国家南繁作物表型研究设施是面向作物科技前沿的关键支撑平台，坐落于“南繁硅谷”核心区域——崖州湾科技城，以南繁育种创新为核心，抢占世界种业科技竞争制高点，牢牢掌握我国农业科技发展主动权，打造服务全国、面向世界的新型现代生物种业科技创新中心。

一、建设规模

项目总用地面积2313.9亩（其中建设用地面积43.9亩），新建大田表型控制中心楼、实验楼等建筑面积5.2万平方米，配套仪器设备2200台/套，食堂、宿舍等配套设施完善。

二、功能定位

结合海南物候特征，以水稻、玉米、棉花等南繁作物为研究对象，针对当前表型研究设施机械化和自动化程度不高、光学传感器缺少系统集成与研发、高通量表型数据采集与处理能力偏弱等关键技术问题，聚焦大田与可控环境下的作物表型交互机理与理论研究的重大科学问题，突破当前关键“卡脖子”表型技术研究瓶颈，加强相关表型设施与技术研究的转化，建立表型设施研发的国际原创技术与理论，向“跟跑、并跑、领跑”表型设施研究目标迈进。

三、建设目标

国家南繁作物表型研究设施以粮食作物、经济作物、果蔬作物等为主要研究对象，瞄准全球作物分子设计与种质资源精准鉴定的技术前沿，面向国家生物种业的战略需求，充分发挥海南“南繁硅谷”的自然与区划优势，建设多维一体的规模化、精准化和智能化作物表型与基因型鉴定设施，通过开放共享，实现基因规模化挖掘与品种高效创制的融合。

四、研究内容

根据国家南繁作物表型研究设施的功能区域划分，可以将其分为大田表型设施鉴定中心、控制环境变量表型设施鉴定中心、理化表型中心、组学研究中心、分子设计中心、大数据中心、规模化验证中心等七大中心。

1.大田表型设施鉴定中心

高通量的大田环境表型鉴定的综合分析系统主要是明确新种质材料在大田群体中规模表现特征。其主要功能是获取与分析大田环境条件下作物表型特征和性状，加快作物品种的选育效率和开展更加深入的机理解释。大田环境表型分系统承担的具体任务是开展大田条件下的作物群体植株的全生育期各种特征和性状进行鉴别与分析，对复杂的作物生长环境的进行监测与调控。大田环境表型鉴定设施依据需要配备轨道式、巡航式和遥感式设备，高通量获取表型和田间环境数据，可预测作物生育期、掌控作物长势信息、病虫害情况、作物养分与水分利用情况、光温资源匹配情况及产量预测和品质指标。

2.控制环境变量表型设施鉴定中心

控制环境表型鉴定设施，主要的功能是获取与分析控制环境条件下作物新种质个体发育、姿态、生理生化、表型特征和性状，加快作物品种个体遗传特性。控制环境表型分系统承担的具体任务是通过控制环境表型鉴定设施（人工气候室、培养室）开展作物特定环境条件下形态指标及抗旱、抗病、抗虫、耐温、耐盐碱等生物或非生物胁迫、作物品质、产量组分、品质性状等高通量鉴定及单倍体快繁。

3.理化表型中心

检测分析新种质材料生理生化、遗传表型指标是作物育种苗头品系的鉴定和选育的前提条件。理化表型中心主要关注于对田间和温室种植的材料样品进行生理学、细胞学、基因组、分子生物学等方面特征的检测，是规模化验证区、大田环境精准表型系统、控制环境表型鉴定设施的重要实验室基础支撑。对大田环境和人工控制环境下采集的生物学样品进行分子标记和理化性质的定性和定量分析，是对评价优质、特用、高产、多抗特性的苗头品系提供表型数据支撑。

4.组学研究中心

农作物的高产、稳产、优质、高效等复杂性状受多基因调控，除了基因序列外，还涉及表观遗传信息的调控、基因与环境的互作、蛋白翻译、代谢调控等。组学研究中心包括基因组、转录组系统、表观组系统、蛋白组系统和代谢组系统组成，其功能是为重要农艺性状解析提供多组学数据支持，是新种质材料田间表型和生理生化特性机理解析的关键组成。

5.分子设计中心

为满足于新时代种业发展和人类口粮需求，利用正向和反向遗传学技术提出新种质设计方案，创制对作物产业发展有重要价值的材料。分子设计中心通过多种技术的集成与整合, 对育种程序中的诸多因素进行模拟、筛选和优化，提出最佳的符合育种目标的基因型以及实现目标基因型的亲本选配和后代选择策略，以提高作物育种中的预见性和效率，实现从传统的“经验育种”到定向、高效的“精确育种”的转化。

6.大数据中心

表型和基因型设施获取的各类数据需要通过预处理、序列比对、序列组装、波段叠加、目标分割、特征提取和多源大数据挖掘等过程，才能实现表型和基因型信息的充分利用，这依赖于图形学、模式识别、机器学习、大数据等信息技术的有力支撑。为了支持高通量表型与基因型数据的收集、储存、整合、分享与挖掘，架构国家作物表型与基因型大数据中心，包括基础设施层、分布式存储与计算、数据与分析中心、应用层以及门户网站，形成表型数据存储与解析、开放服务系统、作物育种支持与决策三个功能模块，为表型组和基因型多组学前沿研究提供高通量基础数据的收集、储存、整合、分享与挖掘提供设施支撑，促进重大科技突破与应用。

7.规模化验证中心

规模化验证区是种质创新发展的孵化基地，建设规模化试验区是验证种质，保障优异资源扩大繁殖，释放前明确新资源的野外适应性，大环境中考验新资源利用价值的重要纽带。主要设置在崖州区、乐东和陵水等地区。具备评价验证、扩大繁殖新种质材料在大群体规模上的表现能力，并具备在种业贸易交流窗口向全国乃至全球推广展示示范的能力。