近年來，由于氣候變化、資源短缺及農業管理滯后等因素的影響，全球主要作物產量增速放緩，部分地區甚至連續減產。同時，傳統高投入農業模式帶來的氮肥過量施用，也引發了土壤退化、水體污染等生態問題。因此，如何在資源有限的前提下實現作物高產穩產，成為當今農業面臨的關鍵挑戰之一。

 

　　研究圍繞水稻、小麥、玉米和大豆四大主糧作物，系統闡述了適應現代高密度種植與資源限制條件下的理想株型特征。研究發現，單一的株型結構改良尚不足以支撐未來農業的高產與可持續發展，進一步提出了通過調控關鍵代謝路徑與生理機制，系統提升光合效率、營養利用效率及逆境適應性的“最佳生理型”概念，并強調作物“可塑性”在實現穩產高產中的關鍵作用。同時，研究還結合作物育種“智能化”發展現狀，提出系統聚合多個優異生理機制相關基因，協同提升作物形態與功能的“生理聚合”新策略。

 

　　研究提出，啟動“作物種質資源泛基因組計劃”和“作物表型組計劃”.通過整合系統生物學、人工智能輔助設計、基因編輯等前沿技術，結合精準農業管理措施，有望在不顯著增加資源投入的前提下，實現作物產量和資源利用效率協同提高20%-30%的戰略目標，為保障全球糧食安全和推動農業可持續發展提供有力支撐。

 

　　該研究得到了國家自然科學基金、科技創新2030重大項目、作物基因資源與育種全國重點實驗室、中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。（通訊員：田浩園）文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779925001295打印本頁 關閉本頁