——亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室

　　
　　亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室（简称“实验室”）是我国唯一的以华南地区重要农作物、果树和水牛等农业生物种质资源为研究对象的国家级科研平台。实验室是以2003年建立的“广西亚热带生物资源保护利用国家重点实验室培育基地”为基础，整合广西大学和华南农业大学的优势资源，于2011年3月立项建设，2014年7月通过科技部建设验收，2016年在科技部首轮评估中获得良好。
　　
提高科技创新能力
　　实验室针对具有国家战略意义的粮食作物水稻、食糖原料作物甘蔗、工业和生物能原料作物木薯、南方特色水果以及南方奶业奶源动物奶水牛，开展系统性的种质资源保护、基础生物学和遗传育种的应用基础研究，阐明重点作物性状形成与调控机制，为我国亚热带农业健康发展提供可靠的资源和技术保障以及科技人才支撑，提升边疆民族地区的科技创新能力。
　　实验室共设置农林资源保护与利用、水牛遗传改良与快速扩繁、作物育性发育与遗传改良和作物抗逆与养分高效利用四个研究方向。
　　1.农林资源保护与利用
　　收集稻属、甘蔗、木薯、大豆、南方特色果树、特色林木和经济植物等种质资源，进一步丰富异地保存基地和设施保存库种质资源；系统开展种质资源评价和研究，发掘控制育性、抗性和高产优质等关键基因。重点研究作物品种的产量和品质形成机理、遗传与环境的互作机制、重要性状基因定位，获得一批有重要价值的育种材料。
　　2.作物育性发育与遗传改良
　　克隆作物育性和发育相关重要基因，阐明调控机理；创建新型可控水稻不育系及杂交制种体系；开展基于多基因转化和基因编辑的水稻重要性状的遗传改良研究；鉴定、定位和利用与水稻产量、品质等重要性状相关的功能基因，建立重要性状和基因的代换系库和分子标记信息库，研究高效的品种分子设计和基因聚合技术，开展作物分子设计育种体系研究，为作物遗传改良提供技术支撑。
　　3.作物抗逆与养分高效利用
　　研究亚热带重要农业作物对生物和非生物胁迫的适应机理。重点研究亚热带作物适应高低温逆境的分子机理、作物根系养分高效利用和耐受金属毒害的机理；亚热带重要作物与病原物互作的生物学机制，包括病原致病机理、种质抗病性和抗虫性机制的研究；为作物抗逆性状改良提供理论和技术支撑。
　　4.水牛遗传改良与快速扩繁
　　研究水牛的繁殖、泌乳生理以及繁殖与产奶性状的基因调控网络，克隆与水牛繁殖和产奶性状密切相关的基因，阐明其分子机制；建立基因操作、干细胞分离培养、体细胞克隆、转基因和转基因克隆等技术平台，为转基因水牛新品种培育提供技术支持；开展良种水牛种质资源的保护与快速扩繁、精子分离性别控制等技术的研究与集成，建立一整套快速繁育良种水牛的技术体系。 
　　
提供科技和人才支撑
　　实验室针对华南地区重要农作物、特色果树、特种经济植物和水牛的种质资源开展应用基础研究和种质创新、新品种培育，建设成为我国亚热带重要的农业生物种质资源收集保护基地、国际先进的科学研究基地和高层次创新人才培养中心。
　　目前，实验室有固定人员79人，包括中国科学院院士2人、国家杰出青年3人、国家优秀青年基金获得者1人、万人计划获得者1人、国家百千万人才9人、长江学者3人、中国科学院百人计划1人、青年长江学者2人、广东省“南粤百杰”2人、广东珠江学者4人、广西八桂学者6人、广西特聘专家3人。     
　　 2011—2017年，实验室共承担国家级项目244项，省部级项目229项，合计经费约4.5亿元；发表SCI论文695篇，获得发明专利授权155项，国审品种5个，省审品种45个；共培养博士266人，硕士1007人，出站博士后97人；获得国家科技进步奖二等奖1项，广西自然科学奖一等奖2项，广西科技进步奖一等奖3项，广东科学技术奖一等奖3项。     
　　此外，实验室学术交流非常活跃，已主（承）办国际国内学术会议近20次，共资助了75项开放课题，资助经费约569万元，项目进展良好。实验室有19人（36人次）在国际重要学术机构或国际期刊任职，58人次在重要学术会议上作特邀报告或大会报告。
　　实验室还邀请国（境）内外知名专家来室讲学或做学术报告259人次。实验室与中国科学院、中国农科院、北京大学、美国马里兰大学和法国科学院等著名大学和研究机构保持密切的学术联系。
　　
取得突破性进展
　　据联合国经济与社会事务部预测，至2050年，全球人口将增至97亿。如果农作物产量依然维持在现有水平，届时，人类必将面临严重的粮食短缺局面。针对这一问题，从21世纪初开始，世界范围内便掀起了一场以通过生物工程技术提高植物光合效率为中心的“第二次绿色革命”，而“光呼吸代谢工程”被认为是此次革命的一个关键突破口。
　　实验室利用水稻自身的3个基因，即OsGLO3（乙醇酸氧化酶）、OsOXO3（草酸氧化酶）和OsCATC（过氧化氢酶），成功构建了一条新的光呼吸支路，简称GOC支路。科研人员通过多基因转化技术成功将GOC支路导入水稻并定位至叶绿体中，由此使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，从而形成一种类似C4植物的光合CO2浓缩机制。
　　获得的GOC工程水稻株系的光合效率、生物量、籽粒产量（早造）分别提高了15%～22%、14%～35%、7%～27%。同时，GOC植株还表现出了许多类似于长期生长在高CO2环境条件下的表型性状。更有趣的是，GOC水稻叶片中的氮素含量也表现出显著提高，这意味着光呼吸代谢的分流也可能减少了氮损耗从而提高了植物的氮素利用效率。鉴于GOC支路对提高生物量更为稳定，它可能更适应于对块茎类植物如土豆、甘薯、木薯等粮食作物的高光效改良。该项研究是首次在主要粮食作物中并且在大田种植条件下成功实现光合CO2浓缩机制与高光效种质的创制。
　　前不久，National Science Review发表了由广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、中国农业科学院基因组研究所、中国科学院基因组研究所和中国农业大学等单位合作完成的题为“Understanding divergent domestication traits from the whole-genome sequencing of swamp and river buffalo populations”的研究论文，从基因组水平回答了水牛驯化起源的几个重要问题。
　　研究综合应用三代测序的PacBio数据、二代测序的Illumina数据和三维基因组Hi-C数据，对沼泽型和河流型水牛分别进行全基因组测序和组装，获得沼泽型水牛2.62Gb和河流型水牛2.65Gb的高质量染色体级别参考基因组，BUSCO评估率分别为96.8%和96.0%。其中，沼泽型水牛1号染色体相当于河流型的9号染色体和4号染色体。研究还对中国、印度、巴基斯坦、越南和意大利等15个国家28个采样点共230头水牛进行了基因组重测序，基于基因组单拷贝基因序列变异绘制的系统发育树的分析表明，沼泽型水牛和河流型水牛的分化时间约在1.1百万年～3.5百万年（Mya）；发现沼泽型水牛和河流型水牛有超过3000万个SNPs，其遗传多态性远远超过黄牛。
　　这一研究所发现的沼泽型水牛和河流型水牛丰富的遗传多样性，表明水牛亚种间杂交育种具有强大潜力。同时，重要性状基因调控机制的阐明，为培育温顺、生长速度快、产奶量高、抗病力强且耐粗饲的理想的乳肉役兼用型中国水牛新品种提供了理论指导。
　　秉持着“开放、流动、联合、竞争”的科研理念，实验室不断深入研究，提高教学水平，为保障我国粮食、水果、食糖安全和水牛奶业的可持续发展，提供了种质、科技和人才支撑。