9月1日，植物科学研究网络（PSRN）^[1]通过开放获取期刊《Plant Direct》发布《2020~2030年植物科学十年愿景：重新构象植物对健康和可持续未来的潜力》报告^[2]。该报告是2013年发布的第一个十年愿景的更新版，由PSRN组织召开的2019年植物峰会的参会人员共同研制。

该愿景旨在未来10年对研究群体、科学协会、联邦资助机构、私人慈善机构、公司、教育工作者、企业家和早期职业研究人员等提供帮助和指导。报告声明植物科学界以协作、多样、融合和公平为指导价值，关注人与科学元素的交叉，并要求综合实施促进研究、人员和技术发展的战略。在此基础上，报告提出了8个跨学科目标，其中研究目标4个，人员目标2个，技术目标2个，每个目标都有若干相应的行动计划。

一、研究目标

1、利用植物增强地球的适应力。该目标的重点是创建数字生物圈和预测植物系统近期的漏洞，提出采取6项行动计划。

（1）为所有植物（包括藻类）及其相关生物群绘制系统发育树，构成全球在线目录的基础。

（2）从战略上选择广泛的系统发育和生态学多样化的植物谱系，深入分析其在自然环境中的形态、解剖、生理、生态、基因组和遗传学。

（3）从互利共生到致病性，探究、确定和表征尚未发现的植物相关生物群，通过系统的研究了解其对生物多样性的贡献。

（4）加强绘制物种分布和威胁的全球图谱，以阐明趋势并实现对近期脆弱性的预测。

（5）开发有效的方法挖掘数百年来的科学研究、生物多样性文献和标本，并整合新旧数据，以开发有用的生态和进化模型，从而对当前的环境退化以及成功缓解和适应气候变化所需采取的步骤有所了解。

（6）对上述行动1到行动5积累的数据加强使用和管理，扩大对种间相互作用、食物网、生态系统和生物群落的了解，以理解和减轻从基因到生物圈的各个层次的生物组织环境变化的影响。

2、用于多样性驱动的可持续植物生产系统的先进技术。该目标的重点是改良作物系统、创新作物技术及拓展农业生态学的含义，提出采取6项行动计划。

（1）确定并应用遗传机制提高作物的抗灾能力和生产力，同时在不增加碳足迹的情况下，满足人口增长需求，同时保持农民和农场工人的盈利能力和生计。

（2）确定并开发用于驯化和生产的替代作物，包括生产纤维的植物，并与营养学家、食品科学家和农业经济学家合作评估其利弊。

（3）在作物轮作方面实现多样化生产，以提高抵御力和经济回报，同时减少外部能源投入并确保农场的营养输出。

（4）了解并应用植物基因组研究来减少植物病害，提高水效率和养分利用率，保持土壤健康并提高植物生产力。

（5）通过栽培和管理实践，以及遗传改良，将农业用水和肥料分别减少20%和15%。

（6）通过采用新型机器人技术等措施，大幅度减少植物生产中杀菌剂和农药的使用。

3、发展21世纪植物科学应用，以改善营养、健康和福祉。该目标的重点是提高植物的营养价值及加强与其他学科的交叉与合作，提出采取4项行动计划。

（1）开发新型高通量植物产品工具，以评估其在促进人类健康、营养和福祉方面的潜力。

（2）全面了解植物系统衍生的分子赋予有益或不利性状的遗传、进化和环境成分。与环境经济学家建立伙伴关系，以开发量化生态系统服务、娱乐收益和其他环境收益的指标。

（3）与药理学家、药用植物学家、本地居民及营养和食品科学家合作，了解人体的代谢过程并确定基于植物的医疗化合物的目标。确定通过改良和育种增强植物系统可以实现健康改善。

（4）通过加强城市林业、植树造林和绿化、生物修复、城市农业和环境保护，开发技术以改善健康和福祉，并减少人口密集环境中的环境影响。

4、推出透明植物^[3]——一种用于识别机制并解决紧急和棘手问题的交互式工具。该目标的重点是透明植物工具开发、透明植物基因组研究和透明植物模拟，提出采取6项行动计划。

（1）开发透明植物预测的理想性状清单，并为强化实验确定物种和基因型的优先级。

（2）从战略上选择涵盖进化和生态多样性（包括C3和C4植物）的优先物种，资助开展转录组学、蛋白质组学、生物化学、细胞生物学、微生物组和表型组学研究。

（3）扩展和标准化基因组数据库，以识别在植物基因组中发现的DNA调控元件和优先物种的参考表型数据库。这些数据库将包括基因组变异、表观基因组标记和DNA修饰、基因表达模式、小RNA、发育阶段、环境响应以及基因调控和代谢网络。

（4）资助进行实验、数据整理和整合，以尽可能确定优先物种中较多蛋白质编码基因的功能，以及所有非编码基因的目标途径或条件。

（5）利用收集到的数据，支持开发解剖、建模和模拟植物过程的新工具，以对植物响应进行多尺度分析和预测。

（6）开发一个测试透明植物的虚拟现实模块和可视化工具，重点关注诸如交互、可伸缩性和预测能力等关键方面和能力。

二、人员目标

5、为培养适应性强的多样化科学家重构工作场所。该目标的重点是虚拟化工作场所，培育公平、多元化和包容性及重新校准研究贡献的评价，提出采取5项行动计划。

（1）激励学术机构重新考虑教师聘用和晋升标准，重视跨学科合作、团队科学以及支持EDI（公平、多元化和包容性）增长的活动。

（2）确保代表人数不足的教职员工在支持EDI中所发挥的巨大作用能够被充分认可并给予奖励。

（3）直接资助研究生，提供多点指导，并结合利用个性化发展计划。

（4）为多样化的职业路径提供量身定制的T培训（可迁移技能培训）机会，并为强调跨学科整合的研究生和博士后培训提供微认证。

（5）支持工作场所虚拟化的基础设施和计算资源，并利用该能力加速协作研究和社区科学。

6、培养从事植物科学研究的能力和兴趣。该目标的重点是加强科学交流、发展早期植物意识、植物系统科学职业选择及社区直接参与科学等，提出采取4项行动计划。

（1）改进和普及针对当前和下一代植物系统科学家的科学交流培训。

（2）将现代植物科学教育整合到针对中学和大学课程的标准化测试和课程中，利用科学社团网络分配课程计划并扩大组织之间的协同活动。

（3）开发资源和培训模块，以使下一代植物科学家为多样化的职业路径做好准备。

（4）增加植物科学家的公众参与，特别是通过支持自由选择学习。

三、技术目标

7、开发可以彻底变革研究的新技术。该目标的重点是高通量技术、便携式实验室，提出采取3项行动计划。

（1）投资从亚细胞到景观水平的高通量成像技术。

（2）改进传感器技术，以监测植物过程、代谢组学以及与环境的相互作用。

（3）使用边缘计算开发便携式实验室技术，以便在现场进行实时数据捕获和分析。

8、管理和实现大数据的潜力。该目标的重点是信息基础设施、现场应用的数据通讯、机器学习和人工智能，提出采取5项行动计划。

（1）建立和扩展资源，以实现多模式数据的集成，包括本体、数据标准和参考数据集。

（2）扩展经过广泛验证和有据可查的工具、模型和服务资料库，以分析多模式数据，包括但不限于机器学习模型和人工智能软件。

（3）加强现有主要存储库和分析中心的互操作性和联合，以获取有关植物系统的多模式数据，包括Web服务和语义工具的扩展。

（4）改进算法和硬件，以支持现场处理多模式数据流和现场分析智能，包括高级MEC系统。

（5）实现所有农村社区的高速（当前为5G）互联网连接，以便数据分析中心、研究科学家、推广人员、农民和生态系统管理人员都可以集成到植物系统知识网络中。                           （袁建霞）