《科学通报》2026年7月中旬刊（“生物与信息技术赋能现代农业绿色发展专辑”）| 文章速递

北京科技大学万向元教授与中国水稻研究所胡培松院士共同组织“生物与信息技术赋能现代农业绿色发展”专辑, 对“第二届全国作物杂种优势与生物育种学术大会”学术成果进行深入挖掘和高度凝练, 以期加快培育农业科技新质生产力, 构建绿色高效、智能精准、自主可控的现代农业科技体系, 为服务国家粮食安全、推动农业高质量发展与绿色转型提供前沿科技支撑.

生物与信息技术赋能现代农业绿色发展专辑

编者按

万向元, 胡培松

进展

魏珣, 万向元

本文基于第二届全国作物杂种优势与生物育种学术大会的院士报告, 系统梳理了我国生物育种、智慧农业、绿色生产及功能农业等关键领域的最新进展, 提出了“生物+信息+绿色”技术深度融合、培育农业新质生产力的发展框架, 为中国农业绿色转型提供参考.

生物与信息技术赋能小麦超高产育种研究进展

陈向东, 臧毅浩, 茹振钢

在耕地缩减与粮食需求攀升的背景下, 小麦高产稳产育种是保障我国粮食安全的核心关键. 本文系统剖析小麦高产潜力演变特征, 综述生物技术与信息技术融合的智能育种创新应用, 阐明超高产育种优化路径与发展前景, 为小麦突破性新品种培育提供理论与技术参考.

评述

周亮, 胡时开, 胡培松

本文系统梳理了我国水稻籼粳亚种间杂种优势利用的发展历程、重要农艺性状遗传机制解析与籼粳杂交稻育种成就. 并针对当前籼粳杂种优势利用过程中存在的主要问题, 展望了未来发展方向, 旨在为相关育种研究与实践提供参考.

“BT+IT+AI”协同赋能玉米育种和杂种优势利用

吴锁伟, 刘小娟, 邹欣欣, 万向元

生物技术、信息技术与人工智能融合, 促使玉米育种从经验模式转向智能精准模式. 本文梳理三项技术育种应用进展, 归纳性状基因研究与自研育种工具成果, 搭建三位一体融合育种框架, 提出杂种优势设计新路径, 剖析现存技术短板并展望发展方向, 为我国玉米种源技术攻关与种业创新发展提供参考.

苏鑫, 朱志锋, 谷晓峰, 邱丽娟

大豆单产与广适卡在多基因和强G×E瓶颈. 本文以大豆核心种质/泛基因组为底盘, 沿多组学解析→BT创制→AI预测→IT落地全链条展开, 强调BT/IT/AI的闭环耦合与数据反馈(DBTL)驱动育种能力螺旋上升, 凝练大模型生成式设计、代谢网络重构、G×E×M协同三大突破, 给出可落地框架.

棉花基因组与生物育种研究进展

张艳, 王省芬, 马峙英

棉花基因组复杂、多倍体特性显著, 高通量测序、泛基因组学及基因编辑等技术推动其研究取得突破. 二倍体、陆地棉T2T基因组、海岛棉无缺口基因组以及泛基因组与群体遗传学的发展, 揭示大量性状关联位点, 结合全基因组选择、CRISPR/Cas9等技术, 为精准育种提供重要资源.

邹学校, 李国琛, 刘峰, 杨莎, 远方

辣椒(Capsicum)是全球第三、中国第一大蔬菜作物. 近年, 辣椒在分子育种技术研究中取得了重要进展, 本文从种群演化及基因多组学、产量性状、果实品质、雄性不育、抗生物胁迫、抗非生物胁迫以及转基因与基因编辑技术七个方面综述了辣椒分子育种最新进展, 并分析了全球及中国辣椒产业的现状与发展前景.

邵陈禹, 刘仲华

本文综述了生物与信息技术在茶树领域的交叉应用. 文章基于多组学图谱揭示了茶树功能成分的遗传调控机理; 结合多模态AI探讨了表型智能鉴定与智慧茶园构建; 并剖析了靶向编辑与遗传转化技术的应用瓶颈, 为推进茶树“全基因组智能设计育种”新范式提供理论支撑.

谷超, 王鹏, 乔鑫, 汤超, 齐开杰, 吴巨友, 张绍铃

本文系统综述生物技术与信息技术在果树种质创新和育种中的应用进展, 重点介绍基因组学、分子标记、基因编辑、组织培养、生物信息学、表型组学和人工智能等技术, 探讨其推动果树育种精准化、智能化和高效化发展的作用.

王振兴, 何彦泽, 苏江硕, 宋爱萍, 房伟民, 陈发棣

本文总结了菊属植物基因组测序、多组学整合研究成果, 系统阐述转基因、基因编辑、分子标记及全基因组选择等育种技术的应用现状. 文章剖析了菊花分子育种面临的技术难题, 并提出针对性解决策略, 指明未来重点发展方向, 可为菊花遗传改良与分子设计育种提供参考.

刘润强, 柏连阳

本文系统综述了生物技术与信息技术在绿色防控中的最新进展: 生物育种、微生物组工程、RNA生物农药、信息素调控及代谢工程显著减少了化学农药依赖; 智能监测网络与人工智能则实现了实时预警与精准施药. 两者的深度融合推动了农业向可持续、智能化方向转型.

张颖琪, 张雨, 杨子然, 孟玉玲, 单卫星

植物病害威胁全球粮食安全. 气候与耕作制度变化使病菌毒性变异增强, 不断突破品种抗性. 利用有益微生物进行生物防治是作物绿色生产的重要方向. 本文系统综述其通过多重机制增强植物抗性的研究进展, 重点阐述了其效应蛋白激活植物免疫的分子机制, 并探讨其应用于抗病育种的新策略.

鲁良, 樊仔慧, 张霞霞, 孔照胜

本文聚焦植物高效共生固氮, 系统梳理了豆科植物—根瘤菌信号识别、根瘤发育、类菌体分化、碳氮营养交换及矿质元素稳态调控机制, 同时概述了非豆科植物固氮研究进展、主要挑战与作物固氮工程化策略, 并展望了在减施氮肥和绿色低碳农业中的应用前景.

崔馨云, 高瑞芳, 宋承钢, 秦建春

本评述文章探讨了作物病害绿色防控技术的最新研究进展, 重点分析了基因编辑、宿主诱导基因沉默、绿色农药分子创制、纳米生物技术及生态调控等前沿技术的创新与应用, 揭示了多技术融合构建精准抗病体系是实现作物病害防控和农业高质量发展的关键路径.

高通量玉米表型检测技术及装备研究进展

田喜, 朱烨, 张书瑜, 宋扬, 贺勇, 李雪男, 李占丽, 王小玉, 李圆圆, 张军, 吴佳平, 王美铱, 张晨, 赵春江, 万向元

高通量玉米表型检测技术是实现优异种质精准鉴定的重要手段. 本文系统梳理了高通量玉米表型检测领域常用传感器的原理与适用场景, 综述了玉米结构、生理、品质及产量预测四维表型检测的研究进展, 同时指出了当前商用表型检测装备的主要特点与未来发展方向.

郭子越, 沈煜韬, 陆旭琦, 李玥, 黄梓宸, 岑海燕

本文从电磁波与植物交互机理出发, 系统综述了多源传感器特性与多尺度表型检测平台, 并引入技术成熟度进行科学评估. 针对多源数据异构与模型泛化瓶颈, 提出数据全链条标准化、机理-数据双轮驱动大模型等关键共性技术路径, 为现代智能设计育种与智慧农业提供核心支撑.

李紫文, 王思琪, 何炆军, 刘栋, 张时博, 谭梓源, 万向元

作物育种基因芯片作为高通量基因分型工具促进了作物育种效率和准确性的提升. 本文总结了作物育种基因芯片的主要发展历史、开发进展、应用场景和智能化发展趋势, 阐述了其作为智能育种核心引擎并向智能化基因芯片检测体系方向发展的前景和可能路径.

黄钰, 唐旭, 张勇

植物启动子编辑通过微调基因表达, 可有效克服基因敲除带来的负面效应. 本文综述了CRISPR工具箱的优化进展, 探讨了深度学习驱动的启动子解析与理性设计; 梳理了多元化编辑策略及其在作物高产、抗病与抗逆育种中的核心应用, 为未来AI赋能的作物定制化改良提供了前瞻性参考.

宋扬, 张玉婉, 田喜, 张超, 贺勇, 邹尧, 万向元

本文系统梳理了“天空地”一体化作物非生物胁迫监测体系, 阐述人工智能算法演进与多模态遥感数据融合的应用, 分析我国农业防灾减灾的产业需求与技术瓶颈, 展望“AI+遥感”融合技术的发展前景, 为农业灾害智能监测预警体系建设提供科学支撑.

《科学通报》是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性中文学术期刊，致力于快速报道自然科学各学科基础理论和应用研究的最新研究动态、消息、进展, 点评研究动态和学科发展趋势。

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