科学通报 | 生物与信息技术赋能现代农业绿色发展专辑

《科学通报》2026年第20期出版“生物与信息技术赋能现代农业绿色发展专辑”，收录19篇文章，欢迎阅读！

特邀编辑

万向元

北京科技大学现代农学院院长, 二级教授, 教育部国家重大人才工程特聘教授, 国家“万人计划”领军人才, 2025年国家技术发明二等奖及第四届全国创新争先奖获得者, 北京市特聘专家, “十四五”国家重点研发专项项目首席科学家. 主要从事玉米雄性不育与绿色高效生物育种研究.

胡培松

中国水稻研究所一级研究员, 中国工程院院士, 水稻生物育种全国重点实验室主任, 国家“万人计划”领军人才, 2009年、2012年、2020年国家科技进步二等奖及第三届全国创新争先奖章获得者, 全国农业科研杰出人才, 国家百千万人才, 全国杰出专业技术人才, 浙江省特级专家. 主要从事水稻品质遗传改良研究.

编者按

绿色发展是农业现代化的根本方向和高质量发展的内在要求. 当前, 我国农业正面临耕地资源约束趋紧、水土环境压力加大、气候变化威胁加剧以及城乡居民消费需求升级等多重挑战, 如何在保障粮食和重要农产品稳定安全供给的同时, 实现资源节约、环境友好与产能提升协同, 已成为现代农业高质量发展的核心命题. 面向未来, 亟需依托多学科交叉创新,推动生物技术与信息技术深度融合, 加快构建绿色高效、智能精准的现代农业科技体系, 以科技新质生产力赋能农业绿色发展, 筑牢国家粮食安全根基.

以基因编辑、基因芯片、多组学、合成生物学与有益微生物利用等为代表的生物技术(biotechnology, BT), 与以人工智能、大数据、遥感、作物表型组学和智能装备等为代表的信息技术(information technology, IT), 正加速交叉融合、双向赋能, 成为驱动现代农业绿色发展的核心引擎. 生物技术着力解决遗传改良核心问题, 信息技术着力解决精准感知与智能决策问题, 二者的深度耦合, 推动农业生产由经验依赖向数据驱动、由粗放投入向精准高效、由单一改良向系统设计深刻转变, 为作物绿色高效育种、病虫害绿色防控、资源高效利用与智慧生产管理提供了全链条的科技支撑.

为深化学术交流、系统展示这一交叉领域的最新进展、凝练关键科学与技术问题、促进学科交叉与协同创新,我们特别组织“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.本专辑共收录19篇文章, 包括17篇评述与2篇研究进展; 专辑文章以1篇综合进展为统领, 下设4个专题板块. 作为统领全辑的纲领性文章, 北京科技大学魏珣教授从宏观层面擘画了绿色高效农业发展的规划路径与科技支撑, 系统分析了我国农业绿色发展面临的形势与挑战, 提出以生物技术与信息技术深度融合驱动农业绿色转型的总体思路与科技支撑体系[1]. 4个专题板块包括: 作物生物育种、园艺植物分子育种、绿色植保与绿色农药、现代农业绿色发展的共性前沿技术.

“作物生物育种”专题板块包含5篇文章, 中国水稻研究所胡培松院士团队系统评述了水稻籼粳亚种间杂交育种的进展与展望, 探讨了籼粳杂种优势利用的关键瓶颈与突破方向[2]; 河南科技学院茹振钢教授团队结合长期育种实践总结了生物与信息技术赋能小麦超高产育种的研究进展, 梳理了高产突破的关键性状与育种技术体系[3]; 北京科技大学万向元教授团队阐述了BT、 IT与AI协同赋能玉米育种和杂种优势利用的思路与技术体系, 为玉米单产提升与种业自主可控提供了整合框架[4]; 中国农业科学院作物科学研究所邱丽娟研究员团队介绍了AI辅助与多组学融合在大豆生物育种中的新进展, 并展望了大豆智能设计育种的发展方向[5]; 河北农业大学马峙英教授团队系统评述了棉花基因组与生物育种的研究进展, 为棉花纤维品质改良与产业提质增效奠定了基因组学基础[6].

“园艺植物分子育种”专题板块包含4篇文章, 湖南农业大学邹学校院士团队系统总结了辣椒分子育种的研究进展及其对产业发展的支撑作用, 归纳了优异基因发掘与分子设计育种的研究脉络[7]; 湖南农业大学刘仲华院士团队评述了BT、IT驱动的茶功能性成分解析与智能设计育种研究进展, 为茶叶品质提升与茶产业高质量发展拓展了空间[8]; 南京农业大学张绍铃院士团队总结了生物与信息技术赋能果树种质创新及育种的最新进展, 梳理了种质评价与重要性状基因挖掘的突破[9]; 南京农业大学陈发棣教授团队总结了菊花基因组学与分子育种的研究进展, 为观赏花卉种质创新与花卉产业增效注入了新活力[10].

“绿色植保与绿色农药”专题板块包含4篇文章, 湖南省农业科学院柏连阳院士与河南科技学院刘润强教授团队从生物与信息技术融合的视角总结了作物有害生物绿色防控的研究进展[11]; 西北农林科技大学单卫星教授团队探讨了利用有益微生物激发并提升植物广谱抗性的机制与应用, 为发展生物防治、培育绿色抗病作物开辟了新途径[12];中国科学院微生物研究所与山西农业大学孔照胜教授团队总结了植物高效共生固氮的研究进展, 探讨了高效结瘤固氮的调控机制与应用前景[13]; 吉林大学秦建春教授团队系统综述了作物病害绿色防控的新技术与新策略[14].

“现代农业绿色发展的共性前沿技术”专题板块包含5篇文章, 北京市农林科学院赵春江院士与北京科技大学万向元教授团队评述了高通量玉米表型组学技术及智能装备的研究进展, 剖析了田间高通量表型获取与解析的技术瓶颈[15]; 浙江大学岑海燕教授团队系统综述并展望了作物表型组学的关键共性技术[16]; 北京科技大学万向元教授团队回顾了作物育种基因芯片技术的发展历程与应用,为规模化基因分型与分子育种提供了关键工具[17]; 西南大学张勇教授团队评述了植物启动子编辑技术助力作物分子育种的原理、方法与应用前景[18]; 北京科技大学万向元教授团队评述了遥感与人工智能融合技术赋能作物非生物胁迫监测的研究进展, 介绍了多源遥感与人工智能模型融合的胁迫识别方法[19].

整个专辑文章紧密围绕绿色发展这条主线, 4个板块先后展现了生物技术与信息技术深度融合给粮棉作物遗传改良带来的系统性变革, 勾画了多组学解析与智能设计育种推动园艺植物品质提高和产业升级的共性路径, 体现了以生态调控替代化学投入、实现减药减肥的绿色导向, 强化了推进现代农业逐步实现智能精准的共性技术支撑.

综上, 推动生物技术与信息技术的深度融合与协同创新, 将加快培育农业科技新质生产力, 实现育种效率与生产管理水平的革命性提升, 最终构建绿色高效、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. 受篇幅所限, 本专辑难以涵盖该领域的全部前沿进展, 部分重要方向仍有待后续持续关注. 谨以此专辑就教于同行, 并衷心感谢各位作者、审稿专家与编辑同仁的辛勤付出.

专辑篇目

1.魏珣, 万向元. 绿色高效农业发展的规划路径与科技支撑. 科学通报, 2026, 71: 4666–4673

2.周亮, 胡时开, 胡培松. 水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究进展与展望. 科学通报, 2026, 71: 4682–4693

3.陈向东, 臧毅浩, 茹振钢. 生物与信息技术赋能小麦超高产育种研究进展. 科学通报, 2026, 71: 4674–4681

4.吴锁伟, 刘小娟, 邹欣欣, 等. “BT+IT+AI”协同赋能玉米育种和杂种优势利用. 科学通报, 2026, 71: 4694–4709

5.苏鑫, 朱志锋, 谷晓峰, 等. 多组学融合与人工智能驱动的大豆智能设计育种: 进展与展望. 科学通报, 2026, 71: 4710–4722

6.张艳, 王省芬, 马峙英. 棉花基因组与生物育种研究进展. 科学通报, 2026, 71: 4723–4734

7.邹学校, 李国琛, 刘峰, 等. 辣椒分子育种与产业发展. 科学通报, 2026, 71: 4735–4752

8.邵陈禹, 刘仲华. 生物与信息技术驱动的茶功能性成分解析与智能设计育种研究进展. 科学通报, 2026, 71: 4753–4768

9.谷超, 王鹏, 乔鑫, 等. 生物与信息技术赋能果树种质创新及育种. 科学通报, 2026, 71: 4769–4781

10.王振兴, 何彦泽, 苏江硕, 等. 菊属多组学与菊花分子育种研究进展. 科学通报, 2026, 71: 4782–4798

11.刘润强, 柏连阳. 生物与信息技术赋能作物有害生物绿色防控研究进展. 科学通报, 2026, 71: 4799–4809

12.张颖琪, 张雨, 杨子然, 等. 有益微生物在植物广谱抗病中的研究与前景展望. 科学通报, 2026, 71: 4810–4823

13.鲁良, 樊仔慧, 张霞霞, 等. 植物高效共生固氮研究进展. 科学通报, 2026, 71: 4824–4834

14.崔馨云, 高瑞芳, 宋承钢, 等. 作物病害绿色防控新技术研究进展. 科学通报, 2026, 71: 4835–4848

15.田喜, 朱烨, 张书瑜, 等. 高通量玉米表型检测技术及装备研究进展. 科学通报, 2026, 71: 4849–4864

16.郭子越, 沈煜韬, 陆旭琦, 等. 作物表型组学关键共性技术研究综述与展望. 科学通报, 2026, 71: 4865–4881

17.李紫文, 王思琪, 何炆军, 等. 作物育种基因芯片技术的发展和应用. 科学通报, 2026, 71: 4882–4894

18.黄钰, 唐旭, 张勇. 植物启动子编辑技术助力作物分子育种. 科学通报, 2026, 71: 4895–4907

19.宋扬, 张玉婉, 田喜, 等. 遥感和人工智能融合技术赋能作物非生物胁迫监测的研究. 科学通报, 2026, 71: 4908–4920

《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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