林木资源的守护者
——林木遗传育种国家重点实验室

2020-12-14 02:53

科学中国人 2020年20期

林木遗传育种国家重点实验室是我国林学学科唯一的国家重点实验室（以下简称“实验室”），由中国林业科学研究院与东北林业大学联合共建，2011年获批建设，2014年通过建设期验收。实验室的前身是“国家林业局林木培育重点实验室”和“林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室”。

特色鲜明，科学育种

林木遗传育种国家重点实验室面向现代林业发展的国家战略需求，开展基础与应用基础研究，系统研究林木功能基因组，揭示林木重要目标性状形成的分子生物学基础，培育林木优质新品种，为我国现代林木育种的发展做出重大创新性贡献。实验室主要从三个方向展开研究。

方向一：林木种质创新与利用

系统揭示重要林木树种的遗传结构及遗传多样性，建立种质资源精准鉴定与评价技术体系，筛选核心种质；利用基因工程、基因组技术与常规育种技术创制林木优异种质；构建多目标育种群体，创制林木新品种与高效繁育体系。

方向二：林木功能基因组

解析重要树种的全基因组信息，揭示林木重要目标性状的基因组学特征和环境适应性的基因组基础；阐明林木基因家族起源、分化及功能意义；系统开展比较基因组学、蛋白质组学和代谢组学研究，构建决定育种性状形成的基因调控网络，阐明重要目标性状形成的生物学基础。

方向三：林木重要性状形成的分子基础

鉴定、克隆决定木材品质、抗逆和速生等重要目标性状的关键基因，解析其分子和生理生化机制；系统研究特异调控林木木质素、纤维素等代谢产物合成的调控因子，建立精准的分子调控模型；构建重要育种性状形成的表观修饰图谱，阐明性状形成的表观遗传机制。

实验室由28个课题组组成，现有固定科研人员88人，其中研究员/教授46人、博士生导师42人，形成了一支由中国工程院院士（1人）、原“973项目”首席科学家（2人）、国家杰青（1人）、国家优青（4人）、国家万人计划（5人）、国家百千万人才（5人）和科技部重点领域创新团队（1个）等高层次人才领军的科研队伍。客座研究员、访问学者、博士后等流动研究人员每年在20人以上。

至今，实验室已主持原“973”、原“863”、国家自然科学基金委重点、国家重点研发计划、国家科技支撑计划、科技基础性工作专项和林业公益性科研专项等一系列重大科研项目，在林木遗传育种领域取得了一批具有国际领先水平的研究成果。已在Plant Cell、PNAS、Nature Communications、Nature Protocols、PLoS Genetics、Plant Physiology、Plant Journal等杂志上发表SCI论文500余篇。

文冠果树

近些年，实验室的科研人员通过分子生物学、基因工程与常规育种技术相结合的先进手段，利用高倍电子显微镜与高分辨率质谱仪等高新设备对林木组织进行观察，并选育、培育了具有高产、优质、高抗等特性的林木良种。2020年6月，实验室在杨树木质部发育分子机制研究方面取得新进展，为提高生物燃料转化率和生物能源树种基因工程改良提供潜在的候选基因，对杨树分子设计育种具有重要理论参考。同时，实验室还采集了分布于中国北方典型地理区域的26个地理种源地的文冠果种子，对其脂肪酸特性进行测定与分析，揭示了文冠果不同种源种子特性地理变异规律，并进行种源区划，筛选出相应的优良种源。在当前文冠果育种基础相对薄弱的情况下，优良种源的筛选现已得到了国内众多木本油料生产企业及个人的关注，并应用于生产实践中，可以得到27.65%的增益。

实验室拥有科研用房11690平方米，科研温室20460平方米，实验林场2600公顷，建成了基因组学、蛋白质组学、代谢组学、生物信息学、显微成像和育种基地等6个专业技术平台。如今，实验室已经发展成为我国林木遗传育种的重要研究基地和人才培养高地，其目标是建成本领域特色鲜明、具有重要国际影响力的国家重点实验室。

整顿改革，焕然一新

8月，科技部基础司公布了生物、医学和信息领域国家重点实验室整改核查结果，林木遗传育种国家重点实验室通过整改核查，将按照良好类实验室予以支持。

根据《科技部关于发布2016年生物和医学领域国家重点实验室评估结果的通知》要求，科技部基础研究司委托科技部高技术研究中心对林木遗传育种国家重点实验室整改情况进行了核查，考核结果表明，林木遗传育种国家重点实验室在主管部门国家林草局、教育部，以及依托单位中国林业科学研究院和东北林业大学的大力支持下，针对评估中提出的意见和建议，认真查找自身存在的问题，采取了切实有效的整改措施，解决了实验室建设的主要问题，呈现了良好的发展态势，符合国家重点实验室建设的总体要求。

整改以来，新的领导班子制订并落实了各项整改措施，凝练优化实验室的研究方向和研究内容，改革实验室组织结构，增设实验室室务委员会，重新招聘实验室研究人员，加大人才引进力度，加大开放交流，增加实验室经费投入，建立高水平研究平台。

在主管部门和依托单位的大力支持和实验室全体职工的努力下，实验室在承担科研项目、发表论文、人才培养、获奖等方面，较上一评估周期均有显著提升：实验室固定人员主持和承担各类科研项目201项，其中新增任务146项，分别较上一评估周期增长93.27%和102.78%，总到位科研经费为21991.26万元，年均5497.82万元，人均到位经费249.90万元，较上一评估周期，分别增长28.65%、60.75%和17.10%；在林木重要树种良种选育与高效繁育、林木基因家族逆境适应的进化遗传机制、林木次生生长分子机制等基础与应用基础方面获得一批有重要影响的自主科研成果，发表SCI收录论文332篇，其中，35篇文章发表在Nature Communications、Plant Cell、PNAS、Current Opinion in Biotechnology等国际著名刊物上；实验室引进优秀学科带头人，培养高素质人才，在人才培养方面取得了长足的进步，共获得国家及省部级人才计划37人次，是上一评估期的2.2倍，新增中国工程院院士1人，国家杰青1人，国家优青4人，中青年科技创新领军人才2人，5人入选国家“万人计划”，1人入选国家“百千万人才工程”；实验室科研成果获梁希林业科学技术奖一等奖2项、二等奖3项。

实验室还加强了与国内外相关研究机构和高校的合作与交流，创办了香山林学论坛，并举行系列讲座52期，邀请了美国国家科学院院士、加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC）林学院资深教授、法国农业科学院院士等国内外专家学者来实验室讲学；开展香山青年论坛、林苑研究生沙龙，以及技术讲座等系列论坛，全面覆盖实验室各个层次的学术研究需求，逐渐成为实验室在林学领域内独有的学术品牌；创办全国林木遗传育种研究生学术论坛，弥补了林木遗传育种领域研究生论坛零的空白，为研究生学术能力的培养和提高打造了良好的交流平台；主办/承办/协办重要国际/国内和双边学术会议12次，先后有108人次在国内、国外讲学，其中特邀报告20人次；设置开放课题39项，累计资助经费368.5万元，经开放课题资助发表的SCI论文共计32篇，较上一评估周期增长23篇；购置一系列先进实验设备，不断加强实验设备的自主研发和实验方法的自主创新，获批14项发明专利和7项实用新型专利；实验室新增配套组培室、温室等实验设施约3456平方米。

为了改善和提升实验室基础设施条件，国家林草局批准了“中国林科院林木遗传育种国家重点实验室基础设施改造项目”，2674万元投资全部到位，目前，该项目已开工建设；同时，“林木遗传育种国家重点实验室基础研究仪器设备购置项目”获得国家林草局批准立项，项目将投资2758万元购置69台（套）基础研究仪器设备，实验室的科研支撑能力和行业服务水平将得到显著提高。