Adv Sci | 华中农业大学联合崖州湾国家实验室发布植物基因组模型PlantGFM，首次实现AI设计植物基因全链条表达验证

该研究由华中农业大学和崖州湾国家实验室联合完成，发表于《Advanced Science》。背景方面，传统育种和基因编辑技术只能在现有基因序列范围内修改，无法从头设计全新基因，而植物基因组的复杂性使得深度学习模型在超长DNA序列建模上存在瓶颈。研究目的为开发一个能够理解并创造植物基因的AI模型。结论上，研究构建了PlantGFM，首次引入Hyena长序列算子，实现64 kb基因组序列的长上下文建模，基于12种植物108亿碱基训练。该模型不仅能准确预测基因结构，还在表达预测、染色质开放性等任务中表现优异。更重要的是，PlantGFM生成了3000条候选基因，其中7条经实验验证，所有序列均能转录，2条实现稳定蛋白表达，首次完成了AI设计基因从DNA到蛋白质的全链条验证。此外，针对NLR抗病基因家族，PlantGFM成功生成了结构相似的新基因，展示了功能导向设计的潜力。该研究标志着AI从解析生命迈向设计生命的关键一步，为智能育种提供了新路径。