农业生物技术：农业生物技术国家重点实验室、耐盐大豆与从基因到甘肃盐碱地

中大耐盐大豆研究最动人的一面，是它真的种到了地里——香港的基础科研（基因发现）、内地的育种合作（品种培育）、西北盐碱地的实际种植（产业落地），串成一条罕见的完整链条。本文为参考区（04 科研）事实型档案，不标可信度徽章，逐项挂学术/官方来源；所涉学者为公开人物，据公开资料据实记名。它先交代承载这项研究的机构——农业生物技术国家重点实验室(SKLA)，再展开从基因到田间、再到太空的科研历程。

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# 一、问题：盐碱地与粮食安全

全球大量耕地因盐碱化而退化，无法种植普通作物。能否培育出耐盐的大豆品种，让盐碱地重新产出粮食？这是一个兼具科学难度与现实意义的问题——它直接关系到边际土地的利用与粮食安全。中大生命科学学院大豆研究中心对这一问题的回答，是一段横跨基础研究与田间应用、长达十余年的历程，而承载它的机构，是中大的农业生物技术国家重点实验室。

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# 二、农业生物技术国家重点实验室(SKLA)从何而来

香港中文大学农业生物技术国家重点实验室（State Key Laboratory of Agrobiotechnology，简称 SKLA）的设立，有一条清晰的制度脉络。据 CUHK 官方新闻稿^※，实验室于 2008 年 4 月 2 日获得国家科学技术部批准设立，成为中大当时的第二所国家重点实验室（同校转化肿瘤学领域的国重室已于 2006 年先行批设）。

这一设立并非从零起步。SKLA 的人才与学术根基，来自中大植物及农业生物技术研究所——该研究所在此前已获大学教育资助委员会「卓越学科领域」计划两度资助，合计取得逾 6,300 万港元（10 年期，UGC 卓越学科领域计划，2000 年代）的支持。实验室正式揭幕为 2008 年 12 月 13 日。

# 创始团队与主要合作方

创始期的领导架构，据 CUHK 官方新闻稿^※如下：

主要合作单位方面，据官方资料，SKLA 确立了以中国农业大学(China Agricultural University, CAU)为首要大陆伙伴的格局。此外，实验室还与中国国家杂交水稻工程技术研究中心、中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国农业科学院作物科学研究所、中国水稻研究所（杭州），以及北京大学、清华大学、扬州大学等机构开展合作，国际合作方涵盖美国、英国、日本的研究单位。

# 三大研究主线

据 SKLA 官方网站^※，实验室当前聚焦三个核心方向：

这一框架与建室之初的核心使命一脉相承——据 官方新闻稿^※援引辛世文教授的表述，实验室的根本目标是「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作物。

SKLA 建室以来的两任主任、创始团队构成与「伙伴实验室」这一建制本身的来龙去脉，详见 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——该文并记录了 SKLA 于 2025 年随港内多所国家重点实验室一并重组、获授「全国重点实验室」牌匾一事。本文聚焦大豆这一条科学与产业主线本身。

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# 三、水稻营养强化：辛世文团队与盖茨基金会的合作

SKLA 早期最受国际关注的研究之一，是水稻赖氨酸营养强化。赖氨酸是水稻种子中含量最低的必需氨基酸，也是以稻米为主食人群营养摄入的主要短板之一。据 CUHK 官方新闻稿^※,SKLA 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（Bill & Melinda Gates Foundation，2000 年代批出）的国际合作研究项目，与来自四个国家的六个实验室联合攻关，目标是提高水稻的营养价值。这一项目与 SKLA 的合成与功能基因组学平台深度整合，体现了建室之初「依托香港的国际联网优势，联动大陆资源」的制度设计初衷。

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# 四、大豆基因组的科学历程：从 31 个基因组到耐盐基因

大豆方向的突破，由林汉明教授领衔。据 CUHK 生命科学学院^※，他自 1997 年回到中大起便持续深耕大豆耐逆研究，迄今已逾二十年。这项研究的思路转折，在于回到野生大豆：栽培大豆经长期人工选育，部分抗逆基因可能在驯化过程中流失；而野生大豆(Glycine soja)在自然界历经环境选择，保留了更丰富的抗逆遗传资源。

林汉明的履历本身也是一条「出走再回来」的路径：据 维基百科^※，他 1985 年于中大生物学系毕业后赴美攻读博士，1992 至 1996 年在纽约大学从事氮代谢研究，1998 年回港加入中大，此后再未离开大豆这一课题。2017 年，其大豆基因组研究获中国教育部「高等学校科学研究优秀成果二等奖（科学技术）」；2023 年 7 月，他因「对香港农业可持续发展贡献良多」获香港特区政府颁授荣誉勋章(MH)。

# 2010:31 个大豆基因组的《自然·遗传学》封面文章

据 发表于 Nature Genetics 的学术论文^※，林汉明团队联合 BGI（华大基因）对 31 个野生与栽培大豆基因组重测序，系统揭示了野生大豆与栽培大豆之间的遗传多样性格局与人工选择痕迹——这是当时规模最大的大豆基因组比较研究之一，成果以封面形式于 2010 年 12 月刊出。核心发现是：野生大豆的等位基因多样性显著高于栽培种，意味着驯化过程中人类选择已造成大量遗传资源的流失，而这些「流失」的基因，正是改良现代大豆的潜在宝库。

# 2014：克隆出耐盐基因 GmCHX1

据 发表于《自然·通讯》(Nature Communications)的学术论文^※，2014 年，团队通过全基因组测序，从野生大豆中识别并克隆出一个新的耐盐基因 GmCHX1。GmCHX1 是一个离子转运体基因，推测通过降低细胞内钠/钾比率(Na⁺/K⁺)发挥耐盐功能。这一发现为此后的分子标记辅助育种提供了直接的靶点——据 中大同年公告^※，这把「从野生大豆中克隆出主效耐盐基因」的成果，是林汉明团队逾十年田间与实验室工作的结果，被校方称为优质耐盐大豆规模化生产的里程碑。

「向野生求援」的母题：这一思路与本馆所记中大其他突破（光纤、NIPT）的「观念转向」异曲同工——当栽培大豆里找不到耐盐答案时，团队转向被忽视的野生大豆。真正的突破，往往来自对「该去哪里找」这一问题的重新回答。

# 同一个基因，两个名字：GmCHX1 与 GmSALT3

一个值得记录的科学史细节是，林汉明团队并非当年唯一锁定这个位点的团队。据 大豆盐耐性基因二十年研究综述^※，同样在 2014 年，由澳大利亚阿德莱德大学 Rongxia Guan 等人领衔、联合中国东北农业大学等机构的另一支团队，通过图位克隆与全基因组关联分析，独立确认了同一个耐盐位点，并将其命名为 GmSALT3（也称 GmNcl）。两项成果几乎同期发表于同一期刊，此后学界为免混淆，多统一以 GmCHX1 指称该基因——这是基因发现史上并不罕见的「平行独立发现」：不同团队从不同的群体、用不同的方法，殊途同归地锁定了同一段 DNA。

据 发表于 Frontiers in Plant Science 的论文^※，对中国大豆育种六十年历史的回溯性分析显示，携带 GmCHX1/GmSALT3 耐盐等位基因的品种，在这六十年间的推广过程中已呈现出被自然选择与人工选择共同放大的趋势，从侧面印证了这一基因座在大豆育种实践中的真实价值，而不只是实验室里的理论发现。

研究并未止步于 2014 年的克隆。据 发表于 Journal of Experimental Botany 的论文^※，2024 年一项后续研究在 GmCHX1 启动子区找到一个新的自然变异——一处位于 STRE 顺式元件上的单碱基改变，能让该基因从「持续高表达」切换为「仅在盐胁迫下诱导表达」的模式，理论上更省能量、对产量的拖累更小。这意味着耐盐基因的故事至今仍在继续：从「有没有耐盐基因」到「哪种表达方式的耐盐基因，副作用最小」。

# 2019：首个参考级野生大豆基因组

从 31 个基因组的群体规律，到一个物种的精密地图——据 CUHK 官方 2019 年新闻稿^※，团队联合 BGI 基因组学等机构，利用第三代测序技术，于 2019 年 4 月 3 日宣布完成世界首个参考级野生大豆基因组——即野生大豆品系 W05 的染色体级高质量基因组组装，成果同样发表于《自然·通讯》。

「参考级基因组」的价值：参考级基因组相当于为一个物种绘制了高精度的「遗传地图」。借助这张地图，团队发现了野生与栽培大豆之间一系列重要结构差异，包括第 11 号与第 13 号染色体之间的易位事件、以及控制种皮颜色的 I 基因座处的大型基因组倒位——后者正是大豆由「深色种皮」驯化为「黄色种皮」这一驯化之谜的基因学解释。这一基础工程，使耐盐基因的发现从「碰运气」变为「按图索骥」。

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# 五、产业落地：甘肃盐碱地上的「陇黄」大豆

基础研究的最终出口，是可以在土地上生长的作物。据 CUHK 官方特稿^※，林汉明与甘肃省农业科学院张国宏教授、中国农业科学院邵桂花教授等大陆育种专家合作，运用分子标记与传统育种相结合的方法，成功培育出三个耐盐耐旱大豆品种：陇黄 1 号、陇黄 2 号、陇黄 3 号，并在甘肃省通过正式测试。

据 官方特稿^※，截至 2021 年，三个品种在甘肃省黄土高原旱区的推广面积已逾 40,700 公顷，横跨约 2,000 公里的旱地区域。据 CUHKUPDates 官方专访^※，试验田最早选址于甘肃庆阳与平川两地，团队专挑「需水量低、生命力顽强」的新品种作先驱作物，逐步改良盐碱与贫瘠土质。品种自 2016 至 2017 年间陆续通过省级审定，据同一报道，2016 至 2023 年累计推广种植 118 万亩（约合 78,700 公顷），为当地农民累计增收约 6,900 万元人民币——这组数字比 2021 年的中期统计更完整地覆盖了推广的全周期。研究还延伸至南非，在当地建立了 20 公顷的试验农场，并资助为一个受旱灾困扰的欠发达村庄修建围栏，让农民得以种植耐旱大豆等作物，以协助非洲小农应对粮食安全挑战。

从香港实验室到甘肃田间：这是一条罕见的完整链条——香港的基础科研、内地的育种合作、西北盐碱地的实际种植。它使中大的农业科研，不止停留在论文与基因组上，而是化作了能在边际土地上生长的真实作物。

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# 六、大豆还上过太空

林汉明团队的研究边界，在 2023 年延伸到了低地球轨道。据 CUHK 官方新闻稿^※，2023 年 5 月 10 日，SKLA 与中国载人航天工程办公室、华润集团科技研究院、神舟生物科技集团合作，将大豆根瘤菌样本随天舟六号货运飞船送入中国空间站天宫——这是香港首个进入太空的农业科研项目。项目目标是通过对比太空内外根瘤菌的基因变异，筛选固氮效率更优的新型菌株，为气候适应型农业开拓前沿思路。

搭载的不止根瘤菌。据 环球时报采访转载^※，同年 5 月，陇黄大豆种子也随神舟十六号载人飞船一同升空，与天舟六号的根瘤菌样本在轨约半年后，于 2023 年 11 月底一并返回地球。林汉明这样解释实验的出发点：「将大豆和根瘤菌放到失重状态下，其实就是模拟一下，如果达不到地球地心吸引力的情况下，大豆能产生什么变化」——团队随后对返回样本展开基因组层面的比对分析，截至 2024 年 8 月受访时，相关成果仍待择机公布。林汉明也谈及更远的构想：「未来，我们可以尝试在火星在月球在太空种大豆」，理由是大豆能与根瘤菌共生固氮、利用空气中的氮元素自产养分，相比马铃薯等作物能提供更多蛋白质，是地外农业里颇具潜力的候选作物。

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# 七、意义：一颗大豆里的「中大科研三性」与「国家维度」

耐盐大豆研究集中体现了中大科研的三重特性：原创性（从野生大豆中发现新基因、绘制首个参考级基因组）、转化性（从基因到品种到田间的完整链条）、社会性（直面盐碱地利用与粮食安全这一关乎民生与国家的重大现实问题）。

从制度上看，SKLA 的定位是「伙伴实验室」——以中国农业大学为主要大陆依托单位，把香港在国际联网、人才储备、现代管理方面的优势，与内地在经济规模、科研体量、自然资源方面的优势进行「互补性战略对接」。这意味着 SKLA 不是封闭于香港校园内的地方性研究机构，而是国家农业科技创新网络中的一个节点——它的成果流向甘肃的盐碱地，它的基因组数据向全球科学家开放共享，它的根瘤菌搭乘货运飞船进入中国空间站。

在中大的科研叙事里，耐盐大豆常与光纤、NIPT、网络编码并列为标志性突破。但它独有的温度在于：它最终落在了土地上、落在了农民的收成里。

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# 八、不止一所实验室的事：大豆研究的国际政策倡议

林汉明的大豆研究并未止步于发表论文与培育品种，还延伸到了推动国际农业政策议程。据 CUHKUPDates 官方专访^※，他联合来自澳大利亚、中国大陆、南非、美国与英国的豆类研究学者，共同撰写了一份题为《豆类：人类健康与农业可持续性的解决方案》(Legumes: Solutions to Human Health and Agricultural Sustainability) 的政策倡议。这一呼吁其后进一步落实为一篇学术论文——据 发表于 Nature Plants 的论文^※，2016 年 8 月，由 Christine H. Foyer 领衔、林汉明列名共同作者的团队在该刊发表《忽视豆类已经损害了人类健康与可持续粮食生产》(Neglecting legumes has compromised human health and sustainable food production)，恰逢联合国将 2016 年定为「国际豆类年」。论文的核心论点是：豆类作物凭借与根瘤菌共生固氮的特性，本可大幅缓解全球粮食安全与土壤肥力问题，但相较其潜力，人类对豆类的研究投入与政策关注长期不成比例地不足。

这篇论文把耐盐大豆研究放回了一个更大的坐标系里——它不只是一个香港实验室的孤立成果，而是全球豆类科学共同体共同发声的一部分。从甘肃田间的陇黄大豆，到国际期刊上的政策呼吁，林汉明团队的工作始终在「具体品种的落地」与「学科话语权的争取」两条线上同时推进。

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