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挑战与突破：C水稻工程化探索

生命科学 2024年

作者：张丽影张治国路铁刚中国农业科学院生物技术研究所中国农业科学院生物技术研究所

The global food security is confronted with severe challenges arising from population growth， arable land reduction， and water shortages. The utilization of genetic engineering technology to substantially increase rice production and meet the growing food demand is a prominent research focus worldwide. Previous studies involved the introduction of key genes associated with C4photosynthesis from maize into rice， a C3plant， to generate "C4rice". However， the photosynthetic efficiency did not exhibit significant improvement， indicating that despite the C4metabolic pathway， the anatomical structure of C4leaves is also necessary. Nevertheless， the current understanding of vein development and cell arrangement patterns of C4crop leaves remains unclear. In recent years， applying mutant strategies and exploring comparative genomic data have deepened our comprehension of the genetic mechanisms underlying the formation of C4leaf anatomical structures. Here， we present a comprehensive summary of the challenges encountered in engineering C4traits in C3crops， identifying C4anatomical mutants， and exploring gene functionalities. Furthermore， we provide relevant references and insights to guide future endeavors in the practical implementation of C4engineering in C3crops.

关键词：光合作用 C C 叶片解剖学结构

芥菜籽粕和威百亩熏蒸对土壤微生物群落影响的异同性

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生态学报 2024年

作者：谢子煜彭俊伟孙阳史子涵张欢欢党柯柯刘洪董元华李建刚 1.中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所) 2.中国科学院大学 3.中国科学院大学南京学院 4.安徽农业大学资源与环境学院 5.平阳县自然资源和规划局中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所) 中国科学院大学中国科学院大学南京学院安徽农业大学资源与环境学院平阳县自然资源和规划局

土壤消毒是一种防治土传病害的有效措施。化学熏蒸和生物熏蒸是目前常用的土壤消毒技术。然而，关于化学熏蒸和生物熏蒸对土壤微生物群落影响异同性的研究仍鲜有报道。在本研究中，以未熏蒸土壤为对照，向土壤中添加0.1%、0.2%和0.5%(W... 详细信息

土壤消毒是一种防治土传病害的有效措施。化学熏蒸和生物熏蒸是目前常用的土壤消毒技术。然而，关于化学熏蒸和生物熏蒸对土壤微生物群落影响异同性的研究仍鲜有报道。在本研究中，以未熏蒸土壤为对照，向土壤中添加0.1%、0.2%和0.5%(W/W)芥菜籽粕和0.1%(W/W)威百亩，探究芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸下土壤微生物群落的变化及二者之间的差异。结果表明：芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸对土壤微生物群落的影响具有相似性也有差异性。芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸会显著改变土壤细菌及真菌群落结构（P<0.01），熏蒸材料的种类和用量而不是熏蒸时间对土壤细菌和真菌群落结构产生了显著影响（P<0.01）。在杀灭有害微生物方面，0.5%(W/W)芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸能够降低土壤中镰刀菌属（Fusarium）的相对丰度。在富集有益微生物方面，芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸能够富集土壤中芽孢杆菌属（Bacillus）和马杜拉放线菌属（Actinomadura），其中0.5%(W/W)芥菜籽粕熏蒸能够富集藤黄色单胞菌属（Luteimonas）和野野村氏菌属（Nonomuraea），威百亩熏蒸能够富集小单胞菌属（Micromonospora）和青霉菌属（Peniclillium）。在微生物功能方面，0.5%(W/W)芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸增强了土壤细菌化能异养和需氧化能异养功能，减弱了土壤真菌病害相关功能，0.5%(W/W)芥菜籽粕熏蒸还增强了土壤细菌硝酸盐还原和碳氢化合物降解功能。综上，芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸能够通过富集芽孢杆菌属和马杜拉放线菌属等有益微生物和消减镰刀菌属有害微生物来调控土壤微生物群落，使土壤具有预防土传真菌病害和促进作物生长的潜力。

关键词：芥菜籽粕威百亩熏蒸土传病害微生物群落

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多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的动力学响应分析

爆炸与冲击 2024年

作者：张元瑞朱玉东王克鸿周琦虞吉林郑志军 1.中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室 2.南京理工大学材料科学与工程学院 3.中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室南京理工大学材料科学与工程学院中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室

多胞子弹被广泛应用于抗爆防护结构的冲击测试中，然而其作用于夹芯结构上的真实载荷尚不明确。为了研究均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合响应过程和多胞子弹对夹芯梁的加载效果，对该冲击过程开展了理论分析、数值模拟和实验测... 详细信息

多胞子弹被广泛应用于抗爆防护结构的冲击测试中，然而其作用于夹芯结构上的真实载荷尚不明确。为了研究均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合响应过程和多胞子弹对夹芯梁的加载效果，对该冲击过程开展了理论分析、数值模拟和实验测试研究。通过将泡沫夹芯梁等效为单梁以简化分析，基于多胞子弹的冲击波模型和泡沫夹芯梁的等效单梁响应模型，构建了多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合分析模型，给出了冲击过程中各响应阶段的控制方程并结合龙格–库塔方法对方程进行了数值求解。基于三维Voronoi技术，开展了均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的细观有限元模拟。在多胞子弹的冲击测试平台上进行了试验研究，结合高速摄影技术获取了多胞子弹和泡沫夹芯梁的速度响应。结果表明，耦合分析模型可以准确地预测多胞子弹和泡沫夹芯梁的速度历程曲线以及多胞子弹产生的冲击压强。在初始动量相同但密度分布或初速度不同的多胞子弹冲击下，同一构型的泡沫夹芯梁展现出不同的力学响应，这说明多胞子弹的加载不能简单地等效为脉冲加载，多胞子弹与夹芯梁之间的耦合效应不可忽略。相较于均匀多胞子弹，梯度多胞子弹的冲击压力波形更加尖锐，在其衰减过程中展现出更强的非线性。本研究明确了多胞子弹对泡沫夹芯梁的加载效果，为仿爆炸多胞子弹的优化设计提供了理论依据。

关键词：多胞子弹泡沫夹芯梁耦合分析模型有限元模拟冲击测试

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航空发动机封严涂层腐蚀研究取得新进展

表面工程与再制造 2024年第1期24卷 54-55页

作者：中国科学院金属研究所中国科学院金属研究所

可磨耗封严涂层作为飞机发动机中的关键技术,可在保护叶片的前提下同时提高航空发动机的整体气密性,是提高发动机整机效率、保障其安全运行的有效手段。随着我国海上航空大力发展,在高湿、高盐、高热的海洋大气环境下,可磨耗封严涂层的... 详细信息

可磨耗封严涂层作为飞机发动机中的关键技术,可在保护叶片的前提下同时提高航空发动机的整体气密性,是提高发动机整机效率、保障其安全运行的有效手段。随着我国海上航空大力发展,在高湿、高盐、高热的海洋大气环境下,可磨耗封严涂层的腐蚀问题成为困扰发动机运行稳定性和安全性的关键问题,开发新一代耐常温海洋大气腐蚀的可磨耗封严涂层势在必行。

关键词：海洋大气腐蚀海洋大气环境可磨耗封严涂层腐蚀研究航空发动机整机效率飞机发动机发动机运行

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中国科学院青岛生物能源与过程研究所高电压固态锂电池研究获系列进展

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科技促进发展 2024年第3期20卷 190-191页

作者：中国科学院网站

近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心在高电压固态锂电池关键材料研究方面取得进展。相关成果分别发表在《自然-通讯》、《先进能源材料》、《先进功能材料》和《化学学会评论》等期刊上。采用高电压氧化物正... 详细信息

近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心在高电压固态锂电池关键材料研究方面取得进展。相关成果分别发表在《自然-通讯》、《先进能源材料》、《先进功能材料》和《化学学会评论》等期刊上。采用高电压氧化物正极材料和硫化物固态电解质的全固态锂电池具有高能量密度和高安全性的优势,可显著提升电池续航能力,是新型储能技术领域的重要研究方向,对于发展新能源汽车、智能电网、深海电源等具有重要意义。

关键词：全固态锂电池固态电解质正极材料高电压智能电网中国科学院生物能源储能技术

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星载材料极弱剩磁测量方法研究

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：孟立飞徐超群陈金刚肖琦刘超波周斌张铁龙 1.北京卫星环境工程研究所 2.哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院 3.中科院国家空间科学中心 4.奥地利科学院空间研究所北京卫星环境工程研究所哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院中科院国家空间科学中心奥地利科学院空间研究所

为解决科学探测卫星星载材料微弱磁性测量难题，本文提出了一种卫星部件极弱剩磁的测量方法，并研制了测量系统。利用屏蔽技术去除外界磁场干扰，在屏蔽系统内搭建了测量系统，使用零场原子磁力仪采集旋转试件的磁场频谱信息，通过小波... 详细信息

为解决科学探测卫星星载材料微弱磁性测量难题，本文提出了一种卫星部件极弱剩磁的测量方法，并研制了测量系统。利用屏蔽技术去除外界磁场干扰，在屏蔽系统内搭建了测量系统，使用零场原子磁力仪采集旋转试件的磁场频谱信息，通过小波多分辨分析方法处理，得到试件的磁特征数据。研究表明：本文方法可有效提取极弱剩磁信号，且系统稳定度优于1×10-3nT/30min，磁场分辨率优于1×10-3nT，磁矩提取分辨量级可达10-6A·m2，为整星磁洁净控制和空间磁场高精度探测提供了途径。

关键词：卫星材料极弱剩磁磁屏蔽测量系统频谱小波多分辨分析磁洁净

基于改进型U-Net的变色油墨血浆判别模型

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南京医科大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张瀚文曹维娟罗刚银江浩邱香许杰史蓉蓉郑然 1.中国科学院苏州生物医学工程技术研究所先进体外诊断技术工程实验室 2.苏州市中心血站中国科学院苏州生物医学工程技术研究所先进体外诊断技术工程实验室苏州市中心血站

目的：为了解决因主观判别尺度不一和计算响应过长，在血浆制备过程中易出现疑似溶血血浆误判输出和疑似非溶血血浆医学报废的现象，给患者的生命安全带来极大隐患或产生浪费的问题。方法：研制一种基于深度学习和变色油墨理念的限界法... 详细信息

目的：为了解决因主观判别尺度不一和计算响应过长，在血浆制备过程中易出现疑似溶血血浆误判输出和疑似非溶血血浆医学报废的现象，给患者的生命安全带来极大隐患或产生浪费的问题。方法：研制一种基于深度学习和变色油墨理念的限界法。利用改进型U-Net网络进行图像分割，引入改进型注意力机制、批量归一化和填充模块来解决空间映射关系中存在的估计均值偏移、计算效率低和感受野视场不足的问题，并利用自采样本数据集对该模型进行验证对比。结果：采用变色油墨限界法进行分类判别，在确保血浆样本识别精度为前提的同时，提升了血浆判别的计算效率、降低了判别时间，实验结果评价准确率为99.52%。结论：本研究模型的血浆判别精度优于其他判别模型，有望应用于临床。

关键词：血浆疑似溶血与疑似非溶血 U-Net 变色油墨机器学习

基于多肽水凝胶材料的肿瘤类器官培养体系的建立

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生物工程学报 2024年

作者：王慧斌赵东东张璐魏占东梁俊毕昌昊 1.天津科技大学轻工科学与工程学院 2.中国科学院天津工业生物技术研究所 3.大连工业大学生物工程学院大连工业大学生物工程学院天津科技大学轻工科学与工程学院中国科学院天津工业生物技术研究所

Peptide-based hydrogel， the polymer materials with a special network structure， are widely used in various fields of biomedicine due to their stable properties and biocompatibility. Environment-responsive self-assembled peptide aqueous solutions can respond to environment changes by the self-assembly of peptides into nanofiber networks. Peptide-based hydrogels well simulate the extracellular matrix and cell growth microenvironment， being suitable for 3D cell culture and organoid culture. To establish a tumor organoid culture system with peptide-based hydrogels， we cultured Panc-1， U87， and H358 cells in a 3D spherical manner using CulX Ⅱ peptide-based hydrogels in 24-well plates for 15 days. The organoids showed a 3D spherical shape， and their sizes increased with the extension of the culture time， with a final diameter ranging from 150 to 300 μm. The organoids had a large number， varying sizes， good cell viability， clear edges， and a good shape， which indicated successful organoid construction. The tumor organoid culture system established in this study with CulX Ⅱ peptide-based hydrogels provides a model for studying tumor pathogenesis， drug development， and tumor suppression.

关键词：自组装肽水凝胶类器官 3D培养肿瘤

渭河高原鳅线粒体基因组特征及其系统发育分析

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基因组学与应用生物学 2024年

作者：牛依萌刘思嘉田菲冯晨光赵凯 1.中国科学院西北高原生物研究所青海省动物生态基因组学重点实验室 2.中国科学院大学生命科学学院 3.西北工业大学生态环境学院中国科学院西北高原生物研究所青海省动物生态基因组学重点实验室中国科学院大学生命科学学院西北工业大学生态环境学院

渭河高原鳅（Triplophysa weiheensis）是分布于黄河上游的特色鱼类，本研究旨在研究渭河高原鳅线粒体基因组的结构特征，并阐述该物种在黄河水系高原鳅中的系统发育地位。本研究采用高通量测序技术获得渭河高原鳅线粒体基因组全序列，... 详细信息

渭河高原鳅（Triplophysa weiheensis）是分布于黄河上游的特色鱼类，本研究旨在研究渭河高原鳅线粒体基因组的结构特征，并阐述该物种在黄河水系高原鳅中的系统发育地位。本研究采用高通量测序技术获得渭河高原鳅线粒体基因组全序列，并基于线粒体基因组全序列构建高原鳅属系统发育树。结果表明，渭河线粒体基因组全序列长16 570 bp，包含13个蛋白编码基因、22个tRNA基因、2个rRNAs及2个非编码区(D-loop和OL)，碱基组成具有明显的AT偏好性，其中D-loop区A+T含量最高（65.87%）。蛋白质编码基因中，12个基因均以典型的ATG为起始密码子，仅cox1基因以特殊的GTG为起始密码子。21个tRNA基因呈典型的三叶草结构，仅tRNASer（GCU）因缺失DHU臂无法折叠形成典型的三叶草结构。利用最大似然法基于线粒体基因组全序列构建的系统发育树显示，渭河高原鳅与斯氏高原鳅（Triplophysa stoliczkai）及赛丽高原鳅（Ttiplophysa sellaefer）聚为同一小分支，三者的亲缘关系较近。本研究补充了渭河高原鳅线粒体基因组的基础数据，有助于加深对高原鳅属的系统进化关系的理解；理清了高原鳅不同物种间的进化关系，为后续开展高原鱼类适应进化、选择压力等研究夯实了基础。

关键词：渭河高原鳅线粒体基因组结构特征系统发育