白叶枯病与干旱抗性

细菌全基因组测序的最新进展让研究人员成功绘制出了结核分枝杆菌抗生素耐药基因组特征的完整目录。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Genomic signatures of pre-resistance in Mycobacterium tuberculosis”的研究报告中，来自帝国理工学院等机构的科学家们通过研究首次发现了细菌中“预抗性”（pre-resistance）存在的迹象，相关研究结果或能帮助临床医生未来选择针对细菌性感染的最佳疗法。图片来源：Unsplash/CC0 Public Domain文章中，研究人员对3000多份结核病样本进行全基因组测序，并在近20年里来追踪患者的结核病感染情况；结核分枝杆菌（MTB）是一种影响肺部功能的细菌性感染性疾病，2020年在传染病引发的死亡病例中其所引发的死亡仅次于COVID-19；如果使用正确的抗生素进行治疗的话，结核病患者就能被治愈，但治疗的时间很长，而且很多患者会面临无法获得足够医疗保健的风险，如果患者无法完成整个治疗过程，或者没有药物以及药物质量较差的话，就会出现耐药性结核病的发生。多重耐药性的结核病是一种巨大且不可持续的人类疾病负担，如今研究人员在少数国家已经发现了完全耐药的菌株，由于卫生系统正在努力应对当前新冠疫情，全球结核病治疗的进展已经大大放缓了。为了能够更好地理解并最终开发治疗结核病的新型疗法，这篇研究报告中，研究人员首次揭示了如何在耐药性突变发生之前预防结核病患者所出现的耐药性，研究人员将这一概念称之为“预抗性”，即当诸如病毒或细菌等致病微生物在未来产生耐药性的内在风险更大时。通过分析数以千计的细菌基因组，研究人员表示，这或许有望应用于其它传染性疾病的研究，并能为个体化的病原体基因组疗法铺平道路，研究人员会根据诱发疾病的特定病原体中的DNA来选择药物以免病原体产生一定的耐药性。文章中，研究人员比较了来自3135个不同样本中的结核病样本，以此来重建TB细菌家族族谱，其被称之为系统发育数，随后研究者利用计算机分析来识别出细菌的祖先遗传代码（随后会导致细菌产生耐药性），研究人员通过分析家族树的分支确定了与MTB耐药性发生相关的关键改变，从而就能理解哪些因素最有可能让MTB产生耐药性。图片来源：https://www.nature.com/articles/s41467-021-27616-7研究人员描述了TB基因组中的突变如何帮助预测一种可能会产生药物耐受性的特定分支，然后他们在一个独立的全球TB数据库中验证了他们的发现。Grandjean博士说道，目前应对超级耐药细菌时我们在抗生素上的选择越来越少，而我们进行的选择往往具有一定的毒副作用，因此我们就应该另辟蹊径寻找能有效预防TB耐药性的策略。这行研究就是首个阐明我们能够领先药物耐受性产生的案例，这或许就能让研究人员未来利用病原体的基因组选择最佳的治疗性手段。研究人员希望本文研究能提供一种策略，通过靶向作用最有可能在未来产生药物耐受性的特定病原体基因组来治疗人类难以应对的疾病。综上，本文中研究人员描述了与耐药性获得风险较高的未点化额基因组多态性；同时研究人员还识别出了未来抗生素耐药性产生的标志物，其或能帮助开发新型靶向性疗法来预防结核分枝杆菌和其它病原体抗生素耐药性的产生。原始出处：Torres Ortiz, A., Coronel, J., Vidal, J.R. et al. Genomic signatures of pre-resistance in Mycobacterium tuberculosis. Nat Commun 12, 7312 (2021). doi：10.1038/s41467-021-27616-7

近日，西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室单卫星教授团队在国际权威学术期刊《Molecular Plant Pathology》（Q1，IF=5.663）在线发表了题为《The Raf-like kinase Raf36 negatively regulates plant resistance against the oomycete pathogen Phytophthora parasitica by targeting MKK2》的研究论文，该研究发现了一种新的负调控植物对寄生疫霉菌抗性的类Raf激酶基因，为植物病虫害防控提供新的策略。卵菌是一类独特的植物病原菌，虽然其在系统发育上与真正的真菌相距甚远，但仍然会造成严重的作物减产和环境破坏。为了获得抗病性，植物已经形成了两种方法：动员抗病蛋白和抑制易感因子。研究植物对卵菌病原体易感性的遗传基础是开发新的抗病策略的有效途径之一。寄生疫霉菌（Phytophthora parasitica）在植物中引起破坏性疾病，从作物到树木都有广泛的宿主，已成为卵菌研究的模式病原体。通过使用拟南芥–寄生疫霉菌致病系统（已被证明涉及水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信号通路），科学家们最近又发现了几种植物对寄生疫霉菌的易感因子。例如，与结瘤蛋白相关的MtN21家族基因AtRTP1（拟南芥对寄生疫霉菌1的抗性）通过调节活性氧（ROS）产生、细胞死亡进程和PR1表达来介导植物对寄生疫霉菌的敏感性。然而含有拟南芥VQ基序的蛋白VQ29已经被证明介导植物对寄生疫霉菌的抗性，而不依赖于已知的SA、JA和ET信号通路、亚麻荠素（Camalexin）生物合成和PTI信号。这种差别可以用拟南芥和寄生疫霉菌之间复杂的相互作用来解释。因此，有必要进一步研究植物对该病原菌的防御机制和敏感性。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应通常由MAPK激酶激酶（MAPKKK）、MAPK激酶（MAPKK）和MAPK组成，是植物免疫信号网络中的重要节点，传递来自不同刺激物的信号以调节下游防御反应。植物MAPKKKs由三个家族组成：MEKK家族、类Raf家族和ZIK家族。MEKK激酶通常在上游发挥作用，激活MAPKK-MAPK级联，但类Raf激酶与不同的底物相互作用，参与多种生命活动。与此同时，类Raf激酶也在植物与多种病原体的相互作用中发挥作用。然而，类Raf激酶是否参与植物与疫霉菌的相互作用及其机制仍基本未知。在这项研究中，作者鉴定了一个拟南芥T-DNA突变体，该突变体通过在MAPKKK中插入类Raf基因Raf36而增强了对寄生疫霉菌的抗性。随后作者通过CRISPR/Cas9技术构建raf36突变体，并同时构建了Raf36互补株和过表达转化株，感染实验结果一致表明，Raf36介导了拟南芥对寄生疫霉菌的敏感性。利用病毒诱导的基因沉默实验，作者沉默了烟草中的Raf36同源基因，并通过感染实验证明了Raf36的保守免疫功能。突变分析表明，Raf36的激酶活性对其免疫功能以及与MKK2的相互作用非常重要。作者接着通过构建和分析mkk2突变体、MKK2互补株和过表达转化株，发现MKK2是对寄生疫霉菌感染的反应中的一种阳性免疫调节因子。此外，对mkk2-raf36双突变株的感染实验表明，MKK2是raf36对寄生疫霉菌产生抗性所必需的。综上所述，作者发现一种类Raf激酶Raf36是一种新的植物敏感因子，在MKK2上游发挥作用，并直接以其为靶点，对植物对寄生疫霉菌的抗性进行负性调节。在使用萤火虫荧光素酶互补测定AtRaf36与AtMKK2的相互作用实验中，使用PlantView100植物活体成像系统进行拍摄。论文链接 https://doi.org/10.1111/mpp.13176广州博鹭腾博鹭腾作为一家集生命科学仪器设备的研发、生产、服务于一体的国家高新技术企业，目前已开发并上市了多款具有自主知识产权的产品，形成了分子影像、蛋白凝胶预制及印迹处理系统、发光检测、活体成像四个系列，用户包括清华大学、中山大学、西北农林科技大学等上百家高校及科研单位。

土壤是抗生素抗性基因（ARGs）的重要储库，土壤中的ARGs可通过食物链等途径威胁人类健康。相较于越来越多的关于营养物质、金属和抗生素等人为排放物质扰动抗生素抗性基因的报道，关于土壤抗生素耐药性的自然演替规律过程却知之甚少。该论文基于海伦农业生态实验站长期定位实验，在时空均质且人类活动影响较小的三种土地利用类型（耕地、草地和裸地）上，探究土壤抗生素耐药性的自然演变和分化。研究发现，土壤有机碳、氮素、土壤微生物量、生物有效态重金属含量以及抗生素耐药性 (包括多样性和丰度)均呈现出草地、农田、裸地依次递减的趋势。此外，研究发现有69种ARGs和14种可移动遗传因子（MGEs）在三种土地利用土壤中共享。多种因素(如土壤性质、重金属、细菌群落和MGEs)共同促进了抗生素耐药组的演变，其主导驱动力主要为MGEs的直接和间接作用。研究结果表明，减少土壤中ARGs的途径可能与土地退化过程相吻合，这对可持续管理环境的共同目标构成了挑战。以上研究结果作为补充封面文章发表在Environmental Science& Technology期刊，中国科学院南京土壤研究所特别研究助理付玉豪和硕士毕业生胡芳为论文共同第一作者，中国科学院南京土壤研究所研究员王芳和中国科学院东北地理与农业生态研究所韩晓增研究员为论文共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金等资助。基于30年土地利用变化揭示土壤抗生素抗性基因的自然演替规律

新污染物治理列为全面推进美丽中国建设的重要内容，是当前生态环境工作新热点。新污染物种类繁多、性质各异，且在环境中存在的浓度往往极低，这要求检测技术必须具备更高的灵敏度、准确性和选择性。近年来，随着科技的快速发展，新污染物的分析检测技术取得了显著进步。为了更好的展现新污染物分析检测技术的创新成果，以及了解目前行业发展的现状，仪器信息网特别策划《环境新污染物分析检测技术与行业进展》主题约稿活动，集中展示新污染物检测领域的最新成果，以下为同济大学张国晟老师回稿。南方某市水源水胞内、胞外抗性基因分布研究张国晟1,2，谷纪元1,2（1.同济大学环境科学与工程学院，上海 200092；2.长江水环境教育部重点实验室，上海 200092）作者邮箱：zhanggs371@163.com1 引言抗生素被广泛用于治疗细菌感染等疾病，但抗生素的滥用促进了抗生素耐药性细菌（antibiotic resistant bacteria, ARB）和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的增殖与传播[1]，目前使用的大多抗生素都可以在环境中找到对应的ARB[2]。中国是抗生素耐药性发生率最高的国家之一[3]。ARGs是编码抗生素耐药性，是环境中广泛存在的一种新污染物，具有迁移转化途径复杂和种类多样等特点，对人类健康存在威胁，成为世界各地面临的日益严峻的挑战[4]。ARGs可分为胞内抗生素抗性基因（intracellular antibiotic resistance genes，iARGs）和胞外抗生素抗性基因（extracellular antibiotic resistance genes，eARGs）。iARGs被认为是自然环境中ARGs的主要部分，而eARGs在水环境中占主导地位[5]。由于河流系统中复杂的水质状况（抗生素、重金属、有机污染物等）形成的选择压力，与其他环境相比，河流系统有更多的机会实现ARGs的转移与运输[5]。因此，本研究针对南方某河流开展调研，定量分析该河流中iARGs与eARGs的分布差异。2 实验材料和方法研究对象为南方某市给水厂水源水，采样时间为2024年1月。当场测定部分常规理化指标后，采集5 L样本并立即运送至实验室进行后续处理。iARGs与eARGs分别按下述方法提取：5 L水样在负压抽滤下通过0.22 μm滤膜并收集滤后水。将滤膜浸泡在100 mL 含3%牛肉膏的溶液中，磁力搅拌30 min洗脱细菌。洗脱液以10000 g离心10 min，丢弃上清液。向沉淀中加入PBS使其重悬，用DNA提取试剂盒（天根生化科技有限公司，货号DP712）提取DNA后，即得含iARGs的待测液。向滤后水中加入pBR322质粒作为内参（终浓度约103 copiesL&minus 1），以50 mLmin&minus 1的流速通过装有核酸吸附颗粒（制备方法见参考文献[6]）的滤柱，用100 mL洗脱液（15 gL&minus 1氯化钠、30 gL&minus 1胰蛋白胨、15 gL&minus 1牛肉膏、3.75 gL&minus 1甘氨酸，pH=9.3±0.2）洗脱，洗脱液通过0.22 μm过滤器后，加入等量异丙醇，室温静置16 h；再以13000 g离心10 min，弃去上清液，用70%乙醇重悬沉淀并重新以13000 g离心5 min；弃去上清液后，静置数分钟待乙醇充分挥发后，再加入1 mL TE缓冲液，即得含eARGs的待测液。利用荧光定量PCR技术(qPCR)检测9种代表性的ARGs与1种用于介导ARGs传播的I型整合子，引物及ARGs靶向目标详见表1，所用仪器为ABI7500，反应试剂为TB Green® Premix Ex TaqTM II（Takara公司），终体系20μL。表1 本研究所用引物ARGs种类序列(5’→3’)靶向目标16S rRNAF:CGGTGAATACGTTCYCGGR:GGWTACCTTGTTACGACTTtetAF:GCTACATCCTGCTTGCCTTCR:CATAGATCGCCGTGAAGAGG四环素类tetCF:GCGGGATATCGTCCATTCCGR:GCGTAGAGGATCCACAGGACG四环素类续表ARGs种类序列(5’→3’)靶向目标sul1F:CACCGGAAACATCGCTGCAR:AAGTTCCGCCGCAAGGCT磺胺类sul2F:TCCGGTGGAGGCCGGTATCTGGR:CGGGAATGCCATCTGCCTTGAG磺胺类aadAF:GTTGTGCACGACGACATCATTR:GGCTCGAAGATACCTGCAAGAA氨基糖苷类rpoB1F:GGTCGCCGCGATCAAGGAGTR:GTGCACGTCGCGGACCTCCA利福平类katGF:GAAACAGCGGCGCTGATCGTR:GTTGTCCCATTTCGTCGGGG利福平类dfrA1(1)F:GGAATGGCCCTGATATTCCAR:AGTCTTGCGTCCAACCAACAG甲氧苄啶类blaIMPF: GGCGGAATAGAGTGGCTTAATTCTCR: CGTACGGTTTAACAAAACAACCACC碳青霉烯类pBR322F:TTACCCCCATGAACAGAAATCCR:ATGTTAAGGGCGGTTTTTTCC内参基因intI1F: CCTCCCGCACGATGATCR: TCCACGCATCGTCAGGCI型整合子3 实验结果和讨论常规理化指标检测结果见表2，根据该市公布的检测结果，该水源为II类水体。表2 常规理化指标温度/℃pH浊度/NTU游离氯/mgL&minus 1总氯/mgL&minus 1电导率/μScm&minus 117.28.493.60.080.13319ARGs检测结果如图1所示，iARGs以相对丰度（iARGs与16s rRNA的绝对丰度之比）表示，eARGs以绝对丰度表示。在iARGs中，9种待测ARGs均被检出。除常见的四环素类抗性基因(tetA、tetC)和磺胺类抗性基因(sul1、sul2)等被检出外，临床上用于治疗严重细菌感染的碳青霉烯类抗性基因blaIMP也被检出。其中blaIMP相对丰度最低，为1.03×10&minus 6；其他ARGs的相对丰度变化较小，均约10&minus 4~10&minus 2。在提取到的iDNA中，I型整合子的相对丰度为10&minus 6，表明在不同细菌之间存在一定频率的ARGs迁移与转化。在eARGs中，除blaIMP未检出外其余8中ARGs均有检出，不同种类ARGs的丰度变化较大：sul2的丰度最高，为1.11×108 copiesL&minus 1；katG的丰度最低，为1.69×105 copiesL&minus 1。在提取到的eDNA中，I型整合子的丰度为1.36×106 copiesL&minus 1，表明在该河流的不同细菌群落之间，同样存在一定频率的ARGs迁移与转化。图1 南方某河流iARGs和eARGs丰度4 结论与展望水源水中存在的ARGs污染，除了来自上游污水厂的排放外，还可能来自沿途雨水的汇入[7]。此外，河流中存在的抗生素污染也会促进细菌产生抗生素耐药性，进而导致产生ARGs污染。已有研究表明，饮用水中存在的eARGs可影响小鼠肠道菌群并诱发肠道炎症[8]。而饮用水厂通常并不能实现ARGs的有效去除，甚至可能促进ARGs的富集[9]。因此，水环境ARGs污染所带来的健康风险应当引起重视，进行水体ARGs相关检测同样必要。这也对未来我国提高饮用水标准、改进自来水厂工艺措施以提高ARGs去除效果带来了新的挑战。参考文献[1] Holm R, Sö derhä ll K, Sö derhä ll I. Accumulation of antibiotics and antibiotic resistant genes in freshwater crayfish–effects of antibiotics as a pollutant[J]. Fish & Shellfish Immunology, 2023, 138, doi:10.1016/j.fsi.2023.108836.[2] Zhang T Q, Lv K Y, Lu Q X, et al. Removal of antibiotic-resistant genes during drinking water treatment: a review[J]. Journal of Environmental Sciences, 2021, 104(6): 415-429.[3] Zhao H Y, Zhang M, Bian J, et al. Antibiotic prescriptions among China ambulatory care visits of pregnant women: a nationwide cross-sectional study[J]. Antibiotics, 2021, 10(601), doi:10.3390/antibiotics10050601.[4] Hao H, Shi D Y, Yang D, et al. Profiling of intracellular and extracellular antibiotic resistance genes in tap water[J]. Journal of Hazardous Materials, 2019, 365: 340-345.[5] Yu W C, Xu Y, Wang Y W, et al. An extensive assessment of seasonal rainfall on intracellular and extracellular antibiotic resistance genes in urban river systems[J]. Journal of Hazardous Materials, 2023, 455, doi:10.1016/j.jhazmat.2023.131561.[6] Wang D N, Liu L, Qiu Z G, et al. A new adsorption-elution technique for the concentration of aquatic extracellular antibiotic resistance genes from large volumes of water[J]. Water Research, 2016, 92: 188-198.[7] Zhu Y, Liu Z S, Hu B L, et al. Partitioning and migration of antibiotic resistance genes at soil-water-air interface mediated by plasmids[J]. Environmental Pollution, 2023, 327, doi:10.1016/j.envpol.2023.121557.[8] Tan R, Jin M, Chen Z S, et al.Exogenous antibiotic resistance gene contributes to intestinal inflammation by modulating the gut microbiome and inflammatory cytokine responses in mouse[J]. Gut microbes, 2023, 15(1), doi:10.1080/19490976.2022.2156764.[9] Liu S S, Qu H M, Yang D, et al. Chlorine disinfection increases both intracellular and extracellular antibiotic resistance genes in a full-scale wastewater treatment plant[J]. Water Research, 2018, 136: 131-136.

抗生素抗性的频繁出现对现代医学提出挑战。探讨抗性的进化过程对遏制其全球传播至关重要。抗性进化过程涉及高度复杂的表型异质性响应。在抗生素处理下，基因完全相同的微生物菌群中会出现小部分可耐受抗生素的细胞亚群。该存活的亚群在抗生素存在时不能生长，但在去除抗生素后可恢复生长，造成长期复发性感染，也是后续发生抗性基因突变的关键储库。然而，由于耐受亚群的复杂异质性响应且生长停滞，从大量细菌群体中识别耐受亚群并追踪其生理进化轨迹仍是挑战。 近日，中国科学院城市环境研究所朱永官院士团队与崔丽研究组在《德国应用化学》上，发表了题为An Isotope-Labeled Single-Cell Raman Spectroscopy Approach for Tracking the Physiological Evolution Trajectory of Bacteria toward Antibiotic Resistance的研究论文。该研究通过发展单细胞拉曼-氘标同位素-多元统计分析等多种技术联用的方法，在单细胞的高精度水平原位解析了细菌响应的异质性，并从大量细菌群体中灵敏识别出表型亚群的分化及动态变化，实现了抗性突变前细菌表型生理轨迹的快速原位追踪，为遏制抗性进化提供重要指导。 该研究将细菌多次循环暴露于临床治疗剂量的抗生素，进化出抗生素抗性。研究利用重水标记的单细胞拉曼光谱以不依赖培养的方式，检测进化过程中细菌的原位活性。结果发现，在未发生抗性突变的情况下，细菌在抗生素压力下的活性随处理循环逐渐增加，说明其表型耐受性逐渐提高。进一步，研究利用UMAP多元统计算法对所有进化阶段的上千个细菌的单细胞拉曼指纹区间进行分析。根据拉曼指纹指示的细菌表型生理响应，从初始基因型完全相同的细菌群体中，研究识别出随抗性进化发生分化的四个表型亚群，即敏感菌群、原生耐受菌、进化耐受菌和进化抗性菌，并灵敏捕捉到四个亚群随进化过程的动态变化。至此，基于单细胞拉曼所揭示的细菌原位表型异质性响应，科研人员绘制出抗性进化的生理轨迹图。细菌全基因组测序对所揭示的表型进行交互验证，并解析了表型产生的遗传基础。表型分化对维持整个菌群的生存和进化至关重要。由于表型分化远早于抗性突变，识别表型分化对指导临床用药以及减少抗生素耐受性和抗性突变的发生具有重要意义。研究利用明显区分的四个亚群的拉曼图谱，挖掘出耐受性和抗性突变的拉曼标记峰，促进了抗性进化不同阶段尤其是表型耐受性的快速精准识别。 该单细胞分析平台可以拓展到更广泛的抗生素或非抗生素化学品诱导的抗性进化研究。未来可以将该单细胞拉曼与靶向单细胞分选和多组学技术联用，实现耐受性和抗性表型与基因型的精确关联，促进进一步阐释进化机制。研究工作得到中科院“从0到1”原始创新项目、国家自然科学基金创新研究群体项目、福建省自然科学基金等的支持。 单细胞拉曼-同位素标记-多元统计分析追踪细菌抗生素抗性进化的轨迹

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近日，西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室单卫星教授团队在国际权威学术期刊《Molecular Plant Pathology》（Q1，IF=5.663）在线发表了题为《The Raf-like kinase Raf36 negatively regulates plant resistance against the oomycete pathogen Phytophthora parasitica by targeting MKK2》的研究论文，该研究发现了一种新的负调控植物对寄生疫霉菌抗性的类Raf激酶基因，为植物病虫害防控提供新的策略。卵菌是一类独特的植物病原菌，虽然其在系统发育上与真正的真菌相距甚远，但仍然会造成严重的作物减产和环境破坏。为了获得抗病性，植物已经形成了两种方法：动员抗病蛋白和抑制易感因子。研究植物对卵菌病原体易感性的遗传基础是开发新的抗病策略的有效途径之一。寄生疫霉菌（Phytophthora parasitica）在植物中引起破坏性疾病，从作物到树木都有广泛的宿主，已成为卵菌研究的模式病原体。通过使用拟南芥–寄生疫霉菌致病系统（已被证明涉及水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信号通路），科学家们最近又发现了几种植物对寄生疫霉菌的易感因子。例如，与结瘤蛋白相关的MtN21家族基因AtRTP1（拟南芥对寄生疫霉菌1的抗性）通过调节活性氧（ROS）产生、细胞死亡进程和PR1表达来介导植物对寄生疫霉菌的敏感性。然而含有拟南芥VQ基序的蛋白VQ29已经被证明介导植物对寄生疫霉菌的抗性，而不依赖于已知的SA、JA和ET信号通路、亚麻荠素（Camalexin）生物合成和PTI信号。这种差别可以用拟南芥和寄生疫霉菌之间复杂的相互作用来解释。因此，有必要进一步研究植物对该病原菌的防御机制和敏感性。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应通常由MAPK激酶激酶（MAPKKK）、MAPK激酶（MAPKK）和MAPK组成，是植物免疫信号网络中的重要节点，传递来自不同刺激物的信号以调节下游防御反应。植物MAPKKKs由三个家族组成：MEKK家族、类Raf家族和ZIK家族。MEKK激酶通常在上游发挥作用，激活MAPKK-MAPK级联，但类Raf激酶与不同的底物相互作用，参与多种生命活动。与此同时，类Raf激酶也在植物与多种病原体的相互作用中发挥作用。然而，类Raf激酶是否参与植物与疫霉菌的相互作用及其机制仍基本未知。在这项研究中，作者鉴定了一个拟南芥T-DNA突变体，该突变体通过在MAPKKK中插入类Raf基因Raf36而增强了对寄生疫霉菌的抗性。随后作者通过CRISPR/Cas9技术构建raf36突变体，并同时构建了Raf36互补株和过表达转化株，感染实验结果一致表明，Raf36介导了拟南芥对寄生疫霉菌的敏感性。利用病毒诱导的基因沉默实验，作者沉默了烟草中的Raf36同源基因，并通过感染实验证明了Raf36的保守免疫功能。突变分析表明，Raf36的激酶活性对其免疫功能以及与MKK2的相互作用非常重要。作者接着通过构建和分析mkk2突变体、MKK2互补株和过表达转化株，发现MKK2是对寄生疫霉菌感染的反应中的一种阳性免疫调节因子。此外，对mkk2-raf36双突变株的感染实验表明，MKK2是raf36对寄生疫霉菌产生抗性所必需的。综上所述，作者发现一种类Raf激酶Raf36是一种新的植物敏感因子，在MKK2上游发挥作用，并直接以其为靶点，对植物对寄生疫霉菌的抗性进行负性调节。在使用萤火虫荧光素酶互补测定AtRaf36与AtMKK2的相互作用实验中，使用PlantView100植物活体成像系统进行拍摄。论文链接 https://doi.org/10.1111/mpp.13176广州博鹭腾博鹭腾作为一家集生命科学仪器设备的研发、生产、服务于一体的国家高新技术企业，目前已开发并上市了多款具有自主知识产权的产品，形成了分子影像、蛋白凝胶预制及印迹处理系统、发光检测、活体成像四个系列，用户包括清华大学、中山大学、西北农林科技大学等上百家高校及科研单位。

9月30日，国际学术期刊Cell在线发表了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何祖华研究团队与国内外研究者合作完成的研究论文。该研究揭示了水稻钙离子感受器ROD1精细调控水稻免疫反应，从而减低广谱抗病引起的生存代价，平衡生殖生长-产量性状。　　作为世界近一半人口的主要粮食来源，水稻的产量和品质受到各种病原菌的严重影响。发掘广谱持久的抗病品种是控制水稻病害的有效策略。然而，随着病原菌的不断进化，植物抗病基因所建立的免疫屏障易被不断变化的病原菌毒性效应蛋白所攻克，这类病原菌效应蛋白攻击并操纵植物的靶标，抑制抗病性。这类植物靶标往往是感病基因。近年来，人们发现可通过对植物感病基因的操控，也可以实现对病原菌的广谱抗性，成为植物抗病育种的新技术。　　该研究组通过对水稻资源库和育种群体的大规模筛选，鉴定到一份对腐生真菌病害纹枯病具有高度抗病的隐性遗传稳定材料，定名为rod1 (resistance of rice to diseases 1)。rod1对水稻的三大病害纹枯病、稻瘟病和白叶枯病均具有高抗的特性，说明该基因调控的免疫反应具有独特性。为此，他们前后用了15年的时间，解析有关分子和生化机制，探讨该基因的抗病育种应用潜力。他们的研究证明，ROD1基因编码一个新的钙离子感受器，通过识别钙离子信号与脂类结合，将过氧化氢酶CatB招募到细胞质膜，直接在膜区降解活性氧，从而在没有病原菌侵染时抑制免疫反应，促进穗原基发育，有利于水稻的产量性状。而两个E3泛素连接酶RIP1和APIP6靶定ROD1并介导其降解，保证了对病原菌的有效防卫反应。因此，RIP1/APIP6-ROD1以及ROD1-CatB组成了相互制约并高度有序的信号级联通路，对水稻免疫反应进行精细调控。更有意思的，该研究还发现稻瘟病菌分泌的效应蛋白AvrPiz-t具有与ROD1类似的β折叠结构，也可以与RIP1/APIP6以及CatB互作，与ROD1有功能上的替代性，也即病原菌模拟并操控了ROD1的免疫抑制系统，实现其成功的侵染。　　进一步，他们通过对水稻不同栽培品种和农家种的基因组序列进行分析，发现ROD1编码序列存在一个单核苷酸多态性变异位点，导致功能氨基酸的改变。该变异将水稻分成两种类型，一种是广泛存在于籼稻、具有较强田间抗性的A型，另一种是在粳稻中富集且较感病的C型。从地理分布来看，含有A型ROD1的品种主要种植于高温高湿、水稻病害易于流行的低纬度地区；而C型ROD1则主要存在与高纬度地区的水稻品种中，说明作物抗病性受地域起源的选择。　　综上，该研究揭示了一条以ROD1为核心的植物免疫抑制信号通路和蛋白三维结构模拟（structural mimicry）所介导的植物-病原菌共进化模型。该研究同时说明植物能够选择与气候条件相适应的免疫策略，以达到最佳的抗病与生长发育适应性的平衡。他们还发现ROD1的功能在禾谷类作物中是保守的，并提出了可以通过操纵感病基因实现广谱抗病的新策略，对培育稳产高抗的作物品种具有重要参考价值。　　该研究得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、科技部重点专项等的资助。

“倘若有什么植物妨碍了我们的计划，或是扰乱了我们干净整齐的世界，人们就会给它们冠上杂草之名。可如果你本没什么宏伟大计或长远蓝图，它们就只是清新简单的绿影，一点也不面目可憎。” ——《杂草的故事》清新简单的绿影自然面目可爱，惹人注目，但人类生存之下，繁多冗杂的一片蔓延，确是明目张胆地抢了农作物的地盘，伤了农业发展。世界上的杂草有1000多种，它们通常生长迅速、繁殖能力强，会对农业产生一定的影响。杂草不仅会与农作物争夺土壤养分和水分，传播病虫害，从而影响农作物的生长和产量，含有毒素的杂草还会影响农作物品质。因此，对于农业生产来说，防治杂草对保证农作物的正常生长和产量至关重要。IRIS机载一体式激光雷达高光谱成像仪在评估杂草抗性方面的应用杂草防治是现代农业生产管理的重要组成部分。然而，过度依赖常用除草剂进行化学防治已导致大量抗性杂草的出现，对可持续农业构成重大威胁。因此，开发一种大面积准确评估和量化田间杂草抗性的方法对于农场管理和可持续发展至关重要。目前的方法，例如目视检查，既费时又费力。酶测定虽然准确，但只能在实验室环境中进行。热成像技术可能会受到环境因素的影响，导致在室外使用时精度较低。因此，无法大规模应用。无人机（UAV）和各种传感器已经成为植物表型研究中不可或缺的工具。在这项研究中，作者于2021年6月7日在中国黑龙江省哈尔滨市向阳农场（位于北纬45°61′，东经126°97′）使用LR 1601-IRIS 机载一体式激光雷达高光谱成像仪（北京理加联合科技有限公司）进行了相关试验。旨在（1）根据杂草表型和鲜重提出新的抗性指数，来有效地量化田间杂草的抗性；(2) 利用高光谱传感器识别抗性杂草和敏感杂草之间的内在差异和敏感光谱区域；（3）通过多模态数据融合和深度学习研究光谱、结构和纹理信息及其组合在抗性评估中的贡献；（4）评估所提出的模型针对不同杂草密度和绘制抗性杂草的能力。机载杂草抗性评估方法的工作流程。结果（a） 不同抗性和密度的高光谱反射率曲线；（b）高光谱一阶导数。虚线代表抗性杂草，实线代表敏感杂草，颜色代表杂草密度。CRS测量和预测值散点图。结论（1）敏感杂草和抗性杂草的光谱响应存在明显差异，连续投影算法（SPA）选择的最佳波段与抗性表达波段的最佳波段相吻合；（2）通过多模态数据融合提高了抗性评估的准确性，后期深度融合网络表现出最佳的准确性，R2为0.777，RMSE为0.547；（3）多模态融合网络模型在不同密度的抗性评估中表现出强大的适应性，并有效地生成杂草抗性图。总的来说，这项研究证明了使用多模态数据融合和CRS，结合深度学习，实现准确和可靠的农田杂草抗性评估的有效性。本研究为农田抗性杂草管理提供了一种更有效、更准确的方法，并为可持续农业的发展提供助力。

2023年4月17上午，中国国际科技促进会（以下简称“科促会”）以视频会议形式组织召开《膨化加工型高抗性淀粉马铃薯含量指标及检测方法》团体标准评审会。评审委员会由薛文通 中国农业大学教授、徐建飞 中国农科院蔬菜花卉研究所研究员、罗文彬 福建省农业科学院作物研究所副教授、王寅 浙江省农业科学院特聘研究员、姜鹏飞 大连工业大学高级工程师（TC64/SC2全国食品工业标准化技术委员会）、使用单位 周玉峰 浙江绿巨人生物技术有限公司检验员、姜朔浙江大学研究生。起草单位 浙江大学 舒小丽教授、吴殿星研究员、金华市农科院 梅淑芳高级农艺师、浙江大学农学院 程林润高级农艺师、 杭州中泽生物科技有限公司 郭二彪研发主任、湖州市农业科技发展中心作物研究所 谭宏农艺师；科促会副秘书长郑华林（标准化工作委员会主任）、徐忻、张士谨，技术协作部马利豪、杨翠丽等相关领导出席会议。自2022年1月科促会标准化工作委员会与浙江大学等单位对标准内容进行预研和筹备工作；2022年7月下旬在国家标准委员会全国团体标准信息平台对标准通过立项后，立即组织浙江大学、浙江大学海南研究院、浙江大学山东（临沂）现代农业研究院、浙江大学中原研究院、金华职业技术学院、杭州中泽生物科技有限公司等单位成立起草工作小组，并多次召开了起草方案工作会议，2022年12月初旬在全国标准信息平台面向全社会进行了征求意见。评审会上张士谨副秘书长介绍了标准的立项背景、意义、及有关情况，舒小丽教授做了编制工作汇报，评审委员会在听取技术内容、起草过程汇报后，认真审查了标准的评审材料及相关文件，对各章节内容逐条进行了质询和充分讨论，提出了宝贵的意见和建议，并肯定了编制团队所做的筹备工作和制定标准的必要性，最后专家组一致认为《膨化加工型高抗性淀粉马铃薯含量指标及检测方法》的制定达到了相关要求，标准编制工作组按照意见进行修改和完善后，同意面向社会推广。最后，张士谨副秘书长和起草单位代表对专家严谨、认真的态度、各起草单位和起草组成员的辛苦付出表示感谢，由指定人员编写本次会议的会议纪要存档，科促会标准委及起草单位将认真结合专家们的意见和建议，进一步修改完善本标准内容，将以科学、规范、高效的态度推动标准的落地实施。

PD-1抗体作为一种免疫检验点抑制剂 (Immune checkpoint inhibitors, ICIs) 已被FDA批准应用于多种肿瘤的临床治疗，包括肺癌、黑色素瘤、头颈癌等。但在临床推广和应用中还面临着两个严峻问题：一个是部分病人无法对PD-1的治疗产生应答，即出现初始抗性 (Primary Resistant) 的临床问题；另一个是部分病人虽然初始有应答，但随后会对PD-1的治疗产生抗性，即获得性抗性(Acquired Resistant) 问题【1】。这两个问题极大限制了PD-1 的临床应用。2021年11月1日，来自美国维克森林大学医学院的鲁勇课题组（现已任职于Houston Methodist/Weill Cornell Medicine，详情请见本文最后）在Nature Biomedical Engineering上发表了题为 Elimination of acquired resistance to PD-1 blockade via the concurrent depletion of tumour cells and immunosuppressive cells的研究论文，首次从杀伤肿瘤中各种免疫抑制细胞的角度，为克服PD-1抗体治疗过程中出现的抗性问题提出了解决方案。研究人员首先进行大数据分析肿瘤微环境中各种免疫抑制性细胞 (如 Tregs， MDSC， TAM.M2)是否有共有的靶点。该研究中发现肿瘤微环境中各种免疫抑制性细胞相比较非抑制性细胞均高表达CD73这个膜表面蛋白。对此研究人员引入了一种刚刚被日本临床批准的肿瘤治疗新方案即光免疫疗法【2】 (Photoimmunotherapy)，将一种特定光吸收剂与CD73抗体相欧联（下图上），这种光吸收剂在近红外光的照射下可以快速诱导能与CD73抗体结合的细胞坏死（下图下）。研究人员通过这种能同时杀死肿瘤微环境中各种免疫抑制性细胞和表达CD73的肿瘤细胞的方案，在小鼠三阴性乳腺癌中成功克服了PD-1抗体治疗中出现的获得性抗性问题。但是数据也显示任何一种免疫抑制性细胞的残存都可以导致治疗的后期复发问题，这提示同时杀伤全部类型免疫抑制细胞的重要性。最后研究人员也使用了肿瘤表面不表达CD73小鼠胰腺癌肿瘤模型，发现即使肿瘤表面不表达CD73，单纯通过光免疫疗法杀死肿瘤微环境中的免疫抑制性细胞也成功克服了PD-1抗体疗法在胰腺癌中出现的初始抗性问题。这项研究工作为克服PD-1抗体在临床应用中出现的初始抗性问题和获得性抗性问题可供了应用性极强的解决方案，很大程度上扩宽了肿瘤治疗中PD-1抗体的临床应用范围。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41551-021-00799-6

PD-1抗体已被应用于多种肿瘤的临床治疗，但其存在的初始抗性和获得性抗性两个问题极大限制了PD-1的临床应用。近日，美国维克森林大学医学院的研究团队在《Nature Biomedical Engineering》发表了题为“Elimination of acquired resistance to PD-1 blockade via the concurrent depletion of tumour cells and immunosuppressive cells”的文章。　　研究人员通过大数据分析肿瘤微环境中各种免疫抑制性细胞，发现与肿瘤微环境中各种免疫抑制性细胞相比，非抑制性细胞均高表达CD73蛋白。利用光免疫疗法能杀死肿瘤微环境中各种免疫抑制性细胞和表达CD73的肿瘤细胞的方案，在小鼠三阴性乳腺癌中成功克服了PD-1抗体治疗中出现的获得性抗性问题。进一步利用肿瘤表面不表达CD73小鼠胰腺癌肿瘤模型，发现即使肿瘤表面不表达CD73，单纯通过光免疫疗法杀死肿瘤微环境中的免疫抑制性细胞也成功克服了PD-1抗体疗法在胰腺癌中出现的初始抗性问题。　　该项研究，从杀伤肿瘤中各种免疫抑制细胞的角度，为克服PD-1抗体治疗过程中出现的抗性问题提出了解决方案。 　　论文链接：https://doi.org/10.1038/s41551-021-00799-6

小麦作为人类重要的粮食来源之一，你对它的印象是什么？是夜来南风起，小麦覆陇黄的生机景象，还是大麦干枯小麦黄，妇女行泣夫走藏的悲切画面?风吹麦浪的一片金黄往往让人神往，然而随着全球气候的变化，干旱逐渐开始威胁小麦的生长及产量，各地小麦纷纷减产，继而引起价格的上涨。久旱麦粒细，终久不成穗......如今，小麦在干旱环境下的生存和适应能力备受关注。叶绿素作为植物生长的基本生化过程之一，与干旱适应性之间的关系引发了广泛的研究兴趣。下面这篇论文聚焦干旱胁迫下小麦的叶绿素含量，通过研究一种新型的监测方法，有望提高对小麦叶绿素含量评估的准确性，对推动粮食安全与生态环境的平衡发展具有重要意义。Resonon Pika L在干旱胁迫下小麦叶绿素快速无损评价方面的应用研究背景小麦是对全球粮食安全至关重要的主要粮食作物。然而，小麦作物遭受着许多非生物胁迫，包括低温、干旱、高温和干热风，这强烈影响其生长、发育和生产力。干旱是世界范围内最严重的非生物胁迫之一，可显著降低小麦的分蘖数、每穗粒数和千粒重。2021年，美国和巴西都遭受了历史性的严重干旱，这使全球粮食价格上涨至近十年来的最高水平。因此，有效监测小麦生长过程中干旱胁迫的影响对提高产量、品种和粮食安全至关重要。叶绿素是植物光合作用的基础，直接决定植物净初级生产力和碳收支，叶绿素含量可以反映植物的生长状况。而干旱胁迫会降低作物的叶绿素含量，破坏光合机制，抑制其生长，最终降低产量。干旱胁迫下作物叶绿素含量的变化程度与抗旱性密切相关，因此，监测小麦叶绿素含量可为小麦的光合作用和抗旱性提供关键信息。传统的叶绿素含量测定方法包括分光光度法和使用手持式叶绿素含量仪，这些方法使得叶片破坏程度大、效率低，不利于大规模测定小麦叶绿素含量。而与传统方法相比，高光谱成像技术可以快速、无损、高效地测定植物叶绿素含量。此外，高光谱图像包含丰富的光谱信息，可用于精确的农业研究和建立复杂的数学模型。近年来，高光谱成像技术在植物监测中的应用发展迅速，广泛的研究主要集中在开发基于光谱指数的模型来估计叶绿素含量。然而，少量的敏感波段并不能充分代表所有的高光谱信息。此外，大多数研究使用的小麦品种较少，忽略了多品种间的异质性。因此，以往模型对其他系统的适用性受到限制，该模型对大规模叶绿素含量和抗旱性的评估无效。研究过程基于此，在本研究中，来自中国西北农林科技大学的一组研究团队以中国阳岭区（108◦ 4 0 E，108◦ 160E，34◦ 160N）为研究区，对新作物品种进行试验。2021年10月21日，在一个钢架棚内共种植335个小麦品种（共2010个叶片样品），并将它们置于不同的土壤含水量条件下，采用土壤钻探法测量0.5m深度的土壤含水量。再在每个品种中采集了6个新鲜的旗叶样本，在实验室内利用Resonon Pika L 高光谱成像系统采集小麦叶片的高光谱图像数据，同时利用SPAD-502 Plus叶绿素计测定小麦旗叶的SPAD值（反映叶绿素含量）。对高光谱图像进行平滑处理（使用Savitzky-Golay滤波器）、一阶导数处理。分析控制和干旱胁迫下小麦灌浆期旗叶的高光谱特征及其与SPAD值的相关关系，用逐次投影算法（SPA）识别特征波段，最后采用机器学习方法构建了四种回归模型，包括简单线性回归（SLR）、最小绝对收缩和选择算子回归（LASSO）、岭回归（RR）和随机森林回归（RFR）模型，并检验模型效果，以确定快速叶绿素含量估计模型的准确性，最终建立一种快速、无损、准确、广泛适用的方法来评估小麦叶绿素含量、光合作用和抗旱性。不同土壤含水量条件下小麦叶片的高光谱曲线和单波段高光谱图像（对照处理CK和干旱胁迫DS条件下）。叶片高光谱与SPAD值的相关性分析及拟合结果。（A，B）光谱反射率和一阶导数与SPAD值的相关性；（C，D）基于549 nm光谱反射率和735 nm光谱一阶导数的简单线性回归（SLR）分析；（E，F）基于549 nm处反射率和735 nm处一阶导数的SPAD预测值和实测值的拟合结果。结果基于不同数据集和模型的SPAD预测值和实测值的比较。（A-C）全波段高光谱反射率的LASSO、RR和RFR模型；（D-F）全波段高光谱一阶导数的LASSO、RR和RFR模型。基于全波段高光谱反射率模型，对不同土壤含水量条件下小麦叶片SPAD预测值和实测值的拟合结果。（A-C）控制条件下的LASSO回归、RR和RFR模型；（D-F）干旱胁迫条件下的LASSO回归、RR和RFR模型。（A，B）由549 nm反射率和735 nm一阶导数估计的叶片水平上的SPAD值图。基于光谱和图像特征数据集的RFR模型结果。结论本研究利用不同土壤含水量条件下大规模小麦品种的高光谱图像分析，确定了叶片叶绿素含量快速估算模型的准确性。对叶绿素含量估计最敏感的波段在可见波段（400-780nm），相关分析表明，最佳波段位于541、549、708和735 nm附近，549 nm处的高光谱反射率和735 nm处的一阶导数与SPAD值的相关性最强。SPA结果表明，在536、596和674 nm处的波段是估计SPAD值的最佳波段，在756和778 nm处的一阶导数对估算相对叶绿素含量最有用。结合光谱特征和图像特征可以提高干旱胁迫小麦SPAD值的估算精度（RFR模型最优性能：R2 = 0.61，RMSE = 4.439，RE = 7.35%）。总之，本研究建立的模型可以有效地评价小麦叶绿素含量，并为了解光合作用和抗旱性提供依据；本研究建立的技术方法具有巨大潜力，可为小麦及其他作物的高通量表型分析和遗传育种提供参考。

大兴安岭地处中国东北，这里的气候寒冷干燥，冬季漫长而严寒，夏季则短暂而凉爽，适宜白桦的生长。亭亭白桦，悠悠碧空，微微南来风。春天，是大兴安岭的白桦树复苏的季节。雪融水润，大地回春，在这神秘而美丽的土地上，白桦树以其独特的水分利用能力，展现出了大自然魅力。大兴安岭南部白桦的水分利用规律及其对干旱环境的适应性本研究旨在考察大兴安岭南部天然次生林中主要植物白桦（Betula platyphylla）的水分利用模式。该调查利用氧稳定同位素技术，时间跨度涵盖2019年7月至2020年9月。东北地区研究区的位置及其森林分布（绿色）。“其他”是指林地（灰色）以外的土地利用类型。在两年的时间里，在纯白桦林内建立的 30 m × 30 m 的样地内进行了季节性田间试验。作者选择了五棵健康的白桦木，其高度和胸径接近研究区域的平均值。样地土壤剖面较浅（厚度约为 40-70 厘米）土壤采样在每月中旬无雨的日子或降雨后的几天进行。每月系统采集10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、60 cm深度的树木木质部水和土壤水样本，进行稳定同位素分析。成熟植物体内水的同位素组成可以反映植物水分来源的同位素组成。2019年和2020年（5月至10月）在样树上取样，每棵样树取样3个重复。使用手动螺旋钻获取土壤水样，并用封口膜密封在玻璃容器中，用于随后的同位素分析。为了减轻蒸发对同位素含量的影响，所有土壤和植物样品均被立即冷冻并储存。在 2019 年和 2020 年的整个生长季节，总共收集了 100 个降水样品，并用封口膜牢固地密封在干净的聚乙烯瓶中。然后将这些沉淀样品储存在设定为-2°C的冰箱中，直到准备好进行同位素分析。样本树的特征来自内蒙古农业大学的研究团队在北京师范大学地表过程与资源生态学国家重点实验室地理科学学院和水利部草原水利科学研究所实验中心采用全自动真空冷凝抽提系统（LI-2100，北京理加联合科技有限公司）对植物和土壤样品进行水分提取。雨水和提取的植物和土壤水经过过滤，使用0.22μm有机相针式过滤器去除杂质和有机污染物。根据土壤剖面，土壤水源分为浅层（0~20 cm）、中层（20~40 cm）和深层（40~60 cm）。值得注意的是，由于样地地势多为山地，地下水的可用性可能受限，因此将地下水排除作为树木的潜在水源。在生长季节，通过线性回归分析探讨土壤水、木质部水和降雨中δD和δ18O之间的关系2019年和2020年各月VWC垂直土壤剖面和土壤水δ18O值不同深度木质部水和土壤水中δ18O的分布特征通过 MixSIAR 分析确定白桦不同土层吸水比例的季节性波动基于稳定同位素（δ18O）的 MixSIAR 模型用于研究天然林中优势物种（特别是大兴安岭南部白桦）用水策略的季节变化。研究结果表明，适应性的水分利用策略和对降水的快速响应能够促进植物充分利用来自土壤各个深度的水分，从而使它们能够更好地适应干旱环境。当降雨量较低时（2019年生长季为390.4毫米），白桦迅速吸收浅层土壤水（0~20 cm，整个根系深度的利用率为40.4%），但当降雨量增加时 （2020年生长季为501.5毫米），白桦逐渐过渡到从较深土层（40~60厘米）提取土壤水分并加深其根系系统（利用率为39.4%），表明其对半干旱环境的适应性。因此，白桦在同一生境中灵活的用水策略可能使其在低降水时期具有竞争优势。该研究结果对于大兴安岭南部天然林保护和水资源管理具有重要意义。

水资源短缺是目前制约农业生产的一个全球性问题，近年来，全球水资源供需矛盾更加突出。对于中国而言，有43%的面积为干旱和半干旱地区，并且中国的水量分布在时间和空间上也存在非常巨大的不均衡性，这使得中国的水资源供需矛盾更加尖锐，是中国农业生产面临的最?大危机之一。自21世纪以来，中国每年都会发生大强度的干旱，受灾面积往往波及数个省，如2010年西南地区发生的大旱灾，有将近5000000hm2的农作物受害，造成190多亿元的经济损失。水稻作为中国第?一大粮食作物，研究不同干旱胁迫对水稻的影响以及研发出抗干旱品种对农业发展尤为重要。在遥感领域中，为了研究各种不同地物或环境在野外自然条件下的可见和近红外波段反射光谱，需要适用于野外测量的光谱仪器。地物光谱仪在户外主要利用太阳辐射作为照明光源，利用响应度定标数据，可测量并获得地物目标的光谱辐亮度 利用漫反射参考板对比测量，可获得目标的反射率光谱信息。实验过程及结果本实验旨在理解不同干旱胁迫下水稻基本型的表现，测量了10种在不同干旱威胁水平下导致相对含水量（RWC）不同的水稻的光谱数据，如图1所示。图1该实验显示了不同干旱胁迫下水稻的反射率模式。1) 在水稻含水量（RWC）降低时，由于1400nm和1900nm这两处水吸收特征峰减弱，导致近红外区域反射率增加。2) 对于350-700nm波长区域也有着类似的变化，在叶绿素a和叶绿素b的吸收范围中，反射率随着RWC降低而升高。3) 其次，随着RWC的降低，1400-1925nm波长向较短波长移动，且反射率增加。4) 在810-1350nm的海绵状叶肉中的散射也反映出反射率随RWC降低而增加的相同趋势。5) 最?后，在1100-2500nm波段位置的吸收也是一个强烈的吸收区域，随着RWC降低，叶片枯萎主要通过新鲜叶片中的水，其次是通过如蛋白质、木质素和纤维素的干物质而变得更加明显。结论这项实验的结果表明不同干旱威胁下的水稻的光谱反射率具有明显且规律的特征。因而可根据特征位置的差异建立预测模型，在精?准的模型分析下定量的分析出水稻含水量乃至干旱威胁程度，最终用于开发抗旱水稻品种的研究，为我国的农业生产作出巨大的贡献。

4月3日，贵州省科学技术厅公示了23项2023年项目验收结果，其中，食品领域有10项项目通过验收，公示时间为5个工作日（2023年4月3日-4月10日）。食品领域2023年项目验收结果汇总表（10项）序号合同编号项目类型项目名称牵头单位参与单位项目主持人项目参加人验收结果2黔科合基础[2019]1106基础研究土壤-凋落物-植物化学计量特征对普安四球茶品质调控机理研究贵州大学无何季卢青、舒英格、吴传美等通过8黔科合基础[2019]1002基础研究基于大数据分析鉴定马铃薯晚疫病抗性基因毕节市农业科学研究所无李晓川王朝海、周平、马维等通过9黔科合支撑[2020]1Y096支撑抗青枯病番茄砧木杂交新品种选育贵州金农科技有限责任公司贵州省园艺研究所段正凤袁远国、程江、陈芝能等通过10黔科合支撑[2020]1Y902支撑马铃薯抗晚疫病种质资源的收集、鉴定及再创新毕节市农业科学研究所无李晓川王朝海、周平、马维等通过12黔科合支撑[2020]1Y054支撑地方特色品种紫云红芯薯提质增效技术研究与应用紫云自治县紫香源农林科技有限责任公司贵州省生物技术研究所邓仁菊张廷刚、尹旺、罗密等通过13黔科合成果[2020]2Y045成果应用及产业化基于酱香型白酒机械化酿造的原料质量控制技术研究示范贵州国台酒庄有限公司贵州大学、中国食品发酵工业研究院有限公司卢君李长文、王晓丹、韩兴林等通过14黔科合支撑[2019]2370支撑茅台大鲵酒功能分析及关键工艺技术研究茅台学院贵州茅台酒厂（集团）保健酒业有限公司喻仕瑞陈娟、马利娜、林涛涛等通过19黔科合基础[2020]1Y096基础研究玉米棉子糖合成酶（ZmRS）基因参与抵抗干旱胁迫的分子机制研究贵州师范大学无谷雷谭雷涛、刘秋萍、陈虎等通过20黔科合基础[2020]1Y150基础研究希瓦氏菌电子传递途径改造实现酒糟高效电催化研究茅台学院无吴德光胡智慧、唐取来、宋浩等通过21黔科合基础[2019]1295基础研究酱香型白酒重要甜香物质的研究茅台学院无莫新良吴德光、彭涛、王先桂等通过（来源：贵州省科学技术厅）

隔八年，曾广受关注的小麦白粉病“缉凶案”终于迎来了续篇。　　中科院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞团队和中科院微生物研究所研究员邱金龙团队用多重“基因剪刀”，实现了对小麦重要感病基因序列的精准操控，获得了既高抗白粉病又高产的新材料。相关研究2月10日发表于《自然》。这意味着，号称小麦三大病害之一的白粉病终于被我国科学家“拿下”。　　“这一具有重要理论与实际应用价值的研究工作，将成为作物育种领域标志性的成果。”中国工程院院士、西北农林科技大学康振生对此评论说，它展现了基因组编辑在作物分子设计育种中的巨大潜力，对保障粮食安全具有重大意义。　　“另一只靴子”落地　　据农业农村部统计，我国每年受白粉病影响的小麦面积达到1亿亩左右，重病田甚至会减产40%。将这一严重威胁粮食安全的真菌“缉拿归案”，是很多育种专家的梦想。　　目前，分子育种家都是通过抗性基因帮助作物抵抗白粉病。但就像病毒预防一样，这种途径不具有广谱性和持久性，很容易随着白粉病新小种的出现而失去效用。　　病原菌的成功侵染需要利用植物感病基因，能否通过阻断这个病害与植物连接的“桥梁”来获得广谱持久的抗性呢？　　这是科学家想做但又不敢去做的一件事，因为感病基因的敲除具有两面性：抗病的同时，也会影响植物生长。　　科学家很早就知道MLO是小麦的感病基因，但由于普通小麦是异源六倍体，MLO基因有3个拷贝，几乎不可能通过天然突变方式同时敲除这3个基因。2014年，合作团队利用“基因剪刀”定向敲除MLO的3个拷贝，不出所料地获得了对白粉病具有广谱持久抗性的小麦新材料。　　相关研究在《自然—生物技术》发表后引起了世界范围内的极大关注。该研究入选了该刊创刊20周年最具影响力的20篇文章，并入选《麻省理工科技评论》2016年“全球十大技术突破”。高彩霞也因引领了植物基因组编辑的浪潮，入选《自然》2016年度“十位中国科学之星”。　　不过，这个故事还有后续——正如在其他多种植物中观察到的一样，研究团队发现敲除感病基因MLO的小麦出现了一定程度的负面表型，如早衰、植株变矮、产量下降等，限制了其在生产上的广泛应用。　　对此，研究团队选择迎难而上。　　在当时敲除MLO后得到的100多个基因组编辑小麦突变体中，他们发现了一个“宝贝”材料——突变体Tamlo-R32。它在表现出对白粉菌的抗性的同时，生长发育和产量完全正常。　　这个与众不同的材料让高彩霞坚信，感病基因突变抗病并非“死胡同”，“沿着这条路走一定能够做成”。　　现在，经过八年协力攻关，“另一只靴子”终于落地。在发表于《自然》的新研究中，他们解开了Tamlo-R32突变背后的秘密，克服了感病基因MLO突变引起的负面表型，实现了抗病高产“鱼与熊掌”的兼得。　　层层推进破悬疑　　在敲除MLO得到的大量突变体中，Tamlo-R32为何一枝独秀？这个产量甚至超过普通野生型小麦的材料是怎么出现的？如何通过基因组编辑获得该突变体并将其导入小麦主栽品种中？　　2014年之后，围绕Tamlo-R32这个“主角”的系列悬疑，成为高彩霞和合作者要破解的谜题。　　但这做起来并不容易。　　普通小麦基因组十分庞大，是人类基因组的5倍、水稻基因组的40倍。其序列重复性相当高，基因组结构极为复杂。　　一开始，由于小麦基因组数据并不完善，研究团队只能通过一系列漫长的传统遗传学实验进行分析，最终确定在小麦3个染色体组A、B、D中，A和D基因组上都存在预期的突变。　　“只有这两个基因组发生改变，还不足以抵抗白粉病，所以B基因组上一定有问题。”高彩霞说，受限于当时的基因组数据，研究团队在这个问题上探索了4年始终未能解决。　　直到2018年，借助新完成的小麦基因组重测序数据和染色体精细图谱，这个“暗箱”终于被打开了。　　让研究团队吃惊的是，Tamlo-R32突变体的B基因组上竟然发生了高达304Kb（超过30万DNA字母）的大片段删除——这导致该突变体的染色体三维结构被改变，使上游基因TaTMT3（与糖转运蛋白相关）表达水平上升，进而克服了感病基因MLO突变引起的负面表型，最终实现了抗病和产量的“双赢”。　　悬疑破解了，但要精确实现304Kb这一大的基因组片段剪切，并非易事。“‘剪刀’的效率要特别高。”高彩霞对《中国科学报》说，抗白粉病基因编辑研究十年来，目前已拥有7项核心技术专利，研究团队还开创了一系列基因组编辑新技术。　　正是基于这些核心技术，研究组通过叠加使用“基因剪刀”，在敲除MLO感病基因的同时，删除了TaMLO-B附近的大片段DNA，从而成功将这一抗病高产优异性状引进到我国多个小麦主栽品种中。　　由于MLO的基因功能在不同植物中相对保守，研究者进一步发现，在模式植物拟南芥中过表达TMT3也能克服其感病基因突变产生的负面表型。“这证明了叠加的遗传改变可以克服感病基因突变带来的生长缺陷，为作物抗病育种研究提供了新的理论视角。”论文第一作者、邱金龙团队助理研究员李盛楠说。　　至此，研究团队终于讲完了利用感病基因进行小麦抗病育种的故事。回顾其中的挑战，高彩霞有些风轻云淡地说：“我们知道路就在那里，只要坚持不懈就一定能够到达。”　　这个历经“八年抗战”取得的研究成果获得了审稿人的一致好评。多位审稿人表示这项研究“具有很大应用潜力”。其中一位审稿人指出：“这项工作在探索没有负面效应的抗病小麦育种上迈出了重要一步。”　　基因编辑除了“剪刀”还是“橡皮”和“铅笔”　　“基因组编辑的一个优点是可以更方便、快捷、精准地进行作物育种和改良。”李盛楠说，研究团队用了数年时间了解Tamlo-R32的突变机制后，仅用了几个月就利用基因组编辑技术在多个小麦主栽品种中获得了抗病且高产的种质资源。而传统杂交育种则需要五六年的时间。　　在2019年和2020年于北京和河北赵县进行的大田试验中，联合团队进一步证明了新种质资源的可靠性：常规MLO突变体造成的株高矮化在10%左右，产量降低16%左右；而新突变体具有超出或至少保持与亲本一致的产量。　　“培育和推广抗病新品种是防治植物病害最经济、高效和环境友好的策略。”康振生评论说，“这项研究验证了基因组编辑技术的发展对作物性状改良具有重大推动作用，尤其对经典遗传改造难以实施的多倍体复杂基因组农作物的改良，对保障粮食安全具有重要意义。”　　“和传统育种技术相比，基因组编辑育种的优势非常明显。”高彩霞对比说，传统杂交育种要引入一个抗病基因，需要进行6~8代的回交，整个过程非常漫长，而且其前提是杂交的亲本种要有抗病基因。通过突变育种（辐射、化学诱变等方法）具有盲目性和随机性，找到理想的突变体无异于大海捞针。而基因组编辑为精准定向育种提供了可能。　　“通过基因组编辑可以不添加任何外源性的基因，只需要把靶向的序列修改好，大大节省了时间、减少了工作量。”她补充说。　　高彩霞指出，基因组编辑技术经过10年的发展已经不仅仅是“一把剪刀”的概念。进化至“2.0时代”的碱基编辑和引导编辑还可以是一块“橡皮”或一支“铅笔”。“如果一个序列有点多，你可以把它剪掉；如果组成DNA的四个字母ATCG有一个错了，你可以用‘橡皮擦’把它擦掉，然后用‘铅笔’写入正确的字母，而‘铅笔’‘橡皮擦’是不留在细胞里的。”　　好消息是，今年1月底农业农村部制定公布了《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》，进一步规范了农业基因编辑植物的安全评价管理，促进我国生物育种技术和产业发展。“在这个政策的鼓舞和鞭策下，相信我国很快会有更多的基因组编辑材料进入田间和市场。”高彩霞表示，下一步将深入开展小麦白粉病新种质资源的开发和推广应用。　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-04395-9

前段时间，有关转基因的话题引起了广泛关注。转基因作物为何会引发如此大的关注度?转基因作物到底安不安全?带着疑问，《科学时报》记者专访了中国科学院院士、中国植物生理学会理事长许智宏。 　　许智宏认为，人们之所以对转基因作物的质疑如此强烈，其实是因为利用转基因技术来进行作物育种的历史毕竟较短，公众对转基因还缺乏基本的了解。而科学家有责任用公众能明白的语言把转基因讲清楚。 　　批准安全生产证书不等于商业化 　　《科学时报》：2009年年底，国家刚刚批准了三个转基因农作物品种。这是否意味着，这三个转基因品种将进入商业化发展阶段? 　　许智宏：在今年的政府工作报告中专门提到了“实施好转基因生物新品种培育科技重大专项”，说明转基因研究已引起了国家高度重视。 　　不过，尽管国家已正式给转植酸酶基因玉米和转基因抗虫水稻颁发了生产应用安全证书，但它作为新品种进入商业化生产之前，还须通过正常的品种审定顺序，这个顺序不是一两年就能完成的。此外，它还必须开展大量的田间试验，通过审定，然后推广到一定的面积，最后才是大规模生产，这至少需要三五年左右的时间。 　　人们对转基因缺乏基本了解 　　《科学时报》：生物学界还在研究转基因主粮对人体是否存在潜在风险，而社会上对转基因作物仍有很大争议，也是出于安全性的问题。您对此怎么看? 　　许智宏：不能笼统地讲转基因作物是否安全，关键是看转的什么基因，所以必须一个基因一个基因地去讨论，就像我们不能因为牛奶、鸡蛋出了问题就否定整个食品行业。1996年，从美国第一批批准的转基因作物品种推出以后，至今已有14年时间，目前还未发现有安全性问题。至今已有29个国家种植转基因作物，去年全球种植面积已达1.34亿公顷。从作物种类而言，主要是玉米、大豆、棉花、油菜等。以大豆为例，目前全世界种植的大豆中约3/4的面积是转基因大豆，美国作为全球大豆的主要生产国，转基因大豆的面积已达90%左右。 　　转基因的安全性问题主要体现在两个方面：一是对人是否安全，这属于食品安全的范畴 二是对环境是否安全。这是两个不同的概念。从对转基因的生物安全性检测来讲，也需要由不同的部门开展工作。 　　首先，对已经研发出来的转基因作物品种，如新近我国批准的转基因抗虫水稻、转植酸酶基因玉米，都要做有关食品安全方面的各种试验，测试对人体是否可能有害，是否有过敏反应，还要看其营养成分等方面是否有变化。 　　其次，是看所试验的特定转基因作物对环境生态的影响，比如转的抗虫基因除了杀死害虫以外对有益的昆虫有没有影响，对生物多样性是否有影响。 　　对老百姓来讲，一般会首先关注转基因作物的食品安全性问题。我个人觉得，截至目前，不少人仍对转基因作物缺乏基本的了解，一听到抗虫基因、毒蛋白，就开始怀疑它是不是对人体有毒。其实，抗虫毒蛋白只对部分昆虫有毒，有很强的专一性。就像现在的转基因棉花、转基因水稻里的抗虫基因所产生的抗虫毒蛋白，它只对鳞翅目害虫有毒性，这方面已经做过大量的毒理试验。 　　这个抗虫毒蛋白并不是从转基因作物才开始使用的，人类知道这个抗虫蛋白已几十年了。所谓“BT”，其实就是一种细菌——苏云金杆菌的缩写。科学家早就发现这种细菌在其芽孢中生产一种可起到抗虫效果的晶体蛋白，以前人们是通过发酵生产把它作为生物防治药物用于农业，拿到田间去喷，但其缺点是很不稳定，一下雨很易被雨水冲刷掉而失效。现在，科学家只是让植物自己生产这种晶体蛋白杀虫。 　　我国现在有40%多的污染源来自农业，像长江、太湖、滇池的污染很大部分就是由农业污染造成的，主要是我国使用了太多的农药、化肥。我国农药使用量全球第一，2005年就达140万吨，而1990年才用了不到30万吨。我年轻时曾在棉花地里工作过。当时，每年因农药使用不当或过量导致中毒、死亡的情况时有发生，因为棉花的病虫害很严重，而喷洒农药都是在最热的夏天，而且棉花在生长过程中要多次喷洒农药。种植抗虫转基因棉花后，不用喷那么多农药，这其实也是对环境的一种保护。而转基因的棉花地里也会播种非转基因棉花，或在周围种植其他作物，给昆虫提供繁殖后代的机会，以减少对生物多样性的影响。 　　一些人认为转基因植物对生物多样性不利，也只是通过一两个假设的例子推出来的结论，并没有确实的科学研究依据。现在，人们仍对转基因的基本科学知识了解不够，所以才会产生种种误解。这只能通过更多的科普宣传，使公众了解转基因技术和转基因作物是怎么回事。科学家应该通过合适的方式，用公众明白的语言，增强人们对转基因作物的了解。 　　《科学时报》：有人认为，转移的基因是否会在自然界中扩散并繁衍复制，从而造成难以逆转的生态后果，破坏生态平衡，影响生物多样性。您对这个问题有什么看法? 　　许智宏：我想不会，科学家们只不过是用了一个细菌的基因使转基因水稻、玉米达到抗虫的目的。 　　例如，现在，科学家发现了一种外来物种——褐飞虱，对稻米危害很严重。科学家希望通过转基因的办法，寻找其他生物物种中是否存在能杀死这种害虫的基因。武汉大学与华中农业大学的专家已经在一种野生水稻中发现了这种基因，他们正在开展相关研究，希望能将这种基因转移到我们需要的水稻中去。 　　其实，育种学家每天都在进行品种间、近缘种间，甚至远缘种间的杂交，把有用的基因从一个品种、一个种转向另一个品种或另一个种，并通过漫长的选育过程，培育新品种。人类农业的发展，从某种意义上讲，本身就伴随着减少生物多样性。例如美国在大规模推广双杂交玉米后几乎垄断了玉米的种植。我们现在吃的蔬菜最多的是什么?大白菜、卷心菜、菜花、番茄、黄瓜等等。这些种类占绝对优势是因为它们适合大规模生产，从这个意义上来讲，现代化农业总是倾向于更适合大规模种植、高产、优质、抗病虫害的物种、品种，使人类从开始时吃的几千种植物逐步到现在常吃的不过百十来种植物。 　　由于意识到这种生物多样性的丧失对未来农业的影响，科学家已认识到保护植物种质资源的重要性。比如，我国已在中国农科院设立了国内最大的农作物种质资源库。另外，在中科院昆明植物所建立了野生种质资源库。保留这些物种，可以在我们需要的时候使用，因为野生植物或作物的近缘野生种中有不少有用的基因仍有待开发利用。 　　解决未来的粮食安全必须依靠转基因 　　《科学时报》：能否谈谈转基因作物在保证粮食安全方面起到什么样的作用? 　　许智宏：发展转基因技术培养新品种的目的就是为了农业的可持续发展，确保粮食安全。未来人口的增长对粮食安全构成很大的挑战。温家宝总理的政府工作报告中提到，到2020年，要增加1000万吨粮食。说实在的，每年要增产1%的粮食都是件很困难的事情，因为我们的耕地还在减少，即使要维持现在的产量，也必须依靠科技的进步，依靠品种改良。中国在解放以后，大概是10年换一批农作物品种。因为农作物品种的寿命是有限的，害虫在不断演化，自然环境也在改变，人们的需求也在改变，只有不断更新品种，才能确保粮食产量的稳定，满足人们不断增长的需求。 　　到2050年，世界人口估计将增长约30亿，从现在的61亿增加到90亿，而且气候也在发生变化，全世界那么多干旱地区，自然资源在不断减少，科学必须走在前面，考虑我们的农业到2050年要满足大约90亿人口的需求。 　　不过，通过转基因技术提高农作物的产量、达到抗虫效果，只是发展转基因技术的第一步，也是比较容易做到的。科学家现在还在考虑如何通过转基因技术使农作物更有效地利用土壤中的氮、磷肥，提高农作物的抗旱能力，使农作物更有效地利用水资源。 　　此外，科学家更感兴趣的是，除提高产量外，如何使转基因作物有更好的品质，营养成分更好。例如，全世界以吃大米为主的地区，如非洲、亚洲南部，也包括中国以吃大米为主的南部地区，由于大米本身缺少维生素A，许多人因此都患有夜盲症、脚气病。菲律宾已批准的到2012年推广的“金色大米”，就是通过转基因技术，将胡萝卜素形成的几个基因转到水稻中去，使水稻的胚乳里合成胡萝卜素，大米也因此会变成金黄色，胡萝卜素作为维生素A原使大米可以满足人们对维生素A的需求。另外也有很多研究旨在改良食用油的组成，使之更加有助于人类的健康。 　　《科学时报》：转基因作物与杂交水稻都有提高粮食产量的目的，能否谈谈相对于杂交水稻，转基因作物的优势在何处? 　　许智宏：多少年来，育种学家梦寐以求的事情，就是人类可以按照我们的需求定向地培育人们需要的品种，但是这太难了。一个新品种的培育通常要10年甚至更长的时间。加上在栽培植物中缺少一些特别的种质，比如对特定病虫害的抗性材料。因此，科学家的眼光转向野生植物，希望找到有用的基因转到栽培种中。例如中国工程院院士袁隆平等科学家创建的杂交水稻，就是利用海南的普通野生稻中发现的一株天然雄性不育株(简称“野败”)，以它做母本，用栽培稻连续回交获得栽培稻的雄性不育系，再通过一系列的选配种，才制成现在生产上用的杂交稻。中科院院士李振声创制的小偃系列小麦新品种，是小麦和长穗偃麦草杂交后代经系统选育，两者发生基因重组后把抗病等优良性状基因转入小麦而培育出的新品种。 　　用杂交的方式能培育出新的品种，但是很耗时间和功夫，需要育种学家在田间对杂交后代成千上万株植物进行挑选、杂交、回交，耗费大量的人力和时间。一个新品种的出现往往需要10年甚至更长的时间。袁隆平等从1960年7月首次发现天然“野败”，到1973年正式宣告我国籼型杂交水稻“三系”配套成功，就花了十几年时间。 　　两个品种在杂交的时候，可能把好的性状整合到一起，但同时也可能把不好的性状一起带进去，这是没法控制的，就像爸爸妈妈很漂亮，未必生出来的孩子就一定很漂亮。 　　杂交育种，本质上是利用天然的有性生殖过程把有用的基因从一个物种或品种转到另一个物种或品种，但转移过程是随机的，把有用的基因转移了，同时也可能把不好的基因转过去了，那就再通过不断地选育来获得所需的育种材料。而用转基因技术，科学家就可以在实验室操纵基因，把需要的基因搬到所需要的农作物中去。基因工程的目标就是使人们更有目的地培育人类需要的品种。其实这个品种只是增加或者改造了一个我们需要的性状。例如，植物中有些成分会让人体过敏，通过基因工程，可以把过敏原去掉，使之有利于人们的健康。 　　为人类谋利益是科学家的责任 　　《科学时报》：目前对转基因的指责，还在于人们对围绕转基因作物形成的一个庞大利益共同体的质疑，质疑的对象既包括某些跨国公司，也包括相当部分从事转基因研究的科学家。人们质疑，对于转基因问题，这些科学家并不能保证他们的观点是客观、公正的，您如何看这个问题? 　　许智宏：我不这么认为。从本质来讲，科学家开展科学研究是为人类谋利益的，这是科学家的社会责任。不能因为某一件事情就怀疑整个从事这方面研发的科研共同体。 　　不过，这也说明开展转基因研究工作需要有第三方，像从事环保的人、从事生态的人，而不是作转基因研究的人自己来说他是否有问题。 　　当然，国际上可能有几个大公司垄断市场的情况，这并不是转基因出现之后才有的。在中国，转基因的科技专项都是由政府支持的，尽管也有一些企业在投资，但最终最大的受益者还是农民，从这个意义上说，这有很大的公益性。例如我国的抗虫转基因棉花种植已占到全国棉花种植面积的68%，产量增加了，农民收入增加了，农药使用少了，减少了对环境的危害，人们得到了实实在在的好处。 　　我觉得还是让事实说话。美国种植转基因作物这么多年来，已逐步被人们所接受，现在美国正在考虑加速转基因作物的审批环节。印度比我国开始得晚，但发展非常迅速，去年转基因作物的种植面积已达840万公顷，而我国去年是370万公顷。 　　就中国来说，中国对于转基因作物的管理已建立了一套严格的规则和条例。关键问题是，现在的管理都是“多头”，各个部门都在管，究竟听谁的，科学家们都感到很困惑。因此，应当对转基因工作有更为规范的管理，至少可以做到在转基因品种释放到市场以前是在一个可控范围内。同时，全社会都应采取科学、理性的态度来对待转基因品种的研发和应用。

施普林格自然出版社旗下《免疫遗传学》杂志近日公布了世界上第一份曼氏血吸虫中间宿主免疫细胞的单细胞RNA测序（scRNA-seq）的比较基因组学和转录组学科学成果，该成果是由中国北部湾大学和加拿大阿尔伯塔大学共同主持。　　光滑双脐螺是世界上排名第二的最重大最常见的传染性寄生虫病——曼氏血吸虫病的中间宿主，根据世界卫生组织（WHO）2018年的估计，全世界被曼氏血吸虫感染需要治疗的人群达到2.3亿人，目前WHO呼吁采取更加综合的控制曼氏血吸虫病的健康方针，就是要对寄生于人体和中间宿主体内的寄生虫-宿主相互作用的界面分子进行研究。　　这项科学成果从2018年启动到论文发表经过了四年多的时间，首次采用世界最前沿的单细胞RNA测序技术，并应用在重大寄生虫病病原宿主免疫细胞领域，从整体上全面揭示了曼氏血吸虫中间宿主的免疫细胞的免疫分子系统，包括对曼氏血吸虫中间宿主的免疫细胞两个群体的单个颗粒细胞和透明细胞进行的比较基因组学和转录组学的科学研究、分析，获得了海量的单个细胞的比较基因组学和转录组学数据信息库，在曼氏血吸虫中间宿主抵抗株，共计获得了48.98亿条免疫细胞单细胞测序序列，在曼氏血吸虫中间宿主易感柱共计获得48.07亿条免疫细胞单细胞测序序列。　　论文共同通讯作者、北部湾大学吴信忠教授介绍称，该成果筛选获得了有重要科学意义的完整全基因数目超过3万多个，首次揭示了两大免疫细胞群体，在免疫遗传上具有明显的免疫功能分工差异，透明免疫细胞群体在免疫遗传上更倾向于负责产生大量的杀灭曼氏血吸虫的免疫效应子蛋白分子，而颗粒免疫细胞群体在免疫遗传上更倾向于负责产生抗曼氏血吸虫的许多种纤维蛋白原相关蛋白分子和许多种类的免疫模式识别受体分子。　　曼氏血吸虫中间宿主免疫细胞scRNA-seq基因组和转录组图谱的完成，为洞察光滑双脐螺的免疫分子系统，筛选抗性抵抗株螺蛳用于控制曼氏血吸虫感染，防治曼氏血吸虫病奠定了重要的理论基础，亦为全球进行曼氏血吸虫与宿主界面分子相互作用的理论研究提供了重要的参考数据库。

2021年生命科学部共发布7个重大项目指南，拟资助6个重大项目。项目申请的直接费用预算不得超过1500万元/项。“单个胚层全细胞谱系图谱的绘制及其有序建立机制”重大项目指南　　细胞谱系的有序建立是发育生物学的核心问题，包括组织器官发育过程中细胞空间位置的有序演变，以及在位置演变过程中细胞功能属性的有序变化即细胞分化。细胞谱系有序建立的某个环节出现异常往往使得功能细胞无法正常形成，导致器官功能异常、出生缺陷甚至胚胎死亡。在单细胞水平展示脊椎动物每个成熟功能细胞在发育过程中的谱系有序建立过程、进而以单细胞分辨率构建所有细胞“时间—空间位置—功能属性”三维演变有序过程的谱系图谱，是发育生物学有待实现的最重要的科学目标之一。而实现这一目标过程中需经历的里程碑式事件，就是以单细胞分辨率完成单个胚层全细胞(即所有细胞全覆盖)谱系图谱的绘制。　　突破现有谱系示踪技术的局限，建立活体单细胞精确标记及实时可视化谱系示踪新技术，以此为基础完成脊椎动物单个胚层乃至整个胚胎单细胞分辨率的全细胞谱系图谱，进而推动从单细胞水平对细胞谱系有序建立机制的深入理解，将从单细胞和细胞群水平大大提高对器官发育及相关疾病的认识，是生命科学和生物医学领域的研究前沿。　　一、科学目标　　建立单细胞分辨率、长时间甚至永久性标记、体现细胞空间信息的活体实时可视化单细胞标记和谱系示踪技术，以脊椎动物胚胎原肠期形成的原始胚层为起点，明确原始胚层中每个前体细胞最终产生的功能细胞类型，完成单个胚层所有细胞全覆盖的单细胞分辨率谱系图谱的绘制，解析该胚层来源的重要器官发育过程中细胞群或单个细胞“时间-空间位置-功能属性”三维演变的谱系有序建立过程，揭示这种有序演变过程的调控机制。　　二、研究内容　　(一)活体胚胎单细胞标记与可视化谱系示踪方法的建立。　　(二)单个胚层单细胞分辨率全细胞谱系图谱的绘制与解析。　　(三)胚层来源的重要器官发育的细胞谱系有序建立机制。　　三、申请要求　　(一)要求项目申请人围绕核心科学问题，按三个研究内容设置3个课题，紧密围绕“单个胚层全细胞谱系图谱的绘制及其有序建立机制”这一主题，开展深入、系统研究，课题间要有紧密和有机联系，研究内容互补，充分体现合作及材料、数据和方法的共享。　　(二)申请书的附注说明选择“单个胚层全细胞谱系图谱的绘制及其有序建立机制”，申请代码1请选择C12的下属代码。“躯体感觉神经网络的架构形成和功能动态解析”重大项目指南　　躯体感觉系统使得人类具有了监测内外环境的能力。躯体感觉是一种混合性的感觉类别，包括痛觉、痒觉、温度觉、机械感觉等。痛觉刺激会导致即刻的逃避反应，而痒觉刺激则会诱发抓挠反应。外周感觉信息经背根节初级感觉神经元传递到脊髓投射神经元，再向上传递到丘脑、臂旁核等诸多核团，到达大脑皮层的功能区。躯体感觉下行通路的神经纤维投射到脊髓，从而调控感觉输入和控制运动反应。从躯体感觉神经节到大脑皮层，各类神经元通过突触连接形成神经环路和网络发挥功能。在外周神经系统，包括痛觉和痒觉在内的躯体感觉的细胞分子机制研究已取得了一定突破，但中枢神经系统如何辨识不同性质的刺激，特别是痛觉和痒觉刺激，并针对性地做出相应的行为反应尚不清楚。　　躯体感觉神经网络的结构与功能是神经科学的一个重要研究领域。随着细胞图谱、病毒工具、环路示踪等技术和方法的发展，系统性、高精度地解构躯体感觉神经网络并揭示其功能正成为研究发展趋势，从而揭示脊髓、臂旁核、丘脑、感觉/运动皮层等躯体感觉神经网络中重要核团和脑区神经元图谱，在初级感觉神经元分类的基础上解析从脊髓最终到感觉运动皮层的多级神经环路和网络，探索躯体感觉神经环路和网络在生理和病理条件下对痛觉、痒觉等感觉的调控作用，发现痛觉和痒觉在感觉运动皮层的信息编码方式和动态功能，研究痛觉和痒觉在大脑中信息处理加工模式的异同，从而理解大脑的感知原理，为开发镇痛医药和智能技术提供理论基础。　　一、科学目标　　基于介导痛觉和痒觉传导通路的异同，针对关键脑区和核团，对躯体感觉神经网络的神经元组成、环路连接、信息编码方式、加工处理模式、病理改变及影响等进行研究。解析痛觉、痒觉等感知神经网络中重要脑区(脊髓、丘脑、感觉/运动皮层等)和重要核团的神经元组成和空间分布及其中影响痛觉或痒觉感知的关键分子 解析躯体感觉神经网络，精准示踪和解构脊髓、臂旁核、丘脑等核团中不同类型投射神经元的上下游神经环路连接，阐明其在痛觉、痒觉等感知中的作用异同，并揭示病理性痛或痒的环路机制 解析感觉运动皮层等重要核团和脑区在痛觉、痒觉等感知过程中的放电编码及时空特性、动态反应及功能联系，研究痛觉和痒觉在感觉运动皮层的信息编码方式和细胞分子基础，探索痛觉和痒觉信息在大脑中的加工处理模式，建立相应的感知神经网络结构和功能模型。　　二、研究内容　　(一)躯体感觉神经网络中重要脑区和核团的神经元组成和空间分布特征。　　(二)痛觉、痒觉神经环路的精准示踪和功能解析。　　(三)病理条件下痛觉或痒觉的神经环路机制。　　(四)痛觉、痒觉在大脑中的信息编码方式和加工模式。　　三、申请要求　　(一)要求项目申请人围绕核心科学问题，按四个研究内容设置4个课题，综合运用多学科研究方法和模式系统，紧密围绕“躯体感觉神经网络的架构形成和功能动态解析”这一主题，开展深入和系统的研究，课题间要有紧密和有机的联系，研究内容互补，充分体现合作及材料、数据和方法的共享。　　(二)申请书的附注说明选择“躯体感觉神经网络的架构形成和功能动态解析”，申请代码1请选择C09的下属代码。“蝙蝠适应性演化及其病原传播机制研究”重大项目指南　　新发传染病严重威胁人类健康及社会经济发展。60%以上新发传染病都是源自动物的人兽共患病，其中大部分与野生动物相关。翼手目动物(蝙蝠)是最重要的病原自然宿主之一，其携带的冠状病毒和丝状病毒已造成多起高致病性传染病，是当之无愧的天然病毒库。　　蝙蝠之所以成为如此重要的病毒自然宿主，可能与其作为哺乳动物类群中唯一真正飞翔的动物分不开。蝙蝠演化出四肢与翼膜特化支撑的动力飞行、回声定位等适应飞翔的特征，具有冬眠等极端环境适应性状、耐受病毒等特殊免疫机能 因此，其物种多样性高、分布范围广、栖息地多样化及强适应能力，为传播病原创造了有利条件。　　蝙蝠在全球广泛分布，已发现1400多种 其中在中国分布的蝙蝠有140多种，是蝙蝠物种多样性最丰富的国家之一。然而，我国对蝙蝠的生物学研究尚需深入，特别是蝙蝠系统发生与演化历史、特殊适应性性状演化的遗传发育机制、携带病毒却不发病的分子机制、与病原共演化的机制、病原传播的生态学机制等一系列重要科学问题亟须解决，支撑对人兽共患新发传染病的预防与控制。　　一、科学目标　　蝙蝠是携带多种人兽共患传染病病原的特殊哺乳动物类群。通过多学科交叉，全面系统研究蝙蝠的适应性演化、蝙蝠与病原适应共存及病原传播机制等重大科学问题。研究蝙蝠类群的系统发生关系与演化历史，解析特殊适应性性状演化的遗传发育机制，进而理解蝙蝠的物种多样性、分布广泛性及栖息地多样化等特征 探讨蝙蝠携带病毒但不发病的分子机理及共演化机制，进而理解蝙蝠类群作为天然病毒库的形成机制 研究蝙蝠病原传播的生态学机制，阐明蝙蝠病原传播的生态过程与驱动因素，进而寻找预防和阻断病原传播的可能生态干预途径。　　二、研究内容　　(一)蝙蝠类群系统发生关系与演化历史。　　(二)蝙蝠适应性性状演化的遗传发育机制。　　(三)蝙蝠与病原共演化和适应共存机制。　　(四)蝙蝠病原传播的生态学机制。　　三、申请要求　　(一)要求项目申请人围绕核心科学问题，按四个研究内容设置 4 个课题，综合运用多学科研究方法，紧密围绕“蝙蝠适应性演化及其病原传播机制研究”这一主题, 开展深入、系统研究，课题间要有紧密和有机的联系，研究内容互补，充分体现合作及材料、数据和方法的共享。　　(二)申请书的附注说明选择“蝙蝠适应性演化及其病原传播机制研究”，申请代码1请选择C04的下属代码。“人工林生态系统生产力提升与碳汇维持机制”重大项目指南　　森林是陆地生态系统的主体，在生物量供给、多样性维持和减缓全球变暖中发挥着至关重要的作用。因此，森林是人类生存发展的重要基础、是生态安全的根本保障、是“碳中和”等生态文明建设的核心。我国人工林面积居世界之首，在提供木材生产的同时，其碳汇功能与潜力已成为国际碳外交的重要筹码，更是实现2060年碳中和目标的关键所在。　　目前，我国人工林生态系统存在的生产力低，可持续性差，碳汇功能不确定、不稳定，且地上生物生产力与地下生态系统碳汇功能关系不明等问题已成为困扰林业生产实践的难题。因此，研究人工林生态系统生产力提升与碳汇维持机理成为破解难题的关键，也是满足国家对人工林生态系统木材战略储备与碳中和的国家重大需求。由于林木生长的长周期性、森林生态系统的复杂性、野外试验的困难性，亟需加强和开展对人工林生态系统生产力提升与碳汇功能维持机制的系统研究。　　一、科学目标　　以我国重要树种人工林生态系统为研究对象，明确人工林生态系统生物量积累的现实生产力提升机制，揭示人工林生态系统养分稳定与平衡的长期生产力维持与提升机制，阐明人工林生态系统碳汇形成与维持的地上-地下关联机制，协调人工林生态系统生产力与碳汇功能关系，确定人工林生态系统生产力与碳汇功能维持/提升途径与对策 为明确人工林生态系统在木材战略储备和碳中和目标实现中的作用与地位、解决人工林生态系统碳汇功能不确定性与不稳定性难题、发展人工林生态学和实现人工林生态系统高质量可持续发展提供科学依据和支撑。　　二、研究内容　　(一)人工林生态系统现实生产力提升机制。　　(二)人工林生态系统长期生产力维持与提升机制。　　(三)人工林生态系统碳汇形成与维持机制。　　(四)人工林生态系统生产力与碳汇功能关系。　　(五)人工林生态系统结构优化与功能提升调控机制。　　三、申请要求　　(一)要求项目申请人围绕核心科学问题，按五个研究内容设置5个课题，综合运用多学科研究方法，在器官-个体-林分-流域-区域的空间尺度上，紧密围绕“人工林生态系统生产力提升与碳汇维持机制”这一主题，开展深入、系统研究，课题间要有紧密和有机联系，研究内容互补，充分体现合作及研究材料、数据和方法的共享。　　(二)申请书的附注说明选择“人工林生态系统生产力提升与碳汇维持机制”，申请代码1请选择C03的下属代码。“作物免疫受体网络解析及重构”重大项目指南　　作物病虫害严重威胁着我国粮食安全、食品安全和生态安全。利用免疫受体基因改良植物的抗性是病虫害绿色防控的有效手段。植物免疫系统高度复杂，特别是大田农作物经过长期驯化，其免疫系统更加复杂。如免疫受体的激活机制与信号网络等仍不清楚，严重制约了植物免疫理论与前沿技术在作物病虫害绿色防控中的应用。我国作物抗病资源利用中存在抗性退化、广谱与持久抗性资源缺乏等严重问题。因此，挖掘新的作物免疫受体基因，深入解析免疫受体的激活和作用机制，精准设计具有广谱抗性的新型作物免疫受体，将有助于推动作物广谱持久抗病育种工作。也是农业科学急需发展的前沿领域。　　一、科学目标　　利用我国丰富的植物种质资源，以1-2种重要农作物为研究对象，开展免疫受体泛基因组学研究，建立高效免疫受体挖掘体系，并获得大批具有应用前景的新型免疫受体基因，克服抗病育种工作中抗病基因挖掘的瓶颈问题。解析不同免疫受体的激活和信号传递网络，重绘植物免疫系统架构，实现植物免疫学领域重大理论创新。精准设计具有广谱抗性且不影响其他重要农艺性状的免疫受体，为集成不同类型免疫受体的抗病分子设计育种提供理论支撑。　　二、研究内容　　(一)作物免疫受体高通量鉴定与功能解析。　　(二)作物免疫受体多层次信号调控网络。　　(三)不同类型作物免疫受体的协同调控机制。　　(四)广谱抗性的新型作物免疫受体的分子设计。　　三、申请要求　　(一)要求项目申请人围绕核心科学问题，按四个研究内容设置4个课题，综合运用多学科研究方法，紧密围绕“作物免疫受体作用网络解析与重构”这一主题，以1-2种重要农作物为研究对象，开展深入、系统研究，课题间要有紧密和有机联系，研究内容互补，充分体现合作及材料、数据和方法的共享。　　(二)申请书的附注说明选择“作物免疫受体网络解析及重构”，申请代码1请选择C14的下属代码。“具有潜在流行风险的动物源性人兽共患病毒病发生与跨种机制”重大项目指南　　重大突发动物源性人兽共患病对人类健康造成严重危害，重创畜牧养殖业，严重影响经济安全与社会秩序。动物源性流感病毒、冠状病毒等变异迅速，不断发生跨种感染，通过呼吸道传播形成人间流行，对此类具有潜在流行风险的动物源性病毒的前瞻性研究意义重大。家畜家禽是动物源性病毒感染人类的重要中间环节，是预警具有潜在流行风险的动物源性人兽共患病毒病的关键监测对象。因此，通过多学科交叉合作，深入解析畜禽中具有潜在流行风险人兽共患病毒的生物学特性与跨种传播机制，进行动物源性人兽共患病发生的风险预警，开展疫苗和药物研发的储备性研究，阻断病毒种间传播，为保障人民健康与公共卫生安全、促进养殖业健康发展提供科学支撑。　　一、科学目标　　选择2-3种家畜家禽中流行、并具有引起人间潜在传播风险的人兽共患病毒，系统掌握病毒流行本底和生物学特性，解析病毒蛋白结构与功能的改变影响跨种感染的分子基础，揭示病毒致病与跨种传播机制，阐明病毒感染的免疫应答机理，实现潜在流行性疫病干预与控制的理论突破。　　二、研究内容　　(一)潜在流行风险动物源性人兽共患病毒流行本底研究。　　(二)潜在流行风险动物源性人兽共患病毒关键蛋白结构与功能研究。　　(三)潜在流行风险动物源性人兽共患病毒致病及跨种传播机制。　　(四)潜在流行风险动物源性人兽共患病毒种间传播的干预阻断技术。　　三、申请要求　　(一)要求项目申请人围绕核心科学问题，按四个研究内容设置4个课题，综合运用多学科研究方法和模式系统，紧密围绕“具有潜在流行风险的动物源性人兽共患病毒病发生与跨种机制”这一主题，开展深入、系统研究，课题间要有紧密和有机联系，研究内容互补，充分体现合作及材料、数据和方法的共享。　　(二)申请书的附注说明选择“具有潜在流行风险的动物源性人兽共患病毒病发生与跨种机制”，申请代码1请选择C18的下属代码。“草原生产力形成与调控机制”重大项目指南　　我国拥有4亿公顷草原，约占国土面积的41.7%，草原在生态文明建设中具有举足轻重的地位。我国草原主要分布于干旱、半干旱以及高寒等生态脆弱区，由于长期超载过牧，90%左右的草原发生了不同程度的退化，突出表现为草原生产力下降。因此，如何提高草原生产力并调控其生态与生产功能协同是新时期的重大科技需求。　　草原生产力提升及其与生态功能的协同涉及生态系统的多层次和多维度问题。草原优势植物的光合潜力、耐牧性及群落构建机制，植物-土壤微生物、植物-动物互作机制，以及第一性生产力与第二性生产力和碳汇的权衡与协同机制是当前草原科学的研究前沿和核心科学问题，是提升草原生产力和生态功能的重要科学基础。　　一、科学目标　　选择中国北方草原的代表性类型与气候区3-5个，构建全国草地放牧系统研究网络，针对“草原生产力形成与调控机制”这一关键科学问题，揭示草原植物生产与动物生产形成的生物调控网络及内在关系，阐明长期放牧和气候波动对草原生产力和生态功能的影响途径、协同和调控机制，为国家生态文明建设重大战略需求提供科学依据和支撑。　　二、研究内容　　(一)草原优势植物功能性状与群落生产力形成机制。　　(二)过牧退化草原生产力提升的植物-土壤互作机制。　　(三)草原生产力与稳定性长期维持的动物-植物互作机制。　　(四)草原生产力和碳汇功能的协同与调控机制。　　三、申请要求　　(一)要求项目申请人围绕核心科学问题，按四个研究内容设置4个课题，综合运用多学科研究方法，依托野外长期联网实验平台，结合室内模拟和分析，紧密围绕“草原生产力形成与调控机制”这一主题，开展深入、系统的研究，课题间要有紧密和有机联系，研究内容互补，充分体现合作及研究材料、数据和方法的共享。　　(二)申请书的附注说明选择“草原生产力形成与调控机制”，申请代码1请选择C16的下属代码。国家自然科学基金委员会办公室2021年8月4日印发

Nature Biotechnology 杂志发表了由澳大利亚昆士兰大学的植物遗传学家Lee Hickey领衔撰写的题为“Breeding crops to feed 10 billion”的综述文章，该文章介绍了如何利用Speed Breeding（加速育种）技术，结合高通量表型、基因编辑、基因组选择、从头驯化等其他生物育种技术，来提高育种效率，以应对未来需要养活全球100亿人的巨大挑战。以下为全文翻译：前言作物改良可以帮助我们应对要养活100亿人口的挑战，但是我们能够足够快的培育出更好更多种的作物吗？基因分型、分子标记辅助选择、高通量表型、基因编辑、基因选择和从头驯化等技术通过利用快速育种技术被激发，使育种学家能够跟得上不断变化的环境和持续增长的人口。 未来30年，全球人口预计将增长25%，达到100亿。迄今为止，传统育种方法生产产量高的营养作物,可以收获相对足够的粮食,以满足不断增长人口的粮食需求。但目前主要农作物（小麦、水稻和玉米）产量增加的速度，不足以满足未来的需求。育种学家和植物学家面临的压力有：改善现有作物和培育出高产、更有营养、抗病虫害和适应气候型新作物。所以需要利用各种手段提高育种效率，将最先进的技术与快速育种相结合，为将来满足100亿人口的粮食生成奠定基础。不像12000年前,如今植物育种者可以应用大量的创新技术来提高育种效率和质量（图1）。举个例子，自动化高通量表型系统的发展给更巨大的人口数量带来了提高选择强度、提升选择精度的价值。二代三代测序平台意味着育种家可以负担的起使用DNA标记来辅助选择，并且促进了基因发现、形状解剖和预测育种技术。 作物育种的一个关键制约因素是作物过长的生长周期，特别典型的就是一年 一生、两生的作物，可以通过利用延长的光周期和可控的温度这样的“Speed Breeding 快速育种”技术手 段来缓解，将春小麦、大 麦 、鹰嘴豆和油菜的生长周期缩短至一半 。 将最先进的技术和快速育种相结合为应对养活10亿人的挑战打下基础。 图1 植物育种关键技术与其他技术简表左边绿色时间表示传统育种。右边绿色表示基因工程。棕色表示DNA标记。粉色表示基因组测序。蓝色表示其他重要事件。快速育种发展史大约150年前，植物学家首次证明了植物可以利用碳弧灯在人工光下生长。不久之后，我们评价了连续光对植物生长的影响。Arthur和他的同事报告说，在持续光照下，近100种植物中的大多数的开花速度更快，包括蔬菜、谷物、杂草、草本植物和花园观赏植物。在1980年代中期，NASA和犹他州立大学合作开拓在空间站持续的光照下种植快速循环小麦的可能性。这一共同努力的结果开发了一种矮小、生长周期快的小麦“USU-Apogee”。与此同时，1993年俄罗斯科学家提议测试“太空镜”，一种把黑夜变成白天的理论来提高地球农业生产率。在1990年，威斯康辛大学开始探索LED对植物生长的影响开始，随着LED技术的不断发展，不仅使室内植物育种系统的成本越来越低，而且提高了作物产量。受美国宇航局工作的启发，2003年，昆士兰大学的研究人员创造了“加速育种”(speed breeding)一词，用于描述一套加速小麦育种的改进方法。现在快速育种也应用于多种农作物中。与双单倍体技术不同，双单倍体技术产生单倍体胚胎，染色体加倍，产生完全纯合子的品系，快速育种适用于不同的种质资源，不需要专门的实验室进行体外培养。该技术利用最佳的光质量、光强度、昼长和温度控制来加速光合作用和开花，并结合早期种子收获来缩短世代时间。对于需要特定环境线索来诱导开花的物种，如春化处理或短日照。当这些技术应用于可以高密度生长的小谷物，例如1000株/平方米，与开发大量自交系相关的空间和成本可以减少。种子切片和单株植物追踪条码技术的结合能够促进高通量标记辅助选择。为了加快植物研究的进展，可以在快速育种系统中进行诸如杂交、定位群体的开发和对特定性状的成年植物表型等活动。此外，快速育种可以加速性状的回交和聚合（图2），以及转基因通道。图2　通过快速育种和标记辅助选择，实现性状快速叠加 小麦穗前发芽(Phs-A1)、小麦锈病(Lr34)、镰刀菌头疫病(Fhb1)和耐盐性(Nax1)为小麦优良品种。a，通过四轮回交和选择产生近等基因系(96%纯种)，结合两轮杂交(基因构建步骤1和2)，选择一个携带所有四个性状的纯合系(基因堆积步骤3)。ｂ、实现四种性状叠加的时间轴分别为田间(每年一代)、常规温室(每年两代)和快速繁殖温室(每年六代)。精心的策划可以用来创建一个DNA标记测试、快速育种和现场评估的通道。第一个采用快速育种技术开发的春小麦品种“DS Faraday”于2017年在澳大利亚发布。在这种情况下，快速育种被用于加速抑制作物成熟时萌发的籽粒休眠基因的渐渗，从而产生具有提高对收获前发芽的耐受性的高蛋白碾磨小麦。对于没有大型设施的研究人员，可以建立小型、低成本的快速繁殖单位。快速育种还可以加速发现和利用地方品种和作物野生近缘种的等位基因多样性。例如，利用快速育种对瓦维洛夫小麦收集的叶锈病抗性进行筛选，以及与已知基因相关的DNA标记，发现了新的抗性来源。更快更好的表型表型是指对植物生长、发育和生理学的任何方面的测量。表型产生于基因型和环境之间的相互作用，包括光合机制的荧光特性、生长速率、抗病性、非生物胁迫耐受性、总体形态、物候学，以及最终的产量成分和产量。稳健的表型是植物育种的核心，因为它是选择品种培育新品种的主要基础。因此，表型方法的改进必须平衡提高的准确性、速度和成本。虽然“育种者的眼睛”可能永远不会被取代，但工程可以增加育种者所看到的东西，并告知更好的基于表型的选择。创新是多方面的，包括机器人技术植物成像（使用输送机、移动陆地车辆和无人机），在可见波和长波光谱中有多达数百个光谱波段。这使得利用计算机视觉和机器学习对植物的生长和功能进行无破坏性监测，以处理图像和提取有价值的信息（特征）。利用高度连接的环境监测，可以自动地得到关于植物生长环境的相应信息（https://www.miappe.org）。结合起来，这些技术为提高表型准确性和降低其成本提供了令人兴奋的机会。这种平台，即在受控环境中部署的平台的早期例子是植物加速器（https://www.plantphenomics.org.au），它在解决需要受控环境变化的问题时仍然具有重要的作用。更便宜的、基于现场的平台正变得越来越强大和有用，特别是随着无人机更容易获得，这些无人机有合理的飞行时间，可以携带大量的有效载荷。这个新一代表型的主要持续挑战仍然是数据处理和图像处理。计算机科学家的持续贡献将对保持快速发展至关重要。随着基因组学的快速发展，更好的表型工具正在引领加速育种计划。育种家们通过天然存在的或实验室控制群体结构来理解表型-基因型之间的关联性，表型分析也随之发展。例如，这些方法已经成功地绘制出了影响复杂表型的遗传区域，如水稻的产量成分和高粱的高度。将这些技术与基因组辅助育种方法相结合，可以更快地改善作物品系。田间种植作物表型创新只能与目标环境和快速育种条件之间的快速育种相结合，以便选出在目标环境和快速育种条件（如长日照时间和人工光谱）之间均保持稳定的性状。耐受某些害虫和疾病的抗性表型分析也可以整合到快速育种研发线中，以进行单一性状的表型分析，如一些形态特征和能力，能保持植物生长在次优条件下（例如，与凉爽的日子或温暖的夜晚），可能使植物应对特定的非生物压力。将快速育种设施与自动化高通量表型平台相结合，将进一步加速位点和基因的发现，以及鉴定特定基因对植物生长发育的影响。通过使用低成本的计算机和其他硬件，表型平台正变得廉价和容易获得。而且，尽管在受控环境中进行表型有优势，但对于简单的疾病性状，表型最好在多个现场试验中得到证实。对于更复杂的性状，包括耐旱性或产量，必须在目标环境下的田间进行表型分析。作物改良的快速编辑基因编辑和转基因性状的优势可以通过将这些工具整合到快速育种管道中更快地实现。许多第一代基因编辑应用仅依赖于一两个非优良基因型，这些基因型能够从植物组织培养和转化中再生。最近发展起来的技术甚至为一些优良基因型提供了高转化效率。应用基因编辑仍然需要耗费时间进行组织培养，以及具有适合使用Cas9基因和单导RNA (sgRNA)序列进行基因操作的专门实验室。然而，将基因编辑直接纳入快速育种的系统中，如ExpressEdit（图3)，可以避免植物材料体外操作。虽然还不是常规操作，但已经采取了许多步骤来快速跟踪基因编辑，如下所述。图3　快速编辑的方法中，快速基因组编辑可以直接在快速育种系统中进行为了避免实验室中植株再生的问题，Cas9基因和sgRNA序列可以直接应用于植物。从分离的后代中筛选出新的性状(例如，抗病性)，并且识别出缺乏Cas9基因但含有新性状的植物。或者，Cas9可以留在“CRISPR-ready”植物中，通过将sgRNA应用于不同的基因靶点，这些植物就可以经历更多的编辑周期。在CRISPR基因编辑中，sgRNA将Cas9酶引导到目标DNA位点，Cas9切割该位点切割DNA。可以创建包含异源Cas9基因的“CRISPRready”基因型。例如，携带Cas9转基因的转化植株可以作为供体，利用速度标记辅助回交创建一系列优良自交系。如下所述，有不同的方式来传递sgRNA进行靶向基因组编辑。然而，这种技术仍将产生受调控的转基因植物，随后编辑的转基因(s)位点，在大多数情况下，将需要Cas9和一个可选择的标记基因。在没有组织培养的情况下整合基因组编辑和快速育种需要许多技术突破，最佳结果是不需要组织培养或应用外源DNA的等位基因修饰，因为这些将避免转基因生物标签（图3）。它已被广泛证明，可以实现单一或多重编辑，这现在可以使用以下无组织培养技术来实现。举个例子， 例如，可以使用CRISPR-Cas9核糖核酸蛋白复合物进行基因组编辑。这被应用于许多物种中，包括小麦、玉米和马铃薯(茄属)。目标组织一般是未成熟的胚胎或原生质体，在理想情况下，这种方法将用于优化成熟的种子或发芽的幼苗。表型可以在后代中显现，允许性状的堆积。另外,粘土纳米片可以传递Cas9蛋白质和sgRNA。粘土纳米片还可用于向植物传递RNAi，使其具有抗病毒能力。RNAi在植物中持续数周，并在整个植物中移动。病毒载体可以传递Cas9和sgRNA成分，如双病毒载体，或通过成熟种子的茎尖分生组织的planta粒子轰击，或在不培养愈伤组织的情况下通过生物DNA传递，使编辑机制进入细胞，如小麦。该方法可将预组装的Cas9-sgRNA核糖核酸蛋白导入植物茎尖分生组织中，产生基因编辑或将编辑机制导入花粉和花序组织中。快速基因组选择 标记辅助选择(Marker-assisted selection)是一种利用连锁DNA标记跟踪少量基因或性状的方法，已成功地应用于很多作物育种项目中，目的是寻找具有较大效应突变的性状。相比之下，基因组选择使用全基因组DNA标记来预测培育个体复杂性状的遗传优点。这项技术的发展是为了了解复杂的性状，如产量，这些性状受到大量基因和/或调控因子变异的影响，通常每个变异的影响都很小。通过与全基因组DNA标记连锁不平衡效应来捕捉这些变异的影响，例如，单核苷酸多态性（SNP）。还有在大参考样本和群体中评估标记的影响，在群体中测量个体品系的基因型和性状。只要估计了标记的影响，就可以知道培育的候选品系基因型。然后，为了评估每个候选育种品系的价值，估计它们的基因组育种值(GEBVs)作为它们携带的标记等位基因的标记效应之和。选择具有高GEBV的植株作为下一代亲本。基因组选择相比传统育种的一个优点是，可以较早地在多个发育体系中选择利用品系作为亲本；并且基于GEBV的多个育种周期可以在与传统育种单个周期相同的时间内完成。对于那些通常在生长发育后期（评估阶段，图4）进行测量的性状和表型分析成本较高（如产量）的性状，基因组选择在节省时间和资源方面有着较好的优势潜力。基因组选择正在大规模地用于个人的作物育种项目，例如玉米育种。Cooper和 Gaffney 等人说明了由基因组选择产生的耐干旱玉米杂交种在工业生产规模下评估的影响。这些变异品种(“AQUAmax”杂交品种)现在广泛种植在农民的土地上。对农业生产数据的评估表明，无论是有利还是干旱胁迫条件下，AQUAmax玉米杂交种的产量都显著提高，在水资源有限的情况下提高了产量稳定性，降低了农民面临的风险。 为了获得更大的产量，可以使用基因组选择同时选择多个优秀性状。例如，为了选择产量提高的植物，可以使用多性状分析方法来提高选择的准确性，该方法包括在早期高通量测量性状的表型分析，如冠层温度和不同植被指数，以及关于产量的GEBV。另一个例子是测定关于最终用途的性状，这是小麦育种计划中最后要测定的性状之一。利用红外和核磁共振光谱分析，再结合DNA标记预测得到准确的GEBV。这些值可以用来选择具有理想性状的植物，在育种周期中，比其他方法的利用更早。 基因组选择的最大好处是当结合其他技术时，能（i）减少一代间隔和（ii）包括影响目标性状或特征的致病突变的精确位置，因为在这种情况下预测不再依赖DNA标记和致病突变之间的连锁不平衡。由于快速育种可以大大减少世代间隔，通过在每一代应用基因组选择来挑选下一代的亲本，可以大大增加这种方法的遗传增益。目前，基因组选择的最大问题是基因分型成本过高。为了减少成本，隔两代或三代才应用基因组选择，或者只选择那些在快速培育周期中表现出超过阈值的良好表型（例如一些抗病性）。利用高通量测序的新基因分型策略，如rAmpSeq，可以显著降低基因组选择的基因分型成本。尽管在某些情况下已经发现了SNP单核苷酸多态性，但许多性状的病因SNP的精确位置是未知的。如果这些多态性发生在野生或非优良种质资源中，一个可能的策略是采用ExperessEdit方法通过基因工程，将SNP导入优良的材料中，然后通过全基因组DNA标记，使用基因组选择来选出编辑的基因和其他成千上万个影响所需性状的SNP（图4）。另一个有前途的选择是将基因组选择与快速抗病基因克隆技术相结合。虽然标记辅助选择可用于转移具有较大影响的抗性基因，但将该方法与基因组选择相结合可以帮助积累和维持有助于有效抗性的微小基因变异。这种方法可能会减少病原体变异后克服抗性基因的选择压力。 图4　育种策略 育种策略的可视化表示和传统育种与利用双单倍体育种(DH)、快速育种(SB)、基因组选择育种(GS)和快速编辑 (剪刀表示)的周期长度比较。粉色底纹表示在快速育种条件下进行的步骤，绿色底纹表示在常规条件下进行的步骤。一个箭头表示一个世代。曲线箭头表示育种中的步骤，在这些步骤中，通过田间测评或基因组选择最佳品系，利用其作为亲本来进行新的杂交。基因组选择也可以用于在整个基因组中堆叠有用的单倍型，从而从群体中分离的现有单倍型中创建一个最佳的种植品系。例如，基因组区域可以通过连锁不平衡块来定义。单倍型GEBV被定义为单倍型标记效应的和。然后，可以为基因组的每个部分识别出具有最佳GEBV的单倍型，并且这些最佳的单倍型可以利用最佳的杂交模式堆叠在单个个体中。具有理想的基因编辑位点或抗病等位基因的单倍体可以设置为特定基因组区域的“最佳”单倍体，并在最终个体中组合。当与快速育种相结合时，这种叠加方法可用于快速开发具有多种性状的新型作物品种。加速驯化植物驯化（植物选择培育）是一个漫长的过程，选择突变的一系列性状，最终使植物可培养。通过对野生物种的新驯化来模拟这一过程可能是培育现代品种的另一种方式。这提供了获取驯化基因库中没有的基因和性状的途径。驯化通常与多倍体有关：事实上，大多数作物都是多倍体的。然而，由于与亲本的有性隔离和多体遗传，多倍体作物改良十分复杂。通过多倍体重建的快速再培养是从野生物种中引入新的基因和等位基因的直接方法。这种再培育过程可以通过快速育种来加速。可以利用这种方法培育多倍体作物花生(Arachis hypogea)和香蕉(Musa sp.)。花生是异源四倍体，由野生二倍体AA－和BB－通过秋水仙素和多次回交选择得到。在培育花生的多次选择步骤中，快速培育缩短了再培育的时间。在香蕉中，多倍体AA，BB通过杂交得到AAA、AAB和ABB。基本多倍体事件的少量发生，加上多年生植物在世界范围内的无性系繁殖，对毁灭性疾病几乎或根本没有抵抗力，加剧了遗传多样性狭窄造成的问题。在香蕉、花生中，通过利用不同二倍体和快速培育，合成多倍体可以得到新性状，包括抗病性，也有助于新品种的快速发展。此外，在香蕉中，直接编辑现有的三倍体优良品种，可以在短期内快速得到改良系，从而避免了重新合成三倍体所需的成本和时间。为了避免多体遗传，在某些物种中，可以使用具有所需性状的供体在二倍体中繁殖，然后通过未减少（缩短缩小）的配子和/或倍体间杂交（交叉）重新构成多倍体。与直接育种多倍体相比，该方法所需的时间和资源更少，为培育新品种提供了一条有效的途径；可以利用于一些作物上，如香蕉和土豆。同样，快速育种可以在加快杂种生长方面发挥作用，以便进行评估和进一步的杂交和选择。以香蕉为例，育种工作是在二倍体优良品系和野生近缘种之间进行，然后对选定的二倍体进行杂交（二倍体杂交种），并对选定的二倍体进行染色体加倍，以快速产生间倍体杂交（即 4x× 2x），从而培育出无籽三倍体。香蕉植株很大，周期很长，从杂交品种的产生到初步评估长达三年。同样，快速育种可能在加速杂交品种的评估和进一步的杂交和选择方面发挥作用。新物种的其他选择培育的途径包括已知的基因工程。在农作物和野生物种中通过CRISPR－Cas9进行基因组编辑，得到与再选择培育有关的基因。基因工程得到的新再培育系可以直接作为农作物，也可以与优良品系杂交得到新的优良性状。编辑技术和诱变技术结合快速培育也可以应用于培育健康食品——例如,增加维生素B9的水稻或去除藜麦中的皂苷等有害蛋白质、芸苔属种子的抗营养硫代葡萄糖苷和草豌豆的神经毒素等。基因编辑驯化是一种令人兴奋的途径，可以通过生产可以直接与遗传阻力小的先进品系杂交的品系来快速利用作物野生近缘植物的基因库。与快速育种结合，这些工具提供了快速获取新的遗传变异，并意味着加速部署这种变异到种植者的领域。快速育种2.0LED技术创新性地结合了扩展的光周期和早期种子收获，使加速育种得到了更广泛的应用。但进一步提高速度还有多大空间?加速育种的目的是优化和整合影响植物生长和繁殖的参数，以减少世代和观察表型所花费的时间，特别是观察那些在发育后期出现的表型。我们如何定制加速育种，以满足不同作物、品种和表型的具体要求?打破种子休眠是提高育种速率的第一步。在许多物种中，母体植物在胚胎发育过程中种子是处于休眠状态。种子的休眠可以在收获后立即被打破，通过冷分层，即种子在低温下吸水或使用促进发芽的激素，如赤霉素(图5a)。早期收获小麦和大麦种子，在开花后第14天，接着是干燥的第3天和冷分层的第4天，与成熟的种子相比，打破休眠可以减少大约15天的生产时间(图5b)。类似的方法也被应用于扁豆。更早的收获可以通过利用胚胎来实现，成花12天后，培养2-3天后发芽率达100%。这种方法避免了给种子干燥和分层，至少缩短了8天的生产时间。向开花的过渡也可以被缩短。有些植物需要较长时间的冷处理（春化）来介导向开花的过渡；冬小麦品种需要6到12周。控制春化的分子成分在许多植物中都已知。短暂地操纵这些控制点-例如，通过下调中央调节器VERNALISATION 2-可以导致“快速春化”的发展（图5c)。在关键的生长阶段，通过提高温度可以加速植物的生长。高温会导致水蒸气不足，阻碍植物生长和花粉发育；然而，当允许的水蒸气水平保持不变时，（高温使）营养生长和衰老的速度加快。这已经在玉米中得到了证明，尽管植物在较高的最低（夜间）温度下容易受到粮食产量的大幅下降。当已知植物的温度敏感性时，就有可能在适当的生长阶段进行高温干预，以加速生长。在面包小麦中，在减数分裂期间发现了一个籽粒产量下降的温度敏感期（图5d.ii）。因此，在营养生长过程中可以采用高温，而在生殖阶段可以保持低温来维持籽粒的发育（图5d.i）。优化日照时间和光照质量可以改善繁殖时间线。昼长和光照质量的变化可以加速植物的生长（图5f）。较长的日照促进中性或长日照植物的生长，而光合作用优化的光质量可以提高初级产量。此外，红光与蓝光的比值对开花也很重要，在小麦中，这在粉红色光下最早被诱导，其比值约为1。现有的速度育种系统的一个特点是使用led来改善光质量和降低操作成本。相反，激光可以用来进一步降低成本，因为它具有更高的电转换效率，40-60%的能量被转换为光，这取决于光的颜色。除了促进生长和增加能源输入的回报，激光还可以在生长柜或温室外产生，在植物内部发射，然后分散在植物上，消除了在可控环境下使作物研究昂贵的大量冷却成本。土壤一直是植株成功培养的关键。但是，水培生长系统可以优化营养成分和更快的吸收，同时保持根系生长的最佳有氧条件(图5th:100% max-height:100% width:1152px height:1498px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202402/uepic/3c2ad034-cf76-444f-99b0-e3e705ad7c5e.jpg" title="表1.jpg" alt="表1.jpg" width="1152" height="1498"文章来源：Hickey LT, N Hafeez A, Robinson H, etal.,(2019) Breeding crops to feed 10 billion. Nat Biotechnol. 37(7):744-754. doi:10.1038/s41587-019-0152-9.https://www.nature.com/articles/s41587-019-0152-9

《畜禽品种（配套系） 澳洲白羊种羊》等74项标准业经专家审定通过，现批准发布为中华人民共和国农业行业标准，自2023年8月1日起实施。标准编号和名称见附件。该批标准文本由中国农业出版社出版，可于发布之日起2个月后在中国农产品质量安全网（http://www.aqsc.org）查阅。特此公告。附件：《畜禽品种（配套系） 澳洲白羊种羊》等74项农业行业标准目录农业农村部2023年4月11日相关标准如下：序号标准编号及标准名称代替标准号1NY/T 129-2023 饲料原料 棉籽饼NY/T 129-19892NY/T 1676-2023 食用菌中粗多糖的测定 分光光度法NY/T 1676-20083NY/T 2316-2023 苹果品质评价技术规范NY/T 2316-20134NY/T 4326-2023 畜禽品种（配套系）澳洲白羊种羊5NY/T 4327-2023 茭白生产全程质量控制技术规范6NY/T 4328-2023 牛蛙生产全程质量控制技术规范7NY/T 4329-2023 叶酸生物营养强化鸡蛋生产技术规程8NY/T 4330-2023 辣椒制品分类及术语9NY/T 4331-2023 加工用辣椒原料通用要求10NY/T 4332-2023 木薯粉加工技术规范11NY/T 4333-2023 脱水黄花菜加工技术规范12NY/T 4334-2023 速冻西兰花加工技术规程13NY/T 4335-2023 根茎类蔬菜加工预处理技术规范14NY/T 4336-2023 脱水双孢蘑菇产品分级与检验规程15NY/T 4337-2023 果蔬汁(浆)及其饮料超高压加工技术规范16NY/T 4338-2023 苜蓿干草调制技术规范17NY/T 4339-2023 铁生物营养强化小麦18NY/T 4340-2023 锌生物营养强化小麦19NY/T 4341-2023 叶酸生物营养强化玉米20NY/T 4342-2023 叶酸生物营养强化鸡蛋21NY/T 4343-2023 黑果枸杞等级规格22NY/T 4344-2023 羊肚菌等级规格23NY/T 4345-2023 猴头菇干品等级规格24NY/T 4346-2023 榆黄蘑等级规格25NY/T 4347-2023 饲料添加剂 丁酸梭菌26NY/T 4348-2023 混合型饲料添加剂 抗氧化剂通用要求27NY/T 4349-2023 耕地投入品安全性监测评价通则28NY/T 4350-2023 大米中2-乙酰基-1-吡咯啉的测定气相色谱-串联质谱法29NY/T 4351-2023 大蒜及其制品中水溶性有机硫化合物的测定 液相色谱-串联质谱法30NY/T 4352-2023 浆果类水果中花青苷的测定 高效液相色谱法31NY/T 4353-2023 蔬菜中甲基硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸的测定 液相色谱-串联质谱法32NY/T 4354-2023 禽蛋中卵磷脂的测定 高效液相色谱法33NY/T 4355-2023 农产品及其制品中嘌呤的测定 高效液相色谱法34NY/T 4356-2023 植物源性食品中甜菜碱的测定 高效液相色谱法35NY/T 4357-2023 植物源性食品中叶绿素的测定 高效液相色谱法36NY/T 4358-2023 植物源性食品中抗性淀粉的测定 分光光度法37NY/T 4359-2023 饲料中16种多环芳烃的测定 气相色谱-质谱法38NY/T 4360-2023 饲料中链霉素、双氢链霉素和卡那霉素的测定 液相色谱-串联质谱法39NY/T 4361-2023 饲料添加剂 α-半乳糖苷酶活力的测定 分光光度法40NY/T 4362-2023 饲料添加剂 角蛋白酶活力的测定 分光光度法41NY/T 4363-2023 畜禽固体粪污中铜、锌、砷、铬、镉、铅汞的测定 电感耦合等离子体质谱法42NY/T 4364-2023 畜禽固体粪污中139种药物残留的测定 液相色谱-高分辨质谱法43NY/T 4365-2023 蓖麻收获机 作业质量44NY/T 4366-2023 撒肥机 作业质量45NY/T 4367-2023 自走式植保机械 封闭驾驶室 质量评价技术规范46NY/T 4368-2023 设施种植园区 水肥一体化灌溉系统设计规范47NY/T 4369-2023 水肥一体机性能测试方法48NY/T 4370-2023 农业遥感术语 种植业49NY/T 4371-2023 大豆供需平衡表编制规范50NY/T 4372-2023 食用油籽和食用植物油供需平衡表编制规范51NY/T 4373-2023 面向主粮作物农情遥感监测田间植株样品采集与测量52NY/T 4374-2023 农业机械远程服务与管理平台技术要求53NY/T 4375-2023 一体化土壤水分自动监测仪技术要求54NY/T 4376-2023 农业农村遥感监测数据库规范55NY/T 4377-2023 农业遥感调查通用技术 农作物雹灾监测技术规范56NY/T 4378-2023 农业遥感调查通用技术 农作物干旱监测技术规范57NY/T 4379-2023 农业遥感调查通用技术 农作物倒伏监测技术规范58NY/T 4380.1-2023 农业遥感调查通用技术 农作物估产监测技术规范 第1部分：马铃薯59SC/T 1135.8-2023 稻渔综合种养技术规范 第8部分：稻鲤:（平原型）60SC/T 1168-2023 鳊61SC/T 1169-2023 西太公鱼62SC/T 1170-2023 梭鲈63SC/T 1171-2023 斑鳜64SC/T 1172-2023 黑脊倒刺鲃65SC/T 1174-2023 乌鳢人工繁育技术规范66SC/T 2001-2023 卤虫卵SC/T 2001-200667SC/T 3058-2023 金枪鱼冷藏、冻藏操作规程68SC/T 3059-2023 海捕虾船上冷藏、冻藏操作规程69SC/T 3060-2023 鳕鱼品种的鉴定 实时荧光PCR法70SC/T 3061-2023 冻虾加工技术规程71SC/T 4018-2023 海水养殖围栏术语、分类与标记72SC/T 6106-2023 鱼类养殖精准投饲系统通用技术要求73SC/T 9443-2023 放流鱼类物理标记技术规程74SC/T 9444-2023 水产养殖水体中氨氮的测定 气相分子吸收光谱法

农业土壤中潜在有毒元素的存在对农作物生长和人类健康具有重要影响。不仅会直接影响农作物的生长和产量，还有可能通过农作物被吸收进入食物链，对人类健康产生潜在威胁。这些元素在食物中的积累可能导致慢性中毒，对人体的神经系统、肝脏、肾脏等器官造成损害。特别是对于儿童和孕妇来说，潜在有毒元素的摄入可能对他们的发育和健康产生更大的影响。因此，精准监测土壤中潜在有毒元素的含量，对管理土壤环境和减轻污染风险至关重要，对于生态环境安全以及农产品的安全和质量保障具有重要意义，对于人们的健康来说，更是不容忽视的问题。接下来，一起来了解一下篇与农业土壤中潜在有毒元素（PTEs）相关的论文。ASD Fieldspec 4地物光谱仪在估计干旱农业土壤中关键潜在有毒元素方面的应用农业土壤中潜在有毒元素（PTEs）的积累严重影响着人类健康，并对生态系统产生负面影响。有毒元素如镉、铬、钴、铜、铅和锌，是土壤污染物的重要组成部分，这些元素通过进入水、土壤、植物和食物链，危害人类和动物健康。由于它们具有持久性和较长的生物半衰期，其会破坏土壤中的营养平衡，抑制植物生长。因此，对土壤中PTEs的定量测量对于有效监测和土壤修复至关重要。PTEs的定量测量在传统上使用湿化学方法，此方法耗时、昂贵，并且不适用于大样本土壤。因此，人们对能够在现场并实时使用的检测测量设备的需求日益增加，这推进了可见光和近红外光谱（Vis-NIRS）等新技术的发展。Vis-NIRS是一种常用的土壤分析工具，可以应用于土壤有机碳、质地、营养物质和PTEs等方面的分析。现代仪器的光谱技术以高分辨率来分析样品，对每个样品产生许多光谱变量。高分辨率测量可能导致光谱变量的数量超过样本数量，这在分析目标（如土壤性质）和光谱变量之间的关系时会变得困难。因此，需要适当的统计算法从光谱中提取有用信息。偏最小二乘回归（PLSR）是一种广泛使用的算法，结合了变量选择策略，是一种常用的多元回归技术，可以处理许多噪声和相关变量。变量选择算法以提高模型的鲁棒性和精度而闻名，排除了噪声光谱区域和共线波长。对于PLS，已经发表的许多变量消除方法包括PLSR的无信息变量消除(UVE-PLS)和模拟退火(SA)。UVE-PLS是一种基于PLSR回归系数显著性的变量消除方法，SA是一种概率优化技术，在改进各种矩阵中的PLSR校准方面显示出良好的结果。过去几十年来，工业活动和无机肥料的长期应用严重影响了埃及和其他国家几个地区的农业土壤。此外，与近距离传感方法相比，大样本PTEs的实验室分析成本高。因此，越来越需要开发出通用且经济的快速定量土壤污染物的方法。基于此，本研究旨在探索利用可见-近红外光谱（Vis-NIRS）在埃及尼罗河附近受污染的干旱农业土壤中定量测定关键PTEs（如Cd，Co，Cu，Cr，Pb和Zn）的可行性和成本效益。在本研究中，来自苏伊士运河大学、埃及国家遥感和空间科学管理局、埃及米尼亚大学、俄罗斯RUDN大学的一组研究团队，①首先从埃及尼罗河附近的一个污染区域收集了80个土壤样本（60个来自0-20cm深度，20个来自20-40cm深度）。②进行土壤化学分析，测定每个土壤样本的有机碳含量和潜在有毒元素（PTEs）含量。③使用ASD FieldSpec 4地物光谱仪对每个样本进行可见-红外（Vis-NIR）光谱测量，获取反射光谱数据。④使用变量选择算法（如UVE和SA）从光谱数据中选择有效波长。⑤使用PLSR算法分别基于全波段光谱（FR-PLS）和基于变量选择的光谱数据（UVE-PLS和SA-PLS）建立光谱模型。⑥使用决定系数（R2）和相对分析误差（RPD）等指标评估模型的预测性能，比较不同模型（FR-PLS、UVE-PLS和SA-PLS）在预测关键PTEs方面的能力。分析结果，讨论模型在农业土壤中的应用前景。研究区域和土壤样本位置图【结果】测量的PTEs和pH之间的相关系数土壤样品原始光谱(A)和使用二阶导数处理后的光谱数据(B)PLSR模型的交叉验证和预测/验证结果（全波段光谱FR-PLS、模拟退火SA-PLS和无信息变量消除UVE-PLS）【结论】本研究探讨了可见光近红外光谱（Vis-NIRS）结合PLSR和特征选择算法（无信息变量消除（UVE）和模拟退火（SA））在埃及某污染地区干旱条件下预测农业土壤中有毒元素PETs含量的潜力。结果表明：（i）Vis-NIRS有预测土壤PETs的潜力；（ii）基于全波段光谱数据集（FR）建立的PETs预测模型的性能非常差（R2 0.40）；（iii）基于UVE算法和PLSR结合（UVE-PLS）的光谱选择变量得到的预测结果相比于基于全波段光谱的模型，其准确性有所提高（0.46 ≤ R2 ≤ 0.74）；（iv）对于所有方法（FR-PLS，SA-PLS和UVE-PLS），Cr预测的结果最好；（v）基于UVE-PLS的Cr、Pb和Cd的预测结果非常好（RPD值分别为2.48、2.03和1.86），而对于Cu、Co和Zn的预测结果较一般（RPD值分别为1.78、1.68和1.41）。总体上，UVE-PLS模型在预测关键PETs含量方面优于FR-PLS和SA-PLS模型，其在预测农业土壤中的PETs含量方面具有潜力。总之，本研究提供了一种使用光谱技术预测土壤中关键PTEs含量的方法，并对不同模型的性能进行了评估和比较。其结果对于土壤污染管理和农业土壤质量评估具有重要的实际意义。未来的研究应集中于在不同地点的更大范围的数据集上测试这些发现，并与其他强大的机器学习方法相结合，如Cubist和随机森林，以进一步验证和改进此方法的准确性和适用性。

记者2月26日从省科技厅获悉，科技部近日批准新建的34个省部共建重点实验室培育基地中，我省依托甘肃农业大学申报的甘肃省干旱生境作物学重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地获批。 　　据介绍，该实验室以西北干旱生境主要作物马铃薯、小麦、玉米、油菜和啤酒大麦等为研究对象，重点开展干旱生境作物生物学基础、作物种质创新与品种改良和作物生产系统管理研究，通过作物生物学特性和改良和重塑、作物适生境的人工创造、作物生产与要素关系的优化调控，实现抗旱节水、高产优质高效、绿色安全和环境友好的目标。

脆性材料作为结构或功能部件被广泛应用于航空航天、电子器件和组织工程等领域。由于人工脆性材料对微裂纹和不易察觉的缺陷很敏感，在长时间的循环载荷作用下，材料很容易累积损伤产生疲劳裂纹，进而存在失效的风险。随着可折叠穿戴设备的发展，对具有高疲劳抗性的可变形功能材料的需求日益凸显。通过模仿典型的生物矿物材料如珍珠母、骨骼等的结构设计可以提升脆性材料疲劳抗性，但这常依赖于疲劳裂纹扩展过程中增韧行为，然而一旦裂纹开始扩展，就会对器件的性能产生不可逆的影响，因此寻找并开发新的耐疲劳结构模型对未来可变形功能材料的设计制备具有重要的科学意义和应用价值。中国科学技术大学俞书宏院士团队和吴恒安教授团队成功揭示了双壳纲褶纹冠蚌铰链内的可变形生物矿物硬组织的耐疲劳机制，提出了一种多尺度结构设计与成分固有特性相结合的耐疲劳设计新策略，为未来耐疲劳结构材料的合理创制发展提供了新的见解。研究成果以“Deformable hard tissue with high fatigue resistance in the hinge of bivalve Cristaria plicata”为题，于6月23日发表在国际顶尖学术期刊《Science》上。审稿人评价称：“这份手稿展示了一个非常有趣的工作”、“这是一份令人兴奋的稿件。它集成了诸多表征技术来理解双壳纲铰链组织的显著疲劳抗性”、“这无疑激发了对生物复合材料的进一步研究，以设计抗疲劳性能增强的新材料”。同期《Science》观点栏目（Perspectives）以“A bendable biological ceramic”为题发表了评述（Science 2023, 380, 1216-1218），评述称“通过整合不同尺度的原理——从铰链的整体结构到单个晶体的原子结构——孟等人揭示了大自然如何主要从脆性成分中创造出抗疲劳、可弯曲、有弹性的结构。这些跨尺度原理要求在最精细的尺度上精确，而软体动物如此精确地沉积壳的细胞和分子机制是一个正在探索的领域”；“匹配生物精细控制对于对生物启发材料感兴趣的人类工程师来说是一个特别的挑战，正如开发模仿珍珠质强度和韧性的复合材料所面临的困难所证明的那样”；“尽管孟等人研究的力学性能与这种特殊生物体的需求相匹配，这些原理如何在更广泛的系统范围内得到完善，这是令人兴奋的前景。”论文共同第一作者为中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心博士研究生孟祥森，近代力学系周立川博士（现就职于合肥工业大学）、化学系刘蕾博士。我校俞书宏院士、吴恒安教授和茅瓅波副研究员为论文通讯作者。双壳纲动物褶纹冠蚌（Cristaria plicata）又称鸡冠蚌，是一种常见的淡水蚌类。为了满足生存需求（滤食、运动等），其外壳在一生中需要进行数十万次的开合运动，而连接两片外壳的铰链部位也会经历反复的受压和变形，表现出优异的耐疲劳性能。本工作中，研究人员揭示了铰链部位中的折扇形矿物硬组织所蕴含的跨尺度耐疲劳设计原理。从计算机断层扫描图（CT）和剖面光学照片可以看出，铰链可以分为两个不同的区域：外韧带(OL)和折扇形矿物硬组织(FFR)（图1，A和B）。研究人员首先观察了这两个区域在双壳开合过程中的运动行为（图1，D和E），并结合有限元分析(FEA)，明晰了不同区域所承担的力学角色。在闭合过程中，OL发生拉伸，承担主要的周向应力并储存大部分弹性应变能；FFR区域在周向弯曲变形，并在受限的径向变形下提供强有力的径向支撑用以固定OL（图1，F到H）。图1（A）褶纹冠蚌和截面照片；（B）铰链切片照片和CT重构图；（C）在正常开合和过载状态下的疲劳测试结果；（D）开合前后铰链各区域形状变化及其轮廓图；（E）有限元模型对应的开合前后的铰链各区域形状变化及其轮廓图；（F）铰链有限元分析模型示意图；（G）开合状态下铰链各区域周向应力分布；（H）开合状态下铰链各区域径向应力分布。研究人员对FFR在不同尺度上的观察发现，其具有跨尺度多级结构特征。在宏观尺度上，FFR的扇形外形能使其在OL和外壳之间实现有效的载荷传递。进一步的深入观察发现，FFR由弹性有机基质和嵌入其中的脆性文石纳米线组成。文石纳米线直径约为100-200纳米，线的长轴方向在形貌上和扇形的径向方向一致，在晶体学上纳米线沿002晶向取向（图2，A到H）。考虑到文石晶体在002晶向的压缩模量远大于其他晶向，这种微观形貌和晶体学取向上的一致性意味着FFR能有效地为OL的拉伸提供支撑（图2，I和J）。这一结果也通过压缩力学和FEA模拟进行了进一步的验证。此外，FEA模拟结果显示，这种微米尺度上的软硬复合微观结构在压缩、拉伸、剪切三种受力状态下能够进行协调变形，在这个过程中有机基质承担了大部分的压缩和剪切应变，极大地减少了材料内部的应力集中，从而避免了文石纳米线侧向断裂，降低了FFR发生疲劳损伤的可能性。图2（A）FFR在纵向上的自然断面扫描图；（B）FFR在横向上的自然断面扫描图；（C和D）FFR脱钙处理之后的扫描图；（E和F）文石纳米线中的孪晶结构透射电子显微图片；（G和H）文石纳米线沿长度方向上的晶体学特征；（I和J）整个FFR中纳米线在形貌上和晶体学上的取向分析示意图。从FFR的横截面观察，文石纳米线呈近似六边形，研究人员通过高分辨透射电子显微镜也在纳米线中发现了纳米孪晶结构，考虑到文石纳米线沿002方向生长，这一结构可能与文石晶体Pmcn空间群易形成（110）孪晶界密切相关。这种沿纳米线纵向方向的孪晶结构的存在，在纳米尺度上大大强化了纳米线抗弯曲断裂的能力（图2，E和F）。与典型的天然硬质生物矿物材料（如骨骼、牙釉质）以及人工材料（如金属、水凝胶）等相比，FFR所展现的特殊之处在于它能在承担较大周向变形的同时，保持长时间的结构功能的稳定。这项研究从宏观到微纳米尺度上揭示了FFR的跨尺度多级结构设计原则（图3）。图3 典型生物和人工结构材料的耐疲劳设计机制。FFR中所具备的跨尺度结构特征使其在可变形能力上明显优于典型的生物矿物如牙釉质和骨骼，与常见的人工弹性体材料相比，FFR也一定程度保持了其高硬度和刚度。这项研究揭示了含脆性基元的生物矿物材料在较大形变下的耐疲劳设计新机制，填补了国际上含脆性组元的仿生耐疲劳材料设计的空白，所提出的整合跨尺度结构特征与功能特性的设计策略，能够在不同尺度上充分发挥每种成分的固有特性，从而实现材料整体性能的优化。这种兼顾变形性和耐疲劳性的跨尺度设计原则有望为未来功能材料的仿生设计和创制提供崭新思路。该研究得到了国家重点研发计划、新基石科学基金会、国家自然科学基金重点项目和中国科学院青促会等项目的资助支持。

土壤呼吸 | 极端干旱通过改变高寒泥炭地土壤微生物功能群丰度来降低土壤异养呼吸而非甲烷通量【温室气体】人类活动造成温室气体排放急剧增加，全球地表温度持续上升，显著改变了自然生态系统碳水循环格局。极端气候事件，尤其是极端干旱事件发生的频率和强度不断升高，对土壤含水量、土壤微生物群落结构和功能、土壤异养呼吸（Rh）以及土壤甲烷（CH4）通量具有重要影响。高寒泥炭地拥有巨大的碳储量，对气候变化高度敏感。虽然目前围绕高寒泥炭地碳排放开展了一些研究，但对高寒泥炭地生态系统碳排放对极端干旱响应的微生物机制仍不清楚。若尔盖国家级自然保护区基于此，中国林业科学研究院湿地研究所的研究团队以青藏高原东部若尔盖国家级自然保护区高寒泥炭地（33°47′56.62′′ N，102°57′28.44′′ E，3430 m.a.s.l.）为研究对象，依托模拟极端干旱的野外控制实验平台，通过原位观测和室内试验相结合，旨在解决以下问题：（1）不同植物生长期，极端干旱如何影响Rh和CH4通量?（2）极端干旱如何影响土壤微生物群落结构和功能群?以及（3）驱动Rh和CH4通量变化的主要因素是什么？作者于2019年6月18日至9月25日测量了Rh（PS-9000便携式土壤碳通量自动测量系统（北京理加联合科技有限公司））和CH4通量（一个闭路静态室（0.5×0.5×0.5 m）+ABB LGR便携式温室气体分析仪（UGGA，GLA132-GGA））。试验三个生长期结束时，作者测量了样地0-20 cm土壤的土壤性质，包括总氮（TN）、土壤有机碳（SOC）、有效磷含量（AP）、总磷（P）、pH值、溶解有机碳（DOC）、土壤含水量（SWC）、硝态氮（NO3--N）、铵态氮（NH4+-N）、微生物生物量磷（MBP）、微生物生物量氮（MBN）和微生物生物量碳（MBC）。此外，还进行了新鲜土壤样品的DNA提取、PCR扩增和测序。图1 PS-9000便携式土壤碳通量自动测量系统。【结果】图2 不同植物生长期极端干旱对土壤异养呼吸（a）和甲烷通量（b）的影响。“ED”，“MD”，和“LD”分别代表植物快速生长期、盛花期和植物生长衰退期。图3 不同植物生长期极端干旱对细菌碳循环功能群的影响。图4 驱动因素对土壤微生物呼吸（a）和甲烷通量（b）的相对贡献。【结论】极端干旱导致植物生长衰退期土壤异养呼吸显著降低38.04 mg m−2h−1，但对CH4通量无显著影响。极端干旱显著降低了细菌的α多样性，显著降低了植物快速生长期和衰退期的Rokubacteria和Chloroflexi菌的相对丰度，显著增加了盛花期Actinobacteria菌的相对丰度。在植物快速生长期和盛花期，极端干旱使芳香烃降解功能群（aromatic hydrocarbon degraders）相对丰度分别降低了50.26%和64.37%。在植物生长衰退期，极端干旱显著降低了甲醇氧化（methanol oxidizers）和木质素降解（lignin degraders）功能群的相对丰度，分别为81.63%和82.08%。随机森林模型分析表明，细菌功能群在决定土壤异养呼吸和甲烷排放中起着重要的作用。芳香族化合物降解（aromatic compound degraders）和芳香烃（aromatic hydrocarbon degraders）降解功能群对土壤异养呼吸累计贡献率为11.89%。芳香族化合物降解（aromatic compound degraders）、芳香烃降解（aromatic hydrocarbon degraders）、脂肪族非甲烷烃降解（aliphatic non-methane hydrocarbon degraders）和甲基营养（methylotrophs）功能群对甲烷通量的累计贡献率为13.29%。研究结果强调土壤细菌碳循环功能群对于探索未来极端干旱背景下土壤碳循环可能的微生物响应机制至关重要，为高寒泥炭地应对未来气候变化提供了理论基础和科学依据。【产品简介】PS-9000是一套用于测量土壤CO₂通量的便携式测量系统，采用动态气室法测量，专利设计。具有控制测量、存储和数据处理等功能，可测量呼吸室内CO₂浓度变化，同时结合自身测量的空气温度、大气压、土壤温度等传感器的数据，计算处理得到CO₂通量。PS-9000可通过掌上控制器实现无线操作，实时显示仪器测量的各种参数值，并可现场修改各种设置参数。

近日，强冷空气在山西、宁夏和陕西等地凶猛登陆，带来了降温降雪的天气。没有冤情的四月飞雪，大自然再一次向人类展现了它的深邃。除了突如其来的降雪，大自然赋予的特殊天气，还有极端而持续的干旱。在干旱区，由于水资源缺乏，植物的生存和生长受到严重胁迫，促使生态环境进一步恶化。为了应对干旱气候，治理生态环境，相关的研究数不胜数。基于干旱区河岸湿地这一特殊的生态系统，今天我们来了解一篇研究植物水分利用模式的论文。干旱区河岸湿地优势种植物的水分利用模式植物水分循环是研究陆地生态水文学的关键环节。在干旱区，由于有限降水和强烈蒸发，水资源是影响植物生存、生长和植被恢复可持续性的重要限制因素。近年来，由于高温和干旱等极端天气事件更加频繁，土地退化加剧，使河岸湿地生态系统面临降水减少、不同程度水位下降等干旱问题。极端干旱会降低水资源的可利用性和植被生产力，并给植物带来不可逆转的死亡风险。因此，了解植物水分利用模式可以揭示植物的生存策略和对不断变化的水文气候条件的反应，这是良好的生态管理和植被恢复的先决条件。湿地是连接水域生态系统和陆地生态系统的功能过渡区，其生态功能非常突出。因此，定量研究河岸湿地水分来源、补给途径及其植物水分利用模式，是了解湿地生态水文循环的前提条件，将为干旱区湿地环境治理和生态安全提供理论依据与决策支持。干旱区是全球生态系统的的重要组成部分，河岸湿地具有水源供给、水文调节和土壤保持等生态功能。研究人员选取干旱区典型河岸湿地的优势种植物为研究对象，测定了降水、土壤水、木质部水和地下水的氢氧稳定同位素组成（利用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北京理加联合科技有限公司）提取土壤和木质部中的水分），利用这些数据拟解决以下问题：（1）阐明优势种植物水分利用模式的季节变化；（2）明确两种优势种植物水分利用模式的差异。本研究将有助于了解河岸湿地生态系统中植物-土壤-水关系的机制，旨在为干旱区河岸湿地生态系统恢复与重建提供理论依据与决策支撑。图1 (a)和(b)代表研究区域及采样点空间分布。(c)为东滩湿地，(d)为旱柳，(e)为紫翅猪毛菜。【结果】图2 紫翅猪毛菜（a）和旱柳（b）0-100 cm土壤水中δD和δ18O值的季节变化。垂直虚线表示木质部水的同位素组成。误差条表示标准误差。图3 潜在水源对猪毛菜（a）和旱柳（b）贡献百分比的月变化。图4 水体氢氧稳定同位素组成的关系。图中还显示了全球大气水线(GMWL，红色虚线)、局地大气水线(LMWL，黑色虚线)和土壤水线(SWL，黑色虚线)。(a)、(b)为紫翅猪毛菜，(c)、(d)为旱柳。图5 潜在水源对紫翅猪毛菜和旱柳水分来源贡献。【结论】水分来源及其植物水分利用模式是决定湿地植物区系组成、种群分布格局的关键因子，已成为干旱区受损湿地植被保护与恢复急需解决的关键问题。因此，本文基于稳定同位素技术研究降水、土壤水、植物水和地下水的同位素组成，探究不同水分来源对河岸湿地植物水分利用的贡献率。土壤水、植物水和地下水都位于大气降水线附近，说明降水对各水源均有补给作用，但并不显著。在该研究区，草地土壤蒸发强度大于林地。地表蒸发影响0-60cm土壤水，大于80cm的土壤水与地下水存在水力联系。Iso-Source结果表明，紫翅猪毛菜主要利用0-60 cm土壤水，对地下水利用率较低，平均值仅为7.14%。降水对紫翅猪毛菜的贡献比例存在显著差异（10.3%-46.5%）。9月份降水对紫翅猪毛菜吸水贡献率最大，这与9月份的降水高峰有关。持续从浅层土壤获取水分的紫翅猪毛菜可能难以在极端干旱条件下生存。旱柳表现出明显的吸水模式，主要利用20-100cm土壤水和地下水。随着季节的推移，其水源逐渐从浅层转变为深层，表明旱柳对于水分利用具有较强的可塑性和适应性。然而，由于旱柳能够持续从深层土壤和地下水中获取水分，因此可能减弱湿地水土保持能力，造成生态负面影响。建议减少种植密度，进行适量灌溉，有利于旱柳在干旱环境中的最佳生长。今后在干旱地区进行人工湿地植被恢复和重建中，应选择根系分布不一致的树种进行混交栽植，以合理利用水资源、维持湿地生态系统的稳定性。研究结果将有助于更好地了解植被恢复计划（人工林地和天然草地）对干旱区河岸湿地水文过程的影响，并为植物物种选择和水资源管理提供参考依据。

各省、自治区、直辖市、计划单列市科技厅(委、局)，新疆生产建设兵团科技局，国务院各有关部门办公厅(室)： 　　国家重大科学研究计划是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》(以下简称《规划纲要》)部署的、引领未来发展、对科学和技术发展有很强带动作用的基础研究发展计划。 　　围绕贯彻落实《规划纲要》任务，科技部2011年将继续部署国家重大科学研究计划项目。现将2011年度项目申报指南(见附件1)予以公布，请你们根据项目申报要求(见附件2)及2011年度申报指南组织项目，并按照编写提纲填报项目申请书(项目申请书编写提纲在国家科技计划项目申报中心网站“国家重大科学研究计划”专栏下载)。 　　2011年项目实行网上申报(网上申报流程和有关事项将于2011年4月上旬在国家科技计划项目申报中心网站上另行通知)，受理日期为4月13日8:00至4月28日17:00，逾期不予受理。 　　国家科技计划项目申报中心网站：http://program.most.gov.cn 　　咨询电话：010-58881072 58881073 58881076 　　受理部门：科技部基础研究管理中心 　　传 真：010-58881077 　　电子邮件：dkxc@vip.sina.com 　　中华人民共和国科学技术部 　　二O一一年三月三日 　　附：国家重大科学研究计划2011年度重要支持方向 　　纳米研究领域科技计划 　　2011年度重要支持方向 　　1. 纳米材料的基础科学问题 　　围绕重要应用，开展基本科学问题、关键技术研究，设计、制备新型纳米材料。特别鼓励原始性创新研究方向，探索纳米新材料、新过程和新原理。 　　2. 纳米材料的宏量可控制备和应用 　　研究多功能纳米材料和结构，如轻质高强纳米材料、生物医用纳米材料、光电纳米材料、电磁纳米材料、能源和环境纳米材料等，发展可控、宏量和低成本制备技术，研究应用过程中的关键科学与技术问题。 　　3. 纳米材料的新型表征方法与技术 　　发展高时间分辨、高空间分辨、原位动态的表征方法与技术，建立基于新原理的纳米表征技术和测试方法 制定相应的检测标准。 　　4. 新型纳米器件 　　探索新型纳米加工方法和集成技术，探索基于新原理、新结构的纳米器件和集成电路 研究应用目标明确的高灵敏度、高选择性纳米传感器，高性能纳米电子和光电子器件。 　　5. 重大疾病检测技术与生物医用纳米材料 　　发展重大疾病早期检测的纳米技术和纳米生物器件的原理和创新方法 研究具有重要应用前景的纳米生物医用材料及其在生物体内药效与生物学过程。 　　6. 新型纳米药物 　　治疗重大疾病的新型纳米药物，重点研究纳米技术提高候选药物的成药性，提高药效、降低毒性的原理和方法。 　　7. 能源纳米材料与技术 　　利用纳米材料与技术提高能源使用效率，发展基于纳米结构与纳米技术的安全节能新材料和新技术，探索纳米技术及材料在能源转换与存储等方面的重要应用。 　　8. 环境纳米材料与技术 　　研究纳米材料在农业、工业生物技术、食品工业中的应用，发展成本低、性能稳定、寿命长并无次生污染的实用纳米材料与技术。研究纳米材料的环境效应和安全性。 　　9. 改造提升传统产业的纳米材料与技术 　　面向化工、纺织、能源、交通、冶金等传统产业，应用纳米材料和技术提高资源利用率和产品附加值，开发过程高效节能、清洁生产用纳米材料与技术等。 　　10. 培育和发展战略性新兴产业的纳米材料与器件 　　围绕新一代信息技术、新能源、生物医用等战略性新兴产业，研究纳米光电材料、器件集成和互联关键技术，开发高效能量转换、储存与节能的纳米材料与应用技术，研究实用化高性能生物医用材料与制品。 　　11. 纳米材料工业化制造技术及检测装备　　开发面向工业应用的纳米材料规模化制备及精密加工技术，研发纳米材料关键表征仪器成套批量化制造技术 研究纳米材料与器件的制备、服役与安全评价技术。 　　注：指南1~8按国家重大科学研究计划项目申报格式和要求 　　 指南9~11按863计划项目申报格式和要求 　　量子调控研究国家重大科学研究计划 　　2011年度重要支持方向 　　1. 受限空间中光与超冷原子(离子)、分子耦合量子态的制备、测量及调控 　　研究微型光阱和微光学腔中原子(离子)内外态的完全控制方法，光与原子强耦合下量子态的制备和探测。制备稳定的超冷极性分子，并研究分子量子态的相干操控和动力学演化。研究原子自旋压缩态和原子系综纠缠态的产生，光学晶格中超冷原子、分子体系的关联效应、新奇量子态及其应用。 　　2. 极端条件下量子输运的研究和调控 　　研究极端条件下的量子输运性质及微结构对量子输运的调控。研究超短时间尺度下的量子输运，开发相应的精密测量技术。研究具有强自旋-轨道耦合效应的反常量子输运，探索调控输运性质的新手段。研究远离平衡态的量子输运特性。 　　3. 异质界面诱导的新奇量子现象及调控 　　研究异质界面导致的新奇量子态和量子现象，建立描述新奇界面量子态的理论模型。发展精确控制的生长技术，制备高品质的异质界面，如氧化物/氧化物、氧化物/金属等。发展精确表征界面量子态和量子序的实验技术，研究极端条件下异质界面上的新奇量子态、量子输运、光电量子过程等，探索量子态的界面调控新方法。 　　4. 功能关联电子材料及其拓扑量子性质的调控 　　应用先进谱学研究手段如核磁共振、中子散射等，并结合极端实验条件，研究空间反演对称性破缺的关联电子系统，如重费米子系统和多铁性电子材料等的量子现象及拓扑量子性质。制备由这些材料构成的薄膜和人工微结构，探索基于新效应的量子器件。 　　5. 光场与微结构的耦合效应及调控 　　研究不同时空尺度的光场与各种微结构的线性和非线性作用，与电子态的耦合及导致的量子效应。制备具有新颖动量、角动量的可控光场，研究与微结构的耦合及其对量子态的调控，探索在量子信息、超分辨成像等方面的应用。 　　6. 复合量子功能材料的设计、制备和新奇量子效应(基地) 　　设计和制备高品质的复合量子功能材料，研究其新奇量子效应。研究不同维度和尺寸下的量子态特性，以及外场(电、磁、光、声)和结构之间的耦合效应及导致的新奇量子现象。研究物性及结构高灵敏、高分辨检测的新原理和新方法。探索基于新概念的量子功能器件。 　　7. 全固态量子信息处理关键器件的物理原理及技术实现(基地) 　　研究基于半导体量子点和光学超晶格等的单光子源和纠缠光子源，研制单光子探测器件。制备高品质固态光学微腔及其阵列、微腔量子电动力学系统以及线性光子处理单元，实现对单光子态和量子纠缠态的存储和调控。研究固态光集成系统中量子态的演化，探索在光子芯片上实现量子信息操作的新方案。 　　8. 新型亚波长人工微结构中的量子调控(基地) 　　研究新型亚波长人工微结构中光子和元激发，如等离子激元、极化激元、声子等，调控其线性和非线性物理过程。研究带隙调控、突破衍射极限的成像等, 探索基于新型亚波长人工微结构的新器件。 　　蛋白质研究国家重大科学研究计划 　　2011年度重要支持方向 　　1. 天然免疫应答过程中重要蛋白质结构与功能 　　鉴定新的天然免疫信号转导的蛋白并阐明其结构与功能基础、阐述相关的信号转导机制 深入研究然免疫与外来抗原适应性免疫相互作用的蛋白质分子机制 发现宿主天然免疫应答的新型蛋白质及其作用机制。 　　2. 病原体与宿主细胞相互作用的分子机制研究 　　研究病原体与宿主细胞蛋白相互作用在病原体侵染、复制中的功能和结构基础 研究病原体与宿主细胞相互作用在病原体潜伏和多重耐药性中的功能和结构基础 揭示病原体与宿主细胞蛋白相互作用导致的炎症反应和肿瘤发生发展的功能和结构基础 研究病原体蛋白调控宿主免疫反应的蛋白质网络构成 研究宿主抗病原蛋白质网络结构与功能。 　　3. 植物表观遗传机制与重要调控蛋白的结构与功能研究 　　研究植物核小体组装和染色质重塑的分子机理，重点研究组装蛋白、组蛋白修饰酶、组蛋白密码阅读蛋白、非编码RNA及其蛋白质复合物的功能和结构基础 研究表观遗传调控植物生长发育的分子网络 植物重要表观遗传调控蛋白的结构与功能，研究包含植物特有结构域的调控蛋白的结构及作用机制 植物表观遗传调控蛋白质组学平台建设，重点研究相关突变体的体细胞和生殖细胞的蛋白质组。 　　4. 端粒相关蛋白与人类重大疾病 　　研究端粒相关蛋白(端粒酶等)对人类重大慢性疾病的影响和发挥功能的分子机制 开展重组端粒蛋白复合物研究，揭示控制端粒功能的蛋白复合物结构和功能 研究端粒在成体干细胞衰老中的作用机制 研究不同类型细胞分化过程中端粒和基因表达之间的调控关系。 　　5. 蛋白质的生成、修饰、降解、质量控制及动态相互作用网络研究 　　研究具有重要功能的蛋白质(如跨膜蛋白质及复合体)的生成、折叠、组装、转运、降解及质量控制等过程及其在生理和胁迫条件下的分子机制 研究蛋白质翻译后修饰主要类型，包括结构特征、与信号转导途径的对应关系、与人类重大疾病的关系 研究蛋白质错误折叠及质量控制逃逸的分子机理及病理效应 在蛋白质组水平研究翻译后修饰及其动态变化，修饰对相互作用蛋白质网络功能的影响。 　　6. G蛋白偶联受体及配体的结构与功能研究 　　发现在人类生命活动中起重要作用的GPCR和相关亚家族，分析分子结构，阐明其结构和功能关系 鉴定新的G蛋白偶联受体的生物学功能 建立高通量筛选受体相关配体的方法，进一步阐明配体与受体结合的分子机理及生理功能。 　　7. 肿瘤发生发展与关键调控蛋白作用网络 　　以恶性肿瘤为模型，研究原癌蛋白-抗肿瘤蛋白及关键性负调控蛋白的网络互动对细胞周期的调控机制 揭示蛋白作用网络对肿瘤微环境和肿瘤转移的调控机制 研究表观遗传因素、信号转导通路与转录因子对细胞周期-恶性肿瘤转移过程的调控机制及其结构与功能基础 发现炎症诱导肿瘤相关重要活动调控的关键蛋白质群组成、动态变化及调控网络 研究炎症，代谢调控与肿瘤发生、发展的关系 研究选择性激活机体抗肿瘤效应机制和防治免疫逃逸的策略与方法。 　　8. 蛋白质定量新方法及相关技术研究 　　研制高效低残留的新型蛋白质样品预处理和分离材料 构建高分辨、高灵敏度的蛋白质与多肽的定量、分离与鉴定技术体系 发展基于生物质谱的同位素标记和非同位素标记的蛋白质组相对与绝对定量方法 发展重要生物体的目标蛋白质组以及全蛋白质组及其化学修饰的高准确度的动态定量分析方法 建立重要模式生物或其组织器官蛋白质组成的高精度全覆盖技术、蛋白质定量内标的制备技术和目标导向绝对定量蛋白质组研究的理论和技术体系法。 　　发育与生殖研究国家重大科学研究计划 　　2011年度重要支持方向 　　1. 重要器官发育与再生的遗传调控 　　利用模式脊椎动物，建立可视化研究活体组织器官发育与再生技术及相关转基因动物和突变体资源库，研究1-2种重要组织器官，如心脏、肝脏等发育与再生的关键调控因子，揭示组织器官发育与再生的根本机制。 　　2. 内皮组织和上皮组织发育及相关疾病的分子机理 　　研究内皮或上皮细胞在组织器官发生、形成中的行为及其与相关疾病的关系。重点研究上皮或血管等内皮组织中细胞命运决定和形态构建的分子调控网络、组织或器官内的细胞与周边细胞间的相互作用、组织器官损伤修复和相关疾病的发生机制。 　　3. 发育缺陷发生的分子机制 　　利用临床资源和动物模型，从器官、组织、细胞和分子等多个层次揭示我国常见严重先天性出生缺陷的发生机理，发展早期诊断和预防的新技术、新方法。 　　4. 植物胚与胚乳发育调控机制 　　重点研究植物配子发育、受精、合子激活和胚胎模式建立的机制，阐明植物生殖细胞的发育与分化以及胚乳物质积累的分子和表观调控机制，为高产优质作物的培育提供理论基础。 　　5. 生殖细胞健康的分子基础 　　针对临床常见和重要的生殖细胞异常，重点研究生殖细胞减数分裂起始、停滞与恢复、染色体分离、DNA损伤、修复和重组以及基因组稳定性的调节机理，为生殖健康奠定基础。 　　6. 排卵障碍性和胚源性等生殖疾病的机制研究 　　研究辅助生殖技术诱发胚胎源性疾病的机制 开展辅助生殖安全性评估，优化辅助生殖技术，并建立有效预警的生物标志物 建立常见排卵障碍性疾病的资源库，研究多囊卵巢综合症等常见排卵障碍性疾病的发生和调控机制，发展新型的疾病干预措施。 　　7. 生殖周期及生物钟调节的机制 　　利用模式动物或仿生环境研究生殖周期的调节机制 探讨生殖免疫和生殖周期的关系 研究生殖器官、生殖细胞及胚胎发育中生物钟调节的规律，阐明生殖周期和生物钟在发育中的作用机制。 　　干细胞研究国家重大科学研究计划 　　2011年度重要支持方向 　　1. 利用非基因组整合技术建立遗传疾病的诱导多能干细胞系 　　利用非基因组整合技术建立地中海贫血或脊髓侧索硬化症的人类诱导多能干细胞(iPS细胞)系，对致病基因进行改造和纠正后分化为可用于细胞移植的细胞类型，为利用iPS细胞治疗人类遗传性疾病奠定基础。 　　2. 多能干细胞定向分化为特定的组织细胞类型 　　基于体内组织发育的规律，重点研究如何定向诱导多能干细胞分化成为特定的组织细胞类型，例如神经外胚层细胞或胰腺β细胞等内胚层细胞 同时从个体发育和进化的角度深入研究多能干细胞分化及相应的调控网络。 　　3. 细胞类型转换及其机制研究 　　建立细胞类型转换(包括不同终末分化细胞之间的转换、终末分化细胞向前体细胞或干细胞的转换、不同组织前体细胞或干细胞之间的转换)的体外模型和稳定培养体系，研究细胞类型转换的分子调控机制， 探索转换细胞在细胞移植和疾病治疗中的应用。 　　4. 细胞周期调控与干细胞干性维持 　　重点研究干细胞的对称分裂及不对称分裂的调控机制，细胞周期对干细胞干性维持的作用，包括信号转导及调控因子网络、遗传稳定性维护等。揭示干细胞周期及分裂在干细胞干性维持、组织发育、再生修复及病理变化等过程中的功能。 　　5. 体内干细胞自我更新与分化 　　阐述体内干细胞与其微环境间相互作用的机制 建立检测体内组织干细胞自我更新和分化等活动的技术体系，揭示体内组织干细胞在生理和病理过程中的作用及机制 研究如何利用细胞因子和药物等诱导体内组织干细胞自我更新或分化。 　　6. 建立内胚层干细胞的生物识别标记 　　通过分析内胚层干细胞的基因和蛋白表达谱式，鉴定该种内胚层干细胞的生物识别标记，追踪其自身以及子代细胞在体内的分布与迁移 根据建立的生物识别标记等分离鉴定内胚层干细胞。 　　7. 肿瘤干细胞与肿瘤发生、药物抗性及靶向特异性分子调控 　　分离和鉴定诸如血液或消化道系统的肿瘤干细胞，系统研究肿瘤干细胞基因表达谱和表观遗传学及其在肿瘤发生和药物反应中的作用，研究建立针对肿瘤干细胞起源与靶向特异性干预的分子基础与技术指标，制定以肿瘤干细胞为靶标的分子干预策略并开展其规范化研究。 　　8. 干细胞治疗的基础和转化机制 　　研究建立一种视觉或听觉系统干细胞分离分化与功能再生体系，通过动物模型完成其功能验证与安全性评价，建立基于干细胞与功能再生的分子基础，研究制定该类系统发育与病变的干细胞干预技术标准，并将其规范化。 　　全球变化研究国家重大科学研究计划 　　2011年度重要支持方向 　　1. 东亚季风气候年际-年代际变率与全球气候变化关系研究 　　研究东亚地区年际-年代际气候变化的特点及动力学机制，及其与全球主要年际-年代际变化信号之间的关系，探讨人类活动和自然变率对东亚地区年际-年代际变率的影响，辨识年际-代际气候变率可预报性的因素，提高利用耦合气候系统模式预报年际-年代际气候变率的能力。 　　2. 全球及典型区域海平面变化机理与趋势及其应对策略研究 　　研究全球气候变化背景下海平面上升的原因、内在机理和变化趋势，揭示海平面变化与气候变化的相互作用规律 提出我国典型河口三角洲地区、重要滨海生态系统和重要岛礁领土相对海平面变化驱动的城市防护、环境安全和其他生态系统服务功能以及领土安全的适应性对策。 　　3. 海洋对气候与环境变化的影响及其调控作用 　　研究海洋变异对全球变暖的响应和对全球气候的影响，揭示海洋动力、热力过程和海-气耦合作用及海洋对气候的调控作用，以提高我国预测气候变化的能力 研究海洋在气候变化中的海洋储碳过程与机制，揭示海洋生态系统的物质循环及其对自然和气候变化响应过程与规律,定量认识海洋生态系统演变及其在气候变化中的作用。 　　4. 湖泊与湿地等生态系统对全球变化的响应与生态恢复 　　通过对表征湖泊与湿地等生态的物理、化学和生物指标，揭示研究气候变化-人类活动-湖泊和湿地等生态系统相互作用的过程与机理，定量评估人与自然对生态系统的影响与贡献，建立不同区域生态系统演化的模型，定量评估人与自然对生态系统的影响与贡献，为区域生态恢复与环境保护提出途径与对策。 　　5. 全球典型干旱半干旱地区气候变化及其影响 　　研究全球典型干旱半干旱地区年代-百年-千年尺度气候变化的特点、动力学机制，及其与全球变化的联系，揭示这些典型区气候变化特征的差异及其时空关联、社会生态系统的脆弱性及其对气候变化响应机制的异同，评估其面临的全球变化风险。 　　6. 全球变化与环境风险、气候灾害关系的研究 　　研究环境风险和气候灾害的形成与发展规律，探讨中国环境与气候灾害风险防范的适应性对策 研究全球气候变化与灾害性天气和气候的关系，特别是对近年来我国极端干旱事件的频率和强度不断增加的影响，以及干旱致灾机理，评估典型区域农业和社会经济等对气候灾害的适应能力。 　　7. 气候变化对社会经济、人类健康的影响与适应机制研究 　　研究全球气候变化对我国社会经济系统的影响途径和适应机制，探索全球变化经济学理论与方法 研究气候变化与极端天气事件对人类健康的影响，以及不同区域气候敏感疾病的响应和适应机制，评估我国受气候变化影响的脆弱人群特征及其区域差异。 　　8. 天文与地球运动因子对气候变化影响研究 　　研究太阳活动、宇宙事件等天文因素及地球运动因子对气候变化的驱动机制及其对海洋、陆面和大气过程的作用，解析气候系统内部过程对外动力触发气候变率的响应机制和调节作用，区分自然和人为因素对近百年来全球温度变化的贡献，评估上述天文和地球运动因子对未来气候变化的可能作用。 　　附件：1. 国家重大科学研究计划2011年度重要支持方向　　 　　2. 国家重大科学研究计划2011年度项目申报要求

2023年03月01日，海南省科技厅公示了2023年度省自然科学基金立项项目情况，其中面上项目178项、青年基金项目194项、创新研究团队项目22项、高层次人才项目225项、企业人才项目2项，共计621项，资助经费4842万元。公示信息如下：各有关单位：根据《海南省自然科学基金专项和经费管理暂行办法》（琼科规〔2021〕12号）和《海南省省级财政科技项目立项评审工作细则》（琼科规〔2022〕29号）规定，经公开申报、形式审查、专家评审、行政决策、项目公示等程序，2023年海南省自然科学基金决定立项621个项目，详见附件。现将立项项目下达给你们，请抓紧做好项目的组织实施工作。有关事项通知如下：一、请各项目依托单位切实履行法人责任，组织好人力、物力和资金投入，确保项目按计划实施。项目实施过程中涉及政府采购等方面的事项，请按有关规定执行。二、项目管理和资金使用要严格按照《海南省自然科学基金专项和经费管理暂行办法》（琼科规〔2021〕12号）等有关规章制度执行，项目经费实行分账核算、专款专用。三、涉及生命与健康领域的项目须遵循生物安全及伦理相关法规。涉及人的生物医学研究应执行《涉及人的生物医学研究伦理审查办法》等规定。涉及人类遗传资源的研究应执行《中华人民共和国人类遗传资源管理条例》等法规。涉及生物技术的研究应遵守《生物技术研究开发安全管理办法》等规章。 涉及病原微生物的研究须遵守《病原微生物实验室安全管理条例》等法规。涉及实验动物和动物实验的，应遵守国家实验动物管理的法律、法规、技术标准及有关规定。四、项目实施时间详见附件；请各项目依托单位在立项文件下达一个月内组织项目负责人登录海南省科技业务综合管理系统（新系统）（http://202.100.247.126/egrantweb/）填写项目任务书，在线提交任务书，并将项目负责人和承担单位（合作研究单位）签章页面盖章后扫描成PDF作为附件上传管理系统。无正当理由逾期未报送任务书的视为自动放弃立项项目。五、公开发表的论文、论著等请标注“海南省自然科学基金资助”（英文标注为supported by Hainan Provincial NaturalScience Foundat ion of China）字样及项目批准号。未按规定标注的研究成果，验收时不予认可。六、项目执行到期后，依托单位应当在项目实施期限届满后3个月内将验收材料报省科技厅。无特殊原因到期未申请验收的项目，按“不通过验收”处理。联系人：海南省科技厅基础研究和重大专项处 李加星、崔晓东电 话：65335205、65329135海南省科学技术厅2023年2月28日2023年海南省自然科学基金立项项目表单位：万元序号批准号项目名称申报单位负责人起止时间资助经费合计4842一、面上项目178项，经费1246万元1123MS001平面型分子聚集诱导发光分子机制的理论模拟与实验验证海南大学迟伟杰2023-03-01至2026-02-287.002123MS002半导体高次谐波产生机制及控制研究海南大学宋晓红2023-03-01至2026-02-287.003123MS003基于分解结构的动态多目标拟物理规律优化技术研究海南大学范朝冬2023-03-01至2025-02-287.004123MS004复杂分布参数系统的精确可观性和指数稳定性及其数值逼近海南大学郑福2023-03-01至2026-02-287.005123MS005基于组合结构的简单图的无符号拉普拉斯谱半径的研究海南大学陈明珠2023-03-01至2026-02-287.006123MS006夏热冬暖地区相变储能温控轻钢装配式复合墙体关键技术和性能研究海南大学姜宝石2023-03-01至2026-02-287.007223MS007基于多酸的MOFs及其衍生物的构筑及其二氧化碳电还原性能研究海南大学严露露2023-03-01至2026-02-287.008223MS008基于激光增材技术高熵合金的层状异质结构设计与制备海南大学谢盼2023-03-01至2026-02-287.009323MS009海上油田井下油水分离非稳态涡流的调控机理研究海南大学高助威2023-03-01至2026-02-287.0010323MS010塑料垃圾及其溶出物对红树林沉积物中氮循环关键过程的影响海南大学黎平2023-03-01至2025-02-287.0011323MS011塑料溶出物对海南省近海养殖的健康风险与机制研究海南大学钱伟2023-03-01至2026-02-287.0012323MS012氟功能化天然橡胶的环境友好制备及其自修复与抗老化特性研究海南大学赵富春2023-03-01至2026-02-287.0013323MS013月季的灰霉病抗性相关分子标记开发及育种应用海南大学张钊2023-03-01至2026-02-287.0014323MS014红树植物海漆中甘遂烷型三萜FXR激动剂的挖掘、结构优化及其抗NASH活性评价海南大学江仲平2023-03-01至2026-02-287.0015323MS015椰子油体制备表征及负载β-胡萝卜素作用研究海南大学王志国2023-03-01至2025-02-287.0016323MS016有机肥替代化肥对胶园土壤性质、碳组分和团聚体稳定性的影响海南大学汤水荣2023-03-01至2026-02-287.0017323MS017褪黑素增强哈茨木霉拮抗活性的分子机制研究海南大学王伟伟2023-03-01至2026-02-287.0018323MS018虫害诱导豇豆次生代谢物对普通大蓟马和豆蚜种间关系的调控作用海南大学李金花2023-03-01至2026-02-287.0019323MS019转录因子OsMYB-X调控水稻芳香族酚胺代谢基因簇的机理研究海南大学沈双欠2023-03-01至2026-02-287.0020423MS020沿海城市快速扩张对生境质量的影响及空间优化策略海南大学何荣晓2023-03-01至2026-02-287.0021423MS021生态系统服务视角下海口羊山地区传统村落景感评价及差异化研究海南大学黎伟2023-03-01至2026-02-287.0022623MS022数字超表面辅助毫米波车联网通信传输技术研究海南大学武贵路2023-03-01至2026-02-287.0023723MS023信息社会背景下的游客时空行为模式与区域动态均衡策略研究海南大学曹扬2023-03-01至2026-02-287.0024723MS024目的地品牌故事对游客出游意愿的影响及作用机制海南大学胥兴安2023-03-01至2026-02-287.0025723MS025在碳限额交易政策下考虑消费者行为的以旧换新策略研究海南大学曹开颖2023-03-01至2026-02-287.0026723MS026品牌形象建构、延伸策略以及诉求宣传的时间标志效应海南大学尚子琦2023-03-01至2026-02-287.0027723MS027“网红”电商直播合作模式与协调机制研究海南大学何毅2023-03-01至2026-02-287.0028723MS028海南自贸港税率政策下跨国供应链运作策略研究海南大学吉清凯2023-03-01至2026-02-287.0029723MS029科技时代背景下海南“智慧村旅”模式研究海南大学邱海东2023-03-01至2026-02-287.0030723MS030基于人工智能理论下的自适应美育资源平台架构研究海南大学张晨2023-03-01至2026-02-287.0031823MS031新型α-芋螺毒素荧光探针的构建与应用海南大学董帅2023-03-01至2026-02-287.0032823MS032CXCL12/阿霉素微泡双载喷雾凝胶构建“肿瘤清剿胶水”用于肺癌术后辅助治疗的研究海南大学郭羚2023-03-01至2026-02-287.0033823MS033突发公共卫生事件中民众社会心态的监测及心理健康服务体系建设海南大学吴九君2023-03-01至2026-02-287.0034823MS034基于单细胞转录组分析研究哈茨木霉T069与番茄根部的互作机制海南大学林润茂2023-03-01至2026-02-287.0035123MS035基于VCSEL的低功耗激光气体传感器研究海南师范大学曾丽娜2023-03-01至2026-02-287.0036223MS036基于a-氨基酮衍生物的高效生物相容性光聚合引发体系的性能与机理研究海南师范大学南旭莹2023-03-01至2026-02-287.0037323MS037海南新毛猬的保护遗传学研究海南师范大学涂飞云2023-03-01至2026-02-287.0038423MS038海南岛东北部砂质海岸风沙地貌演变及其机理海南师范大学钟帅2023-03-01至2026-02-287.0039523MS039含参预处理技术及其在复合材料优化设计中的应用海南师范大学杨爱利2023-03-01至2026-02-287.0040723MS040海南省小农户参与农村产业融合的行为响应及福利效应研究海南师范大学魏丹2023-03-01至2026-02-287.0041723MS041海南省企业家精神缩小收入差距的作用机制及实现路径海南师范大学邵兵2023-03-01至2026-02-287.0042823MS042基于2-吡啶基噻吩（tp）抗肿瘤金属铱配合物药物的合成及性能研究海南师范大学李高楠2023-03-01至2026-02-287.0043823MS043两株南美蟛蜞菊内生真菌次级代谢产物抗肿瘤活性及其作用机制研究海南师范大学陈文豪2023-03-01至2026-02-287.0044323MS044海南省岐盖伞属有毒蘑菇的种类分布及毒素检测海南医学院于文杰2023-03-01至2025-02-287.0045823MS045PtCu介导Fenton自增强药物载体构建及CDT抑瘤机制研究海南医学院李景华2023-03-01至2026-02-287.0046823MS046Alk-SMase调节胆固醇酯化参与胆固醇稳态平衡的研究海南医学院张萍2023-03-01至2026-02-287.0047823MS047基于MAPK/ERK信号通路研究感应草多糖联合氟西汀对脑卒中后抑郁大鼠海马神经可塑性及其作用机制海南医学院陈喜2023-03-01至2026-02-287.0048823MS048基于二氧化钛纳米阵列的光电化学生物传感器在辅酶NADH检测中的应用研究海南医学院王振翠2023-03-01至2026-02-287.0049823MS049我国热带地区唇腭裂发病率统计与热带特色病因分析海南医学院滕藤2023-03-01至2026-02-287.0050823MS050构建type I型光动力纳米材料协同免疫治疗用于转移性乳腺癌的研究海南医学院王蕊2023-03-01至2025-02-287.0051823MS051紫云英苷通过靶向抑制MEIS1蛋白调控急性髓系白血病细胞增殖海南医学院陈湛娟2023-03-01至2026-02-287.0052423MS052基于海洋微塑料的广布性构建海绵-微生物共生体模型及其对微塑料的降解研究海南热带海洋学院王燕2023-03-01至2026-02-287.0053823MS053基于体医融合的社戒社康人员体质健康研究海南热带海洋学院王大安2023-03-01至2026-02-287.0054223MS054纤维相互接触纠缠作用下的熔喷纤网三维结构演变机制研究海南科技职业大学孙光武2023-03-01至2026-02-287.0055723MS055国家生态文明试验区背景下海南蓝碳市场建设的顶层设计与策略选择海南政法职业学院李巍2023-03-01至2025-02-287.0056823MS056老年轻度认知功能障碍患者“五位一体”整链式康复护理模式的构建与应用海南卫生健康职业学院潘娇2023-03-01至2026-02-287.0057423MS057南渡江流域非点源污染输出特征及其控制的土地利用优化研究海口经济学院马骞2023-03-01至2026-02-287.0058423MS058基于生态系统服务的南渡江流域生态修复技术研究海口经济学院曹阳2023-03-01至2026-02-287.0059723MS059面向可再生能源消纳的电动汽车分层分布式调度策略海口经济学院孙雷2023-03-01至2026-02-287.0060323MS060香蕉枯萎病菌4号生理小种特有激酶组的致病机理琼台师范学院丁兆建2023-03-01至2026-02-287.0061423MS061基于物种分布模型的海南岛古树空间分布格局特征研究琼台师范学院谢春平2023-03-01至2026-02-287.0062823MS062基于分子基生物活性MOFs荧光探针的设计合成及多酸药物传输机理研究琼台师范学院何丹凤2023-03-01至2026-02-287.0063823MS063青少年好奇心的发展轨迹及其神经生物学基础研究琼台师范学院许天委2023-03-01至2026-02-287.0064323MS064基于外源材料介导的沼渣堆肥过程氮素原位减排调控机制研究中国农业大学三亚研究院罗文海2023-03-01至2024-02-287.0065323MS065橘小实蝇对溴虫氟苯双酰胺抗性相关P450基因的功能及应用中国农业大学三亚研究院郭韶堃2023-03-01至2026-02-287.0066323MS066水稻OSK24介导BEIIb磷酸化调控胚乳淀粉生物合成的机理研究浙江大学海南研究院包劲松2023-03-01至2025-02-287.0067823MS067DNA羟甲基化酶TET2调控甲型流感病毒感染的作用和机制研究浙江大学海南研究院李艳2023-03-01至2026-02-287.0068623MS068钌基催化材料用于生物质基呋喃衍生物在海水中的绿色催化转化武汉理工大学三亚科教创新园陈宬2023-03-01至2026-02-287.0069623MS069大型邮轮异种材料连接结构载荷传递及损伤机理研究武汉理工大学三亚科教创新园刘斌2023-03-01至2025-02-287.0070323MS070粳稻地方品种薄稻广谱高抗稻瘟病基因Pb-bd1的克隆和分子机制解析南京农业大学三亚研究院鲍永美2023-03-01至2026-02-287.0071623MS071基于深度学习的油气管道泄漏故障检测技术东北石油大学三亚海洋油气研究院路敬祎2023-03-01至2026-02-287.0072323MS072槟榔-香草兰间作复合系统的根系空间分布特征和化感作用研究中国热带农业科学院椰子研究所陈君2023-03-01至2025-02-287.0073323MS073油棕EgMYB111转录因子调控低温胁迫应答的分子机理研究中国热带农业科学院椰子研究所周丽霞2023-03-01至2025-02-287.0074323MS074力馈式橡胶树仿形切割作业机理分析与方法研究中国热带农业科学院橡胶研究所肖苏伟2023-03-01至2026-02-287.0075323MS075橡胶树miR477调控乳管分化的分子机制研究中国热带农业科学院橡胶研究所吴绍华2023-03-01至2026-02-287.0076323MS076土壤微生物对橡胶农林复合种植系统的响应中国热带农业科学院橡胶研究所杨川2023-03-01至2026-02-287.0077323MS077干旱胁迫下橡胶树非结构性碳分配的响应机制及其对胶乳生产的影响中国热带农业科学院橡胶研究所彭文涛2023-03-01至2026-02-287.0078323MS078橡胶树炭疽菌CsODC基因的克隆与功能分析中国热带农业科学院橡胶研究所杨洪2023-03-01至2026-02-287.0079323MS079富含核黄素香蕉“karat”关键基因挖掘与功能鉴定中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所王加宾2023-03-01至2026-02-287.0080323MS080基于MITE转座子的火龙果种质资源遗传多样性研究中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所胡文斌2023-03-01至2025-02-287.0081323MS081嘉兰中催化合成秋水仙碱碳骨架相关基因的挖掘及功能验证中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所孙化鹏2023-03-01至2025-02-287.0082323MS082木豆种子生产性能及裂荚机制研究中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所李欣勇2023-03-01至2026-02-287.0083423MS083放牧对椰林土壤多功能性的塑造及机理研究中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所胡安2023-03-01至2026-02-287.0084323MS084益智茎叶提取物抗凡纳滨对虾副溶血弧菌病的机制研究中国热带农业科学院热带生物技术研究所李军涛2023-03-01至2026-02-287.0085323MS085基于花生四烯酸信号通路的4-壬基酚对凡纳滨对虾肝胰腺损伤机制研究中国热带农业科学院热带生物技术研究所郑佩华2023-03-01至2025-02-287.0086323MS086热带C4模式植物狗尾草SvWRKY64转录因子在干旱胁迫条件下的调控机理研究中国热带农业科学院热带生物技术研究所张丽丽2023-03-01至2026-02-287.0087323MS087

由条锈菌 (Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst) 引起的小麦条锈病是严重影响小麦生产的真菌病害之一，长期威胁着我国的粮食安全。选育并合理布局抗病品种是生产上防治条锈病最为有效、经济的措施。然而，抗病性利用中面临的主要问题是小麦品种常因条锈菌的毒性频繁变异而“丧失”抗性。因而，深入开展小麦免疫调控机制的研究可为创制新型的抗病小麦品种提供重要的理论依据。近年来，感病基因失活被认为是获得持久和广谱抗性作物的有效途径。近日，西北农林科技大学康振生/张新梅团队在《Plant Physiology》发表了题为《TaBln1, a member of Blufensin family, negatively regulates wheat resistance to stripe rust by reducing Ca2+ influx》的研究论文，揭示了小麦感病基因负调控小麦抗条锈病新机制。该研究为揭示小麦感病基因在植物与病原菌互作过程中的分子机制提供了新线索，为小麦分子设计育种提供了具有重要应用价值的基因资源。在本研究中，作者发现小麦条锈菌强毒株CYR31能够显著诱导TaBln1基因的表达。通过病毒诱导的基因沉默技术沉默TaBln1的表达发现，Pst的生长发育减缓，而宿主的防御反应则明显增强。此外，作者还发现TaBln1与细胞膜上的钙调蛋白TaCaM3发生相互作用。钙调蛋白是钙信号通路的关键成分，在植物感知外界胁迫过程中发挥重要作用。通过沉默TaCaM3基因，Pst的感染面积和产孢量均有所增加，小麦对Pst抗性下降。同时，非损伤技术和几丁质处理实验表明，短暂沉默TaCaM3可导致小麦叶肉细胞中Ca2+内流的减少，而TaBln1的沉默则导致Ca2+内流显著增加。以上研究结果表明，TaBln1通过影响TaCam3和Ca2+之间的平衡来负调节小麦对Pst的抗性，并且TaCam3可能是TaBln1在小麦对Pst感染的反应中的靶点。该研究扩展了我们对小麦感病基因作用机制及钙调蛋白的认识，并为未来利用CRISPR编辑TaBln1基因实现持久抗病提供一个新的靶点。论文链接https://doi.org/10.1093/plphys/kiac112广州博鹭腾博鹭腾作为一家集生命科学仪器设备的研发、生产、服务于一体的国家高新技术企业，目前已开发并上市了多款具有自主知识产权的产品，形成了分子影像、蛋白凝胶预制及印迹处理系统、发光检测、活体成像四个系列，用户包括清华大学、中山大学、西北农林科技大学等上百家高校及科研单位。