磁场指南：恒星形成过程中向磁性超临界状态的早期过渡

 

《自然》封面：星际磁场的结构叠加在金牛座分子云上，这是利用欧洲空间局的普朗克（Planck）和赫歇尔（Herschel）太空望远镜的公开数据绘制而成。《自然》杂志第7891期封面文章报道了对金牛座分子云磁场的观测结果。在恒星形成过程中，星际磁场会耗散，分子云也会在自身引力下坍缩，最终导致恒星的形成。然而，星际磁场的强度一直难以测量。研究团队确定了这一磁场在名为冷中性介质的区域以及分子包层和致密核内拥有一种有序结构，表明分子云开始坍缩的时间比一般认为的更早。

 

降雨和减产

 

《自然》封面：德国东弗里斯兰地区下暴雨。《自然》杂志第7892期封面文章报道了降雨天数和极端日降雨量的上升会导致经济增长率下降。通常情况下，评估气候变化造成的经济影响不包括日降雨量。文章通过评估降雨在多个时间尺度上的分布及其对不同部门的影响，揭示了气候条件影响经济的渠道。研究团队分析了过去40年里，世界上1554个地区的次国家级地方经济产出。他们还发现，高收入国家和服务及制造业受日降雨量的影响最大。因此，文章结论认为气候变化造成的极端降雨将不利于全球经济发展。

 

硅基量子计算平台达到高保真度

 

《自然》封面：硅量子计算机的艺术组成部分——自旋量子比特；两个红色球体为原子核，周围是一个相关电子（椭圆形）的波函数；4个“叶片”代表了量子比特之间的纠缠。《自然》杂志第7893期封面文章报道了使用多量子比特纠缠的硅基量子计算平台。3篇论文分别描述了需要在硅中注入原子的平台、使用量子点中电子的两个平台。这3个平台都达到了99%以上的保真度，说明每100次操作的错误次数少于1次。这是量子纠错的关键突破，或证明基于硅量子比特的量子计算机是可行的，从而有望充分利用已经成熟的芯片制造技术。

 

在惯性聚变中实现燃烧等离子体状态

 

《自然》封面：研究团队用来创建燃烧等离子体的一个靶（中央圆窗可见氘氚燃料靶丸）。《自然》杂志第7894期封面文章报道了将聚变反应作为维持等离子体主要热量来源的“燃烧等离子体”方案。使用核聚变进行自持产能的一个关键条件是发生聚变的等离子体能够受到聚变反应本身的加热。来自美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室国家点火装置的科学家使用192束激光产生了氘氚等离子体。通过优化实验设置，成功创造出能使等离子体实现自热的条件，这是使核聚变成为一种可行能源的关键步骤。

 

体内注射治疗心脏损伤

 

《科学》封面：有针对性的T细胞。《科学》杂志第6576期封面文章报道了向小鼠体内注射mRNA制剂，对患心衰的个体进行体内T细胞的重新编程，实现CAR-T治疗，成功减少了小鼠心脏的纤维化，修复了心脏的功能。CAR-T疗法就是嵌合抗原受体T细胞免疫疗法，英文全称Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy。研究团队将mRNA封装在气泡状的微型脂质纳米颗粒中，通过类似mRNA疫苗的方式注射至小鼠体内后，被封装的mRNA分子被T细胞捕获，使得T细胞获得特异性靶向攻击心肌成纤维细胞的能力。

 

鸟类和哺乳动物种群的减少阻碍植物适应气候变化

 

《科学》封面：一只鸟在吃无花果。《科学》杂志第6577期封面文章报道了植物处于种子散布损失的危险中。大约一半的植物物种是由动物传播的，而种子传播是脊椎动物提供的最普遍的共生关系之一。散播种子的动物通过将种子转移到合适的栖息地来帮助肉质水果植物适应气候变化。然而，许多种子传播者正在减少，濒临灭绝或已经灭绝。鸟类和哺乳动物种群的减少导致种子传播减少了60%左右，限制了植物追踪气候变化的能力。研究表明，可以利用公开可用的数据准确预测物种相互作用，并在全球范围内描述生态系统有关情况。

 

流式细胞分选技术取得新突破

 

《科学》封面：表达荧光标记蛋白（绿色）的靶细胞被蓝色激光照射，并从旋转的细胞池中分选。《科学》杂志第6578期封面文章报道了支持高速荧光图像的细胞分选技术。此项研究开发出全集成的成像细胞分选器，融合了基于射频发射的高速荧光成像技术、传统石英杯液滴分选和独创的无延迟信号处理及电子系统，实现了高速捕捉基因组筛选中瞬时动态变化的细胞表型，并进行单个目标的分选。与传统流式细胞仪相比，新技术可以分析1000多倍的数据量，并根据图像以每秒15000个的速度对细胞进行分选。

 

玉米中配子体基因组激活时间研究

 

《科学》封面：玉米丝（长链）上花粉（明亮物体）的荧光显微镜图像。《科学》杂志第6579期封面文章报道了玉米配子体基因组的激活发生在花粉有丝分裂Ⅰ期。花粉由于群体规模大，在传播、花粉管生长和植物受精过程中竞争激烈，具有很高的选择能力。科学家通过使用等位基因特异性RNA测序单个花粉前体，跟踪玉米花粉向单倍体表达的变化，确定单倍体的选择在花粉中起作用的时间。研究发现，玉米花粉在一半的单倍体阶段没有单倍体转录本积累，限制了单倍体选择在雄株配子体中发挥作用的时间。

 

中粒径硅藻从海洋二氧化碳上升中获得的竞争优势

 

厦门大学海洋与地球学院、近海海洋环境科学国家重点实验室罗亚威等人提出，在未来海洋CO2上升的背景下，中粒径硅藻可能获得竞争优势。相关成果发表于《微生物学前沿》（Frontiers in Microbiology）。硅藻贡献了近一半的海洋总初级生产力；同时由于其相对大的粒径，硅藻成为海洋生物碳泵的最主要贡献者之一。过去普遍认为，大粒径硅藻比表面积小、光合作用更受CO2限制，故在CO2上升中获益更大；大粒径硅藻沉降速度快、生物碳泵增加，可以对大气CO2上升形成负反馈，缓解气候变暖。然而，研究指出，在未来高CO2的海洋中，中粒径硅藻可能具有竞争优势，这对预测硅藻群落结构的变化有重要科学意义。

 

珊瑚共生虫黄藻甾体代谢新机制

 

海南大学海洋学院、南海海洋资源利用国家重点实验室路延笃海洋单细胞生物工程团队，在珊瑚共生虫黄藻中发现了一种新型的、可共合成C4α-与C4β-甲基甾醇的生物合成机制。相关成果发表于《美国化学会志》（JACS）。岩层中C4-甲基甾烷丰度的变化被广泛用于生物演化和地质变迁史研究。研究发现，这一合成机制广泛存在于囊泡虫类（如虫黄藻）和鞭毛藻类（如金藻）等全球性分布的浮游生物中，这些生物在海洋生物地球化学过程中发挥着重要影响。这一发现修正了C4α-与C4β-甲基甾烷来源的经典模型，将进一步完善沉积物成熟度指标的测算方法，为解释地质变迁史和原油勘探提供了新的理论支撑。

 

近岸养殖温室气体研究进展

 

自然资源部第三海洋研究所詹力扬等人揭示了缢蛏养殖过程中温室气体（CO2、CH4和N2O）和二甲基硫的通量变化及其影响因素，估算了缢蛏养殖的综合温室潜力，为进一步评估贝类养殖系统的碳源汇格局提供了理论依据。相关成果发表于《农业、生态系统与环境》（Agriculture, Ecosystems & Environment）。我国是海水养殖大国，其中缢蛏养殖产量占全球软体贝类产量的4.9%。尽管养殖解决了食物危机，但对养殖过程中伴随的温室气体交换和碳源汇潜力的了解仍然有限。研究团队选取了以紫泥红树林养殖区为代表的养殖温室气体试验点，开展了以贝类为主的多参数综合观测实验，为综合评估我国渔业碳汇水平提供了科学支撑。

 

假单胞菌在微生物燃料电池中的产电机制

 

浙江海洋大学海洋科学与技术学院王健鑫等人发现了一株硫氧化细菌Pseudomonas stutzeriS116在微生物燃料电池（MFCs）中作为生物正极和生物负极均表现出良好的发电性能，采用全基因组测序和循环伏安法对其在微生物燃料电池系统中的作用机制进行了研究。相关成果发表于《BMC微生物学》（BMC Microbiology）。结果发现，Pseudomonas stutzeriS116分泌的氧化还原介质可能与MFC的性能有关。检测到硫代硫酸盐氧化物和硝酸盐还原的关键基因和代谢途径，表明这一菌株能有效地处理含硫化物和亚硝酸盐的废水。研究进一步分析了相关电化学性能和细菌代谢通路，明确了假单胞菌在微生物燃料电池中的产电机制。

 

河口食物网中新型全氟聚醚羧酸的研究

 

中国科学院烟台海岸带研究所唐建辉、上海交通大学环境学院潘奕陶等人合作，在受工业污染较重的小清河口采集了水、沉积物和浮游生物、底栖动物和游泳动物在内的食物网样品，分析了新型及传统全氟化合物的生物富集特征及食物链传递规律，评估了居民摄入鱼、虾、螺、贝等主要海产品的健康风险。相关成果发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。全氟及多氟烷基化合物（PFAS）被广泛应用于工业生产和生活中，如全氟辛酸（PFOA）。小清河河口生态系统中PFAS普遍检出，说明PFOA仍然是最主要的污染物；一些PFOA的新型替代品也被广泛检出，表明PFOA等全氟羧酸对膳食摄入带来一定健康风险。

 

菲律宾以东海域次表层涡动能年际变异规律及机制

 

中国科学院海洋研究所胡敦欣院士团队揭示了菲律宾以东海域次表层涡动能的年际变异规律及其控制机制，促进了对热带西太平洋次表层环流多尺度变异规律的认识。相关成果发表于《地球物理研究杂志:海洋》（Journal of Geophysical Research: Oceans）。菲律宾以东海域是次表层中尺度涡旋活跃的海区，拥有热带西太平洋最显著的次表层涡动能信号。这些涡旋在调节西边界流季节内变异及南半球水团沿西边界向北入侵的过程中发挥重要作用。研究团队基于东经130°断面两套潜标2～4年的连续观测，结合高分辨率模式数据，探究了菲律宾以东次表层涡动能的年际变异规律。

 

菲律宾海第四纪沉积地层与动力机制研究

 

自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所胡邦琦等人与国内多家单位科学家合作，揭示了第四纪以来菲律宾海区域沉积过程和古环境变化的控制因素。相关成果发表于《古海洋学和古气候学》（Paleoceanography and Paleoclimatology）。位于西太平洋低纬度地区的菲律宾海是一个典型风尘汇聚区，由于菲律宾海盆大多处于碳酸盐补偿深度以下（水深超过5000米），这一海域沉积动力学和年代学研究不足。研究人员利用菲律宾海地质地球物理调查航次获取的高质量岩芯，开展了磁性地层学和沉积学研究，首次明确菲律宾海区域沉积中心于中更新世气候革命（MPT，距今约100万年）前后向东扩张，可能是对MPT前后区域古环境变化的响应。

 

影响粤港澳大湾区台风强度的年代际变化及其机制

 

中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室王春在团队在影响粤港澳大湾区台风强度研究上取得新进展。相关成果发表于《气候动力学》（Climate Dynamics）。粤港澳大湾区作为中国开放程度最高、经济活力最强的区域之一，在国家发展大局中具有重要战略地位，但这一区域经常受到南海热带气旋的影响。研究人员对1977—2018年6—11月（热带气旋高发季）南海（生成于南海+生成于西太平洋进入南海）热带气旋强度的年最高强度和年平均强度的变化进行探究，揭示了南海热带气旋强度的年代际变化，并对其年代际变化给出了物理解释。研究提升了对于南海热带气旋活动规律的认识，支撑了国家防灾减灾战略。

 

表面刻蚀新技术

 

四川大学化学学院王玉忠院士团队提出无掩模限域刻蚀的表面润湿性差异图案化新策略。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。精确、复杂图案的制备往往需依赖光刻、等离子体刻蚀、飞秒激光等手段，涉及光刻胶、光掩模等昂贵耗材，限制了此类表面的发展与应用。新技术通过三醋酸纤维素在氢氧化钠水溶液中的脱乙酰降解反应，结合水滴模板法与喷墨打印技术，在三醋酸纤维素多孔表面实现差异化碱刻蚀，从而制备了具有本征润湿差异的图案化表面。制备的图案化表面在响应型信息存储与加密、柔性电子器件的制备等领域展现出良好的应用前景。

 

微液滴光化学反应加速机制研究

 

复旦大学张立武、季敏标与合作者对微液滴中的光化学反应进行探索，发现微液滴可显著加快光化学反应速率，最高可达两个数量级。相关成果发表于《细胞报告物质科学》（Cell Reports Physical Science）。微液滴研究近期引起广泛关注，一方面大气云滴和海洋飞沫气溶胶等微米级液滴无处不在，另外一方面以微液滴为反应器也在化学合成及生物研究方面得到重视。研究表明微米级液滴可显著加速化学反应，并且可使部分反应自发进行，潜在原因主要是微液滴其特有的理化性质。研究阐明了微液滴中的光化学反应加速机制，为解释当前大气化学反应不确定性提供了新思路。

 

非线性光子芯片研究

 

南开大学许京军、陈志刚、张心正等人在太赫兹拓扑光子学领域取得新进展。相关成果发表于《光:科学与应用》（Light:Science&Applications）。太赫兹波由于其高安全性、高穿透性和高带宽等优良特性，应用需求广泛。然而，太赫兹器件的性能受到制备缺陷及其周围环境扰动的影响。研究团队开发了一种基于片上铌酸锂集成平台实现太赫兹波局域调控的方法。在实验和理论上观察并分析了太赫兹波沿着铌酸锂渐变微结构表现出的可调谐的局域和拓扑性质，并分析证实了手性扰动存在时太赫兹拓扑态的鲁棒特性。新研究将会为太赫兹波的集成与操控带来更多有趣且高效的设计思路。

 

宏观液体超滑体系研究

 

中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研究发展中心冯大鹏研究员团队实现了高应用载荷、高转速、点对点接触形式下钢/钢界面间的宏观液体超滑。相关成果发表于《摩擦》（Friction）。超滑（Superlubricity）技术具有超低摩擦系数和近零磨损率等优异特性，能够最大化减少摩擦过程中的能量损耗和材料磨损。目前，液体超滑研究主要集中在较低的应用载荷和转速范围，运动形式和摩擦副的选择有限。液体超滑技术的工程化应用，需要提高其承载能力和运转速度域，拓展接触界面间的运动形式，实现宏观大尺度和苛刻条件下的液体超滑。新开发的超滑体系具有优异的耐腐蚀性，可拓展至其他多元醇水溶液体系。

 

大面积、高度有序和可调控的“马约拉纳零能模‘格点阵列’”

 

中国科学院物理研究所高鸿钧院士团队证实大面积有序可调的马约拉纳零能模阵列可以在铁基超导体LiFeAs中稳定存在，为实现拓扑量子计算提供了重要的高质量研究平台。相关成果发表于《自然》（Nature）。马约拉纳零能模是凝聚态物理中的一类拓扑非平庸准粒子激发，因其服从非阿贝尔统计规律，被认为是构筑拓扑量子比特的基本单元。铁基超导体具有单一组分、高温超导、本征拓扑等性质，是研究马约拉纳零能模的理想载体。实验发现，应力可以诱导出的大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模格点阵列。这种有序的马约拉纳零能模阵列可被外磁场调控，随着磁场增加，涡旋间距减小，马约拉纳零能模间的相互作用开始凸显。

 

具有多路径变形能力的折展力学超材料

 

清华大学航天航空学院陈常青教授课题组提出了一个基于“铰-杆”模型的通用设计框架，实现了具有多模态、多路径变形能力的力学超材料。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。自然界中普遍存在着可编程的“材料”，它们通过内嵌的“开关”来实现自身形状或运动方式的改变，从而实现特定功能或适应特殊工况，如捕蝇草。利用外界激励（如力、热、光、电、磁等）所诱导产生变形的临界阈值不同，使力学超材料实现了多步的顺序变形，并以双稳态自折叠单元作为折叠铰，通过改变尺寸来调控突跳阈值，进而构建具有不同变形模态的基本单元，实现了从一维到二维和从二维到三维的多步、多模态变形的可折展力学超材料。

 

量子力学位置-动量相空间表示研究

 

北京大学化学与分子工程学院刘剑课题组展示了广义位置-动量相空间表示理论和对应的轨迹近似方法，为热化学、光化学的实际凝聚态复杂分子体系的理论研究提供新手段。相关成果发表于《威利跨学科评论:计算分子科学》（Wiley Interdisciplinary Reviews Computational Molecular Science）。在牛顿经典力学框架下，分子系统的所有物理和化学观测量都可以在由粒子位置和动量组成的相空间中描述，动力学由相空间中的经典轨迹刻画。然而，当分子系统的量子力学特性显现时，海森堡不确定原理表明粒子的位置和动量并不能够同时被经典力学精确确定。研究发展了传统的位置-动量相空间表示理论，并应用于实际体系。

 

超薄的光纤偏振态分析仪

 

南京大学现代工学院徐飞、郝玉峰、陈烨、陆延青等人将3个由二维材料组成的透明光电功能单元串行集成，成功地在人头发丝般粗细的光纤端面制作出了一个大小约为头发横截面的1/100，厚度为100纳米级的光偏振传感器，能够实现快速、准确、高效地检测光的多种偏振态。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。光的偏振作为光的一种基本属性，涉及通信、成像、导航、传感等几乎所有光学相关的领域。如何方便地对各种偏振分量进行测量就成了实际中的一个核心问题。研究团队提出一种构建多功能集成的光电器件的通用方法，通过沿光路堆叠超薄透明光电单元，有望保证器件同时具备紧凑的横向和纵向尺寸。

 

非酒精性脂肪性肝病研究

 

首都医科大学附属北京友谊医院张栋教授与孙广永副教授团队阐释双阴性T细胞不同亚群影响非酒精性脂肪性肝病进展的内在机制。相关成果发表于《细胞和分子胃肠病学和肝病学》（Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology）。非酒精性脂肪性肝病（Nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）是全球最常见的肝脏疾病之一，发病率逐年升高，目前仍缺乏有效的治疗手段。肝脏促炎、抑炎的失衡是促进NAFLD进展的重要因素。利用不同饮食诱导的小鼠NAFLD模型，揭示NAFLD疾病中双阴性T细胞不同亚群平衡失调的内在机制，进一步丰富了肝脏疾病的免疫学发病机制及免疫治疗研究基础。

 

认知功能障碍研究

 

华中科技大学基础医学院刘恭平教授团队揭示了重组人促红细胞生成素（rhEPO）通过上调HSP90β来拮抗APP/PS1小鼠脑内JNK/P38通路引起的神经元凋亡，同时减少Aβ负荷和逆转树突棘丢失，从而有助于改善APP/PS1小鼠的认知障碍。相关成果发表于《信号转导与靶向治疗》（Signal Transduction and Targeted Therapy）。阿尔茨海默病（AD）是老年痴呆中最常见的病因。促红细胞生成素（EPO）作为一种临床安全使用的药物，除了具有造血功能外，还具有多方面的神经保护作用，可能是治疗神经退行性疾病的潜在候选药物。研究为EPO抗细胞凋亡作用提供了新的机制，为EPO治疗AD的临床试验提供了有价值的参考。

 

定量纹理分析技术在预测膝骨关节炎中的新应用

 

南方医科大学珠江医院临床研究中心丁长海教授团队发现，定量的髌骨下脂肪垫（IPFP）纹理特征可反映易被视觉评估忽略的早期病变，为靶向IPFP病变治疗膝骨关节炎（KOA）提供了新视角。相关成果发表于《放射学》（Radiology）。膝骨关节炎是老年人慢性致残的最常见原因之一，作为一种全关节疾病，涉及关节内软骨、软骨下骨、滑膜、韧带、肌肉和关节内脂肪等多种结构改变，但迄今为止病理机制尚未完全阐明。髌骨下脂肪垫作为膝关节最大的脂肪组织，主要起缓冲机械应力和调节关节内炎症作用，其病变可造成膝关节内环境紊乱。IPFP病变常见于KOA早期，被认为是KOA炎症表型的重要影像标志物。

 

楝科柠檬苦素研究进展

 

中国药科大学中药学院孔令义教授团队系统总结了楝科柠檬苦素在新结构发现、生物活性以及合成方向的研究进展。相关成果发表于《天然产物报告》（Natural Product Reports）。柠檬苦素（limonoids）是一类具有17β－呋喃环的四降三萜类化合物，是楝科和芸香科药用植物的主要化学成分。多样的骨架类型和显著的生物活性使其长期以来是天然药物研究领域的热点。10年来，包括30多种新颖骨架的1600多个新柠檬苦素被发现，同时柠檬苦素的抗肿瘤、抗炎等药用生物活性，以及化学和生物合成方面也取得了较多的研究进展。文章对楝科柠檬苦素提取分离、结构鉴定、生物活性和化学及生物合成等方面进行了系统阐述。

 

复杂糖肽合成研究

 

中国科学院上海药物研究所李铁海课题组发展了液相糖肽化学酶法组装的策略，实现了多样化复杂糖肽的合成。相关成果发表于《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。糖基化是生物体中最普遍的蛋白质翻译后修饰之一，与许多重大疾病的发生和发展相关。糖肽是聚糖与多肽结合形成的缀合物，由聚糖结构和多肽序列的协同作用实现其生物学功能。由于糖肽的复杂性和难以获得性，糖肽相关的药物研究不足。虽然聚糖合成与多肽合成均已取得了重要进展，但是复杂糖肽的高效合成技术仍严重缺乏。研究团队采用组合疏水标签协助的液相多肽合成技术和酶催化的聚糖合成方法，实现了液相中复杂糖肽的制备。

 

新的癫痫致病基因

 

广州医科大学附属第二医院汪静洋、汪洁、何娜等人发现与多囊肾相关的基因PKD1复合杂合突变可导致热性惊厥及其相关性癫痫，认为它是一个新的癫痫致病基因。相关成果发表于《分子神经科学前沿》（Frontiers in Molecular Neuroscience）。PKD1编码多囊素-1，是一种跨膜蛋白，可在细胞增殖、凋亡和阳离子转运中发挥重要作用。研究团队通过对一组热性惊厥/癫痫伴热性惊厥附加症的患者进行三人组基因全外显子测序，在8个病人中发现8对复合杂合PKD1错义突变。这8个病人具有相同的共性，均在幼儿期以热性惊厥起病，发作稀少，无需用药或对抗癫痫药物反应好，预后较好。

 

肾周脂肪组织维持病理性高血压神经机制研究

 

南京医科大学孔祥清教授团队发现肾周脂肪传入神经维持了大鼠病理性高血压升高。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。在原发性高血压的影响因素中，神经调节紊乱和肾脏介导的体液调节紊乱是最重要的潜在原因。在原发性高血压的早期，交感神经活动增强，压力反射敏感性降低。虽然针对交感神经系统、体液调节和血管舒张的降压药物可显著降低心血管疾病的发病率和死亡率，但目前没有一种药物可以根治原发性高血压，也缺少无创性一次治疗、长期降压的疗法。研究阐明了肾周脂肪组织传入神经通过抑制背侧根神经节神经元的降钙素基因相关肽来维持高血压的效应，为治疗提供了新靶点。

 

踝间收缩压差是亚洲孕妇空腹血糖升高的标志

 

西安交通大学第二附属医院高霞教授与合作者发现踝间收缩压差可作为妊娠期胰岛素抵抗和血糖升高变化的早期指标，可被用作开发一种敏感、方便且经济实惠的妊娠期糖尿病（GDM）风险筛查方法。相关成果发表于《内分泌学前沿》（Frontiers in Endocrinology）。研究团队以24～28周的妊娠妇女为研究对象，测量了肱动脉血压、四肢血压（左、右手臂，左、右胫后肌和足背肌）及血糖。研究首次发现在亚洲妊娠妇女中踝压压差的增加与空腹血糖的升高有关，且相较于临床上常用的肱动脉血压，踝压的增加与血糖的升高关联更为密切。

 

茶树遥感监测研究

 

中国科学院武汉植物园系统生态学研究团队联合中国地质大学地理与信息工程学院万波教授团队开展了茶树无人机遥感研究，探究了无人机遥感在监测茶树上的有效性。相关成果发表于《遥感》（Remote Sensing）。科学家们以武汉市花山茶园为研究区，评价了不同点云密度的无人机激光雷达和立体像对点云数据在识别茶树采摘面积上的表现情况。结果显示，减少点云密度，会导致生成的茶园数字地形模型精度降低，这种影响在激光雷达点云上则会更明显。研究同时构建了识别茶树的重要特征层次结构树，用于指示每个选中特征在识别茶树上的具体作用，可为后续茶树遥感研究在准确候选特征时提供参考。

 

米团花蜂蜜的主要呈色化合物及其形成机制

 

中国农业科学院蜜蜂研究所薛晓锋等人解析了云南沧源独特黑色米团花蜂蜜的主要呈色化合物及其形成机制，助力米团花蜂蜜的品质鉴别和产品开发。相关成果发表于《农业食品化学》（Journal of Agricultural and Food Chemistry）。米团花为唇形科米团花属植物，主要分布在我国云南、四川和西藏的东南部。米团花的花期长，其花蜜被蜜蜂采集酿造后可得罕见的黑色蜂蜜，具有多种功效，被誉为“蜜中上品”。研究者基于天然产物分离与鉴定的技术，制备出3个呈色化合物单体，利用高分辨质谱结合核磁质谱，鉴定这3个化合物均为氨基酸-对苯醌类化合物，并探究其在蜂蜜酿造过程中的形成机制，即如何赋予蜂蜜独特的黑色。

 

花的寿命生物地理格局及进化适应研究

 

中国科学院昆明植物研究所孙航等与合作者搜集了全球818种被子植物的花寿命数据，研究了花寿命的全球生物地理格局，分析了花寿命受控制的因素。相关成果发表于《新植物学家》（New Phytologist）。在所有调查的被子植物中，发现它们的平均花寿命为4.5天，其中最短的仅2小时，最长达33天，相差了近400倍。由于与温度相关的生理成本（如呼吸和蒸腾）是影响花寿命的主要决定因素，在全球气候持续变暖及极端高温事件频繁发生的背景下，植物的花寿命可能呈现出缩短的趋势，进而加剧植物传粉不足，引起植物种群或地理分布的变化。此项研究结果为全球气候变化下植物多样性的保护提供了参考。

 

象腿蕉染色体级别基因组组装研究

 

中国科学院华南植物园刘青等人采用新型测序策略，结合染色体构像捕获技术，发表了首个象腿蕉染色体级别的基因组序列。相关成果发表于《Giga科学》（GigaScience）。象腿蕉是芭蕉科中耐寒的蕉类植物，原产于中国云南和东南亚地区，具有重要的观赏、饲用和药用价值。研究人员通过象腿蕉与芭蕉属代表物种的比较基因组学研究，注释获得36 836个编码基因，重复序列约占基因组的55%；同时，他们还发现象腿蕉的长末端重复序列的组成及其插入时间与芭蕉科其他物种均有差异，以及芭蕉科在9和11染色体基数进化过程中复杂多样的染色体重组事件。此项研究结果为蕉类作物保育和改良提供重要的基因组资源。

 

稻曲菌抑制水稻免疫的新机制

 

华中农业大学植物科学技术学院黄俊斌课题组从表观遗传水平揭示了稻曲菌效应蛋白操纵水稻组蛋白去乙酰化抑制寄主免疫的新机制。相关成果发表于《新植物学家》（New Phytologist）。我国稻曲病发生十分严重，年均发生面积达4500万亩，总计减产超1.5亿公斤。稻曲病不仅造成稻米产量损失，更为重要的是稻曲球中产生的毒素对动物细胞具有毒性和致畸作用，严重威胁粮食安全。研究发现分泌蛋白UvSec117的基因敲除突变体致病力显著减弱，并通过酵母双杂交库筛选到互作蛋白水稻组蛋白去乙酰化酶OsHDA701。研究证实了植物病原真菌效应蛋白靶向寄主组蛋白去乙酰化酶抑制植物免疫。

 

一种牡丹花粉、花药壁中植物甾醇的分析方法

 

中国科学院植物研究所王亮生研究组以油用牡丹主栽品种凤丹花粉和花药壁为研究对象，对其活性成分植物甾醇进行了分析。相关成果发表于《分析化学学报》（Analytica Chimica Acta）。花粉是植物雄性配子体，有“微型营养库”之称，在调节新陈代谢、提高机体免疫力、降脂、抗癌、预防前列腺疾病等方面具有疗效。其中类黄酮、脂肪酸、植物甾醇被认为是其主要的药理活性成分。研究成功建立了一种重现性好、准确度高的植物甾醇分析方法，为“凤丹”花粉、花药壁及其他样品的甾醇测定提供了重要指导，同时为“凤丹”花粉和花药壁的资源利用、相关产品质量标准制定奠定了基础。

 

枸杞多糖作用功效研究

 

南京农业大学食品科技学院晓雄团队与曹有龙团队阐明了枸杞多糖重塑肠道菌群紊乱和改善肠上皮屏障功能的潜在降血糖作用机制。相关成果发表于《碳水化合物聚合物》（Carbohydrate Polymers）。枸杞多糖是枸杞中主要的活性成分，具有显著的降血糖功效，但其潜在作用方式和机制尚不明确。研究者通过组织形态学观察和相关生化指标测定发现，枸杞多糖不仅可以调节肠道菌群的组成，而且对肠道屏障功能具有保护作用。研究结果从调控肠道微生物和肠道屏障角度阐明枸杞多糖降血糖的潜在机制，为枸杞多糖作为一种潜在肠道微生态制剂的开发提供了科学依据。

 

植物分子农场的应用与发展前景

 

华南农业大学祝钦泷研究员与刘耀光院士组成联合团队，总结了水稻胚乳作为生物反应器的优缺点，对分子农场概念提出了新的见解，并对如何提高目标产物含量及其面临的挑战进行了讨论，展望了利用水稻胚乳为代表的植物分子农场的未来发展方向。相关成果发表于《生物技术发展趋势》（Trends in Biotechnology）。水稻胚乳是重要的生物反应器之一。综述提出了增强水稻胚乳生物合成产量的策略，指出了水稻胚乳作为分子农场面临的挑战，并总结了一些相应的解决方案。研究提出未来可通过调整法律法规和促进多学科合作，完善规模化生产，用水稻胚乳提供更多有价值的生物产品。

 

超高真空机械解理和堆垛技术研究

 

北京理工大学黄元教授与中国科学院物理研究所冯宝杰等人合作，设计并搭建了一套工作于超高真空环境下的二维材料机械解理-堆垛系统。相关成果发表于《科学通报》（Science Bulletin）。制备二维材料的方法主要分为两大类：以分子束外延（MBE）和化学气相沉积为代表的“自下而上”法和以机械解理为代表的“自上而下”法。研究者将机械解理技术与超高真空MBE技术结合，在本底真空10-10mbar量级的环境中，制备了多种原子级平整、洁净的表面，并利用机械解理技术在这些衬底上成功解理了多种单层和少层二维材料，为制备高质量的二维材料及异质结样品、研究材料的本征物性及界面演生现象提供了新方法。

 

人工心脏泵除栓技术研发

 

清华大学机械工程系微流体课题组李永健副教授等联合阜外医院心血管外科王欣主任团队开发了基于超声作用的人工心脏泵除栓新技术。相关成果发表于《先进科学》（Advanced Science）。人工心脏泵是目前绝大多数严重心衰患者赖以维持生命的重要医疗设备，而血栓问题一直是制约人工心脏泵长期可靠运行的重要原因，严重威胁着患者们的生命健康。新技术利用植入式超声装置，实现了对泵上血栓的快速有效清除。多例动物实验均在30分钟内实现了超过80%的除栓效果，且各项指标均达到预期目标。相关研究为人工心脏泵血栓难题的解决提供高效而安全的新途径。

 

用于光计算的宽带超快非线性激活器研究

 

中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室与复旦大学联合研究团队，制备了基于Ti3C2TxMXene宽带超快非线性激活器，并对其进行了原理性验证。相关成果发表于《先进光学材料》（Advanced Optical Materials）。对于复杂的荧光图像超分辨率重构任务，研究人员使用了具有光学非线性激活函数的卷积神经网络成功生成了丰富的图像细节及清晰的纹理，并且恢复了准确的高分辨率图像。对于光学非线性激活器的研究，研究人员提出了4个必要的标准：恢复时间、对线性的偏离、接近恒等变换以及配置可重构性，并且系统地研究了这4个标准背后的物理机制。

 

绳驱动连续体机器人感知用类皮肤水凝胶传感器

 

中国科学院宁波材料技术与工程研究所陈涛、张弛等人合作，运用由离子导电聚丙烯酰胺/海藻酸盐/纳米粘土聚合物复合水凝胶制成的类皮肤状水凝胶传感器，实现了绳驱动连续体机器人（CDCR）柔性自我感知。相关成果发表于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。CDCR具有结构轻巧、安全和自由度高等特点，可在狭窄和复杂的环境中很好地工作。CDCR系统中常用的光纤布拉格光栅传感器模量高、伸长率极低、缺乏粘附机制，限制了软体机器人的运动且易与机器人分层。研究构建了用于调节CDCR弯曲的闭环控制系统，可构建“驱动-传感-反馈”指导后继驱动的闭环控制。

 

基于超材料的“电子铠甲”研究

 

华中科技大学机械科学与工程学院黄永安团队制备了可自适应共形的仿生超材料电子铠甲。相关成果发表于《先进材料》（Advanced Materials）。自然界中，经过数百万年的自然筛选，生物铠甲已广泛进化为一种有效的防御机制。受蛇皮启发，研究者提出了一种软节点剪纸力学超材料，实现硬质鳞片在复杂曲面上的自适应共形。在此基础上，他们通过引入导电可拉伸功能材料、FPGA电路控制、柔性传感器等功能器件，构建具备电子功能的E-armor（电子铠甲）；通过仿蛇吞蛋实验展示了E-armor的感知能力。通过集成柔性压力传感器，圆管状E-armor能够精准监测蛋的大小和位置。此外，E-armor还具备外部环境感知的能力。

 

工业机器人故障诊断研究进展

 

中国科学院沈阳自动化研究所工业控制网络与系统研究室科研人员提出了基于生成对抗网络的工业机器人变工况故障诊断方法，有效提升了传统数据驱动工业机器人故障诊断算法的泛化能力。相关成果发表于《IEEE仪器与测量学报》（IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement）。工业机器人被称为“制造业皇冠顶端的明珠”，是衡量一个国家科技创新和高端制造水平的重要标志。工业机器人实际运行过程中，转速和负载处于持续改变过程中，严重影响了数据驱动方法的诊断性能。研究成果对于提升工业机器人平均故障间隔时间、缩短单台机器人维修工期、降低全寿命周期运维成本具有现实意义。

 

细胞迁移与变形的相场模拟研究

 

东南大学机械工程学院孙东科、吴意豪等人与西北工业大学邢辉、苏州大学张庆宇合作，在细胞动力学的数值模拟研究方向取得新进展。相关成果发表于《数学》（Mathematics）。动脉粥样硬化等心血管疾病与细胞在血管中的迁移变形、淤积阻塞过程息息相关。因此，研究细胞在不同生理条件下个体及群体运动演化行为，对于深入理解血管疾病成因和提出科学预防医治办法具有重要意义。研究人员采用相场方法模拟研究了微介观尺度下细胞迁移、形变、堆积等包含复杂边界演化的物理过程，讨论了影响细胞动力学行为的关键因素，并给出了一种可能诱发血栓形成的动力学机制。

 

光电式柔性压力传感研究

 

中国科学院自动化研究所程龙等人基于新型传感器制作了触觉数据手套，可以用于虚拟音乐弹奏、水果重量测量等应用。相关成果发表于《软体机器人》（Soft Robotics）。柔性压力传感器可以用于人机交互、软体机器人、康复医疗等领域。科研人员将结构设计与光电原理相结合，提出了一种柔性压力传感新思路，制备了基于主动遮挡的光电式压力传感器。这一传感器与传统光纤式传感器相比，灵敏度能够提升约一个数量级。这一传感器性能可以通过改变遮光结构来灵活调整，以满足不同的使用场景。其可以采用的两种不同的遮光结构为：单列金字塔和双列金字塔。

（本栏目责编：黄雪霜）