亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（簡稱“實(shí)驗(yàn)室”）是我國唯一的以華南地區(qū)重要農(nóng)作物、果樹和水牛等農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源為研究對象的國家級科研平臺。實(shí)驗(yàn)室是以2003年建立的“廣西亞熱帶生物資源保護(hù)利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地”為基礎(chǔ)，整合廣西大學(xué)和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的優(yōu)勢資源，于2011年3月立項(xiàng)建設(shè)，2014年7月通過科技部建設(shè)驗(yàn)收，2016年在科技部首輪評估中獲得良好。調(diào)控機(jī)制，為我國亞熱帶農(nóng)業(yè)健康發(fā)展提供可靠的資源和技術(shù)保障以及科技人才支撐，提升邊疆民族地區(qū)的科技創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)室共設(shè)置農(nóng)林資源保護(hù)與利用、水牛遺傳改良與快速擴(kuò)繁、作物育性發(fā)育與遺傳改良和作物抗逆與養(yǎng)分高效利用四個研究方向。

1.農(nóng)林資源保護(hù)與利用

提高科技創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)室針對具有國家戰(zhàn)略意義的糧食作物水稻、食糖原料作物甘蔗、工業(yè)和生物能原料作物木薯、南方特色水果以及南方奶業(yè)奶源動物奶水牛，開展系統(tǒng)性的種質(zhì)資源保護(hù)、基礎(chǔ)生物學(xué)和遺傳育種的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，闡明重點(diǎn)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(jīng)濟(jì)植物等種質(zhì)資源，進(jìn)一步豐富異地保存基地和設(shè)施保存庫種質(zhì)資源；系統(tǒng)開展種質(zhì)資源評價和研究，發(fā)掘控制育性、抗性和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)等關(guān)鍵基因。重點(diǎn)研究作物品種的產(chǎn)量和品質(zhì)形成機(jī)理、遺傳與環(huán)境的互作機(jī)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(fā)育與遺傳改良

克隆作物育性和發(fā)育相關(guān)重要基因，闡明調(diào)控機(jī)理；創(chuàng)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(zhuǎn)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(chǎn)量、品質(zhì)等重要性狀相關(guān)的功能基因，建立重要性狀和基因的代換系庫和分子標(biāo)記信息庫，研究高效的品種分子設(shè)計(jì)和基因聚合技術(shù)，開展作物分子設(shè)計(jì)育種體系研究，為作物遺傳改良提供技術(shù)支撐。

3.作物抗逆與養(yǎng)分高效利用

研究亞熱帶重要農(nóng)業(yè)作物對生物和非生物脅迫的適應(yīng)機(jī)理。重點(diǎn)研究亞熱帶作物適應(yīng)高低溫逆境的分子機(jī)理、作物根系養(yǎng)分高效利用和耐受金屬毒害的機(jī)理；亞熱帶重要作物與病原物互作的生物學(xué)機(jī)制，包括病原致病機(jī)理、種質(zhì)抗病性和抗蟲性機(jī)制的研究；為作物抗逆性狀改良提供理論和技術(shù)支撐。

4.水牛遺傳改良與快速擴(kuò)繁

研究水牛的繁殖、泌乳生理以及繁殖與產(chǎn)奶性狀的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，克隆與水牛繁殖和產(chǎn)奶性狀密切相關(guān)的基因，闡明其分子機(jī)制；建立基因操作、干細(xì)胞分離培養(yǎng)、體細(xì)胞克隆、轉(zhuǎn)基因和轉(zhuǎn)基因克隆等技術(shù)平臺，為轉(zhuǎn)基因水牛新品種培育提供技術(shù)支持；開展良種水牛種質(zhì)資源的保護(hù)與快速擴(kuò)繁、精子分離性別控制等技術(shù)的研究與集成，建立一整套快速繁育良種水牛的技術(shù)體系。

提供科技和人才支撐

實(shí)驗(yàn)室針對華南地區(qū)重要農(nóng)作物、特色果樹、特種經(jīng)濟(jì)植物和水牛的種質(zhì)資源開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究和種質(zhì)創(chuàng)新、新品種培育，建設(shè)成為我國亞熱帶重要的農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源收集保護(hù)基地、國際先進(jìn)的科學(xué)研究基地和高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)中心。

目前，實(shí)驗(yàn)室有固定人員79人，包括中國科學(xué)院院士2人、國家杰出青年3人、國家優(yōu)秀青年基金獲得者1人、萬人計(jì)劃獲得者1人、國家百千萬人才9人、長江學(xué)者3人、中國科學(xué)院百人計(jì)劃1人、青年長江學(xué)者2人、廣東省“南粵百杰”2人、廣東珠江學(xué)者4人、廣西八桂學(xué)者6人、廣西特聘專家3人。

2011—2017年，實(shí)驗(yàn)室共承擔(dān)國家級項(xiàng)目244項(xiàng)，省部級項(xiàng)目229項(xiàng)，合計(jì)經(jīng)費(fèi)約4.5億元；發(fā)表SCI論文695篇，獲得發(fā)明專利授權(quán)155項(xiàng)，國審品種5個，省審品種45個；共培養(yǎng)博士266人，碩士1007人，出站博士后97人；獲得國家科技進(jìn)步獎二等獎1項(xiàng)，廣西自然科學(xué)獎一等獎2項(xiàng)，廣西科技進(jìn)步獎一等獎3項(xiàng)，廣東科學(xué)技術(shù)獎一等獎3項(xiàng)。

此外，實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)交流非?；钴S，已主（承）辦國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會議近20次，共資助了75項(xiàng)開放課題，資助經(jīng)費(fèi)約569萬元，項(xiàng)目進(jìn)展良好。實(shí)驗(yàn)室有19人（36人次）在國際重要學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)或國際期刊任職，58人次在重要學(xué)術(shù)會議上作特邀報(bào)告或大會報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)室還邀請國（境）內(nèi)外知名專家來室講學(xué)或做學(xué)術(shù)報(bào)告259人次。實(shí)驗(yàn)室與中國科學(xué)院、中國農(nóng)科院、北京大學(xué)、美國馬里蘭大學(xué)和法國科學(xué)院等著名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)保持密切的學(xué)術(shù)聯(lián)系。

取得突破性進(jìn)展

據(jù)聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)與社會事務(wù)部預(yù)測，至2050年，全球人口將增至97億。如果農(nóng)作物產(chǎn)量依然維持在現(xiàn)有水平，屆時，人類必將面臨嚴(yán)重的糧食短缺局面。針對這一問題，從21世紀(jì)初開始，世界范圍內(nèi)便掀起了一場以通過生物工程技術(shù)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(rèn)為是此次革命的一個關(guān)鍵突破口。

實(shí)驗(yàn)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(gòu)建了一條新的光呼吸支路，簡稱GOC支路?？蒲腥藛T通過多基因轉(zhuǎn)化技術(shù)成功將GOC支路導(dǎo)入水稻并定位至葉綠體中，由此使光呼吸產(chǎn)生的部分乙醇酸直接在葉綠體內(nèi)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(jī)制。

獲得的GOC工程水稻株系的光合效率、生物量、籽粒產(chǎn)量（早造）分別提高了15%～22%、14%～35%、7%～27%。同時，GOC植株還表現(xiàn)出了許多類似于長期生長在高CO2環(huán)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(xiàn)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(wěn)定，它可能更適應(yīng)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)光合CO2濃縮機(jī)制與高光效種質(zhì)的創(chuàng)制。

前不久，National Science Review發(fā)表了由廣西大學(xué)亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院基因組研究所、中國科學(xué)院基因組研究所和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)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(yīng)用三代測序的PacBio數(shù)據(jù)、二代測序的Illumina數(shù)據(jù)和三維基因組Hi-C數(shù)據(jù)，對沼澤型和河流型水牛分別進(jìn)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(zhì)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(dāng)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(diǎn)共230頭水牛進(jìn)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(tǒng)發(fā)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(fā)現(xiàn)沼澤型水牛和河流型水牛有超過3000萬個SNPs，其遺傳多態(tài)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過黃牛。

這一研究所發(fā)現(xiàn)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(qiáng)大潛力。同時，重要性狀基因調(diào)控機(jī)制的闡明，為培育溫順、生長速度快、產(chǎn)奶量高、抗病力強(qiáng)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(dǎo)。

秉持著“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的科研理念，實(shí)驗(yàn)室不斷深入研究，提高教學(xué)水平，為保障我國糧食、水果、食糖安全和水牛奶業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提供了種質(zhì)、科技和人才支撐。