動態

“悟空”號全海深AUV最大下潛深度達7709米

4月1日，哈爾濱工程大學科研團隊順利完成第三階段深海海試試驗，返回青島母港。該團隊研發的“悟空”號全海深AUV最大下潛深度達到7709米，創造了中國無人無纜潛水器AUV下潛深度的新紀錄。

全海深AUV是無人、無纜潛水器，具有作業范圍廣、機動性強、對母船依賴小的優勢，具備在海洋最深處進行自主作業的能力。

2017年，在科技部“深海關鍵技術與裝備”專項的支持下，哈爾濱工程大學獲準牽頭開展全海深無人無纜潛水器AUV關鍵技術研究。項目開展適合于全海深AUV的水聲通信、單信標導航定位、水樣／沉積物采樣、定點懸停作業、自主安全決策等重點方向的研究，研制全海深AUV集成驗證系統。經過潛心研發，2019年春秋，“悟空”號完成了兩次1500米級海試。2020年盡管在疫情之下，項目組也沒有停止向深海挑戰。2021年從2月24日到4月1日，在中國國家深海基地管理中心組織的西太平洋深海科考航次中，“悟空”號全海深AUV最大下潛深度達到7709米，打破原最大潛深紀錄5213米，創造了中國無人無纜潛水器AUV下潛深度的新紀錄。這也是繼俄羅斯“勇士-D”AUV后，AUV潛深的世界第二深度。

小麥是保障我國糧食安全的重要主糧作物

科學家獲得一代聚合多個優異基因的小麥新種質

據中國農科院最新消息，近日，該院作物科學研究所作物轉基因及基因編輯技術與應用創新團隊，利用多基因編輯技術，實現了冬小麥一代多個優異等位基因聚合，并成功獲得了無轉基因、聚合多個優異等位基因的小麥新種質，為小麥和其他多倍體農作物開展多基因聚合育種提供了重要的技術支撐。相關研究成果最新在線發表于《分子植物》。

小麥是保障我國糧食安全的重要主糧作物。目前，利用CRISPR/Cas9系統介導的基因編輯技術已廣泛應用于農作物功能基因組學研究和作物遺傳育種改良，但由于小麥為異源六倍體，基因組比較龐大且背景復雜，遺傳轉化效率相對較低，目前仍然缺乏高效的小麥多基因編輯體系。

團隊利用CRISPR/Cas9系統和多順反子tRNA自剪切體系，開發了一種高效、通用的多基因編輯技術。以控制穗發芽抗性、氮吸收利用、株型、支鏈淀粉合成和磷轉運的6個基因作為靶基因，分別構建同時靶向2個、3個、4個和5個基因組合的多基因編輯載體，以黃淮麥區大面積種植的小麥品種鄭麥7698為受體材料，實現15個基因組位點同時編輯，獲得了2、3、4、5個基因編輯植株，最高編輯效率可達50%。團隊進一步通過胚拯救和后代分離，成功獲得了無轉基因、多個優異等位基因聚合的小麥新種質。

CRISPR/Cas9系統介導的小麥多基因編輯，獲得聚合多個優良等位基因的小麥新種質。這一小麥高效、通用多基因編輯體系的建立，將有助于促進小麥分子生物學研究和復雜性狀形成的網絡解析，定向創制小麥新種質，加速育種進程。

中國專家自主研發完全可降解支架

如何更好地治療心血管疾病，成為當下亟待解決的問題。近日，中國科學院院士葛均波領銜的團隊研制的新一代完全可降解支架備受關注。

心臟支架手術是治療冠心病的常用方法，但金屬支架植入后要永遠留在體內，并且患者需要長期服藥，這也成了支架患者的某種“心病”。研究發現，冠脈支架并不須在身體里“放置”一輩子，它的“服役”周期為支架植入冠狀動脈6個月，之后便可以“功成身退”，讓血管恢復其原來的面貌。

葛均波院士團隊開發的生物完全可降解支架歷經15年研發、科研攻關及臨床研究隨訪，擁有中國自主知識產權。這種XinSorb生物完全可降解，支架植入體內一段時間后，可對狹窄的冠脈血管作機械性支撐，同時釋放藥物防止再狹窄，之后緩慢降解并完全被組織吸收，最后血管結構功能完全恢復。

與傳統的永久性金屬支架相比，完全可降解支架由生物可降解或可吸收的材料制成，具有良好的組織相容性和生物降解性，在血管狹窄部位植入可降解支架后，既可以在前期有效地擴張血管，又可被逐漸降解。降解產物可通過代謝排除體外或被人體吸收利用，而不影響遠期血管功能。生物可降解（吸收）支架推廣使用將為心臟介入治療帶來新的發展機遇，造福更多的心血管病患者。

二維石墨烯結構效果圖

我國學者實現二維石墨烯的室溫鐵磁性

中國科學技術大學國家同步輻射實驗室科研團隊通過磁性金屬原子精確可控摻雜的策略，實現了二維石墨烯的室溫鐵磁性。研究成果日前發表在《自然-通訊》上。

石墨烯由于高載流子遷移率、長自旋擴散長度和弱自旋軌道耦合等優良性質，被認為是下一代自旋電子學應用中極具前景的材料。如何在本征抗磁的石墨烯中誘導出穩定的室溫鐵磁性，是石墨烯基自旋電子學器件制備面臨的首要問題之一。

科研人員基于以往二維過渡金屬硫屬化合物的磁性調控研究經驗和DFT材料模擬設計，認為精確可控的磁性過渡金屬（鐵、鈷、鎳等）摻雜是解決這一問題的有效方案。為了克服將過渡金屬原子嵌入石墨烯晶格的巨大勢壘，研究組利用氮原子構造錨定位點，將鈷原子牢固的束縛在石墨烯晶格中，從而提供穩定的局域磁矩，并通過鈷-氮-碳之間的軌道雜化形成鐵磁交換作用，最終實現石墨烯的室溫鐵磁性。

研究組利用兩步浸漬-熱解的方法，在氮原子輔助下，將鈷原子單分散摻雜在石墨烯晶格中，樣品在室溫下飽和磁化強度為0.11emu/g，居里溫度達到400K。通過同步輻射軟、硬X射線譜學技術和多種X射線譜學解析方法，研究人員證實了樣品中的鈷是以平面四邊形結構單元原子級分散于石墨烯晶格中，排除了磁性起源于鈷相關第二相的可能。進一步計算表明，該石墨烯體系具有金屬性的能帶構造，存在Fermi面處態密度顯著增強，以及π電子自旋極化，表明該石墨烯體系中的室溫鐵磁性起源于傳導電子中介的鐵磁交換機制，平面四邊形結構單元是室溫鐵磁性的主要來源。

科學家破解豆科植物幸存“密碼”

近日，中國科學院昆明植物研究所科研人員參與的豆科系統發育基因組學和根瘤菌固氮共生演化研究取得新進展。相關研究破解了豆科植物在“恐龍大滅絕”時期得以幸存并繁衍成為被子植物最成功的類群之一的“密碼”。

研究顯示，豆科的祖先起源于大約距今6700萬年前，即“恐龍大滅絕”時期。這一時期，包括裸子和蕨類植物等在內的大約五分之三的物種發生滅絕，豆科卻得以幸存。豆科植物與根瘤菌共生固氮體系，是自然界固氮效率最高、固氮量最大的生物固氮系統，每年可以固定17.2×107噸氮元素。

通過國際合作廣泛取樣、大規模RNA測序或淺層DNA測序，科研團隊新獲得391個豆科物種的700多萬核基因轉錄本的序列數據，結合其他已發表的基因序列數據集，覆蓋豆科所有的6個亞科59個族或族級分支的共計463種。

基于這些數據，科研人員得到高解析和高支持的豆科系統樹，解決一些長期存在爭議的系統關系。同時，在豆科中鑒定到28次全基因組二倍化或者三倍化加倍事件；并針對豆科亞科之間多個異源多倍化的假說進行65個豆科物種數據的比較分析，支持豆科祖先經歷多倍化。

研究表明，豆科早期全基因組復制事件可能為穩定有效的固氮根瘤提供豐富的遺傳物質基礎，為一系列生理、生態性狀的演化提供內在條件。同時，“恐龍大滅絕”時期物種大滅絕為豆科物種提供了更多的生態位，以及豆科穩定高效的固氮能力協同促進自身物種的多樣化進程，使之最終演化成為一個成功的被子植物類群。這一研究為了解新生代物種多樣性提供了重要的視角。