近日，中国农业科学院生物技术研究所作物耐逆性调控与改良创新团队和玉米功能基因组创新团队合作，创新应用新型表观遗传修饰、三代测序技术、表观遗传编辑、表观合成回路、表观智能设计等前沿技术，提出设计和创制智能作物（SMART Crop）的途径和路线图，为培育聚合多种理想性状的作物新种质提供新思路。相关综述文章发表在《中国科学：生命科学（Science China Life Sciences）》。

全球极端气候频发和人口增长对粮食安全问题提出了新要求，亟需应用新的育种策略和生物技术解决作物增产稳产上的瓶颈问题。目前，融合表观遗传与合成生物的“合成表观”为作物遗传改良提供了全新方式，整合工程学理念和表观遗传基础重新设计表观遗传调控系统或者构建全新的人工调控回路以控制特定位点上的表观修饰，精准控制作物目标性状。文章系统介绍了表观遗传在调控植物生长发育和环境适应性上的核心作用，重点总结了植物新核酸甲基化（RNA m5C、m6A和DNA 6mA）的功能和调控机制；论证了合成表观技术在改良作物农艺性状上展现出的巨大应用潜力；进一步介绍了表观智能预测和设计提升了表观合成的精准度，推动合成表观技术在作物改良上的应用。综合以上进展，提出了用于设计具有高产、优质、高效和多抗任两种或多种性状聚合的智能作物的具体策略和实现路线图，以实现产量和抗性的平衡、提高营养品质、增强水肥利用效率并优化植物与微生物间的互作。

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。

图注：作物改良的合成表观策略

原文链接：https://doi.org/10.1007/s11427-021-2131-6