科研進展＊

科研進展＊

單層二硫化鉬谷選擇圓偏振光吸收性質被證實

北京大學國際量子材料科學中心馮濟研究組和王恩哥研究組與中科院物理所及半導體所合作首次從理論上預言，并從實驗上證實了單層二硫化鉬的谷選擇圓偏振光吸收性質。他們通過第一性原理計算對單層二硫化鉬的光吸收進行了研究分析。結果表明，單層二硫化鉬的能帶在六邊形布里淵區的頂點附近擁有“谷”狀結構，而相鄰頂點的谷并不等價，它們分別吸收左旋光和右旋光，其選擇性近乎完美。這項研究首次發現了材料中谷的旋光選擇性，對于新一代電子學——谷電子學的發展具有極其重要的意義。此前，谷電子學應用的最大挑戰，即谷極化尚未在單層原子薄膜中實現，而單層二硫化鉬的谷選擇性圓偏振光吸收特征恰恰解決了這一問題。材料的光霍爾效應更為單層二硫化鉬中光電子學與谷電子學應用構筑了橋梁。該成果發表在Nature Communications上。

一維光學超晶格系統的拓撲性質研究取得進展

中科院物理所／北京凝聚態物理國家實驗室（籌）陳澍研究組在一維光學超晶格系統的拓撲性質研究方面取得進展。他們研究了周期調制的一維光學超晶格費米系統，發現了在一維的準周期光晶格系統里存在邊界態和拓撲相。這樣的系統也具有類似蝴蝶形狀的Hofstadter譜。當費米能級位于能隙中時，超光晶格里的費米系統是一個拓撲絕緣體，可以用一個非零的拓撲不變量來刻畫。這樣一個一維體系具有非平庸的拓撲性質的內在原因在于它同二維的格點量子霍爾系統有著內在的聯系，它們的量子態可由求解同一類Harper方程決定。其拓撲屬性可以通過觀測處于外加束縛勢下的費米系統的密度分布來揭示，其密度分布會出現平臺，而平臺的位置完全由雙色光晶格的波長比來唯一決定。超光晶格的類蝴蝶狀能譜也可以通過有限溫下束縛費米系統的密度分布來決定。這樣的一維系統是一個冷原子實驗可以實現的一維拓撲絕緣體。該發現開辟了一條在一維光晶格中研究和探測拓撲相和類Hofstadter譜的途徑。該成果發表在Phys.Rev.Lett.上。

基于DNA分子的自旋過濾器研究取得進展

中科院物理所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）孫慶豐研究組將單個DNA分子接在兩個非磁性電極之間，給出了該系統的模型Hamiltonian，包括考慮自旋軌道耦合、退相干以及DNA的雙螺旋結構。研究結果表明，在存在退相干、螺旋和自旋軌道耦合的情況下，雙鏈DNA分子具有較大的自旋極化率；自旋極化流的產生是退相干、螺旋和自旋軌道耦合共同作用的結果，三者缺一不可；雙鏈DNA分子的自旋極化率會隨著其長度的增加而增大；當雙鏈DNA分子長度為80個堿基時，自旋極化率能超過60%；單鏈DNA分子不能過濾電子自旋。此外，他們還研究了自旋極化率與系統的各種參數關系，發現通過適當地增加雙鏈DNA分子的螺旋度，自旋極化率可以顯著增加。這項工作闡明了DNA分子作為自旋過濾器的物理機制，給出了不同條件下DNA分子自旋過濾的效率，為將來進一步設計DNA分子自旋器件奠定了理論基礎。該成果發表在Phys.Rev.Lett.上。

鐵基超導體隧道譜研究取得新進展

中科院物理所單磊副研究員、戴鵬程研究員等與南京大學聞?；⒔淌诤献鳎阼F基超導體Ba0.6K0.4Fe2As2的準粒子態密度上觀察到了一個清晰的集體激發模式，能量在14 meV附近，與中子散射測量到的自旋共振模式非常一致。此外，該模式的能量在實空間的分布與能隙具有奇特的反關聯特性。這些特征都與銅氧化物高溫超導體非常相似。鐵基超導體的母體是半金屬，而銅氧化物的母體是莫特絕緣體，這兩種高溫超導體之間出乎意料的相似性可能表明，電子與自旋激發的耦合對于理解高溫超導體的配對機理非常重要。該研究成果發表在Phys.Rev.Lett.上。

基于石墨烯/氧化物納米結構的多態存儲研究獲進展

中科院物理所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）張廣宇研究組，利用自制的遠程電感耦合等離子體系統，首次在多種基底（半導體、金屬、絕緣體等表面）上實現了納米石墨烯薄膜的低溫直接生長，研究了薄膜的輸運及光學性能。他們將這種直接生長的納米石墨烯薄膜用于低成本RRAM器件的研究。利用標準的微加工技術，將納米石墨烯薄膜加工了兩端器件。制備好的器件首先要經歷一個Forming過程激活。在此過程中，納米石墨烯薄膜會被電擊穿，并在下方氧化硅層形成30—100nm的納米間隙。激活之后，該兩端器件表現出良好的存儲特性，抗疲勞性>104次，保持時間>105秒，擦寫速度<500納秒。該器件的優勢是可以穩定可控地實現多阻態轉變。通過施加不同的復位電壓，可以得到至少5個電阻態，用來實現多態存儲。傳統的存儲器采用的是二進制數據存儲，每個存儲單元只有“0”和“1”兩種狀態，多態存儲每個存儲單元有多個狀態，在相同存儲單元體積下，存儲容量指數增加。因此，這種納米石墨烯薄膜/氧化物基非易失性存儲器在高密度、高速度、低成本方面具有優勢，并可用于人工神經網絡和超級計算機的開發。該成果發表在ACS Nano上。

激光控制微懸臂梁運動研究取得新進展

中科院武漢物理與數學所波譜與原子分子物理國家重點實驗室表面單分子化學物理研究組，在激光控制微懸臂梁運動研究方面取得新進展。他們開展的微懸臂梁光力冷卻與振動模態控制的研究揭示了懸臂梁不同振動模態的光熱耦合方向與懸臂梁上激光點位置的依賴關系；結合理論研究發現，在懸臂梁長度方向存在平行和反平行兩類光力耦合區，并提出了利用反平行光力耦合實現懸臂梁高階模態的選擇性自激勵。這為基于懸臂梁的精密測量研究提供了一種高信噪比的控制方法，同時，研究指出在平行耦合區的操作可以實現懸臂梁多個模態的同時冷卻，解決了懸臂梁高階振動模態對光熱冷卻極限的限制問題，為光耦合體系量子態的操控研究奠定了基礎。該研究解決了激光冷卻微懸臂梁高階振動模態對冷卻極限的限制，為利用高靈敏度懸臂梁進行精密測量提供了新的光力學控制方法。該成果發表在Appl.Phys.Lett.上。

納米探針技術研究取得突破性進展

中科院深圳先進技術研究院生物醫藥與技術所（籌）蔡林濤研究組在納米探針技術研究上取得突破性進展。他們設計合成了一種新型的多功能聚合物用于量子點修飾，在此基礎上引入“點擊化學”（Click Chemistry），發展了一種基于量子點用于活病毒標記的普適方法，為進一步在細胞亞細胞層級揭示病毒侵染宿主細胞機制以及相關疾病的預防控制及治療提供了有力幫助，為量子點進一步在生命科學基礎研究及生物醫學中的應用（如癌癥發生發展的機制及其早期診斷與治療等）奠定了良好基礎。該成果發表在J.Am.Chem.Soc.上。

利用表面化學調控思路設計納米佐劑材料

國家納米科學中心陳春英研究組、吳曉春研究組與中國疾病預防控制中心合作，從納米材料表面修飾入手，系統研究了表面化學性質對納米材料潛在疫苗佐劑活性的影響，為科學合理設計納米疫苗佐劑提供了參考。研究人員合成了十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDAC)和聚乙烯亞胺(PEI)修飾的三種帶正電荷的金納米棒，研究了其對艾滋病DNA疫苗的潛在佐劑作用。體外細胞水平研究發現，三種金納米棒對DNA具有不同的釋放能力，從而使其具有截然不同的細胞轉染能力。動物活體研究結果顯示，只有當金納米棒表面進行適當修飾后才能顯示出良好的佐劑活性。除了CTAB-Au納米棒，其他兩種金納米棒均能通過促進抗原呈遞細胞的成熟發揮其佐劑作用。陽離子聚合物聚乙烯亞胺被認為是轉染效率最高的聚合物基因載體之一，高分子量的PEI轉染效率高，但細胞毒性很大。該工作將其組裝于金納米棒的表面，可大大提高其疫苗佐劑效應，且顯著降低毒性。該成果發表在Nano Lett.上。

利用普通打印機打印出可視化生物傳感器

中科院合肥物質科學研究院智能所張忠平研究組利用氧化石墨烯上功能基團的有機胺化反應，制備出具有高熒光量子產率的發光氧化石墨烯。以此為“墨水”，可通過普通打印機在襯底上打印出熒光“開”的生物傳感器，實現了對多種生物分子如生物硫醇、蛋白質、DNA等的可視化、超敏感檢測。發光氧化石墨烯具有二維的平面結構并且發光穩定，而且可通過普通噴墨打印機以任意形狀的圖案打印在微孔濾膜上。打印后的圖案，在白光下是無色的，而在紫外燈照射下將表現出亮藍色熒光，并且熒光強度非常均一、穩定。在圖案上滴加各種配體修飾的銀納米顆粒，由于銀顆粒在石墨烯納米片上的吸附以及發生的熒光共振能量轉移過程，氧化石墨烯的熒光將被猝滅；隨后加入與配體對應的目標生物分子，通過剝離銀顆粒中斷能量轉移途徑，使熒光重新恢復。上述兩種效應構成了可視化熒光“開”的紙質傳感器，其對多肽（谷胱甘肽）的可視化檢測限達到1納摩爾，對蛋白質和DNA的檢測限分別達10皮摩爾和1納摩爾。該成果發表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

石墨烯表面化學研究取得重要進展

中科院大連化學物理所催化基礎國家重點實驗室包信和研究組利用自行研制的深紫外激光光發射電子顯微鏡（DUV-PEEM）等，首次直接觀察到了單層石墨烯和金屬表面之間構成的兩維限域空間中的表面反應過程，并對這些過程的反應動力學進行了測定。研究發現，石墨烯和金屬表面間形成的兩維納米空間中可以發生限域催化反應。反應物分子例如CO、O2分子可以插層到石墨烯表面下，插層分子的引入導致石墨烯/金屬界面結構的變化，并能夠利用PEEM/LEEM進行觀察。因此，單層石墨烯對其表面下的化學過程具有顯影的作用，使得科學家能夠利用表面成像技術例如LEEM/PEEM首次實現對限域狀態下單原子層反應的原位研究，例如CO吸附脫附反應、CO氧化反應等，并能夠明確觀察到單層石墨烯對發生在其表面下化學過程的顯著限域效應。這一結果表明，可以利用深紫外PEEM/LEEM所具有的獨特的空間分辨和化學分辨能力，在多相催化、表面納米結構生長等領域開展原位動態研究。該成果發表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

利用DNA折紙術組裝納米顆粒三維手性螺旋結構

國家納米科學中心丁寶全研究組利用DNA折紙結構作為模板，精確控制多個金納米粒子形成具有單一手性、幾何構型可控的螺旋納米鏈，并檢測到可見光區的圓二色信號。研究人員在長方形DNA折紙結構中特定位點準確設計延長的DNA捕獲鏈，通過DNA雙鏈雜交組裝由互補DNA序列修飾的金納米顆粒，排列成平行的金納米鏈，進一步通過折疊鏈將長方形DNA折紙結構的長邊進行卷曲粘合組裝，DNA模板形成管狀結構的同時使得二維線狀排布的金納米顆粒構成三維螺旋結構。原子力顯微鏡（AFM）和透射電子顯微鏡（TEM）的結果分別證實了這種金屬三維納米結構的成功組裝，其長度、螺距、直徑等結構參數與預先設計值吻合。這種金納米顆粒螺旋組裝體在其等離子體共振波長處具有顯著的圓二色信號，說明了這種金納米粒子等離子體共振體的手性效應。此研究實現了單一手性的三維金屬納米顆粒結構的精確組裝，為制備金屬納米顆粒、量子點、磁納米顆粒等具有獨特電學、光學和磁學性質的納米自組裝結構提供了新的研究思路。該成果發表在J.Am.Chem.Soc.上。

半導體光催化納米材料的形貌及晶面效應研究獲進展

中科院蘭州化物所能源與環境納米催化材料研究組利用銀氨絡離子([Ag(NH3)2]+)為前驅體，通過合理控制Ag+離子釋放速率制備出具有單晶結構的Ag3PO4亞微米立方體，其表面完全由{100}晶面構成，具有規整的特殊邊角結構的8個尖角及12條棱邊。通過改變銀氨絡離子中的Ag+∶NH3配比，可以進一步調整Ag3PO4晶體的形貌、晶面及結構。此新型單晶亞微米立方體具有比球形Ag3PO4晶體更高的可見光降解有機污染物和光電轉換性能。理論計算結果證實，Ag3PO4{100}晶面呈現類金屬電學結構，有利于光生電子和空穴的有效分離及增強可見光的吸收，從而增強光催化活性及光電轉換性能。這些研究結果對于設計合成具有特定晶面的高活性半導體光催化材料具有一定的理論指導意義。該成果發表在Chem.Comm.上。

科研人員研制出腫瘤診斷新型納米材料

中科院生物物理所閻錫蘊研究組與中科院地質與地球物理所潘永信研究組合作，仿生合成了一種新型納米腫瘤診斷試劑——鐵蛋白納米粒。它是由氧化鐵納米內核及鐵蛋白外殼兩部分組成的雙功能納米小體，蛋白殼能夠特異識別腫瘤細胞，氧化鐵納米內核能夠催化底物使腫瘤顯色，區分正常細胞和腫瘤細胞。通過對9種474例臨床常見腫瘤標本的篩查，研究人員發現這種新型鐵蛋白納米粒腫瘤診斷的靈敏度為98%，特異性為95%，均高于目前臨床常用的基于抗體的免疫組化方法。此外，基于這種鐵蛋白納米粒而發展的新型納米診斷技術具有操作簡便、經濟、快速的特點，實現了腫瘤特異識別與顯色一步完成，簡化了常規腫瘤免疫組化的一抗、二抗、三抗及酶底物反應等多步驟操作，使臨床常用免疫組化診斷從4小時縮短為1小時，可以大大提高臨床病理診斷效率，為癌癥病人的治療贏得時間。該成果發表在Nature Nanotechnology上。

利用電化學法實現聚合物刷可控制備

中科院蘭州化物所固體潤滑國家重點實驗室表/界面課題組通過電化學控制Cu(II)/Cu(I)氧化還原催化聚合體系，首次實現了電化學誘導表面引發原子轉移自由基聚合，制備不同類型的厚度可控聚合物刷。通過調節引發劑的組分和外加電位可控制聚合物刷的厚度。同時，聚合過程可在空氣中進行，無需惰性氣體保護，且單體溶液可重復利用。該方法可用來制備各種復雜的表面結構，對于特定單體的聚合以及復雜基底上制備具有生物相容性的聚合物刷均具有良好應用前景。該成果發表在Angew.Chem.Int.Ed.上并被選為“熱點文章”。

催化不對稱合成手性[n.3.1]雙環化合物研究獲進展

中科院大連化物所功能有機分子與材料研究組在催化不對稱合成手性[n.3.1]雙環化合物的研究上取得重要進展。他們利用研究組自主發展的手性三齒P,N,N-配體，首次實現了Cu-催化的炔丙醇酯與環狀烯胺的不對稱[3+3]環加成反應，為構建手性雙環[n.3.1]骨架提供了一條簡潔、高效、高立體選擇性的新途徑。該成果作為研究亮點（Spotlights）發表在J.Am.Chem.Soc上。

“人造褶皺”微納加工方法研究取得進展

國家納米科學中心劉前研究組發展了一種激光誘導路徑制備褶皺的新方式，成功地實現了可設計、無缺陷和高度有序的人造褶皺結構制備，同時實現了選區褶皺高度和周期可調、1∶3的深寬比、可套刻等技術目標，使之成為一種新的表面微納結構加工方法。一些可實用的褶皺器件，如費涅爾半波帶透鏡、表面光柵等也被展示。此外，他們還首次提出了褶皺單元的新概念，建立了褶皺單元的疊加模型，并給出了褶皺的解析解。美國德克薩斯奧斯丁分校的合作者進一步從力學理論出發，進行了理論模擬，所獲結果與實驗吻合很好。這一重要進展為人們提供了一種新的加工手段，尤其適合表面波形結構的制備。該成果發表在Adv.Mater.上。

科研人員發現金星磁層中存在磁場重聯現象

中國科學技術大學中科院近地空間環境重點實驗室張鐵龍研究組與奧地利及美國科學家合作，利用歐洲金星快車的磁場探測數據，首次在金星的誘發磁層中發現了磁場重聯現象，并提出磁場重聯是導致金星上大氣尤其是水分子逃逸的重要機制之一。金星上大氣的逃逸被認為是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大氣所籠罩，從而導致嚴重的溫室效應的原因。該成果對揭示金星大氣的演化以及氣候變化具有重要意義，同時對地球氣候長期演化的研究也有借鑒意義。該成果發表在Science上。

科研人員于中亞造山帶南緣發現阿拉斯加型巖體

中科院地質與地球物理所固體礦產資源研究室秦克章研究組在對東天山和北山鎂鐵-超鎂鐵雜巖體研究的過程中，發現中天山地塊中的峽東巖體與區域上的其他巖體存在明顯的礦物學、巖石學和地球化學差異。峽東巖體主要由純橄巖、角閃單斜輝石巖、角閃石巖和角閃輝長巖組成，各巖性之間的相互穿插關系明顯；各巖性均含有角閃石，鉻鐵礦、鈦鐵礦和磁鐵礦亦普遍存在，在超基性巖中未見到斜長石和斜方輝石；各主要礦物的化學成分可與典型阿拉斯加性巖體相類比；巖體中各巖性在主量元素上并未表現出相關性，表明該巖體可能是多期巖漿作用的結果；微量元素含量較低，稀土元素顯示平坦的配分形式。這些詳細的野外考察、細致的礦物學和巖石學工作表明，峽東巖體具有典型阿拉斯加型巖體的特征。因此，該阿拉斯加型巖體的發現為進一步認識中亞造山帶南緣的構造演化以及尋找鉑礦床具有重要意義。該成果發表在International Geology Review上。

利用青藏高原中南部石筍揭示全新世印度季風變化

中科院地球環境所蔡演軍研究組通過對青藏高原中南部天門洞一支石筍進行高精度鈾系定年和高分辨率氧同位素分析，重建了距今9 100—4 300年（早中全新世）分辨率為3—7年的西南印度季風氣候變化歷史。該石筍記錄與亞洲季風區其他石筍記錄、阿拉伯海記錄、青藏高原東南部泥炭記錄的季風氣候變化趨勢非常一致，表明早-中全新世印度夏季風隨著北半球夏季太陽輻射逐漸減弱和ITCZ平均位置逐漸南移而減弱，揭示青藏高原南部降水氧同位素組成在十—百年尺度上主要受印度季風強度而非溫度影響，并說明達索普冰芯氧同位素組成變化可能需要重新解釋；天門洞δ18O記錄與格陵蘭冰芯δ18O記錄20年滑動平均后高度相關，進一步證實了全新世印度季風與高北緯氣候之間具有密切聯系；天門洞石筍δ18O記錄具有顯著的太陽活動周期，表明太陽活動對印度季風有重要影響。同時，該研究組還發現位于高海拔地區的天門洞石筍δ18O值的變化幅度以及由早全新世至中全新世的線性增加幅度遠大于低海拔季風區的石筍δ18O值的變化幅度，揭示了青藏高原南部與南部印度次大陸降水的氧同位素直減率隨著印度季風減弱而變小，進一步證實了之前的猜想，也就是亞洲季風強度變化影響降水δ18O的直減率。不僅如此，他們還指出隨著西南印度季風的減弱，降水同位素直減率的逐漸減小指示了季風降水的減少，這與孟加拉灣北部海表面的鹽度變化相吻合。該成果發表在Earth and Planetary Science Letters上。

亞洲內陸晚中新世C4植物演化研究取得進展

中科院廣州地球化學所賈國東研究組通過對位于北太平洋中部的兩個ODP柱狀樣中植物葉蠟烷烴碳同位素的分析發現，亞洲內陸的C4植物演化史中未曾出現在其他中低緯度地區所表現出的晚新生代擴張事件，反而在12—8 Ma左右C4植物有顯著減少。據此提出，晚新生代全球變冷和晚中新世青藏高原快速隆升導致的區域性顯著降溫是亞洲內陸C4植物減少的重要原因。這一工作表明，C4植物的演化更多地受區域氣候環境變化的影響，不存在全球性的統一樣式。關于亞洲內陸晚新生代C4植物演變歷史尚無其他研究文獻報道，這一工作有望能促進陸地記錄的挖掘工作，實現海陸記錄的對比研究。該成果發表在Earth and Planetary Science Letters上。

南海海洋地質記錄揭示青藏高原東緣隆升剝蝕與水系襲奪重組

中科院廣州地球化學所閆義研究組與倫敦大學低溫熱年代學實驗室合作，對南海北緣鶯歌海盆地及滇西建川盆地沉積物進行了詳細的地球化學及碎屑鋯石U-Pb年齡譜分析。結合紅河流域主要巖體裂變徑跡及（U－Th）/He熱年代學結果，發現鶯歌海盆地和建川盆地30 Ma以來沉積物屬性存在明顯差異，同時紅河流域剝蝕量與鶯歌海盆地沉積量基本持平。他們據此對現有古紅河水系演化模式提出質疑，認為青藏高緣東緣早期并不存在包括長江及珠江上游大部分流域的古紅河水系。這為構建青藏高原東緣與東亞邊緣海構造-沉積-氣候合理耦合模型提供了重要依據。該成果發表在Geochemistry上。

科研人員推出地震彈性波的保結構模擬新方法

中科院地質與地球物理所李小凡研究組推出了一個適用于高效、高精度模擬地震彈性波場的、基于辛格式離散奇異褶積微分算子的新方法(SDSCD)。經優化截斷，該方法提供了一個局部化短算子，使其在處理復雜非均勻介質中的波場問題時可保留波場的精細結構，避免介質中出現參數間斷時的非因果影響。該方法具有保結構特性，適用于高精度、長時程數值模擬等優點。數值實驗結果表明，該方法穩定性高、壓制數值頻散的性能優異，并適用于長時程彈性地震波場模擬研究。該成果發表在Geophysical Journal International上。

太陽高能粒子平均自由程研究取得新進展

中科院地質與地球物理所地磁與空間物理研究室萬衛星研究組建立了一種確定太陽高能粒子帶絕熱聚焦作用平行平均自由程的直接解析方法。該方法可表征為一個關于太陽高能粒子和太陽風相關物理性質的復合函數，所需各種物理參量均可由衛星在太陽高能粒子到達前直接觀測獲得。因此，該方法可直接、快速確定脈沖型和緩變型事件中太陽高能粒子帶絕熱聚焦作用平行平均自由程和徑向平均自由程，為預測和預報太陽高能粒子事件在行星際空間中的傳播和演化過程提供了一種新的思路，在空間天氣預報研究中將是一個非常有用的工具，在空間天氣預報實踐中具有重要的應用價值和廣泛的應用前景。作為該方法的直接應用，他們還闡明了太陽高能粒子平行平均自由程與各個相關物理參量之間的內在聯系，并揭示了磁場絕熱聚焦作用對太陽高能粒子在行星際空間中擴散和傳播過程的影響。該成果發表在The Astrophysical Journal上。

植物DNA去甲基化調控研究取得重要進展

中科院上海植物逆境生物學研究中心、中科院上海生命科學研究院植物生理生態所朱健康研究組通過ROS1突變體全基因組甲基化的分析和CHOP PCR分子標記的應用建立起一種新的突變體篩選方法，研究發現一個組蛋白的乙?；窱DM1對調控ROS1的去甲基化具有重要作用。IDM1是一個編碼多個功能域的酶。這個蛋白能識別多個表觀遺傳學的標志，包括組蛋白的甲基化以及DNA的甲基化等，同時能對相應位點的組蛋白進行乙?；?，從而改變這個特定的區域的染色體的結構。ROS1本身或相互作用的蛋白就能夠識別這種染色體結構的改變，接著對這個區域的DNA進行去甲基化。研究還表明，很多ROS1的靶位點基因的表達也受去甲基化途經的調控。該研究揭示了編碼一個組蛋白的乙酰化酶IDM1在植物去甲基化作用機制中的重要作用，是近年來表觀遺傳領域的一項重大突破。這一研究工作填補了植物去甲基化調控機制的一個重要空白，為進一步研究ROS1在植物生長發育及對環境響應過程中的作用奠定了基礎。該成果發表在Science上。

中外科學家在番茄基因組研究中取得重大成果

中科院遺傳與發育生物學所李傳友研究員和薛勇彪研究員參與的由14個國家的300多位科學家組成的“番茄基因組研究國際協作組”完成了對栽培番茄全基因組的精細序列分析。進化分析表明，番茄基因組經歷的兩次三倍化使基因家族產生了特異控制果實發育及營養品質的新成員。協作組同時繪制了栽培番茄祖先種野生醋栗番茄基因組的框架圖，為在育種中進一步利用野生資源的優異基因提供了有力的工具。番茄是研究果實發育的經典模式植物，其基因組有12條染色體，約9億個堿基對。研究人員獲得了高質量的番茄基因組序列，并在解碼的番茄基因組中共鑒定出約34 727個基因，其中97.4%(33 840個)的基因已經精確定位到染色體上。協作組同時繪制了栽培番茄祖先種野生醋栗番茄基因組的框架圖，比較分析發現了番茄果實進化的基因組學基礎：經過人工馴化和育種選擇，栽培番茄比野生番茄果實更大，品質更好，番茄紅素、β-胡蘿卜素和維生素C等生物活性物質含量明顯提高。番茄基因組的解讀是科學家通過國際合作完成的高質量模式植物基因組序列分析，對于不同物種之間比較基因組學研究具有重要價值，是繼擬南芥、水稻之后又一個將基因序列、染色體定位和重要性狀相對應起來的重要研究成果。該成果以封面文章形式發表在Nature上（相關圖片請見封面）。

植物天然免疫機制研究取得重要進展

植物的天然免疫是植物免疫系統的重要組成部分。在植物的細胞膜上存在多種模式識別受體，通過識別病原體上的一些共有的、保守的分子基序（也即病原相關分子模式），引發先天免疫反應。真菌病原體細胞壁的主要組分幾丁質是β-1,4連接的N-乙酰氨基葡萄糖的多聚物，可以作為一種病原分子相關模式刺激植物產生免疫反應。幾丁質在擬南芥中的受體CERK1是一種LysM類型的受體激酶，胞外含有3個串聯的LysM結構域。已有的研究結果表明，體外表達純化的CERK1能直接結合幾丁質，但是其識別幾丁質的分子機制和結合幾丁質后的激活機制卻亟待闡明。

中科院遺傳與發育生物學所周儉民研究組與清華大學的柴繼杰研究組等合作，通過多種生化和功能分析以及結構生物學實驗，發現了幾丁質激活CERK1的機理。結果表明：當植物宿主細胞感受到幾丁質時，植物細胞膜上的AtCERK1通過胞外LysM結構域二聚化來完成配體感應，使其胞內結構域磷酸化并激活下游防衛反應信號通路。該研究為理解植物免疫調控及其他受體激酶的作用方式提供了寶貴的模型。該成果發表在Science上。

光調控葉綠素生物合成取得新進展

中科院植物所林榮呈研究組從模式植物擬南芥中發現了一對直接正向調控葉綠素合成的轉錄因子FHY3和FAR1。研究證明，這兩個蛋白可以直接結合到葉綠素合成途徑基因HEMB1的啟動子序列上，并促進該基因的表達；并且發現，FHY3和FAR1能夠與另一個負向因子PIF1蛋白相互作用，協同調節HEMB1的轉錄水平，進而影響葉綠素前體的合成。這些蛋白是光信號轉導途徑中的重要成分，它們通過響應光暗變化，使黑暗生長的植物幼苗維持適量的葉綠素前體，并且確保其在見光后能迅速合成葉綠素及正常生長。同時研究發現，HEMB1參與植物早期胚胎發育。該研究為揭示光對植物生長的調控以及植物早期對光環境的適應機制提供了新的見解。該成果發表在The Plant Cell上。

科研人員揭示植物揮發性萜類次生代謝調控的新機制

中科院上海生命科學研究院植生生態所陳曉亞研究組研究發現，植物揮發性萜類的生物合成通過MYC2轉錄因子受赤霉素GA和茉莉酸JA信號的協同調控，揭示了GA和JA信號互作以及植物發育和環境因子對植物次生代謝的調控機理。擬南芥bHLH類的轉錄因子MYC2是茉莉酸JA信號重要的轉錄因子，同時參與了多種信號途徑之間的互作，比如JA、ABA、乙烯和光信號等。他們通過多種實驗技術，證明MYC2通過直接激活擬南芥倍半萜合酶基因TPS 21和TPS 11來調控倍半萜的合成和釋放，發現MYC2能與DELLA、JAZs互作，協調GA和JA信號，促進擬南芥花中倍半萜的合成。該成果在線發表在The Plant Cell上。

麻風遺傳易感性研究取得新進展

中科院昆明動物所姚永剛研究組與昆明醫學院合作，針對云南玉溪地區麻風流行和遺傳易感性開展研究工作，為更好地認識麻風遺傳易感性和積極防治提供了相關理論依據。針對麻風分枝桿菌丟失大量能量代謝相關基因和對宿主嚴重的生存依賴性，他們推測認為宿主細胞“能量工廠”線粒體的差異可能影響麻風分枝桿菌的感染。通過對玉溪地區麻風患者和正常對照個體線粒體DNA（mtDNA）遺傳背景的分析，發現mtDNA遺傳背景不影響麻風發病，但瘤型麻風患者中具有更高的mtDNA拷貝數，提示線粒體在麻風發病過程中具有一定的作用。該成果發表在PLoS ONE上。

此外，他們對與麻風相關的MRC1和IFNG基因進行了基因分型，在所研究的來自玉溪地區的527例麻風病人和583例對照人群中，沒有驗證到前人報道的MRC1基因（rs1926736，p.G396S)和IFNG基因（rs2430561，+874 T>A)的易感位點，但他們在這兩個基因上發現其他的易感位點。分析結果顯示，MRC1基因的rs692527和rs34856358位點變異與少菌型麻風顯著相關，IFNG基因rs3138557位點變異與多菌型麻風顯著相關。該結果支持MRC1和IFNG基因是麻風的易感基因，但提示不同人群的易感遺傳變異存在差異。該成果發表在Human Genetics上。

東方超環中性束注入系統成功引出3兆瓦離子束

中科院合肥物質科學研究院等離子體所承擔的大科學工程“東方超環”（EAST）輔助加熱中性束注入系統（NBI）兆瓦級強流離子源分別完成了氫離子束功率3兆瓦（MW）、脈沖寬度毫秒500（ms）的高能量離子束引出實驗，以及束功率1MW、脈沖寬度4s的長脈沖離子束引出實驗。中性束注入系統研究涵蓋了精密的強流離子源、高真空、低溫制冷、高電壓及隔離技術、遠程測控及等離子體和束診斷等多個科學技術領域。NBI團隊分別獲得了束能量50keV、束流20A、束功率1MW、脈沖寬度4s的長脈沖離子束引出和束能量80keV、束流38A、脈沖寬度500ms的高能量離子束引出，離子束功率達到3MW；目前最長引束時間達到8秒。兆瓦級強流離子源是中性束注入器的龍頭部件，本輪實驗測試在對強流離子源測試的同時也是對整條束線進行了性能測試。80keV是離子源的設計最高束能量，實驗測試的成功體現了離子源初步達到預期的設計指標，標志著我國自行研制的具有國際先進水平的中性束注入加熱系統基本克服所有重大技術難關，為今后進一步的系統優化打下堅實的技術基礎。

2012年6月25日