近日，農(nóng)學(xué)院、未來(lái)作物精準(zhǔn)育種基礎(chǔ)研究卓越中心、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室劉耀光院士/祝欽瀧研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué)在國(guó)際著名期刊Advanced Science（中科院一區(qū)TOP期刊，影響因子16.3）在線(xiàn)發(fā)表了題為“PlantGPT: An Arabidopsis-based Intelligent Agent That Answers Questions About Plant Functional Genomics”的研究論文，并被選為Editor's Choice與Frontispiece（扉頁(yè)論文）高亮推薦。該工作開(kāi)發(fā)了一個(gè)以擬南芥為基礎(chǔ)的植物功能基因組學(xué)專(zhuān)家問(wèn)答系統(tǒng)PlantGPT，通過(guò)融合檢索增強(qiáng)生成（RAG）技術(shù)和大語(yǔ)言模型（LLM）微調(diào)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)植物功能基因組學(xué)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的精準(zhǔn)回答與分析，為植物科學(xué)研究領(lǐng)域提供了全新的人工智能輔助工具。

面對(duì)全球糧食安全和作物品質(zhì)提升的挑戰(zhàn)，功能基因組學(xué)研究在增加作物產(chǎn)量、改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、提高抗病蟲(chóng)性和逆境適應(yīng)性等方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。然而，現(xiàn)有的計(jì)算生物學(xué)手段在解析復(fù)雜生物系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制及整合多組學(xué)數(shù)據(jù)方面仍存在瓶頸。同時(shí)，傳統(tǒng)植物數(shù)據(jù)庫(kù)如TAIR（The Arabidopsis Information Resource）盡管包含豐富數(shù)據(jù)資源，但因交互方式局限，常常要求用戶(hù)掌握精確的性狀或基因命名才能有效檢索信息。

該研究通過(guò)結(jié)合檢索增強(qiáng)生成（RAG）技術(shù)和大語(yǔ)言模型（LLM）微調(diào)，建立了包含超過(guò)60,000篇植物研究文章摘要的向量數(shù)據(jù)庫(kù)，使用13,993個(gè)擬南芥表型和23,323個(gè)基因功能數(shù)據(jù)構(gòu)建了101,000個(gè)問(wèn)答對(duì)進(jìn)行模型優(yōu)化。相比傳統(tǒng)的計(jì)算生物學(xué)方法，PlantGPT能夠準(zhǔn)確回答植物功能基因組學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，并成功克服了大語(yǔ)言模型在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中的“幻覺(jué)”問(wèn)題。

AI驅(qū)動(dòng)的植物功能基因組學(xué)研究

基于以上，研究團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了PlantGPT——首個(gè)專(zhuān)門(mén)用于植物功能基因組學(xué)研究的大語(yǔ)言模型AI助手。該系統(tǒng)基于擬南芥專(zhuān)業(yè)知識(shí)和文獻(xiàn)構(gòu)建，具備強(qiáng)大的生物知識(shí)泛化框架，能夠在三個(gè)關(guān)鍵層面發(fā)揮重要作用：為公眾提供農(nóng)業(yè)知識(shí)普及，幫助早期研究者快速適應(yīng)植物基因組學(xué)領(lǐng)域，以及支持資深研究人員進(jìn)行戰(zhàn)略決策。憑借其開(kāi)源性、易遷移性和持續(xù)更新特性，PlantGPT不僅顯著提升了植物科學(xué)領(lǐng)域的研究效率和知識(shí)傳播效果，還為研究人員創(chuàng)建垂直領(lǐng)域?qū)I(yè)Agent提供了有力支撐，標(biāo)志著人工智能在植物功能基因組學(xué)研究中的重要突破。PlantGPT目前通過(guò)提供免費(fèi)在線(xiàn)服務(wù)，未來(lái)計(jì)劃擴(kuò)展至合成生物學(xué)及更多作物物種的應(yīng)用。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生張瑞祥、清華大學(xué)博士生王昱和博士生楊威楊為該論文共同第一作者，祝欽瀧研究員、劉耀光院士和清華大學(xué)自動(dòng)化系谷淼博士為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、生物育種-國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)、廣東省未來(lái)作物精準(zhǔn)育種基礎(chǔ)研究卓越中心重大項(xiàng)目和廣東省種業(yè)振興項(xiàng)目的資助。

  相關(guān)論文鏈接：http://doi.org/10.1002/advs.202503926

           http://www.plantgpt.icu

文圖/農(nóng)學(xué)院