《科學通報》2026年7月中旬刊（“生物與信息技術賦能現代農業綠色發展專輯”）| 文章速遞

北京科技大學萬向元教授與中國水稻研究所胡培松院士共同組織“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, 以期加快培育農業科技新質生產力, 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.

生物與信息技術賦能現代農業綠色發展專輯

編者按

萬向元, 胡培松

進展

魏珣, 萬向元

本文基于第二屆全國作物雜種優勢與生物育種學術大會的院士報告, 系統梳理了我國生物育種、智慧農業、綠色生產及功能農業等關鍵領域的最新進展, 提出了“生物+信息+綠色”技術深度融合、培育農業新質生產力的發展框架, 為中國農業綠色轉型提供參考.

生物與信息技術賦能小麥超高產育種研究進展

陳向東, 臧毅浩, 茹振鋼

在耕地縮減與糧食需求攀升的背景下, 小麥高產穩產育種是保障我國糧食安全的核心關鍵. 本文系統剖析小麥高產潛力演變特征, 綜述生物技術與信息技術融合的智能育種創新應用, 闡明超高產育種優化路徑與發展前景, 為小麥突破性新品種培育提供理論與技術參考.

評述

周亮, 胡時開, 胡培松

本文系統梳理了我國水稻秈粳亞種間雜種優勢利用的發展歷程、重要農藝性狀遺傳機制解析與秈粳雜交稻育種成就. 并針對當前秈粳雜種優勢利用過程中存在的主要問題, 展望了未來發展方向, 旨在為相關育種研究與實踐提供參考.

“BT+IT+AI”協同賦能玉米育種和雜種優勢利用

吳鎖偉, 劉小娟, 鄒欣欣, 萬向元

生物技術、信息技術與人工智能融合, 促使玉米育種從經驗模式轉向智能精準模式. 本文梳理三項技術育種應用進展, 歸納性狀基因研究與自研育種工具成果, 搭建三位一體融合育種框架, 提出雜種優勢設計新路徑, 剖析現存技術短板并展望發展方向, 為我國玉米種源技術攻關與種業創新發展提供參考.

蘇鑫, 朱志鋒, 谷曉峰, 邱麗娟

大豆單產與廣適卡在多基因和強G×E瓶頸. 本文以大豆核心種質/泛基因組為底盤, 沿多組學解析→BT創制→AI預測→IT落地全鏈條展開, 強調BT/IT/AI的閉環耦合與數據反饋(DBTL)驅動育種能力螺旋上升, 凝練大模型生成式設計、代謝網絡重構、G×E×M協同三大突破, 給出可落地框架.

棉花基因組與生物育種研究進展

張艷, 王省芬, 馬峙英

棉花基因組復雜、多倍體特性顯著, 高通量測序、泛基因組學及基因編輯等技術推動其研究取得突破. 二倍體、陸地棉T2T基因組、海島棉無缺口基因組以及泛基因組與群體遺傳學的發展, 揭示大量性狀關聯位點, 結合全基因組選擇、CRISPR/Cas9等技術, 為精準育種提供重要資源.

鄒學校, 李國琛, 劉峰, 楊莎, 遠方

辣椒(Capsicum)是全球第三、中國第一大蔬菜作物. 近年, 辣椒在分子育種技術研究中取得了重要進展, 本文從種群演化及基因多組學、產量性狀、果實品質、雄性不育、抗生物脅迫、抗非生物脅迫以及轉基因與基因編輯技術七個方面綜述了辣椒分子育種最新進展, 并分析了全球及中國辣椒產業的現狀與發展前景.

邵陳禹, 劉仲華

本文綜述了生物與信息技術在茶樹領域的交叉應用. 文章基于多組學圖譜揭示了茶樹功能成分的遺傳調控機理; 結合多模態AI探討了表型智能鑒定與智慧茶園構建; 并剖析了靶向編輯與遺傳轉化技術的應用瓶頸, 為推進茶樹“全基因組智能設計育種”新范式提供理論支撐.

谷超, 王鵬, 喬鑫, 湯超, 齊開杰, 吳巨友, 張紹鈴

本文系統綜述生物技術與信息技術在果樹種質創新和育種中的應用進展, 重點介紹基因組學、分子標記、基因編輯、組織培養、生物信息學、表型組學和人工智能等技術, 探討其推動果樹育種精準化、智能化和高效化發展的作用.

王振興, 何彥澤, 蘇江碩, 宋愛萍, 房偉民, 陳發棣

本文總結了菊屬植物基因組測序、多組學整合研究成果, 系統闡述轉基因、基因編輯、分子標記及全基因組選擇等育種技術的應用現狀. 文章剖析了菊花分子育種面臨的技術難題, 并提出針對性解決策略, 指明未來重點發展方向, 可為菊花遺傳改良與分子設計育種提供參考.

劉潤強, 柏連陽

本文系統綜述了生物技術與信息技術在綠色防控中的最新進展: 生物育種、微生物組工程、RNA生物農藥、信息素調控及代謝工程顯著減少了化學農藥依賴; 智能監測網絡與人工智能則實現了實時預警與精準施藥. 兩者的深度融合推動了農業向可持續、智能化方向轉型.

張穎琪, 張雨, 楊子然, 孟玉玲, 單衛星

植物病害威脅全球糧食安全. 氣候與耕作制度變化使病菌毒性變異增強, 不斷突破品種抗性. 利用有益微生物進行生物防治是作物綠色生產的重要方向. 本文系統綜述其通過多重機制增強植物抗性的研究進展, 重點闡述了其效應蛋白激活植物免疫的分子機制, 并探討其應用于抗病育種的新策略.

魯良, 樊仔慧, 張霞霞, 孔照勝

本文聚焦植物高效共生固氮, 系統梳理了豆科植物—根瘤菌信號識別、根瘤發育、類菌體分化、碳氮營養交換及礦質元素穩態調控機制, 同時概述了非豆科植物固氮研究進展、主要挑戰與作物固氮工程化策略, 并展望了在減施氮肥和綠色低碳農業中的應用前景.

崔馨云, 高瑞芳, 宋承鋼, 秦建春

本評述文章探討了作物病害綠色防控技術的最新研究進展, 重點分析了基因編輯、宿主誘導基因沉默、綠色農藥分子創制、納米生物技術及生態調控等前沿技術的創新與應用, 揭示了多技術融合構建精準抗病體系是實現作物病害防控和農業高質量發展的關鍵路徑.

高通量玉米表型檢測技術及裝備研究進展

田喜, 朱燁, 張書瑜, 宋揚, 賀勇, 李雪男, 李占麗, 王小玉, 李圓圓, 張軍, 吳佳平, 王美銥, 張晨, 趙春江, 萬向元

高通量玉米表型檢測技術是實現優異種質精準鑒定的重要手段. 本文系統梳理了高通量玉米表型檢測領域常用傳感器的原理與適用場景, 綜述了玉米結構、生理、品質及產量預測四維表型檢測的研究進展, 同時指出了當前商用表型檢測裝備的主要特點與未來發展方向.

郭子越, 沈煜韜, 陸旭琦, 李玥, 黃梓宸, 岑海燕

本文從電磁波與植物交互機理出發, 系統綜述了多源傳感器特性與多尺度表型檢測平臺, 并引入技術成熟度進行科學評估. 針對多源數據異構與模型泛化瓶頸, 提出數據全鏈條標準化、機理-數據雙輪驅動大模型等關鍵共性技術路徑, 為現代智能設計育種與智慧農業提供核心支撐.

李紫文, 王思琪, 何炆軍, 劉棟, 張時博, 譚梓源, 萬向元

作物育種基因芯片作為高通量基因分型工具促進了作物育種效率和準確性的提升. 本文總結了作物育種基因芯片的主要發展歷史、開發進展、應用場景和智能化發展趨勢, 闡述了其作為智能育種核心引擎并向智能化基因芯片檢測體系方向發展的前景和可能路徑.

黃鈺, 唐旭, 張勇

植物啟動子編輯通過微調基因表達, 可有效克服基因敲除帶來的負面效應. 本文綜述了CRISPR工具箱的優化進展, 探討了深度學習驅動的啟動子解析與理性設計; 梳理了多元化編輯策略及其在作物高產、抗病與抗逆育種中的核心應用, 為未來AI賦能的作物定制化改良提供了前瞻性參考.

宋揚, 張玉婉, 田喜, 張超, 賀勇, 鄒堯, 萬向元

本文系統梳理了“天空地”一體化作物非生物脅迫監測體系, 闡述人工智能算法演進與多模態遙感數據融合的應用, 分析我國農業防災減災的產業需求與技術瓶頸, 展望“AI+遙感”融合技術的發展前景, 為農業災害智能監測預警體系建設提供科學支撐.

《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。

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• 欄目：進展、評述、快訊、論文、觀點、科技前沿、科學訪談、亮點述評、悅讀科學等；

• 《新銳期刊分區表》 綜合性大類1區TOP期刊；

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