过去20多年，我国已完成超过70%重要作物基因组测序，为实现作物分子设计育种这一前沿技术奠定了基础。但作物的性状依赖于基因与环境的共同作用，基因、环境、表型之间的复杂关系，仍然是制约分子设计育种和提升育种效率的核心因素。

为精准解析基因型与表型之间的关联，有针对性地进行智能育种，2025年，我国种业首个大科学装置——国家作物表型组学研究设施（神农设施）主体工程启动建设。神农设施工程由中国科学院遗传与发育生物学研究所牵头，南京农业大学、华中农业大学、武汉理工大学、中国科学院武汉植物园等参与建设。

“我国虽然在表型组学方面早有设想，但由于设施和装备有限，难以实现多维数据的采集和整合。”中国科学院院士、神农设施项目首席科学家杨维才表示，建设规模化、高通量、高精准度、开放共享的作物表型研究设施势在必行。

神农设施可针对不同作物的株形、产量、抗旱性、抗寒性、抗病虫性、耐盐碱性等重要性状和特征开展鉴定和分析，把作物的表型和数以万计的基因一一对应起来就像卫星导航系统，在大量基因数据中为育种路径提供指引，使育种效率提升约一倍，成为农业育种的“导航仪”和“加速器”。

在科学目标上，神农设施将综合利用现代组学技术和基因操作技术，研发环境模拟与智能监控技术、高分辨成像技术、自动化信息采集与分析技术等，解析重要作物（主要农作物、药用植物、经济植物等）基因型与表型的复杂关系，建立植物表型决定的现代遗传理论体系，实现优良作物等新品种的分子设计与高效选育。

在工程目标上，该设施将打造集作物标准化种植、人工环境精准模拟、高通量多维表型数据采集、智能模式识别、多维组（基因组、蛋白组、表观组、代谢组等）分析、大数据管理和物联网等最新技术在内的一体化研究平台。

神农设施以自主研发为主，装备自主化率将达到90%以上，并依托我国在作物复杂性状解析、人工智能图像识别、生物大数据育种等方面的集成创新优势，促进高新技术在农业和生命科学领域的深度融合与交叉应用。设施建成后，将具备每年50万至100万株植物的基因型、主要表型特性和相关大数据采集与解析能力，大幅提升湖北乃至全国农业育种技术装备水平，满足科研院所、高等院校、种业公司等育种研发的迫切需求。