国以民为本，民以食为天。粮食供给是决定人类社会发展的关键，自20万年前人类在非洲起源的那一刻开始，粮食安全就成为人类追求和奋斗的目标。从某种意义讲，人类社会的文明史也是一部粮食生产的发展史。尽管在过去半个世纪中，粮食供应已显著增加，但世界上仍然有约8.9％的人口遭受饥饿和14.3％的人口遭受营养不良。伴随着社会的发展，人口不断增长，当今，世界人口已经超过70亿，预计到2050年，全球人口将达到90亿。同时，生态环境也在发生变化。例如，全球二氧化碳的浓度在20世纪以前一直保持在250 ppm或更低的水平，而进入20世纪，二氧化碳浓度持续上升，目前已经高达400 ppm左右。伴随着二氧化碳浓度的升高，全球气候变暖、极端天气频发、耕地肥力减弱。世界人口持续增长和全球环境变化对未来粮食安全提出新的挑战。
国家自然科学基金委员会和中国科学院分别发起了应对粮食安全的重大战略问题，设立了“未来作物设计”科学中心项目和战略性A类先导项目，旨在制定育种4.0时代利用尖端技术对定制的未来作物进行快速设计的路线图。2020年12月1日，中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国科学院大学现代农业科学学院李家洋院士、田志喜研究员和中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所韩斌院士、王佳伟研究员应邀在The Plant Journal撰写了题为“Designing Future Crops: challenges and strategies for sustainable agriculture”的观点综述文章（DOI:10.1111/tpj.15107）。本文首先介绍了该项目的背景和任务；进而从改良现有作物和从头驯化野生物种两个方面分别阐述了未来作物设计的策略，并对所需要的研究方法和技术手段进行了概述；最后对可能的机遇和挑战进行了讨论。
田志喜研究员和王佳伟研究员为该论文的共同第一作者，李家洋院士和韩斌院士为共同通讯作者。本项工作得到国家自然科学基金委和中国科学院战略性先导项目的资助。
