技术突破与核心优势 - 开发新型基因组编辑策略“榫卯系统”，在水稻中实现16.30%—59.47%的精准插入与替换效率 [2] - 该系统设计灵感源于中国古建筑榫卯结构，通过构建“榫头”和“卯眼”的精准互补配对实现DNA供体片段的精准插入或替换 [3] - 具备三大核心优势：特异性强，可精准生成预期长度粘性末端；适用性广，单TC或多TC基序目标位点均可实现高效编辑；功能全面，能完成小片段精准插入和片段替换，且编辑事件可稳定遗传 [3] 行业影响与发展潜力 - 精准、无痕的DNA插入与替换是植物基因组编辑领域核心挑战，对作物育种技术升级和保障粮食安全具有重要意义 [2] - 当前主流精准编辑技术核心专利集中持有，形成了对育种产业发展的关键性技术壁垒，制约了自主创新成果产业化进程 [2] - “榫卯系统”理论上具备大片段DNA编辑潜力，未来通过结合新型递送技术与供体修饰方法，有望进一步降低脱靶风险，拓展在更多作物中的应用场景 [3]

全球农业可持续发展挑战 - 全球人口持续增长、气候变化加剧及耕地资源减少导致粮食安全与农业可持续发展成为重大挑战 [1] 多学科技术整合推动作物改良 - 中科院与华中农大团队在Nature发表综述，提出AI与生物技术整合的作物改良框架 [2][3] - 现代组学技术（基因组学、代谢组学、单细胞组学）为育种提供遗传信息解析能力，揭示新性状改良位点 [4] - 高通量表型技术（HTP）通过无人机、传感器实现基因型与表型高效连接，加速优良变异筛选 [4] 基因组编辑与蛋白质设计技术突破 - CRISPR技术实现跨尺度基因组精准编辑，显著缩短育种周期并聚合优良性状 [4][8] - AI驱动的蛋白质设计可创造自然界不存在的新功能蛋白（如抗病蛋白、生物传感器、环境降解酶） [4][10] AI辅助作物设计框架 - 提出整合基因组、表型、环境等多模态数据的AI辅助设计模型，实现数据驱动的精准育种 [19] - AI通过深度学习生成优化育种方案（如提升产量、抗逆性、营养品质），替代传统经验依赖模式 [19][24] 技术应用挑战与政策环境 - 高质量标准化数据是AI模型训练基础，需遵守生物安全与法规要求 [21] - 全球基因组编辑作物监管政策趋向科学简化，为技术推广创造有利条件 [21] 研究团队与贡献 - 通讯作者为中科院高彩霞研究员与华中农大李国田教授，多国机构学者参与论文撰写 [21]