广东省植物分子重点实验室是在华南农业大学“植物分子育种研究中心”的基础上建设的。实验室于2003年立项，2007年通过广东省科技厅组织验收。实验室依托单位为华南农业大学农学院，依托学科为作物遗传育种国家级重点学科。立项以来，实验室主任是张桂权教授，学术委员会主任是卢永根院士。实验室现有仪器设备总值2689万元，实验室面积3000多平方米，试验基地面积300多亩。
实验室现有固定人员32人，其中中国科学院院士1人，国务院学位委员会学科评议组成员1人，广东省高等学校特聘教授1人，教育部跨（新）世纪优秀人才基金获得者2人，博士生导师9人，具有博士学位的有20人，形成了以中国科学院院士卢永根教授和珠江学者张桂权教授为学科带头人，以中青年教授为骨干的学术队伍。实验室的研究方向有三个：一是植物种质资源的研究与创新；二是植物分子生物学与分子育种；三是植物杂种优势利用与新品种选育。
十一五期间，重点实验室共承担科研项目125项，其中国家重点项目36项，省部级重点项目69项。科研经费总额为7049.9万元，其中国家（部委）科研项目经费占经费总额的70%以上。发表学术论文共189篇，其中在NatureGenetics等SCI刊物上发表论文32篇。育成并通过审定的植物新品种48个，其中通过国家审定品种9个，获得国家品种权18项。获奖科研成果7项，其中获广东省科学技术一等奖2项。培养（毕业）的博士生32名，硕士生151名。
实验室注重与国内外进行学术交流与合作。十一五期间，实验室与国内外20多个单位的科学家建立了合作关系，共同参与项目的研究。实验室共有200人次参加了50个国内外学术会议。其中，有50人次在30个国内外学术会议上做了学术报告。
十一五期间，实验室在水稻空间诱变育种技术研究与新品种选育应用，华南晚籼夜公不育新胞质及其新质型不育系的选育与应用，南方大豆育种及新品种推广应用，基于单片段代换系文库的水稻分子设计育种等方面取得了重要进展。育成的植物新品种在生产上推广应用面积达2000多万亩，产生了巨大的社会经济效益，为广东省乃至华南地区的社会和经济发展做了重要的贡献。
