保险食粮安全制服丝袜，重在治理种业科技基础参议和前沿时间的起源更动，素养冲破性要紧品种。植物表型是当代信息时间与农业科技的深度交叉交融，被公以为天下第三次食粮产量朝上的科技前沿，霸占植物表型参议的科技制高点，关于振兴种业、保险食粮安全至关清贫。

　　什么是植物表型组学？

　　表型，是指一个生物体不错不雅察到的性状或特征，它和咱们的生涯息息有关，西红柿的大小、风姿；玉米的糯性、甜度；棉花纤维的样子，花的方法样子等都是表型。顾名想义，基因之外齐为表型（图1）。植物表型是指植物群体和个体不错通过一定技能测定的诸如方法、大小、结构、样子等的外皮发扬、以及除基因组（genome）除外的其它组学（如转录组、卵白组、代谢组、离子组等）特定抒发特征与生理生化经过。咱们把这种表型聚合称为表型组，参议基因型与环境互作，限度表型组造成的科学等于表型组学。

图1 不同植物表型性状

　　植物表型组学时间的应用对鼓舞我国农业当代化成立的真谛

　　植物表型主若是面向天下种业科技前沿和农业产业主战场。吞并国粮农组织数据显现，到2050年，人人东谈主口可能达100亿，食粮产量需要加多70%才能保险翌日食品需求。在地盘资源有限的前提下，连接提高单元面积产量是保险食粮安全的独一阶梯。

　　现在我国小麦、水稻单产进入增长平台期，玉米、大豆等作物单产与国际上存在较大差距，亟需发掘创制冲破性的种质资源。此外，我国经济依然由高速增长阶段转向高质料发展阶段，现存品种和优质功能型农居品难以骄慢农业产业升级和多元化滥用市集需求。

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　　植物表型要道装备和核默算法被国际摆布，成为遣散我国种业产业发展的清贫瓶颈。发达国度和大型种业跨国公司经过永久的积攒，在作物种质资源摧毁评价、新基因挖掘与生物时间育种诈欺上造成了很是好的产业化链条，限度着国际种业市集70%以上的份额，掌控着植物表型的要道学问产权。我国当代育种仅有二十多年历史制服丝袜，买卖化育种时间体系尚不完善，作物育种原创性时间较少，植物表型的要道装备和核默算法依赖入口，价钱痛快且受制于东谈主，成为遣散我国种业产业发展的清贫瓶颈。

　　靠近复杂多变的国际场合和保险食粮安全的要紧计策需求，植物表型新时间是攻克种质资源优异性状高通量精确摧毁难题、进而发掘创制冲破性的种质资源的要道。因此，咱们急需加强创制原创表型斥地，终点加强在传感器、要道算法和智能装备等界限的自主研发武艺，骄慢基础参议，育种，坐褥，农机装备等不同用户的无为需求，促进生物种业，绿色坐褥，智能农业装备等产业高质料发展。亟待构建具有自主可控中枢时间的植物表型高通量智能摧毁系统，其国内及国际市集后劲浩荡，关于擢升农业经济主战场科技更动武艺，鼓舞我国种业健康发展具有清贫真谛。

　　植物表型国表里发展近况及趋势

　　表型组学是面前科学界公认的生命科学前沿，是露出生命行动的要道。2016年，好意思国当然科学基金会将表型组学列为翌日六大参议前沿界限之一。2018年，当然杂志将畅达基因型和表型，列为篡改生命科学参议的六大时间之一。2019年，好意思国国度科学院、工程院和医学院吞并发布了《Scinece Breakthroughs to Advance Food and Agricultural Research by 2030》参议文牍，提倡数据科学和信息时间是农业界限的计策性要道资源列为五大参议所在之一。

　　从表型组学的发展历程来看，呈现出几个趋势（图3）。第一个趋势是表型赢得向着高通量、高精度、高维度的所在发展。第二个趋势是表型不雅测向着全圭臬、全时段、全生境所在发展。第三个趋势是表型索求向着深度、细致、动态所在发展。第四个趋势是表型-基因-环境关系分析向着多生境整合分析所在发展。因此，我国必须加强植物表型组学的参议布局，霸占翌日科学制高点。

图2 植物表型发展历程

　　现在，泰西澳主要发达国度的政府和参议机构都在针对植物表型参议积极布局（图2）。第一个植物表型参议中心成立于2007年，名为“澳大利亚植物表型参议组织”（Australian Plant Phenomics Facility， APPF）。2012年欧洲植物表型网罗（European Plant Phenotyping Network， EPPN）创建，并于之后班师完成了第一个EPPN吞并参议名堂。由瓦赫宁根大学和乌得勒支大学共同承建的荷兰植物生态表型参议中心（Netherlands Plant Eco-phenotyping Centre， NPEC），以及由民间发起、德国尤利希参议所牵头的国际植物表型定约（International Plant Phenotyping Network， IPPN）。

　　泰西澳等主要发达国度对植物表型界限插足了大批的时期和经费来成立可分享的室表里植物表型参议中心，况兼还出台了多项国度级的参议筹画，举例由欧盟参议理事会资助的欧洲植物表型定约（European Plant Phenotyping Network， EPPN2020）和旨在分享欧洲列国表型方法的EMPHASIS筹画，英国最新成立的国度植物表型组筹画PhenomUK，由好意思国国度科学基金会和动力部共同资助的TERRA-REF平台筹画，法国成立了“国度植物表型要紧基础参议方法PHENOME”，构建了遍布各主要食粮作物主产区的高通量智能化表型平台，支捏了种业科技基础参议、加快了品种改造进度，对安详法国农业科技的天下率先地位起到清贫作用。

　　中国植物表型参议距离国际一活水平有一定差距，但国内也有一些科研单元建立了袖珍的植物表型参议平台。2013年中国农业科学院生物时间参议所在中国农业科学院国际农业高新时间产业园，建成了我国第一个全自动高通量3D成像植物表型参议平台。2014年华中农业大学“作物遗传改造国度重心践诺室水稻表型组参议团队”和华中科技大学“生物医学光子学参议中心吞并研发团队”研制了一种全生养期高通量水稻表型测量平台。

　　从2016初始，南京农业大学就算计打算开展植物表型有关参议，并于2017年创建了国内高校第一个作物表型组学交叉参议中心，2020年，学校打造了“前沿交叉参议院”这一学术、东谈主才“特区”，面向国度计策、紧盯交叉前沿、集合更动力量，将植物表型组学、生物信息学等手脚参议院的重心所在实体化成立运营。

　　五年多来，前沿交叉参议院作物表型组学交叉参议中心依然汇聚了国际、国内一流科研东谈主员50余名，与英国、法国、日本等国际一流科研机构深度融合，组建了一批国际化顶尖科研团队。先后获批教练部“植物表型”工程参议中心、科技部“作物功能表型性状发掘与诈欺中法吞并践诺室”、江苏省番邦巨匠责任室等多个省部级科研平台，领有国内在该界限成立的首个交叉学科“植物表型组学”，已招收培养参议生100余东谈主，承担国度及省部级科研名堂20余项，同期创办了界限内第一册Plant Phenomics英文期刊，被SCI收录（IF约 6.9）。

图3 南京农业大学前沿交叉参议院部分表型方法及恶果

　　作物表型组学交叉参议中心各科研团队围绕全所在、全生养期的室内和田间高通量表型监测平台，在全谱段立阵势多模态表型传感器研制、多圭臬田间高通量表型自动化平台研发、全成分表型性状时空动态估算算法开发、表型大数据的种质资源筛选和奢睿农业全所在应用等方面开展了无为真切的参议，勤恳于于冲破生物育种和农业奢睿不休等要道中枢时间，开发冲破性新品种和智能农业装备，进而擢升我国生物种业、奢睿农业发展水平，引颈天下植物科学参议前沿，促进农业高质料发展，擢升农业当代化水平，全面助力农业强国成立。（作家：南京农业大学前沿交叉参议院 盛馨、刘守阳）

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