27 November 2020
二零一七年三月十四日
中大领导可持续农业与粮食安全研究 获选教资会卓越学科领域项目
二十年研究成果得以承传和发展


香港中文大学(中大)生命科学学院林汉明教授凭藉其二十年来在香港研究植物与农业技术的经验和基础,组成了一个跨院校、跨国界的研究团队,建立了「植物与环境互作基因组研究中心」,获研究资助局第七轮卓越学科领域计划拨款8,100万港元支持。中心将重点研究可持续农业与粮食安全,承传和进一步发展扎根香港的植物与农业技术,为全球人类的福祉作出贡献。 

「植物与环境互作基因组研究中心」的研究队伍由林汉明教授领导,成员包括来自香港中文大学、香港大学、香港科技大学和香港浸会大学的15位教授,亦有在内地、美国、英国、阿根廷等地的国际合作伙伴。 

大豆种植可改善农作环境 惜未被充分利用 

全球农业长期面对耕地不足、土地退化和水源短缺的问题,世界人均耕地面积从1970年的0.38公顷下降到2010年的0.20公顷(几乎减半),预计于2050年下降至每人0.15公顷,中国的人均耕地面积更是低于世界水平。气候变化为全球粮食供应带来新的危机,有研究显示,气候变化在最差的情况下会令作物减产18%,同时对灌溉用水需求增加25%。 

农作物的生产备受各种环境因素限制,而种植农作物又会影响土壤环境,这种植物与环境的相互作用,其实是受到植物的基因所调控「植物与环境互作基因组研究中心」将会环绕这课题展开深入探究,希望能阐明其中机理,最终能将知识转化成有助农业生产的技术。 

林教授是大豆遗传基因研究的先驱,悉力倡导农业界多种植大豆。高营养价值的大豆既可裨益人类健康,亦能改善农作环境,却因人类对豆科植物科学知识的不足,未有被充分利用。大豆可以进行固氮作用,摄取大气中的氮素,氮素是制造DNA和蛋白质等基本生命结构所需的基本元素,是所有动植物赖以生存的物质。世界氮肥需求量从2002年的0.83亿吨增加到2014年的1.09亿吨(即增加了260万吨或31%),大豆的田间固氮量平均可达每年每公顷一百公斤,从而降低氮肥使用、减少污染和温室气体的排放,有利可持续耕作。 

承传与发展 开拓农业研究新方向 

随著科学发展和农业技术需求的变化,林汉明教授的团队提出崭新的研究方向,将以往集中研究增加农作物产量和提升营养的重点,延伸至研究农作物与环境的互动。林教授以大豆为主要研究对象,应用崭新基因组学、分子生物学、生物化学及细胞学等技术,探讨大豆与环境的相互作用。此崭新方向不但在基础科学上带来突破,还成功应用于内地的农业耕作。林教授多年来与内地农业研究机构合作,远赴偏远地区培植新耐逆大豆,并利用大豆改善可耕地的土质。他与甘肃省的合作伙伴于2016年成功在甘肃庆阳和平川两地栽培了耐旱、生命力顽强的新大豆品种,以改善当地土质,成果令人鼓舞。 

林汉明教授表示:「『植物与环境互作基因组研究中心』的成立,意义重大,它代表香港坚持了近二十年的植物与农业技术研究,得以承传和发展。此平台凝聚了本地、内地及海外的农业专家,朝著同一方向努力,寻找保障粮食安全和可持续环境之间的平衡点。作为科学家,我们希望开发改良豆科作物的新技术,以应对气候变化,同时让社会了解豆类的多方好处,藉此增加豆类的全球产量和消耗量,并以大豆作为一个先导例子,最终把成果及经验应用到其他作物之中。」 

中大校长沈祖尧教授对于「植物与环境互作基因组研究中心」获选教资会卓越学科领域项目,感到鼓舞。他表示:「中大一直致力推动农业研究的发展,有近二十年的历史。我们早于2000年已获第一轮卓越学科领域计划拨款支持,重点发展水稻增产、营养改良和培植耐逆品种的生物技术。在这个基础下,中国科技部在 2008年批准在中大成立农业生物技术伙伴国家重点实验室,在辛世文教授和林汉明教授的带领之下,香港与内地的植物和农业研究队伍展开了长期而深入的合作。由林教授所领导的大豆研究,更成为世界大学联盟[1]的重点研究项目之一,我们深感自豪。『植物与环境互作基因组研究中心』的成立,将进一步令香港的植物与农业技术,推广至全世界。」 

加强国际合作 建立网络社群 

林教授希望藉著「植物与环境互作基因组研究中心」,继续深化与国内及国际研究单位的合作,以大豆研究作为先导例子,把经验应用到其他作物之中。林教授与发展中国家已展开合作,例如协助南非在边缘土地种植大豆、协助阿根廷进行改善大豆质量的研究等。林教授亦计划建立一个网络平台和资料库,与世界各地的研究人员共享资讯及技术,并促进各国之间的沟通。 

林汉明教授简历 

中大生命科学学院教授林汉明教授是大豆研究中心主任兼农业生物技术国家重点实验室﹙香港中文大学伙伴实验室﹚副主任,是大豆遗传基因研究的先驱,致力透过其研究缓解世界粮食供应和安全的问题。林教授在农业生物技术国家重点实验室与华大基因组研究所(深圳)合作下,破解了三十一种野生和培植大豆的基因组密码,得出野生大豆比培植大豆有更高生物多样性的结论。这研究成果成为2010年12月Nature Genetics的封面故事,为相关研究项目与计划奠定基础,大豆基因组研究自此在全球遍地开花。 

十多年来,林教授的团队一直采用高端的基因组序列科技,配以先进的分子生物学技术,找寻野生大豆的耐逆基因。2014年,他成功从野生大豆识别和复制出崭新的耐盐基因,大大提升发展耐盐大豆的可能性,研究成果同年刊于Nature Communications。林教授同时与内地的大豆育种专家合作,培植可在盐渍化土地种植的大豆。团队亦在中国西北部的半干旱和全旱地区做实验,冀望在大豆种质资源中找出耐旱基因,培植出耐旱大豆。 

林汉明教授于中大取得生物学学士及硕士学位,于美国西北大学获得分子生物学博士学位,后任纽约大学博士后研究员,并于1997年回到母校中大任教。 

卓越学科领域计划简介

大学教育资助委员会(教资会)于1998年推出卓越学科领域计划,至今已推行了七轮计划,甄选了共廿一个卓越学科领域,为本港大专院校提供专项拨款,进行有关研究。在廿一个研究项目中,由中大研究人员领导的共占八项;而在最近公布的第七轮拨款结果中,共有三个项目获选,中大参与了全部项目,当中「植物与环境互作基因组研究中心:可持续农业与粮食安全」项目由中大林汉明教授领导进行。


[1] 世界大学联盟(WUN)是一个全球高等教和研究网络,由来自十一个国家共十九所研究型大学组成,当中包括中大。

中大校长沈祖尧教授(左)恭贺中大生命科学学院林汉明教授在推动农业研究方面的成就获得肯定。

沈祖尧教授及林汉明教授与「植物与环境互作基因组研究中心」的团队成员合照。

林汉明教授于2016年成功在甘肃栽培了耐旱、生命力顽强的新大豆品种,以改善当地土质。

林汉明教授协助南非在边缘土地种植大豆。