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深圳市仙湖植物园是一个年轻的植物园。就像所有的植物园一样,仙湖植物园的主要科研活动是进行各类植物的调查、收集、分析。经过多年的努力,仙湖植物园已经建成各种规模的專類園區十七个,比较出色的有苏铁种质资源保存中心、木兰园、珍稀树木园、荫生植物区、蝶谷幽兰区、沙漠植物区等;并出版了《中国苏铁》、《深圳园林植物》、《深圳古树名木》等专著。

深圳市仙湖植物園已成爲深圳市的植物學科研究基地之一,並長期爲深圳市的建設和發展提供植物科學的理論和技術支持。目前該園的科研方向涵蓋植物生殖生物學、系統與進化植物學、城市生態學、植物基因組學(核基因組、葉綠體基因組、轉錄組)等多個學科領域。相關的研究課題包括"珍稀瀕特植物在城市綠地系統中的保護和推廣應用"、"深圳市園林綠化樹種調查與評估"、"深圳城市綠地系統綠地類型劃分及其生態效益評估"等。仙湖植物園開展的科研活動已經在深圳的園林事業發展中發揮了重要作用。

深圳市仙湖植物园现有植物生物化学与分子生物学实验室、植物解剖实验室、显微镜室、植物保護实验室、植物组织与培养实验室、蕨类植物繁殖实验室、植物生理实验室、植物与环境实验室和种子生理实验室。实验室已投资人民币500余万元用于实验仪器的购置。仙湖植物园还建有保存7万余份标本的植物标本馆以及藏书1万2千册的植物专业图书馆,是深圳市目前研究植物设备较完善、科技力量较强的科研机构

深圳市仙湖植物园已成为中国植物科學研究的一个重要基地。2009年,仙湖植物园正式加入中国科学院队伍中,成为中国科学院与深圳市政府共建的植物园。同年,中国科学院系统与进化植物学国家重点实验室、深圳市仙湖植物园以及深圳华大基因研究院共同签署了建设"植物基因与生物信息重点实验室"的协议。仙湖植物园与中科院植物研究所共同主持编辑《中国高等植物》、《植物分类学报》。我园的有关专家还参与了《中国植物志》和Flora of China的部分章节的编研。

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