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矿物增强生物光合作用理论与应用研究取得新突破

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地学前缘 2025年

作者：鲁安怀杜逸飞方谦丁竑瑞李艳北京大学地球与空间科学学院矿物环境功能北京市重点实验室中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室

光合作用是决定农作物产量的首要关键因素,当前农作物的光合作用效率对日光能的利用率仅为2%左右,影响粮食蔬菜等作物产量。《地学前缘》面向世界科技前沿,面向经济主战场,跟踪我们系列科研成果近三十年。近年来,围绕矿物增强生物光合... 详细信息

光合作用是决定农作物产量的首要关键因素,当前农作物的光合作用效率对日光能的利用率仅为2%左右,影响粮食蔬菜等作物产量。《地学前缘》面向世界科技前沿,面向经济主战场,跟踪我们系列科研成果近三十年。近年来,围绕矿物增强生物光合作用这一原创性国际前沿科研成果,及其在解决农业增产提质这一国际难题的突破性应用成果开展了连续报道。我们最近研究进一步证实植物叶绿体中锰簇物质（Mn4Ca O5）与地表矿物膜中水钠锰矿具有起源关系和成因联系,在光催化裂解水功能上具有异曲同工之处。矿物红外发射光谱特性能够影响水功能,促进光反应裂解水的作用。植物经典光合作用仅限于叶绿体中锰簇物质对可见光部分波段的吸收转化作用,叶绿体外的矿物非经典光合作用可拓展功能水对太阳光波谱利用范围,即通过改变灌溉水功能实现对太阳能利用效率的提升,开拓了提高植物光合作用效率的崭新途径。据此提出“矿物-水-光合作用”国际原创技术,田间试验农作物普遍增产达20%～50%,显著提升多种农作物产量和品质。这是自然界矿物通过影响水功能以促进生物光合作用的创新案例。

关键词：矿物非经典光合作用矿物膜中锰簇叶绿体中锰簇灌溉功能水光合作用效率

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黄河下游河道摩阻计算方法研究

水利学报 2025年

作者：侯琳张红武清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

动床阻力的确定在冲积河道洪水演进模拟与河床冲淤计算中是非常重要的环节,也是河流动力学研究中难度最大的课题之一。早期钱宁等学者以Einstein和Barbarossa成果为基础,绘制了水力参变数ψ和摩阻参数A的关系图,建立了黄河下游动床糙率... 详细信息

动床阻力的确定在冲积河道洪水演进模拟与河床冲淤计算中是非常重要的环节,也是河流动力学研究中难度最大的课题之一。早期钱宁等学者以Einstein和Barbarossa成果为基础,绘制了水力参变数ψ和摩阻参数A的关系图,建立了黄河下游动床糙率关系曲线及表达式。近期马睿在补充实测资料与分析归纳基础上,将ψ≤0.5的点群分布与原点据统一给出幂级数形式的糙率关系,即摩阻关系曲线。为克服该曲线的局限性,本文根据动床沙波形态随着水流强度大小而变化的物理图形,利用典型资料及新的试验点据,重新确定马睿摩阻曲线表达式中的系数,建立黄河下游动床摩阻关系曲线及其表达式。该表达式体现出接近静平床状态下沙波阻力未形成前水流阻力不大的实际情形,揭示了当水流强度由小增大时,床面会依次出现静平床、沙纹、沙波发展、消衰至动平床甚至逆行沙波的全过程。利用黄河下游2450组实测资料验证,结果表明,本文摩阻公式计算的水深与实测值颇为相近,相关系数达0.872,相对误差仅为16.3%。在此基础上,利用张红武流速分布公式替换对数流速分布公式,不仅避免了借助校正参数需多次试算方面的麻烦,还克服了对数公式在近底流区容易出现不合理数值的固有缺陷,进一步提高黄河下游摩阻计算的精度和使用价值。

关键词：水流阻力黄河下游糙率摩阻参数摩阻曲线水力参变数床面形态

间充质干细胞来源外泌体分离、鉴定技术及应用

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中国组织工程研究 2025年

作者：刘宇龚森怡杨丽华李伟风胡玉雯闫钦彪郭美锦华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室华东理工大学商学院

背景：间充质干细胞外泌体因低免疫原性和靶向递送效果在细胞通讯和表观遗传调控中发挥重要作用，已在疾病的治疗中临床应用。目的：综述间充质干细胞外泌体的分离纯化、鉴定方法及应用进展，促进间充质干细胞外泌体大规模制备技术的开... 详细信息

背景：间充质干细胞外泌体因低免疫原性和靶向递送效果在细胞通讯和表观遗传调控中发挥重要作用，已在疾病的治疗中临床应用。目的：综述间充质干细胞外泌体的分离纯化、鉴定方法及应用进展，促进间充质干细胞外泌体大规模制备技术的开发与临床转化。方法：以“外泌体，间充质干细胞，分离纯化，表征，临床应用”为中文检索词，“exosome,extracellular vesicles,mesenchymal stem cells,isolation,characterization,application”为英文检索词，检索中国知网、PubMed和Web of Science数据库于2024年9月之前发表的文献，排除与主题相关性较差、年代久远及重复的文章，最后纳入109篇文献进行综述。结果与结论：(1)综述了近年来外泌体分离纯化方法，根据原理的不同比较了超速离心法、超滤法、尺寸排阻色谱法、聚合物沉淀法、免疫亲和法、微流控法及其他新方法的特点；(2)外泌体的鉴定方法可以分为物理与生化分析，从外泌体的形状大小及特征蛋白等方面进行表征；(3)间充质干细胞外泌体因具有免疫调节、跨越生物屏障等能力在医疗美容、损伤修复、癌症治疗等多个领域具有广泛应用；(4)外泌体由于自身结构复杂、缺少通用分离技术、稳定性较差等缺点而难以在短时间内实现临床转化。

关键词：间充质干细胞外泌体细胞外囊泡分离纯化制备工艺特征鉴定临床应用疾病治疗工程化外泌体

石墨烯包覆氮化碳掺杂铁酸铜活化PMS同步去除水中抗生素抗性菌、抗性基因并抑制其水平转移的机制

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环境科学 2025年第1期46卷 305-317页

作者：周见卓孙秋楠李澳王学江赵建夫同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

抗生素抗性菌（ARB）和抗性基因（ARGs）作为新兴污染物，严重威胁着人类健康和生态安全.通过冷冻干燥法制备了还原性氧化石墨烯（rGO）包覆的g-C3N4掺杂铁酸铜催化材料（rGO-CNCF），通过XRD、FTIR、XPS、SEM-EDS、TEM和DRS等分析手段... 详细信息

抗生素抗性菌（ARB）和抗性基因（ARGs）作为新兴污染物，严重威胁着人类健康和生态安全.通过冷冻干燥法制备了还原性氧化石墨烯（rGO）包覆的g-C3N4掺杂铁酸铜催化材料（rGO-CNCF），通过XRD、FTIR、XPS、SEM-EDS、TEM和DRS等分析手段对复合材料进行了表征，并构建了可见光助rGO-CNCF活化PMS系统，用于水中ARB和ARGs的去除.结果表明，在催化剂投加量为0.2 g·L-1,PMS投加量为0.3 g·L-1，溶液初始pH值为7.0时，30 min内Vis-rGO-CNCF/PMS高级氧化系统可实现对8.01 log SAARB的完全灭活.该系统能够有效降低SA-ARGs的水平转移能力，对于胞内和胞外游离态的SA-ARGs具有良好的破坏能力.同时，该高级氧化体系可以实现对水体中磺胺类抗生素及其ARB和ARGs的协同处理.该系统可以破坏ARB的细胞膜结构，使细胞破碎，淬灭实验表明，起主要作用的活性物质是单线态氧（1O2）.研究结果可以为处理水中的ARB和ARGs污染及控制ARGs的水平转移提供一种有前景的方法 .

关键词：过硫酸盐活化铁酸铜复合材料单线态氧抗生素抗性基因(ARGs) 基因水平转移

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牛磺酸代谢与肠道微生物互作的研究进展

食品科学 2025年第3期46卷 306-317页

作者：杨欣雨武庆洁米生权张艳贞郭俊霞北京联合大学生物活性物质与功能食品北京重点实验室北京100191 北京联合大学生物化学工程学院北京100023

牛磺酸是人体内广泛分布的非必需含硫氨基酸,主要通过饮食补充。牛磺酸可与胆汁酸形成牛磺酸结合型胆汁酸(taurine-conjugated bile acids,Tau-Bas),而Tau-Bas经肠道微生物修饰转化或释放牛磺酸。牛磺酸和TauBas与肠道微生物相互作用,... 详细信息

牛磺酸是人体内广泛分布的非必需含硫氨基酸,主要通过饮食补充。牛磺酸可与胆汁酸形成牛磺酸结合型胆汁酸(taurine-conjugated bile acids,Tau-Bas),而Tau-Bas经肠道微生物修饰转化或释放牛磺酸。牛磺酸和TauBas与肠道微生物相互作用,对生理和病理过程都有重要影响。本文以牛磺酸和肠道微生物为对象,探讨了肠道菌群概况、体内牛磺酸的来源与转化、牛磺酸与肠道菌群的相互作用,以及给予牛磺酸对肠道菌群稳态的重塑作用。旨在深入阐释牛磺酸与肠道菌群的关系,为开发与菌群失调相关疾病的预防和治疗措施提供科学依据。

关键词：牛磺酸肠道菌群胆汁酸

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地下爆炸硐室震塌规律的理论与试验研究

岩石力学与工程学报 2025年

作者：李杰徐天涵范鹏贤李干纪玉国赵跃堂陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室

震塌破坏是地下硐室在爆炸波作用下的主要破坏现象之一。分别利用一维波动模型和块体失稳模型分析均质硬岩和裂隙岩体中地下硐室的震塌破坏规律，得到不同条件下震塌岩块的尺度、岩块震塌剥离速度与不震塌临界比例爆距计算公式，基于所... 详细信息

震塌破坏是地下硐室在爆炸波作用下的主要破坏现象之一。分别利用一维波动模型和块体失稳模型分析均质硬岩和裂隙岩体中地下硐室的震塌破坏规律，得到不同条件下震塌岩块的尺度、岩块震塌剥离速度与不震塌临界比例爆距计算公式，基于所提理论对现有地下硐室爆炸毁伤试验进行分析。为获取硐室真实震塌破坏数据并验证理论方法，在花岗岩中开展直墙圆拱型硐室破坏原型实验，试验得到比例爆距1.03 m/kg1/3条件下硐室震塌破坏现象，测得硐室顶部地冲击峰值粒子速度、岩块震塌剥离速度及硐室边壁不可逆位移大小，实测结果与理论计算结果对比符合较好，验证理论计算方法的科学可靠性。

关键词：地下工程震塌破坏地下硐室原型试验震塌速度

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智能网联汽车的车载网络攻防技术研究进展

软件学报 2025年第1期36卷 341-370页

作者：陈博言沈晴霓张晓磊张鑫李聪吴中海北京大学软件与微电子学院软件工程国家工程研究中心(北京大学) 高可信软件技术教育部重点实验室(北京大学) 北京大学计算机学院

随着人工智能和5G技术在汽车行业的应用,智能网联汽车应运而生,它是一种由众多来自不同供应商的电子控制单元(ECU)组成的复杂分布式异构系统,通过以CAN为代表的车载网络协议交互协同控制各ECU.然而,攻击者可能通过各种接口攻击智能网联... 详细信息

随着人工智能和5G技术在汽车行业的应用,智能网联汽车应运而生,它是一种由众多来自不同供应商的电子控制单元(ECU)组成的复杂分布式异构系统,通过以CAN为代表的车载网络协议交互协同控制各ECU.然而,攻击者可能通过各种接口攻击智能网联汽车,渗透到车载网络,再攻击车载网络及其各组成部分如ECU.因此,智能网联汽车的车载网络安全成为近些年车辆安全研究的焦点之一.在介绍智能网联汽车整体结构、ECU、CAN总线和车载诊断协议等基础之上,首先总结了目前车载网络协议的逆向工程技术进展,逆向工程的目标是获取汽车行业通常不公开的车载网络协议实现细节,也是实施攻击和防御的前提条件.然后从车载网络攻、防两个角度展开:一方面概括了车载网络攻击向量及主要攻击技术,包括通过物理访问和远程访问方式实施的攻击技术,以及针对ECU和CAN总线实施的攻击技术;另一方面,讨论了车载网络现有的防御技术,包括基于特征工程和机器学习方法的车载网络入侵检测和基于密码学方法的车载网络协议安全增强技术.最后展望了未来的研究方向.

关键词：智能网联汽车车载网络逆向工程入侵检测协议安全增强

汞示踪古新世—始新世极热事件火山沉积记录研究进展

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沉积学报 2025年

作者：杨晨林雯洁金思敏李明松沈俊中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室中国地质大学(武汉)环境学院北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室

【意义】自工业革命以来，人类在使用化石燃料的过程中不断向大气排放CO2等温室气体，引起了剧烈的气候环境扰动和严重的生物危机。古新世—始新世极热事件（Paleocene-Eocene Thermal Maximum， PETM，～56 Ma）转折期发生了巨量的碳... 详细信息

【意义】自工业革命以来，人类在使用化石燃料的过程中不断向大气排放CO2等温室气体，引起了剧烈的气候环境扰动和严重的生物危机。古新世—始新世极热事件（Paleocene-Eocene Thermal Maximum， PETM，～56 Ma）转折期发生了巨量的碳排放事件，碳排放速率与当前的排放进程最为接近，探索PETM时期的碳排放对地球宜居性影响的过程和机制，可以为预估地球未来气候变化趋势提供地质案例，具有重要的科学意义。【进展】近年来，对于PETM碳排放的触发机制问题仍存在争议，已有研究证实北大西洋火成岩省（North Atlantic Large Igneous Province， NAIP）的岩浆活动与PETM之间存在时间耦合性，表明NAIP可能触发了这一地球宜居性扰动事件，但是目前该转折期火山活动和气候环境波动的因果关系还不明晰，其最大的难点在于如何在沉积岩中示踪火山活动记录。【结论与展望】近年来，沉积物中的汞元素浓度及其同位素已被广泛用于示踪地质历史时期的火山活动。但是，目前对PETM事件的汞记录研究主要集中在靠近NAIP喷发区域的近岸地区，而缺乏对远离喷发中心的开阔海地区的研究，制约了对NAIP活动影响范围和环境效应的认知。本文针对PETM事件汞沉积示踪古火山活动的研究现状进行了系统的回顾，阐述其存在的问题和未来的研究方向，梳理了NAIP与PETM之间的联系。

关键词：古新世—始新世极热事件北大西洋火成岩省汞浓度及同位素海洋缺氧

茶叶不同添加方式对太平猴魁绿茶啤酒风味影响

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食品与发酵工业 2025年第1期51卷 81-89页

作者：林睿吴殿辉彭政聪谢广发陆健工业生物技术教育部重点实验室粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心江苏省生物活性制品加工工程技术研究中心江南大学生物工程学院江苏无锡214122 浙江省污染暴露与健康干预重点实验室浙江树人学院生物与环境工程学院浙江杭州310015

绿茶作为辅料增添啤酒风味已被众多研究者们广泛关注,但绿茶的添加方式对啤酒风味的影响鲜有研究。该文将太平猴魁以3种不同投料方式加入到啤酒的发酵中,来研究清香型绿茶投料方式对啤酒挥发性风味物质的影响。采用GC-MS对不同组啤酒的... 详细信息

绿茶作为辅料增添啤酒风味已被众多研究者们广泛关注,但绿茶的添加方式对啤酒风味的影响鲜有研究。该文将太平猴魁以3种不同投料方式加入到啤酒的发酵中,来研究清香型绿茶投料方式对啤酒挥发性风味物质的影响。采用GC-MS对不同组啤酒的风味物进行鉴定分析,通过对多种风味物质的香味活性值(odor activity values,OAV)筛选以及偏最小二乘-判别分析(partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA),研究不同工艺下绿茶啤酒的香气组分差异和关键香气组分标记物。结果表明,不同工艺下太平猴魁绿茶啤酒的挥发性成分差异显著(P<0.05)。在太平猴魁绿茶啤酒中,以OAV≥0.1筛选出了20种香气成分,其中β-紫罗兰酮、异戊醛、β-环柠檬醛、蘑菇醇和香茅醇这5种挥发性成分来源于太平猴魁,并且在冷萃的条件下能更多保留这类风味成分,使得啤酒具有更加丰富的风味属性。根据PLS-DA模型进一步筛选得到了9种变量投影重要性值大于1的物质,其中月桂酸乙酯、乙酸苯乙酯、月桂醇、正癸醛和壬醛这类香气化合物对啤酒的清香和花香风味属性具有重要贡献,可作为区分不同工艺下太平猴魁绿茶啤酒的香气组分标记物。

关键词：绿茶啤酒太平猴魁气相色谱-质谱联用挥发性成分偏最小二乘-判别分析

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