為民生而戰
——亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室

亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室（簡稱“實驗室”）是我國唯一的以華南地區重要農作物、果樹和水牛等農業生物種質資源為研究對象的國家級科研平臺。實驗室是以2003年建立的“廣西亞熱帶生物資源保護利用國家重點實驗室培育基地”為基礎，整合廣西大學和華南農業大學的優勢資源，于2011年3月立項建設，2014年7月通過科技部建設驗收，2016年在科技部首輪評估中獲得良好。調控機制，為我國亞熱帶農業健康發展提供可靠的資源和技術保障以及科技人才支撐，提升邊疆民族地區的科技創新能力。

實驗室共設置農林資源保護與利用、水牛遺傳改良與快速擴繁、作物育性發育與遺傳改良和作物抗逆與養分高效利用四個研究方向。

1.農林資源保護與利用

提高科技創新能力

實驗室針對具有國家戰略意義的糧食作物水稻、食糖原料作物甘蔗、工業和生物能原料作物木薯、南方特色水果以及南方奶業奶源動物奶水牛，開展系統性的種質資源保護、基礎生物學和遺傳育種的應用基礎研究，闡明重點作物性狀形成與

收集稻屬、甘蔗、木薯、大豆、南方特色果樹、特色林木和經濟植物等種質資源，進一步豐富異地保存基地和設施保存庫種質資源；系統開展種質資源評價和研究，發掘控制育性、抗性和高產優質等關鍵基因。重點研究作物品種的產量和品質形成機理、遺傳與環境的互作機制、重要性狀基因定位，獲得一批有重要價值的育種材料。

沼澤水牛

2.作物育性發育與遺傳改良

克隆作物育性和發育相關重要基因，闡明調控機理；創建新型可控水稻不育系及雜交制種體系；開展基于多基因轉化和基因編輯的水稻重要性狀的遺傳改良研究；鑒定、定位和利用與水稻產量、品質等重要性狀相關的功能基因，建立重要性狀和基因的代換系庫和分子標記信息庫，研究高效的品種分子設計和基因聚合技術，開展作物分子設計育種體系研究，為作物遺傳改良提供技術支撐。

3.作物抗逆與養分高效利用

研究亞熱帶重要農業作物對生物和非生物脅迫的適應機理。重點研究亞熱帶作物適應高低溫逆境的分子機理、作物根系養分高效利用和耐受金屬毒害的機理；亞熱帶重要作物與病原物互作的生物學機制，包括病原致病機理、種質抗病性和抗蟲性機制的研究；為作物抗逆性狀改良提供理論和技術支撐。

4.水牛遺傳改良與快速擴繁

研究水牛的繁殖、泌乳生理以及繁殖與產奶性狀的基因調控網絡，克隆與水牛繁殖和產奶性狀密切相關的基因，闡明其分子機制；建立基因操作、干細胞分離培養、體細胞克隆、轉基因和轉基因克隆等技術平臺，為轉基因水牛新品種培育提供技術支持；開展良種水牛種質資源的保護與快速擴繁、精子分離性別控制等技術的研究與集成，建立一整套快速繁育良種水牛的技術體系。

提供科技和人才支撐

實驗室針對華南地區重要農作物、特色果樹、特種經濟植物和水牛的種質資源開展應用基礎研究和種質創新、新品種培育，建設成為我國亞熱帶重要的農業生物種質資源收集保護基地、國際先進的科學研究基地和高層次創新人才培養中心。

目前，實驗室有固定人員79人，包括中國科學院院士2人、國家杰出青年3人、國家優秀青年基金獲得者1人、萬人計劃獲得者1人、國家百千萬人才9人、長江學者3人、中國科學院百人計劃1人、青年長江學者2人、廣東省“南粵百杰”2人、廣東珠江學者4人、廣西八桂學者6人、廣西特聘專家3人。

2011—2017年，實驗室共承擔國家級項目244項，省部級項目229項，合計經費約4.5億元；發表SCI論文695篇，獲得發明專利授權155項，國審品種5個，省審品種45個；共培養博士266人，碩士1007人，出站博士后97人；獲得國家科技進步獎二等獎1項，廣西自然科學獎一等獎2項，廣西科技進步獎一等獎3項，廣東科學技術獎一等獎3項。

此外，實驗室學術交流非常活躍，已主（承）辦國際國內學術會議近20次，共資助了75項開放課題，資助經費約569萬元，項目進展良好。實驗室有19人（36人次）在國際重要學術機構或國際期刊任職，58人次在重要學術會議上作特邀報告或大會報告。

實驗室還邀請國（境）內外知名專家來室講學或做學術報告259人次。實驗室與中國科學院、中國農科院、北京大學、美國馬里蘭大學和法國科學院等著名大學和研究機構保持密切的學術聯系。

取得突破性進展

據聯合國經濟與社會事務部預測，至2050年，全球人口將增至97億。如果農作物產量依然維持在現有水平，屆時，人類必將面臨嚴重的糧食短缺局面。針對這一問題，從21世紀初開始，世界范圍內便掀起了一場以通過生物工程技術提高植物光合效率為中心的“第二次綠色革命”，而“光呼吸代謝工程”被認為是此次革命的一個關鍵突破口。

實驗室利用水稻自身的3個基因，即OsGLO3（乙醇酸氧化酶）、OsOXO3（草酸氧化酶）和OsCATC（過氧化氫酶），成功構建了一條新的光呼吸支路，簡稱GOC支路。科研人員通過多基因轉化技術成功將GOC支路導入水稻并定位至葉綠體中，由此使光呼吸產生的部分乙醇酸直接在葉綠體內被催化為草酸并最終完全分解為CO2，從而形成一種類似C4植物的光合CO2濃縮機制。

獲得的GOC工程水稻株系的光合效率、生物量、籽粒產量（早造）分別提高了15%～22%、14%～35%、7%～27%。同時，GOC植株還表現出了許多類似于長期生長在高CO2環境條件下的表型性狀。更有趣的是，GOC水稻葉片中的氮素含量也表現出顯著提高，這意味著光呼吸代謝的分流也可能減少了氮損耗從而提高了植物的氮素利用效率。鑒于GOC支路對提高生物量更為穩定，它可能更適應于對塊莖類植物如土豆、甘薯、木薯等糧食作物的高光效改良。該項研究是首次在主要糧食作物中并且在大田種植條件下成功實現光合CO2濃縮機制與高光效種質的創制。

前不久，National Science Review發表了由廣西大學亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室、中國農業科學院基因組研究所、中國科學院基因組研究所和中國農業大學等單位合作完成的題為“Understanding divergent domestication traits from the wholegenome sequencing of swamp and river buffalo populations”的研究論文，從基因組水平回答了水牛馴化起源的幾個重要問題。

研究綜合應用三代測序的PacBio數據、二代測序的Illumina數據和三維基因組Hi-C數據，對沼澤型和河流型水牛分別進行全基因組測序和組裝，獲得沼澤型水牛2.62Gb和河流型水牛2.65Gb的高質量染色體級別參考基因組，BUSCO評估率分別為96.8%和96.0%。其中，沼澤型水牛1號染色體相當于河流型的9號染色體和4號染色體。研究還對中國、印度、巴基斯坦、越南和意大利等15個國家28個采樣點共230頭水牛進行了基因組重測序，基于基因組單拷貝基因序列變異繪制的系統發育樹的分析表明，沼澤型水牛和河流型水牛的分化時間約在1.1百萬年～3.5百萬年（Mya）；發現沼澤型水牛和河流型水牛有超過3000萬個SNPs，其遺傳多態性遠遠超過黃牛。

這一研究所發現的沼澤型水牛和河流型水牛豐富的遺傳多樣性，表明水牛亞種間雜交育種具有強大潛力。同時，重要性狀基因調控機制的闡明，為培育溫順、生長速度快、產奶量高、抗病力強且耐粗飼的理想的乳肉役兼用型中國水牛新品種提供了理論指導。

秉持著“開放、流動、聯合、競爭”的科研理念，實驗室不斷深入研究，提高教學水平，為保障我國糧食、水果、食糖安全和水牛奶業的可持續發展，提供了種質、科技和人才支撐。