基因工廠”（生物合成基因簇），從而可持續地生產藥物先導化合物，甚至設計出全新的藥物。

64 種被子植物目的系統發育關系

對于代表性模型和作物物種的“知識島”以及遠緣分類群的基因組如何將這些島嶼連接起來的觀點

異養植物（包括寄生植物、腐生植物、食肉植物）在被子植物系統發育中的分布

圖示說明了系統發育基因組學（進化生物學的“望遠鏡”）和泛基因組（進化生物學的“顯微鏡”）如何結合使用，以識別基因組中受限制、適應性和有害的位點，作為分子育種的潛在目標。

在 PLANeT 中實施 AI，驅動方法的示意圖

未來展望：手持“三錄儀”的植物學家

最后，文章作者們描繪了一個令人神往的未來——二三十年后，當一位植物學家走進森林、沙漠、冰原或草原，他或許可以手持一個類似《星際迷航》中“三錄儀”（Tricorder）的設備，瞬間讀取任何感興趣植物的基因組，再結合 AI 算法的實時解析，隱藏在每個物種中的奧秘將被即刻解鎖。

注：三錄儀是《星際迷航》中虛構的一種手持多功能掃描儀，能實時探測、記錄和分析環境、物體或生命體的數據，它的標志性特點是 “非侵入式掃描” ，無需接觸即可獲取信息，是星際艦員探索未知的必備工具。

PLANeT計劃不僅是一次對地球陸地植物基因組的全面普查，更是一場連接全球科學家、融合前沿技術與傳統知識的國際合作。它關乎我們如何理解生命、保護家園、吃飽飯、治好病。這場為所有陸地植物辦理“基因身份證”的科學遠征，最終書寫的，將是我們與自然和諧共生的可持續未來。

論文鏈接：

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