天地数据
　　
　　

郭守敬望远镜发现宇宙中锂丰度最高恒星

　　中国科学院国家天文台赵刚研究员和施建荣研究员等与中国原子能科学研究院、北京师范大学等院所高校的科学家合作，依托大科学装置郭守敬望远镜（LAMOST）发现一颗奇特天体，它的锂元素含量约是同类天体的3000倍，这是目前人类已知锂元素丰度最高的恒星，研究论文发表于Nature Astronomy。这颗新发现的富锂恒星来自于银河系中心附近的蛇夫座方向，位于银河系盘面以北，距离地球约4500光年。结合美国自动行星搜寻者望远镜（APF）的高分辨率光谱和中国原子能科学研究院最新的原子数据，通过模拟再现其内部经历的变化，从而对这颗恒星的锂元素丰度给出合理的解释。
　　

系外行星的成分研究

　　中国科学院紫金山天文台晋升博士与瑞士伯尔尼大学的Christoph Mordasini教授合作，提供了一个限定低质量系外行星物质成分的方法，揭示迄今已发现的低质量系外行星大多是类似地球的岩石行星。该项成果为系外行星宜居性研究提供了理论依据，研究论文发表于The Astrophysical Journal。寻找类似地球的宜居行星一直以来是系外行星研究的前沿课题。随着观测技术的不断进步，天文学家目前已发现了近4000颗系外行星。这些系外行星样本一方面为研究和检验行星形成理论提供了宝贵的观测依据，另一方面还将有助于回答行星科学中众多悬而未决的科学问题。
　　

2℃温升目标下季风区极端降水事件变化及影响

　　中国科学院大气物理研究所周天军研究团队揭示了全球陆地季风区极端降水随不同全球增温阈值的变化，指出若将全球增温控制在1.5℃，较之2℃温升目标，将能显著减少对“危险”极端降水事件的暴露度，研究论文发表于Nature Communications。该研究利用参加第五次耦合模式比较计划（CMIP5）的多模式气候预估数据，结合不同共享社会经济路径（SSP）下的人口预估数据，探讨了从1.5℃到2℃、3℃和4℃等不同温升目标情景下全球陆地季风区极端降水的变化及其对人口的影响。该研究表明，控制进一步温升对减少极端洪涝灾害风险具有显著作用，国际社会需要围绕着减缓气候变化而共同努力。
　　

青藏高原内陆大气汞本底、变化特征和原因

　　中国科学院青藏高原研究所康世昌研究员、张强弓副研究员等揭示青藏高原内陆大气汞本底、变化特征和原因，研究论文发表于Atmospheric Chemistry and Physics。汞是一种全球性有毒污染物，大气是汞的重要传输通道。南亚和东亚是世界最大的两个人为汞释放源区，青藏高原地处两大源区之间，是区域大气汞本底观测和变化过程研究的关键地区。此前，青藏高原长序列大气汞观测研究仅限于高原北部的瓦里关和东南部的香格里拉，而高原内陆大气汞研究极为稀少，且缺少长期地面观测。该研究补充完善了青藏高原内陆偏远地区大气汞监测数据，同时为高原内陆大气污染物传输过程及受印度季风影响研究提供了新视角。
　　
　　
　　
　　　　
天地数据
　　
　　

成冰纪全球冰期事件研究进展

　　北京大学地球与空间科学学院沈冰课题组联合国内外多家单位对我国华南扬子板块南沱组（Marinoan冰期沉积）顶部的黄铁矿结核（FeS2）进行了系统研究，相关成果发表于Nature Communications。野外地质调查发现南沱组顶部的黄铁矿结核在整个华南地区广泛分布。黄铁矿结核的大小与含量在空间上存在明显变化的规律，由深水相至浅水相逐渐降低。黄铁矿的硫同位素也存在明显变化，不同沉积相区表现出明显的差异性。此项研究为雪球地球解体后全球海洋化学变化提供了地质证据。该研究也建立了黄铁矿含量与硫同位素值数值模型，为研究古海洋化学特征提供了新指标。
　

抗碎屑流冲击工程防护研究进展

　　中国科学院成都山地灾害与环境研究所姜元俊副研究员等以保护山区公路的棚洞结构为研究对象，通过室内模型实验的方法，研究了碎屑流对棚洞的冲击机制以及利用碎石作为缓冲垫层的缓冲效应，相关论文发表于Rock Mechanics and Rock Engineering。高强度降雨、地震都可能成为山体滑坡或崩塌发生的诱因。山体滑坡发生时伴随着大量粒径不相同的岩石碎屑，碎屑流体积大、速度快。研究发现，没有缓冲层的棚洞所受的冲击力要大于有碎石缓冲层的情况。这充分表明了碎石垫层在碎屑流冲击棚洞时发挥了显著的缓冲和耗能作用。相关研究成果可应用于灾害防治与治理。
　　

木星大气环流研究进展

　　中国科学院上海天文台行星物理与磁流体力学课题组孔大力研究员及合作者在多年行星物理与行星磁流体力学研究的基础上，共同发展了逻辑上自洽、物理上正确、数学上严谨的木星环流模型和反演方法，提出了两类可能的木星环流形态。该研究成果发表于PNAS。为了研究木星内部深处的环流结构和物理性质，2012年，美国宇航局（NASA）发射了“朱诺（JUNO）号”木星探测器，于2017年夏天进入环绕木星的轨道。“朱诺号”的一个重要科学使命就是尝试通过测量引力场来研究木星深部的结构和流体运动。在高质量的测量数据不断产出之际，有效解读飞船测量数据，进而得出有科学价值的结论。
　　

深海高温热液喷口流体原位拉曼定量探测

　　中国科学院海洋大科学研究中心研究员阎军团队、李超伦团队在深海热液系统原位拉曼光谱定量探测研究中获得进展，基于自主研发的深海原位激光拉曼光谱探测系统（Raman insertion probe-RiP）对冲绳海槽中部热液区的高温热液流体进行了原位拉曼光谱定量探测，获得高温热液流体中溶解二氧化碳及硫酸根离子的原位浓度。相关研究成果发表于Geochemistry,Geophysics,Geosystems。深海热液系统作为20世纪地球科学重大发现，沟通了不同圈层之间的物质能量交换。该研究对于推动原位光谱探测技术在深海极端环境下的应用具有重要意义，有助于重新认识热液活动对全球海洋环境的影响。
　　
　　
　　　　
植物研究
　　
　　

揭示鸦片罂粟基因组及吗啡合成原理

　　西安交通大学叶凯青年科学家工作室团队、英国约克大学伊恩·格拉汉姆院士团队、英国惠康基金桑格研究所宁泽民研究员合作，开展罂粟基因组和吗啡合成研究，破译“恶之花”封存亿万年的基因密码，相关论文发表于Science。该研究以英国本土罂粟植物为对象，利用基因组测序技术、复杂数学模型、深度挖掘及分析等方法，在国际上首次公布鸦片罂粟的高质量全基因组序列，揭示其进化历史上主要加倍和重排事件，阐明吗啡类生物碱、合成基因簇的进化历史，为进一步开发鸦片罂粟药用价值和揭示罂粟科乃至早期双子叶植物进化历史奠定了基础。
　　

赤霉素信号途径调控作物氮肥高效利用研究

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组深入了我们对于植物生长与代谢协同调控机制的认识，找到了一条在保证粮食总产量不断提高的同时，提高了氮肥利用效率，降低了生产投入成本，减少了对环境造成的污染的可持续发展农业新途径。研究论文发表于Nature。赤霉素通过促进DELLA蛋白降解，进而增强GRF4转录激活活性，实现植物叶片光合碳固定能力和根系氮吸收能力的协同调控，从而维持植物碳-氮代谢平衡。DELLA蛋白的积累实现了植株半矮化、耐高肥和抗倒伏的高产目标，但也伴随着氮肥利用效率的降低。相反，GRF4蛋白的高水平积累能协同提高作物光合作用和氮肥利用效率。
　　

核糖体RNA基因拷贝数变异和表达调控研究

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所陈明生研究组在核糖体RNA基因拷贝数变异和表达调控方面取得进展，研究论文发表于Genome Research。为了在玉米群体中重复人类核糖体拷贝数变异与基因表达的关系，研究人员利用该群体的7个不同组织材料大约2100个转录组数据，对45S的拷贝数与基因表达水平进行了相关分析。进一步对于rRNA的表达水平在群体、不同组织以及不同发育时期的差异表达进行了分析，发现核糖体RNA（45S rRNA）的表达并不像人们之前想象的那么保守，而是存在着广泛的变异。将45S rRNA的拷贝数以及表达水平与群体的田间性状进行了相关分析，发现两者都对于开花相关性状显著相关。
　　

植物精细胞谱系发育的分子路径

　　中国科学院植物研究所王台研究组揭示植物精细胞谱系发育的分子路径，相关成果发表于Plant Journal。研究番茄小孢子、生殖细胞和精细胞发现；小孢子具有全能性细胞的分子特征，从小孢子向精细胞的定向发育伴随着细胞全能性、体细胞发育、代谢相关基因的转录抑制以及生殖细胞和精细胞优势表达的基因显著上调。激活型组蛋白修饰H3K4me3和H3K9ac水平的降低，抑制型组蛋白修饰H3K9me1/2/3水平的升高。精细胞谱系比非精细胞谱系细胞的转录组含有更高比例的长链非编码RNA，而且位于共表达网络重要节点的长链非编码RNA在生殖细胞显著富集，表明长链非编码RNA在精细胞谱系发育中可能起作用。
　　
　　
　　　　
植物研究
　　
　　

染色质修饰调控植物基因表达的新机制

　　中国科学院上海生命科学研究院植物逆境生物学研究中心何跃辉课题组与刘仁义课题组合作，在染色质修饰沉默植物基因表达领域获进展，发现了植物特有的染色质凝缩蛋白EMF1与含BAH结构域的蛋白形成BAH-EMF1蛋白复合体，以介导高等植物基因沉默的分子机制。研究论文发表于Nature Genetics。在shl ebs lhp1三缺失突变体中，拟南芥基因组上的H3K27me3不能被维持，幼苗的体细胞分化被逆转，形成愈伤组织；这一表型与H3K27三甲基化酶缺失突变体高度一致。这些发现揭示了植物在进化过程中演化出了与动物不同的H3K27me3解密机制来抑制基因表达，进而调控植物生长发育。
　　

植物SUVH家族组蛋白甲基化酶的调控机理

　　中国科学院上海生命科学研究院植物逆境生物学研究中心杜嘉木课题组和美国加州大学洛杉矶分校Steven Jacobsen课题组合作，从结构生物学、生物化学、基因组学等层面多角度对植物特有的SUVH家族组蛋白H3K9甲基化酶开展了研究，发现了这类酶的调控机制，并成功解析了植物CHG位点甲基化序列偏好性的分子基础。研究论文发表于PNAS。DNA甲基化是一类重要的表观遗传标记，可维持基因组的稳定性。植物DNA甲基化严格受到组蛋白修饰H3K9me2的调控。植物中H3K9的甲基化主要由植物特有的SUVH家族蛋白来完成，通过其SRA结构域结合甲基化的DNA，并通过其SET结构域来进行组蛋白甲基化。
　　

蓝光调控植物开花时间的新机制

　　中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所刘宏涛研究组题揭示了蓝光信号调控植物开花时间的新机制，相关论文发表于EMBO Reports。植物最终能否成功地进行有性繁殖取决于精确的开花时间，开花时间的调节对植物完成世代交替至关重要。蓝光是太阳光的一部分，能够调控植物从萌发到开花的整个发育过程。研究发现两个重要的转录因子CO和CIB1能够直接相互结合而共同促进FT的表达及开花时间。CRY2-CIB1-CO这个复合体的形成不仅是蓝光依赖的，同时也受到生物钟的调控，它在黄昏达到峰值。CRY2-CIB1-CO复合体直接结合在FT启动子，介导蓝光和时间信号精确调控FT表达和开花时间。
　　

仿生人工木材

　　中国科学技术大学教授俞书宏科研团队，发展了一种冰晶诱导自组装和热固化相结合的新技术，以传统的酚醛树脂和密胺树脂为基体材料，研制出一系列具有类似天然木材取向孔道结构的新型仿生人工木材。该系列仿生人工木材具有轻质高强、耐腐蚀和隔热防火等优点，研究论文发表于Science Advances。该仿生人工木材具有类似天然木材的取向孔道结构，壁厚和孔尺寸可调控。这种方法可以复合多种纳米材料以制备多功能复合人工木材，简单高效，容易放大生产。这种取向孔道结构的人工木材具有突出的机械性能，压缩屈服强度优于已开发的多种仿木结构的陶瓷材料，且与天然木材性能相当。
　　
　　
　　　　
纳米技术
　　
　　

新型纳米反应器研究进展

　　中国科学院大连化学物理研究所微纳米反应器与反应工程学创新特区研究组（05T7组）刘健研究员团队在微/纳米反应器的构筑方面取得进展，他们与中科院金属所等科研机构合，通过设计一种亚微米反应器，实现了苯乙炔加氢高选择性的制取苯乙烯。该论文发表于Advanced Functional Materials。实验成功构建了一种“蛋黄—蛋壳”结构的亚微米反应器，将负载金属纳米粒子的亚微米反应器合成为氧化锌—微孔碳核壳（Pd&ZnO@carbon）结构。这种亚微米反应器为氧化锌核与碳壳之间创造了空隙，从而为多相催化反应中反应物的富集提供了独特的反应环境。
　　

不对称化方法研究进展

　　苏州大学功能纳米与软物质研究院迟力峰教授与德国吉森大学AndréSchirmeisen教授、中国科学院物理研究所杜世萱研究员合作，发现晶格失配导致对称分子的不对称吸附与局域反应活性增强，相关论文发表于Nature Communications。论文深入研究了吸附在Cu(111)上的4,4’’     —二氨基对三联苯（DATP）分子的对称破裂，即分子中两个对称氨基的异化现象。化学键分辨的原子力显微镜（AFM）成像证明DATP分子以长轴平行于基底[11-2]及其等价晶向吸附，并在AFM图像中呈现出一边模糊的不对称特征。单分子吸附结构的AFM表征结合DFT理论计算揭示了DATP分子与Cu（111）的晶格失配使得该分子两端的氨基的吸附位置不同。
　　

调控胰腺星状细胞促进胰腺癌治疗研究

　　中国科学院国家纳米科学中心聂广军研究员、赵宇亮研究员、李一叶副研究员等构建肿瘤微环境多层次响应型纳米药物载体，通过逆转胰腺星状细胞（PSC）的活化状态，在调控胰腺癌微环境基质平衡、增强胰腺癌化疗效果的研究中取得重要进展；研究论文发表于Nature Communications。文章构建了一种表面修饰聚乙二醇的阳离子金纳米体系，同时递送PSC调控药物及降低基质分泌的siRNA。该纳米体系均实现了对PSC异常活化状态的高效逆转；通过对微环境基质代谢的综合调控，显著增加药物在肿瘤内的输运效率，提高胰腺癌的化疗效果，为基质纤维化肿瘤的治疗提供了新思路。
　　

界面聚合的异质纳米孔微球用于痕量糖肽分离

　　中国科学院理化技术研究所研究员王树涛团队与大连化学物理研究所研究员梁鑫淼团队合作，开发了一种具有亲水/疏水异质纳米孔的聚合物微球，该微球能在不同极性的溶剂中选择性吸附生物分子，进而从复杂样品中高效地分离出痕量的糖肽，相关成果发表于Advanced Materials。高分子多孔材料已广泛应用于分离领域，在临床上，痕量疾病标志物分子的分离和检测意义重大，例如与阿尔兹海默症（老年痴呆症）紧密相关的内源性糖肽的分离。该研究是在乳液界面聚合的研究基础上取得的又一进展，这种具有亲水/疏水异质纳米孔的微球为开发新型的生物分子分离材料提供了新思路。
　　
　　
　　
　　　　
纳米技术
　　
　　

纳米水凝胶抗污染油水分离膜材料

　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所靳健研究员课题组设计和制备了一种磺基甜菜碱型两亲离子性纳米水凝胶接枝改性的PVDF多孔膜（ZNG-g-PVDF），相关成果发表于Advanced Functional Materials。这一两亲离子性纳米水凝胶的尺寸大约为50nm，这一纳米级尺寸有助于纳米水凝胶的快速浸润和吸水，从而赋予了PVDF多孔膜超亲水的性质。由于两亲离子性纳米水凝胶同时具有水凝胶的高保水性能以及两亲离子性聚电解质的强水合能力，能够在PVDF多孔膜的表面构筑出牢固的水合层以及近中性的表面。这一超亲水的近中性表面赋予了PVDF多孔膜在水下对原油近乎零粘附的效果。
　　

一种超分子薄膜构筑方法

　　北京大学化学与分子工程学院黄建滨、阎云课题组则将结块过程与构筑塑性薄膜相结合，正向地将结块的原理应用于由粉末材料向连续的液晶相超分子薄膜的构筑上，提出了一种全新简便的构筑薄膜材料的方法，相关论文发表于Advanced Functional Materials。首先，一种大头基的表面活性剂（DEAB）可以与反电荷的多头配体（TPE-BPA）得到一种纳米尺寸的无规配位簇，而后二价金属锌离子的加入则可迅速使之交联形成无定形的白色沉淀物。通过自发的结块过程，沉淀中的分子可进一步发生重排运动，并使其由白色粉末状的固体在短时间内转变形成透明且可自支撑的薄膜材料。
　　

能源纳米器件的扫描力探针研究综述

　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所陈立桅研究员团队，聚焦近年来能源纳米器件的扫描力探针技术的研究进展，撰写综述文章发表于Advanced Materials。文章首先介绍了扫描探针各种功能成像技术的发展历程，再介绍了各种扫描力探针功能成像模式在能源转换器件。第三部分介绍了以锂离子电池为典型代表的能源储存器件中固态电解质中间相（SEI）的形貌，力学性质，化学组分在电池循环中的演变及其与电池循环性能的关联。最后，总结了扫描力探针技术在能源纳米技术发展中起到的积极推动作用，同时指出进一步提高测量分辨率和测量精度对于推动能源纳米技术领域革新具有重要意义。
　　

马铃薯种薯纳米促芽剂

　　中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所研究员吴正岩课题组研制出马铃薯种薯纳米促芽剂，该工作为马铃薯种薯的催芽提供一种新方法，对于促进马铃薯产业可持续发展具有重要意义，相关论文发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry。马铃薯种薯的发芽速度主要依赖于其表面的水分和空气的比例（即水气比）。然而，对于大多数品种来说，因马铃薯种薯表皮水气比不适宜，导致其发芽率较低，严重影响马铃薯产量。该研究利用天然黏土等材料制备出一种两亲纳米复合材料，该材料可赋予马铃薯种薯表皮合适的水气比，显著促进马铃薯种薯发芽，因而可以用作纳米促芽剂。