Applications and Future Prospects of Plant Multi-Omics Technologies in Precision Agriculture

在全球人口增长、气候变化加剧和耕地有限的背景下，保障粮食安全和促进可持续农业已成为关键议题。传统农业系统的局限性日益显现，迫切需要由科学和技术驱动的创新。在此背景下，植物多组学技术作为系统生物学和精准农业的基础数据与技术基石，整合基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表观基因组学和微生物组学等多层次数据，为系统理解和改良植物提供了显著优势。与以往主要罗列组学技术或聚焦单一作物的综述不同，本综述采用统一的“从发现到转化”框架，并批判性评估各应用中的证据强度。本综述聚焦多组学在三个关键领域的前沿应用：改良谷类作物（水稻、小麦和玉米）的性状、修复土壤健康，以及创新生物肥料和生物刺激素等农业产品。我们系统探讨了多组学在加速育种进程、解析复杂农艺性状、恢复土壤生态系统和构建智能决策支持系统中的作用。本综述还审视了当前挑战，包括数据整合的复杂性和预测基因型与环境互作的困难。此外，文章展望了未来方向，涉及与人工智能、高通量表型组学和数字孪生的更深层次融合。总之，植物多组学技术是揭示植物生命奥秘的重要工具，也是智能、精准和可持续农业转型的关键使能技术。