人类对食品和可再生能源不断增长的需求是人类在21世纪面临的最大挑战之一，而以植物为基础的技术对迎接这一挑战至关重要，请看——

在美国，植物基因组研究得到国会和联邦政府的高度重视，成立了一个专门负责制订国家植物基因组计划（NPGI）的工作组。该工作组由农业部、国家科学基金会、国立卫生研究院、能源部、白宫科技政策办公室以及管理与预算办公室的有关负责人组成。美国国家植物基因组计划于1997年5月启动，1998年1月工作组正式公布了国家植物基因组计划的前5年规划。

NPGI的研究内容分为三部分：第一，结构基因组研究，即研究基因组的结构和组织；第二，功能基因组研究，即鉴别基因组序列的作用，研究基因组结构和组织与植物功能在细胞、有机体和进化上的关系；第三，将基因组的信息和知识用于开发改良植物和以植物为基础的新型产品。联邦政府主要侧重于第一和第二部分的研究，第三部分的应用研究主要由私人部门承担。

NPGI的长期目标是了解那些对农业、环境、能源和健康具有重要意义的植物基因的结构和功能，并应用这些知识来改善人类社会。拟南芥和水稻基因组的测序是该项工作中的重大项目，选择拟南芥（Arabidopsis thaliana）和水稻，是因为它们的基因组比其他较高级植物的基因组小，较易实现测序。这两种植物的基因组可分别作为双叶子植物和单叶子植物这两大类植物的参照和样板。水稻属于禾本科植物，在已知的各种禾本科植物中基因组最小，具有4.3亿对碱基、24个染色体。由于大多数禾本科植物都具有相同的基因，因此水稻基因组研究的结果可直接应用于其他禾本科植物，如小麦、玉米等。

拟南芥和水稻基因组测序是一个多国参与的计划。拟南芥基因组测序工作已于2000年底完成，这是世界上第一个被完全测序的开花植物，研究人员测定了拟南芥大约25000个基因的序列。此后的工作是要了解这些基因的功能。这可能需要大约10年的时间。水稻基因组工程是要测出完整的水稻基因组序列，计划于2004年完成。美国成立的机构间工作组参与了由日本水稻基因工程计划牵头的国际水稻基因组测序工作。包括我国在内的十几个国家和地区参加了这一工作组。

结构基因组研究旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等10～12种具有经济价值的关键植物的基因图谱。为了寻找在经济作物中缺少的或没有表达的有用基因，少数非经济植物也在考虑之列。截至1999年8月，已有玉米、水稻、西红柿和大豆等13种植物的基因组草图被保存在美国国立医学图书馆的基因库中。

功能基因组研究着重研究对作物产量具有明显作用的基因，包括那些带有抗病、种子生长、谷粒质量和开花期等密码信息的基因。此外，还包括那些对其他基因起控制作用的基因。

为保证该计划目标的实现，联邦政府在头5年内的预算估计至少为3亿美元。地球上的植物种类繁多，仅美国就有40多种具有重要经济价值的植物种类，而我国拥有的植物种类更多。因此，植物基因组计划也是一项国际合作计划。对植物基因组的研究已将植物生物学推向了一个新的阶段，并将对农业、环境、能源和人类健康产生深远的影响。