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农业生物技术国家重点实验室:从辛世文的赖氨酸水稻到林汉明的大豆基因

科研 约 8,646 字 · 18 分钟 更新

一句话结论: 中大农业生物技术国家重点实验室2008年经科技部批准设立、以中国农业大学为伙伴,两任掌门人辛世文与林汉明分别主攻水稻与大豆,2025年重组更名为「全国重点实验室」。

本文为参考区(04 科研)事实型档案,不标可信度徽章,逐项挂官方/学术来源;所涉学者为公开人物,据公开资料据实记名。它换一个角度看这间实验室——不看单项科研成果的细节,而看掌舵的人承托的制度:谁把它建起来、谁接棒、它如何跟内地和世界对接。耐盐大豆从基因到甘肃田间的完整科学历程,另见 耐盐大豆与从基因到甘肃盐碱地;中大国家重点实验室的整体版图,见 中大科研建制


一间农业实验室,为什么会落在香港的大学里?

香港没有大片农田,却有一间国家级的农业实验室,这本身就值得先问一句「为什么」。答案藏在一种特殊的建制里——伙伴实验室(Partner Laboratory)。

香港高校设立国家级实验室的口子,是回归后逐步打开的。据 生物通报道2005年10月,香港大学的「新发传染性疾病」与「脑与认知科学」两所国家重点实验室率先揭幕,是当时内地以外仅有的国家重点实验室。此后名额向各校铺开,中大先后在转化肿瘤学(2006年)、农业生物技术(2008年)等领域获批。这批实验室多以「伙伴实验室」形式与一所内地依托单位对接——香港一方出国际联网、人才与管理,内地一方出规模、资源与应用场景,两头拼成一个完整的科研单元。

农业生物技术国家重点实验室(State Key Laboratory of Agrobiotechnology,SKLA)正是这样一个单元。据 中大研究页,它于2008年中国国家科学技术部批准设立,以中国农业大学为伙伴单位。它的存在逻辑,不是「香港要种地」,而是「香港的分子生物学能力,接到国家的粮食安全命题上」。据 CUHK Research的伙伴实验室页,实验室的使命被表述为通过分子生物技术「提高水稻及其他作物的产量、改善其营养价值并确保粮食安全」,做法是把「农民与育种家的传统智慧」同现代生物技术结合起来。

顺带一提,农业生物技术并非中大在「植物」方向唯一的国家级布局。据 生物通报道所载同一波扩容脉络,中大其后于2009年11月又获批设立「华南与西南植物资源保护与利用」相关的中药与植物资源国家重点实验室(药用植物方向),与农业生物技术实验室分守「作物」与「药用植物」两条战线。两间实验室并置,勾出的是中大把「植物」这一学科强项,切成粮食与药用两块、分别嫁接到国家需求上的整体思路。本文聚焦农业生物技术一支;植物资源方向的归属,以 中大国家重点实验室名单为准。

这一段制度背景,决定了本文接下来的叙述顺序:先讲把它建起来的人。


谁把这间实验室建起来?创始主任辛世文

农业生物技术国家重点实验室的创始主任,是辛世文教授(Samuel Sun Sai-Man)。这个名字在香港科学史上有一个特别的位置——他是香港学界较早跻身中国工程院院士的农业生物技术学者,也是内地学界口中的「植物基因复制之父」。

维基百科,辛世文1942年9月15日生于广州湾赤坎(今广东湛江赤坎区),1966年毕业于香港中文大学新亚书院生物系,其后赴美深造,1974年在威斯康辛大学取得植物生物化学博士学位。他先后在美国ARCO植物细胞研究所任首席科学家兼分子生物部主任、在夏威夷大学任植物分子生理系正教授,1990年代回到中大任生物系讲座教授兼系主任。据 中国工程院院士馆,他于2003年当选中国工程院院士。回校后,他还担纲中大善衡书院的创院院长(2006年至2018年),把科研生涯的后段同书院育人绑在了一起。

辛世文的科研标签,是种子里的蛋白质。据 中国工程院院士馆维基百科,他早年在美国研究期间即以克隆植物基因、揭示植物基因插入序列知名,内地学界因此称他为「植物基因复制之父」。这一基础能力,后来被他导向一个具体的民生命题:以稻米为主食的人群,普遍缺乏必需氨基酸赖氨酸——因为水稻种子里赖氨酸含量偏低。据其院士履历,他通过基因导入技术,把种子蛋白中必需氨基酸的含量显著提高约三成,并据此发展高赖氨酸水稻。从「让种子多存一点好蛋白」到「让穷国孩子少一点营养不良」,这条研究线索日后成了农业生物技术国家重点实验室最早的招牌项目之一。

值得留意的是名字本身:创始主任辛世文(Samuel Sun Sai-Man)的中文名,坊间与部分二手资料偶有误记为读音相近的其他写法。以 中国工程院院士馆所载「辛世文」为准——他是这间实验室从卓越学科中心到国家重点实验室一路走来的奠基者,也是把香港的分子生物学声誉带进国家农业科技体系的关键人物。

辛世文的高赖氨酸水稻,为什么会跟盖茨基金会扯上关系?

因为营养强化作物的研发,在当时被少数跨国种业公司的专利卡住咽喉,而一间慈善基金会正想把这条路重新打开给发展中国家。据 中大2008年官方新闻稿,实验室启动了一项由比尔及梅琳达·盖茨基金会资助、金额达8,800万港元的国际合作项目,联合来自四个国家的六个实验室共同攻关,目标是提高水稻的营养价值。项目落在辛世文长期经营的种子蛋白平台上——把基础研究里「让种子多存一点好蛋白」的能力,接到「让穷国的孩子少一点营养不良」的现实需求上。

辛世文对建室宗旨的表述,被官方记录下来。据 中大另一份2008年新闻稿,他强调实验室要「结合传统育种智慧与现代生物技术,培育具有更高产量与营养价值的新水稻品种」,因为水稻是全球约半数人口的主食。这句话为这间实验室定了调:它不是要做惊世骇俗的前沿玄学,而是要把生物技术落到「一碗饭」上。


这间实验室的根,是一个UGC资助的「卓越学科领域」

农业生物技术国家重点实验室不是凭空冒出来的,它的人才与经费底子,来自更早的一笔大学教育资助委员会(UGC)拨款。

中大2008年官方新闻稿,辛世文自2000年起主持中大「植物及农业生物技术卓越学科领域中心」(UGC Areas of Excellence Centre for Plant and Agricultural Biotechnology),该中心两度获UGC「卓越学科领域」计划资助,合计取得逾6,300万港元(10年期)的支持。国家重点实验室的批设,等于把这块已经运转多年的科研平台,升格挂上了「国字号」的牌子。实验室2008年4月2日获批,同年12月13日正式揭幕。

这条「先有卓越学科中心、后有国家重点实验室」的路径,也解释了为什么它一开门就有拿得出手的项目——盖茨基金会的赖氨酸水稻、后来的大豆基因组,都不是新建实验室从零起步的产物,而是既有团队多年积累的延续。

时间节点 事件 意义
2000年 辛世文主持UGC「植物及农业生物技术卓越学科领域中心」 团队与经费底子成形
2000年代 中心两度获UGC卓越学科计划资助,合计逾6,300万港元 十年期长线支持
2008年4月2日 科技部批准设立农业生物技术国家重点实验室 升格为国家级平台
2008年12月13日 实验室正式揭幕 以中国农业大学为伙伴单位
2000年代 盖茨基金会资助8,800万港元的水稻营养强化项目启动 国际合作招牌项目

接棒的人是谁?从辛世文到林汉明

一间实验室的成色,一半看它怎么起步,一半看它怎么交棒。农业生物技术国家重点实验室的第二代掌门人,是林汉明教授(Lam Hon-Ming)——现任主任,也是把这间实验室从「水稻时代」带进「大豆时代」的人。

中大研究页,实验室现由林汉明担任主任。他自1997年回到中大后持续深耕大豆耐逆研究,思路上有一个关键转向:回到野生大豆——栽培大豆经长期人工选育,部分抗逆基因在驯化中流失,而野生大豆保留了更丰富的抗逆遗传资源。沿着这条思路,团队做出了31个大豆基因组重测序、克隆耐盐基因GmCHX1、完成世界首个参考级野生大豆基因组,并把耐逆品种推广到甘肃盐碱地、把根瘤菌送上中国空间站。这一整条从基因到田间、再到太空的科学历程,本馆已另文详述,见 耐盐大豆与从基因到甘肃盐碱地,此处不再展开。

从辛世文到林汉明,实验室的主粮焦点发生了一次静悄悄的位移:从水稻的「营养强化」转向大豆的「抗逆育种」。这两条线并不互斥——水稻管「吃得有营养」,大豆管「在坏地里也长得出来」,共同扣住实验室「粮食安全」的总命题。而两代掌门人的交棒,也把实验室早期「香港做基础、盖茨出钱、面向发展中国家」的国际主义色彩,逐渐叠加上「香港做基础、内地育种、落地西北旱区」的国家维度。

除了大豆和水稻,实验室还研究什么?林汉明团队的水稻抗病

主粮焦点从水稻转向大豆,并不意味着水稻被放下。据 林汉明在实验室的成员页所载研究方向,团队在大豆之外,也做水稻抗病与信号传导研究。稻瘟病(由稻瘟病菌 Magnaporthe oryzae 引起)是全球水稻的头号真菌病害,严重流行时可造成大面积甚至绝收级的产量损失——把水稻的抗病遗传机制摸清、找到可用于分子标记辅助育种的抗病基因,是与「耐逆」并行的另一条稳产路径。这条线索与辛世文时代的水稻研究一脉相承:实验室对「稻」的关注从未中断,只是从「营养」延伸到了「抗病」。


被忽略的第三支柱:蒋礼文的植物细胞生物学

谈这间实验室,外界的目光几乎全被大豆和水稻这两种作物吸走,却容易漏掉它的第三支柱——植物细胞生物学。撑起这根柱子的,是实验室的另一位核心学者、蒙民伟担纲的蒋礼文教授(Liwen Jiang)。

如果说辛世文和林汉明研究的是「哪个基因让作物更好」,蒋礼文研究的则是更底层的问题:植物细胞内部,蛋白质是怎么被运送和分拣的。据 中大官方新闻稿,蒋礼文团队发现了一种此前被忽视的新型细胞器——EXPO(exocyst-positive organelle,胞外体阳性细胞器),它负责植物细胞里一条「非经典」的蛋白质分泌通路,其功能之一是向外释放抗菌物质以对抗病原体。这是植物细胞生物学领域一项被国际同行广泛引用的原创发现。

蒋礼文把这套细胞机制的研究,进一步组织成了一个大学级平台。据同一新闻稿,他领导的「细胞器生物合成与功能研究中心」(Centre for Organelle Biogenesis and Function)获研究资助局「卓越学科领域」第六轮计划约4,700万港元资助;他本人则曾获裘槎优秀科研者奖(Croucher Senior Research Fellowship,2009至2010年度)。他对这项研究的产业前景有一句直接表述:

「我们的研究,对香港与内地的生物技术产业具有潜在应用价值——既可提升植物作为生物燃料原料的价值,也可增强作物在高逆境环境下的生产力。」

这句话点出了细胞生物学这根「第三支柱」与前两根的连接点:植物生物反应器——即把植物细胞改造成生产蛋白质、疫苗或工业原料的「微型工厂」。辛世文当年做的「种子当反应器」(seeds as bioreactors),与蒋礼文对蛋白质运输路径的解析,本质上是同一命题的两端。三位学者、三种作物尺度(田间作物、种子、细胞器),拼出了这间实验室的完整研究版图。

学者 在实验室中的角色 研究焦点 代表方向
辛世文 创始主任 种子蛋白与水稻营养强化 高赖氨酸水稻、种子生物反应器
林汉明 现任主任 大豆基因组与作物耐逆、水稻抗病 野生大豆、耐盐基因、稻瘟病抗性
蒋礼文 核心PI 植物细胞生物学 EXPO细胞器、蛋白质运输、植物生物反应器

实验室的「家」在哪里?一个研究所与它培养的人

国家重点实验室是一块「牌子」,但科研的日常是在实体的院系与研究所里进行的。农业生物技术国家重点实验室的学术母体,是中大生命科学学院下的植物分子生物学及农业生物科技研究所(Institute of Plant Molecular Biology and Agricultural Biotechnology,IPMBAB)。据 维基百科,辛世文长期担任该研究所所长;蒋礼文亦曾主持这一平台。换句话说,实验室的三根支柱——种子蛋白、大豆基因、细胞生物学——共用同一个学术屋檐,人才、仪器与研究生梯队在其中流转。

这也解释了这间实验室一个不太被外界谈论的产出:。它既是发论文、出品种的科研单元,也是训练下一代植物分子生物学家的培养基地。辛世文在善衡书院做创院院长的十二年(2006至2018年)、蒋礼文的研究生屡获国际研讨会奖项,都是实验室「育人」一面的侧写。对一间坐落在缺乏农田的城市里的农业实验室而言,它最稳定的「产出」,或许恰恰不是某一颗种子,而是一批懂得如何把基因研究接到粮食命题上的研究者。

「香港做基础、内地做应用」到底是怎么分工的?

伙伴实验室这套制度的核心,是一句常被引用却少被拆解的话——「优势互补」。把它落到农业生物技术国家重点实验室身上,可以看得比较具体。

CUHK Research的伙伴实验室页,实验室的战略设计,是把香港在全球联网、国际人才与现代管理方面的优势,同内地在经济体量、科研规模与自然资源方面的优势对接起来。这不是空话:辛世文的赖氨酸水稻要接盖茨基金会与四国六室的国际网络,靠的是香港一端;林汉明的耐逆大豆要在甘肃黄土高原旱区做区域试验、落成陇黄系列品种,靠的是内地一端。香港这间实验室更像整条链条的「上游发动机」——出基因、出机制、出品系,再交由内地依托单位与省级农科院完成育种和推广。

这套分工也有它的天然约束。香港缺农田、缺大规模田间试验条件,决定了这间实验室很难把「从基因到餐桌」的每一环都自己做完;它必须靠伙伴机制把下游接出去。反过来,正因为它专注上游,反而能把有限的科研资源集中在最需要国际视野与精密仪器的基础环节。实验室以中国农业大学为主要伙伴,同时与中国国家杂交水稻工程技术研究中心、中国科学院、中国农业科学院等机构合作,构成的正是这样一张「香港出脑、内地出地」的协作网。

这张协作网的一条线,甚至可以回溯到实验室建室之前。据 维基百科,早在1999年,辛世文便与「杂交水稻之父」袁隆平合作,运用分子遗传学技术改良杂交水稻的品质、并对水稻与大豆开展功能基因组研究。名单上那间「国家杂交水稻工程技术研究中心」,正是袁隆平主持的机构。也就是说,实验室后来与内地水稻科研的对接,并非行政指配的空壳合作,而是建立在创始主任本人早年真实科研交往之上的延续——制度的伙伴关系,往往先由科学家个人的合作织就,再被建制固定下来。这一点,也让「伙伴实验室」四个字多了一层人情的底色。


2025年的一次改名,意味着什么?从「国家重点实验室」到「全国重点实验室」

如果你在2026年去查这间实验室的正式名称,会发现它正处在一次全国性建制调整的尾声——牌子上的字,正在从「国家重点实验室」换成「全国重点实验室」。

这不是中大一家的事,而是内地自2022年启动、席卷全国的国家重点实验室重组工程的一部分。据 中国新闻网报道,香港特区政府创新科技署于2023年底启动在港实验室的重组;国家科学技术部于2025年1月批准了15所在港实验室的申请,这些实验室日后统一改名为「全国重点实验室」,并于2025年7月1日起正式运作。2025年8月25日,15所全国重点实验室在香港特区政府总部获授牌,行政长官李家超、科技部部长阴和俊、中央驻港联络办主任周霁等出席。据报道,这15所实验室分属香港大学、香港中文大学、香港科技大学、香港理工大学及香港城市大学,「涵盖医疗、农业、生态环境、物理等研究领域」。

农业生物技术国家重点实验室正是其中「农业」一格的承载者。据 中大2025年公告,中大在这轮授牌中共有四所国家重点实验室获颁牌匾,其中农业生物技术实验室由林汉明教授领导。同一批次里,中大还新设了量子信息技术及材料国家重点实验室——把这间农业实验室放进这个「农业与量子并肩获牌」的画面里看,恰好折射出中大国家级实验室版图「从农医化到量子」的整体演进(详见 中大科研建制)。

这次重组带来的不止是名称。据中新社报道,重组后每所实验室将继续获特区政府每年2,000万港元资助,所属大学须另提供每年不少于400万港元的配套支持;获批实验室须订定未来五年的工作计划、阶段性目标与绩效指标,并按年提交进度报告。这意味着「全国重点实验室」不只是换块牌子,更是把香港的国家级实验室,纳入了一套更强调「解决国家重大需求背后科学问题」、更看重考核与产出的管理框架。

这套新框架的门槛并不低。据 立法会工商及创新科技事务委员会讨论文件,这轮15所获批之外,另有7所申请被驳回,据创科署说明,原因包括「研究团队的体量偏小、目标定位仍需凝练、研究方向零散」。获批的15所中,12所由现有国家重点实验室重组而成、3所为新建。农业生物技术实验室以其两代掌门人积累的成果与清晰的「粮食安全」定位顺利过关,某种程度上正是「团队体量、目标凝练、方向集中」这三条隐形标准的正面注脚——它从不缺一个能被一句话说清的使命。

年份 香港国家级实验室建制的关键节点 与本室的关系
2005年 港大首两所国家重点实验室揭幕,内地以外首见 打开香港高校设国家级实验室的口子
2008年 中大农业生物技术国家重点实验室获批设立 本室诞生,以中国农业大学为伙伴
2018年 在港「伙伴实验室」统一正名为「国家重点实验室」 去掉「伙伴」前缀,地位对齐
2025年1月 科技部批准15所在港实验室重组更名 本室在列,属「农业」领域
2025年7月1日 15所「全国重点实验室」正式运作 进入五年绩效考核框架
2025年8月25日 15所实验室在政府总部获授牌 中大四室获牌,农业室由林汉明领导

一间实验室的「双身份」:面向世界,也面向国家

把辛世文、林汉明、蒋礼文三个人和这一串年份并置着看,农业生物技术国家重点实验室的性格就清楚了:它是一间双身份的实验室。

面向世界的一面,写在它的国际合作里——辛世文的赖氨酸水稻接盖茨基金会与四国六室、蒋礼文的细胞器研究登上国际顶刊、实验室的基因组数据向全球科学家开放。面向国家的一面,写在它的建制与落地里——它是国家实验室体系中的一个节点,以中国农业大学为伙伴,成果流向甘肃的盐碱地,2025年又随全国重点实验室的大盘一同重组进新的管理框架。

这两重身份并不冲突,反而互为条件:正因为它有香港的国际网络与人才,它才被国家纳入体系、赋予「国字号」的平台;也正因为它接入了国家的规模与资源,香港实验室里发现的一个基因,才可能变成西北旱区里农民真正种下去的一颗豆子。从一颗种子里的赖氨酸,到一间实验室的两块牌子,这条线索讲的其实是同一件事——把香港的基础科研,接到国家的粮食命题上

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来源 · 自行复核