科學通報 | 生物與信息技術賦能現代農業綠色發展專輯

《科學通報》2026年第20期出版“生物與信息技術賦能現代農業綠色發展專輯”，收錄19篇文章，歡迎閱讀！

特邀編輯

萬向元

北京科技大學現代農學院院長, 二級教授, 教育部國家重大人才工程特聘教授, 國家“萬人計劃”領軍人才, 2025年國家技術發明二等獎及第四屆全國創新爭先獎獲得者, 北京市特聘專家, “十四五”國家重點研發專項項目首席科學家. 主要從事玉米雄性不育與綠色高效生物育種研究.

胡培松

中國水稻研究所一級研究員, 中國工程院院士, 水稻生物育種全國重點實驗室主任, 國家“萬人計劃”領軍人才, 2009年、2012年、2020年國家科技進步二等獎及第三屆全國創新爭先獎章獲得者, 全國農業科研杰出人才, 國家百千萬人才, 全國杰出專業技術人才, 浙江省特級專家. 主要從事水稻品質遺傳改良研究.

編者按

綠色發展是農業現代化的根本方向和高質量發展的內在要求. 當前, 我國農業正面臨耕地資源約束趨緊、水土環境壓力加大、氣候變化威脅加劇以及城鄉居民消費需求升級等多重挑戰, 如何在保障糧食和重要農產品穩定安全供給的同時, 實現資源節約、環境友好與產能提升協同, 已成為現代農業高質量發展的核心命題. 面向未來, 亟需依托多學科交叉創新,推動生物技術與信息技術深度融合, 加快構建綠色高效、智能精準的現代農業科技體系, 以科技新質生產力賦能農業綠色發展, 筑牢國家糧食安全根基.

以基因編輯、基因芯片、多組學、合成生物學與有益微生物利用等為代表的生物技術(biotechnology, BT), 與以人工智能、大數據、遙感、作物表型組學和智能裝備等為代表的信息技術(information technology, IT), 正加速交叉融合、雙向賦能, 成為驅動現代農業綠色發展的核心引擎. 生物技術著力解決遺傳改良核心問題, 信息技術著力解決精準感知與智能決策問題, 二者的深度耦合, 推動農業生產由經驗依賴向數據驅動、由粗放投入向精準高效、由單一改良向系統設計深刻轉變, 為作物綠色高效育種、病蟲害綠色防控、資源高效利用與智慧生產管理提供了全鏈條的科技支撐.

為深化學術交流、系統展示這一交叉領域的最新進展、凝練關鍵科學與技術問題、促進學科交叉與協同創新,我們特別組織“生物與信息技術賦能現代農業綠色發展”專輯,對“第二屆全國作物雜種優勢與生物育種學術大會”學術成果進行深入挖掘和高度凝練.本專輯共收錄19篇文章, 包括17篇評述與2篇研究進展; 專輯文章以1篇綜合進展為統領, 下設4個專題板塊. 作為統領全輯的綱領性文章, 北京科技大學魏珣教授從宏觀層面擘畫了綠色高效農業發展的規劃路徑與科技支撐, 系統分析了我國農業綠色發展面臨的形勢與挑戰, 提出以生物技術與信息技術深度融合驅動農業綠色轉型的總體思路與科技支撐體系[1]. 4個專題板塊包括: 作物生物育種、園藝植物分子育種、綠色植保與綠色農藥、現代農業綠色發展的共性前沿技術.

“作物生物育種”專題板塊包含5篇文章, 中國水稻研究所胡培松院士團隊系統評述了水稻秈粳亞種間雜交育種的進展與展望, 探討了秈粳雜種優勢利用的關鍵瓶頸與突破方向[2]; 河南科技學院茹振鋼教授團隊結合長期育種實踐總結了生物與信息技術賦能小麥超高產育種的研究進展, 梳理了高產突破的關鍵性狀與育種技術體系[3]; 北京科技大學萬向元教授團隊闡述了BT、 IT與AI協同賦能玉米育種和雜種優勢利用的思路與技術體系, 為玉米單產提升與種業自主可控提供了整合框架[4]; 中國農業科學院作物科學研究所邱麗娟研究員團隊介紹了AI輔助與多組學融合在大豆生物育種中的新進展, 并展望了大豆智能設計育種的發展方向[5]; 河北農業大學馬峙英教授團隊系統評述了棉花基因組與生物育種的研究進展, 為棉花纖維品質改良與產業提質增效奠定了基因組學基礎[6].

“園藝植物分子育種”專題板塊包含4篇文章, 湖南農業大學鄒學校院士團隊系統總結了辣椒分子育種的研究進展及其對產業發展的支撐作用, 歸納了優異基因發掘與分子設計育種的研究脈絡[7]; 湖南農業大學劉仲華院士團隊評述了BT、IT驅動的茶功能性成分解析與智能設計育種研究進展, 為茶葉品質提升與茶產業高質量發展拓展了空間[8]; 南京農業大學張紹鈴院士團隊總結了生物與信息技術賦能果樹種質創新及育種的最新進展, 梳理了種質評價與重要性狀基因挖掘的突破[9]; 南京農業大學陳發棣教授團隊總結了菊花基因組學與分子育種的研究進展, 為觀賞花卉種質創新與花卉產業增效注入了新活力[10].

“綠色植保與綠色農藥”專題板塊包含4篇文章, 湖南省農業科學院柏連陽院士與河南科技學院劉潤強教授團隊從生物與信息技術融合的視角總結了作物有害生物綠色防控的研究進展[11]; 西北農林科技大學單衛星教授團隊探討了利用有益微生物激發并提升植物廣譜抗性的機制與應用, 為發展生物防治、培育綠色抗病作物開辟了新途徑[12];中國科學院微生物研究所與山西農業大學孔照勝教授團隊總結了植物高效共生固氮的研究進展, 探討了高效結瘤固氮的調控機制與應用前景[13]; 吉林大學秦建春教授團隊系統綜述了作物病害綠色防控的新技術與新策略[14].

“現代農業綠色發展的共性前沿技術”專題板塊包含5篇文章, 北京市農林科學院趙春江院士與北京科技大學萬向元教授團隊評述了高通量玉米表型組學技術及智能裝備的研究進展, 剖析了田間高通量表型獲取與解析的技術瓶頸[15]; 浙江大學岑海燕教授團隊系統綜述并展望了作物表型組學的關鍵共性技術[16]; 北京科技大學萬向元教授團隊回顧了作物育種基因芯片技術的發展歷程與應用,為規?；蚍中团c分子育種提供了關鍵工具[17]; 西南大學張勇教授團隊評述了植物啟動子編輯技術助力作物分子育種的原理、方法與應用前景[18]; 北京科技大學萬向元教授團隊評述了遙感與人工智能融合技術賦能作物非生物脅迫監測的研究進展, 介紹了多源遙感與人工智能模型融合的脅迫識別方法[19].

整個專輯文章緊密圍繞綠色發展這條主線, 4個板塊先后展現了生物技術與信息技術深度融合給糧棉作物遺傳改良帶來的系統性變革, 勾畫了多組學解析與智能設計育種推動園藝植物品質提高和產業升級的共性路徑, 體現了以生態調控替代化學投入、實現減藥減肥的綠色導向, 強化了推進現代農業逐步實現智能精準的共性技術支撐.

綜上, 推動生物技術與信息技術的深度融合與協同創新, 將加快培育農業科技新質生產力, 實現育種效率與生產管理水平的革命性提升, 最終構建綠色高效、智能精準、自主可控的現代農業科技體系, 為服務國家糧食安全、推動農業高質量發展與綠色轉型提供前沿科技支撐. 受篇幅所限, 本專輯難以涵蓋該領域的全部前沿進展, 部分重要方向仍有待后續持續關注. 謹以此專輯就教于同行, 并衷心感謝各位作者、審稿專家與編輯同仁的辛勤付出.

專輯篇目

1.魏珣, 萬向元. 綠色高效農業發展的規劃路徑與科技支撐. 科學通報, 2026, 71: 4666–4673

2.周亮, 胡時開, 胡培松. 水稻秈粳亞種間雜種優勢利用研究進展與展望. 科學通報, 2026, 71: 4682–4693

3.陳向東, 臧毅浩, 茹振鋼. 生物與信息技術賦能小麥超高產育種研究進展. 科學通報, 2026, 71: 4674–4681

4.吳鎖偉, 劉小娟, 鄒欣欣, 等. “BT+IT+AI”協同賦能玉米育種和雜種優勢利用. 科學通報, 2026, 71: 4694–4709

5.蘇鑫, 朱志鋒, 谷曉峰, 等. 多組學融合與人工智能驅動的大豆智能設計育種: 進展與展望. 科學通報, 2026, 71: 4710–4722

6.張艷, 王省芬, 馬峙英. 棉花基因組與生物育種研究進展. 科學通報, 2026, 71: 4723–4734

7.鄒學校, 李國琛, 劉峰, 等. 辣椒分子育種與產業發展. 科學通報, 2026, 71: 4735–4752

8.邵陳禹, 劉仲華. 生物與信息技術驅動的茶功能性成分解析與智能設計育種研究進展. 科學通報, 2026, 71: 4753–4768

9.谷超, 王鵬, 喬鑫, 等. 生物與信息技術賦能果樹種質創新及育種. 科學通報, 2026, 71: 4769–4781

10.王振興, 何彥澤, 蘇江碩, 等. 菊屬多組學與菊花分子育種研究進展. 科學通報, 2026, 71: 4782–4798

11.劉潤強, 柏連陽. 生物與信息技術賦能作物有害生物綠色防控研究進展. 科學通報, 2026, 71: 4799–4809

12.張穎琪, 張雨, 楊子然, 等. 有益微生物在植物廣譜抗病中的研究與前景展望. 科學通報, 2026, 71: 4810–4823

13.魯良, 樊仔慧, 張霞霞, 等. 植物高效共生固氮研究進展. 科學通報, 2026, 71: 4824–4834

14.崔馨云, 高瑞芳, 宋承鋼, 等. 作物病害綠色防控新技術研究進展. 科學通報, 2026, 71: 4835–4848

15.田喜, 朱燁, 張書瑜, 等. 高通量玉米表型檢測技術及裝備研究進展. 科學通報, 2026, 71: 4849–4864

16.郭子越, 沈煜韜, 陸旭琦, 等. 作物表型組學關鍵共性技術研究綜述與展望. 科學通報, 2026, 71: 4865–4881

17.李紫文, 王思琪, 何炆軍, 等. 作物育種基因芯片技術的發展和應用. 科學通報, 2026, 71: 4882–4894

18.黃鈺, 唐旭, 張勇. 植物啟動子編輯技術助力作物分子育種. 科學通報, 2026, 71: 4895–4907

19.宋揚, 張玉婉, 田喜, 等. 遙感和人工智能融合技術賦能作物非生物脅迫監測的研究. 科學通報, 2026, 71: 4908–4920

《科學通報》是中國科學院主管、中國科學院和國家自然科學基金委員會共同主辦的綜合性中文學術期刊，致力于快速報道自然科學各學科基礎理論和應用研究的最新研究動態、消息、進展, 點評研究動態和學科發展趨勢。

• 旬刊，每10天出版1期；

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