随着全球人口的持续增长，传统的精耕细作、杂交育种及单基因改良方法提升粮食产量的潜力逐渐接近极限。粮食增产的下一次重大突破亟需新技术的支持。

在“2012年IEEE第四届植物生长建模、应用与可视化国际会议”上，来自世界各地的科学家们分享了“e植物”项目的最新进展。所谓“e植物”，是指通过计算机模拟技术，构建植物从基因、分子到形态的全生命周期模型，帮助科研人员发现促进作物增产的基因组合及分子机制。目前，中国科学家在关键叶片部分的分子水平建模方面处于国际领先地位。

自1987年以来，全球人口从50亿增长至70亿，预计2100年将突破100亿。然而，水稻、小麦、玉米等主要粮食作物的产量增幅逐渐放缓，迫切需要探索新的增产途径。自20世纪90年代末，科学家们基于传统的作物生理和形态学模型，提出了“e植物”概念，旨在通过计算机模拟真实植物的完整生命过程，从基因和分子层面优化育种策略。

中国科学院上海生命科学研究院计算生物学研究所的朱新广研究员是“e植物”理念的主要推动者之一。他指出，传统的杂交和基因筛选育种方式存在盲目性，需要从成千上万种基因组合中筛选出高产潜力个体，或依赖单个产量相关基因的发现。而“e植物”技术通过计算机模拟，可以设计出多基因协同作用的理想高产基因组合，从而培育出更高产的作物品种。

理想的“e植物”模型能够从分子层面精确模拟植物从发芽、抽叶、开花到结果的全过程，涵盖分子活动、细胞生理状态及植物与环境的动态交互。目前，全球科学家已在植物形态构建和生理过程模拟方面取得大量成果，中国团队设计的“e叶片”模型在分子机理模拟领域处于国际前沿。

朱新广介绍，其团队已完成叶片中所有光合作用相关分子的数学建模，能够准确模拟这些分子间的相互作用过程。此外，团队还建立了从叶片细胞、组织到整个叶片及冠层的多层级数学模型，能够精确计算光合作用效率。光合作用作为植物最核心的生理功能之一，其精准模拟是实现“e植物”关键技术的核心。

尽管“e植物”仍处于初期阶段，但其潜力已引起全球广泛关注。多家国际种业公司表达了参与合作的意愿，期望借助该平台抢占未来育种技术的制高点。瑞士巴塞尔大学生物学教授克里斯蒂·考纳在大会特邀报告中指出，“e植物”的成功构建将为全球粮食生产带来革命性变革。