哪些关键研究重点将有助于应对气候变化、生物多样性危机的全球挑战，并以可持续的方式养活不断增长的人口？2011年New Phytologist杂志首次公布了植物科学面临的100个重要研究问题，，涉及（A）社会，（B）环境和适应，（C）物种相互作用，（D）理解和利用植物细胞以及（E）多样性。该文也成为《New Phytologist》上阅读量最大的文章之一，显示大家对确定植物研究优先事项的广泛兴趣。
2023年3月16日，New Phytologist杂志再次回顾了自2011年论文以来植物科学的发展，反思了植物科学的变化以及为解决这些研究领域取得的进展，确定了当前植物科学研究中当前最重要的 100 个问题。为了重新评估研究重点，2022年成立了一个新的小组，为植物科学研究的重要领域提供国际视角。该项目由克莱尔·格里尔森教授（英国布里斯托尔大学）领导，收集了600多个关于植物科学的问题，并和来自15个国家的20名植物科学家组成的团队聚集在一起，确定了植物科学面临的100个最重要的问题。
从提交的616个原始问题中，对问题进行了筛选和大致分类为以下四种：
A类 – 植物与社会：如果问题包括以下任何标准，则将其归入此类别：考虑社会如何与植物，社会学，历史，人类学，经济，心理学，健康和福祉，教育学，城市环境，学术界，土著历史和民族植物学相互作用的广泛主题。
B类 – 植物、气候变化和粮食生产：该组的问题包括以下任何标准：气候变化、粮食安全、粮食主权、粮食生产、可持续性、作物、生产力和农业。要列入这一类别，问题必须明确提及气候变化或“全球变暖”等相关术语。
C类 – 植物与环境的相互作用：如果问题包括以下任何标准，则将其归入这一类别：大尺度生态学、生物多样性、微生物相互作用、菌根相互作用、病原体、生物胁迫、非生物胁迫、土壤和碳储存。适合B类但不包含“气候变化”或“全球变暖”等相关术语的问题被列入C类。
D类 - 基础植物生物学的分子方法：如果问题包括以下任何标准，则将其归入此类别：细胞生物学，模式生物，遗传学，生物化学，生理学，进化，物种形成，方法，测序，光合作用，CRISPR和表观遗传学。
具体100个最重要问题如下：
确定了在各种植物科学研究中具有全球重要性的11个领域。这 11 个领域在收集期间提交的问题最多。小组成员使用这些类别从最终问题库中为每个领域共同确定一个代表性问题。小组成员认为这11个问题在全球范围内是及时和相关的，具有创新性!
气候变化：气候变化将如何影响植物丰度、生产力、生物区和生态系统？
社区中的科学：我们如何确保植物科学家理解和满足我们多元化社会的不同目标和需求？
粮食安全：我们如何利用现有的遗传多样性来创造适应气候变化的作物？
生物多样性：物种多样性如何在恢复的农田、森林、草原和花园等新的生态系统中发展？
可持续性：植物防御启动能否成为新绿色革命的平台？
植物间相互作用：植物物种之间的相互作用是如何调节的？
植物病害：我们应该如何应对树木、作物和自然环境的新型病原体？
植物-微生物组相互作用：植物微生物组如何影响胁迫耐受性？
植物适应：植物表观基因组的可塑性是什么？
植物胁迫反应：植物如何应对组合胁迫源？
生态系统服务：哪些天然材料可以投资于制造业或住宅开发更可持续的未来？
下面提出的其余89个问题按类别（A-D）分组，没有按特定的重要性顺序排列。
A类 – 植物与社会
科学界应如何解决植物意识差异造成的负面生态、气候和教育影响？
科学界应该如何更好地向公众展示转基因生物和基因编辑植物的好处和风险？
我们如何使植物科学教育、实践和研究更加公平和包容？
植物会产生哪些新的药用化合物或挥发物，有益于人类健康？
植物科学家如何开发一个全球植物生物多样性观测系统，提供有关植被变化状态的可操作数据？
我们如何使植物适应太空旅行，科学家能否创建可持续的有机封闭系统来支持人类在具有挑战性的环境中的生活？
材料科学家可以将哪些植物用于新材料？
我们如何确保有足够的资金来保护社会经济落后地区的生物多样性？
科学家如何与土著社区合作，在（a）可持续农业、（b）药用植物和（c）土地管理方面保存土著知识？
我们如何继续建设有韧性的城市自然空间？这会对幸福感产生什么积极影响？
植物科学如何与“城市设计师”、建筑师和能源工程师合作，改善空气和水质，并重新荒废的城市土地？
城市农业能给城市环境带来哪些营养益处？
我们如何改善多元化植物科学界的招聘和保留？
我们如何利用植物收藏（植物园、植物园和植物标本馆）的力量进行研究、教育和公众参与？
植物如何有益于人类心理健康，以及如何在实践中使用这些益处？
我们还能做些什么来提高公众对植物灭绝的认识？
植物科学家如何提高学生和社会对植物科学的参与和兴趣？
植物可以用来创造可持续的“绿色”燃料吗？
我们如何利用非生物技术来帮助生产足够的高质量食品？
我们如何确保植物科学的进步准确反映在新政策中？这在全球范围内有何不同？
我们如何在防止非法植物偷猎的同时，确保土著和土著社区能够可持续地获得传统植物？
我们如何才能更好地将水生植物和河岸植物纳入环境政策和研究目标？
当前的污染事件如何影响我们的粮食系统和健康？
信息系统技术的进步如何继续推动全球对植物的理解？
B类 – 植物、气候变化和粮食生产
随着人口的增长和气候变化，世界将如何生产足够的营养食品？
气候变化将如何影响植物病害？
气候变化将如何改变植物在不同经度、纬度和典型环境之外生长的能力？
植物科学家如何与食品生产商和政策制定者合作，解决食品供应链问题和资源稀缺问题？
我们如何在不断变化的气候中优化肥料的使用？
哪些植物在增强土壤碳储存方面潜力最大？
我们如何管理单一栽培对生物多样性的影响？
植被生产力在多大程度上受到源约束（光合作用）与汇约束（细胞分裂和扩张）的限制，这些过程将如何受到气候变化的影响？
我们能否通过更密集地养殖海藻和投资藻类水产养殖来显着减少气候变化的影响？我们应该在海底种植更多的庄稼吗？
如何扩大主食作物的范围？
气候变化将如何改变植物碳封存，目前未知的反馈回路将出现？
由于气候变化，植物如何进化？有没有可以更好地应对的物种，或者我们可能会失去的物种？
我们如何继续培育作物以提高生产力，同时使用环境友好/可持续农业生产营养食品？
我们能否利用气候变化预测来可持续地重新分配作物种植区？
面对气候变化，植物科学家是否能够足够快地开发和部署新品种？
在日益多变的气候条件下，我们能否提高粮食生产的资源利用效率？
了解作物遗传多样性的模式如何为气候变化中的粮食安全提供信息？
气候变化将如何影响传粉媒介与植物的相互作用？
在气候变化下，植物与植物的相互作用将如何变化？
我们如何支持对自然环境中植物群落及其微生物群的长期研究和定期监测？
哪些野生植物可以作为新的作物来源？
世界各地的粮食安全风险有何不同？
我们应该使用耕地来生产生物燃料吗？
如何利用微生物组来改善植物在食品和生物燃料生产以及减缓气候变化方面的功能？
实验室培育的肉制品对动物饲料作物有什么长期影响？
持续的绿色空间破坏将如何影响传粉媒介？
我们如何将生物技术整合到更多样化的农业类型中？
在需要优化农业投入的情况下，我们如何提高主要粮食作物的产量和产量稳定性？
我们可以通过哪些方式推广农业生态实践？
如何有效保护和维护作物野生亲缘种的遗传多样性？
植物如何帮助预防和缓解洪水？
如何利用新的数字工具提高（农业）生态系统的复原力和可持续性？
哪些栖息地恢复和种植策略将有效减少气候变化的影响？
向植物性食品的转变如何影响环境？
如何可持续地扩大蛋白质作物生产？
使用有机、生物动力和传统农业实践种植的食品之间是否存在可量化的科学和营养差异？
C类 – 植物与环境的相互作用
例如，我们能否设计藻类来清洁水系统的漏油？
植物如何进化以面对非生物胁迫？
我们如何确保植物从菌根真菌在农业环境中的应用中受益？
我们如何才能更好地准备应对未来的植物病毒病大流行？
我们是否可以将互补菌根真菌引入已有的作物或遗传改良作物以接受菌根真菌？
我们如何利用多营养相互作用来改善作物育种？
植物如何平衡生长和胁迫反应？
园艺界如何减少观赏物种入侵的威胁？
为什么以及如何一些植物病原体能够通过宿主跳跃来扩展其宿主范围？
广泛的宿主病原体如何能够维持许多寄主植物的毒力？
如何在没有化学农药的情况下更好地控制植物害虫？
D类 – 基础植物生物学的分子方法
我们如何通过确保将本地植物的必要生态知识存储在种子库中来确保生物多样性？
我们如何利用基因编辑技术（CRISPR）来改善粮食安全？
提高光合作用效率的终点是什么？
植物是地球上最大的碳储存者;我们可以从工厂学到什么来设计碳储存解决方案？
科学家如何利用植物中与压力相关的“记忆”的跨代传递？
我们如何利用新兴的全基因组数据来研究整个植物群的进化过程？
植物王国是否仍然有更广泛的科学界不知道的有用的生物活性化学物质？我们如何保护这些植物群落？
关于系统发育，基因组数据还能发现什么？
植物可塑性如何促进植物适应未来的气候条件？
作为一个全球团队，我们如何减缓害虫和病原体的传播？
我们凭什么可以自信地预测群落结构和植物多样性的变化以应对全球变化？
我们能否准确地将较小规模（例如遗传）的知识转化为更大规模的（例如生态系统）理解？
植物物种之间的水平基因转移有多广泛，它是一种重要的进化刺激吗？
我们如何利用30万种植物物种（包括农业和环境相关物种）>有限数量的模式植物物种的知识？
是什么控制着植物基因组的大小和复杂性？
植物物种之间的代谢组变异如何帮助解释植物共存？
植物中的信号传导如何控制养分稳态、资源分配和生长？
谷物可以设计成生产固氮根瘤吗？
论文来源：
Armstrong, E.M., et al. (2023) One hundred important questions facing plant science: an international perspective. New Phytologist. doi: 10.1111/nph.18771
Larson, E.R., et al. (2023) One hundred important questions for plant science – reflecting on a decade of plant research. New Phytologist. doi: 10.1111/nph.18663
转自：“iPlants”微信公众号
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