世界一流科技期刊文章精選

環(huán)境科學

HONO在不同季節(jié)的源（大于0）和匯（小于0）的平均日變化（圖片來源于中國科學院城市環(huán)境研究所網(wǎng)站）

大氣亞硝酸的大氣化學過程與來源研究

中國科學院城市環(huán)境研究所陳進生研究員、安徽光學精密機械研究所秦敏研究員等人合作，揭示了沿海城市大氣環(huán)境中亞硝酸氣體（HONO）的化學特征、分布及來源。相關成果發(fā)表于《大氣化學與物理》（Atmospheric Chemistry and Physics）。大氣HONO的光解是羥基自由基（OH自由基）的重要來源，識別大氣HONO來源對于理解大氣化學過程及模型準確模擬有重要意義。硝酸鹽光解很可能是春季和夏季主要來源，而NO2在BC表面光催化可能是秋季和冬季HONO主要來源?；贖ONO/NOx比值可以較好地擬合夜間HONO的濃度變化，而晝間需要結合硝酸鹽光解才能改善擬合結果。與臭氧光解相比，除了夏季午后，HONO光解在整個晝間都是OH自由基的重要來源。

電催化二氧化碳甲烷化研究新進展

華東理工大學材料科學與工程學院清潔能源材料與器件團隊劉鵬飛等人提出調節(jié)催化劑表面水覆蓋度提升深度還原產物的研究方法。相關成果發(fā)表于《能源與環(huán)境科學》（Energy & Environmental Science）?？稍偕茉措娏︱寗拥碾娀瘜W轉化技術可將二氧化碳還原為具有高附加值的燃料和化學品。然而，目前大部分電催化劑材料對深度還原產物（如8電子轉移的甲烷、12電子轉移的乙烯和乙醇等）的選擇性和反應速率較低，嚴重限制了這一技術的實際應用。密度泛函理論計算證明，在局部水濃度較低的銅表面上利于促進甲烷生成;進而可控制備出具有疏水性的碳包覆銅核殼結構，降低了催化劑表面的水覆蓋度。

光伏產品貿易自由化對全球碳減排具有重要意義

北京師范大學環(huán)境學院毛顯強教授團隊與合作者認為，破除光伏貿易壁壘將促進全球碳減排。相關成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。國際貿易在降低全球光伏產品價格及應用成本方面作用顯著。然而伴隨全球光伏市場擴張，貿易保護主義持續(xù)抬頭，關稅和非關稅貿易壁壘在光伏產品貿易中屢見不鮮。研究指出，光伏產品貿易對提高全球太陽能光伏發(fā)電裝機容量、光伏發(fā)電量及促進全球溫室氣體減排具有重要貢獻。應通過構建協(xié)調的貿易政策體系，推動貿易機制改革，加強區(qū)域及全球貿易合作，將光伏產品納入環(huán)境產品清單，能更好實現(xiàn)全球光伏產品貿易自由化、便利化，進而釋放其環(huán)境效益。

自然啟迪的二氧化碳水熱還原長鏈烷烴

上海交通大學環(huán)境科學與工程學院金放鳴教授研究團隊與合作者通過模擬地殼高溫高壓水熱環(huán)境，利用鐵鈷金屬將碳酸氫鈉還原為長鏈烷烴。相關成果發(fā)表于《美國科學院院報》（PNAS）。石油的成油機理有生物成油和非生物成油兩種學說。研究發(fā)現(xiàn)，碳酸氫根不僅充當碳源，還促進鈷氧化物的還原，原位生成高活性的鈷納米片催化中心，突破了化工領域鈷遇水即失活這一長期難解決的瓶頸問題。利用新開發(fā)的高溫高壓水熱原位紅外觀察表明，零價鈷的存在促進鐵表面羥基物種的生成，二者的協(xié)同作用增強反應中間體一氧化碳的吸附，有利于其進一步氫化偶聯(lián)，生成長鏈烷烴。該研究為石油的非生物成因學說提供了關鍵的實驗證據(jù)和機理闡釋。

不同季節(jié)顆粒硝酸鹽光解與Runknown的關系（BC著色）紅線和虛線分別代表對數(shù)擬合曲線和轉折點（圖片來源于中國科學院城市環(huán)境研究所網(wǎng)站）

環(huán)境科學

優(yōu)化的土地管理措施能極大提高全球陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力

武漢大學遙感信息工程學院沙宗堯教授與合作者在全球陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力研究方面取得新進展。相關成果發(fā)表于《自然·通訊-地球與環(huán)境）（Nature Communications Earth & Environment）。為應對全球變暖等氣候變化問題，我國提出“碳達峰”“碳中和”雙碳計劃，從國家層面實施了一系列戰(zhàn)略部署。全球陸地生態(tài)系統(tǒng)是重要的碳匯，通過綠色植物光合作用，每年可從大氣中吸收超過1000億噸的碳。這一研究基于全球近20年的植被遙感數(shù)據(jù)，結合全球氣象、土壤、地形地貌數(shù)據(jù)，采用鄰域相似性空間分析的方法，以鄰域土地管理措施為參考對象，繪制了土地管理措施優(yōu)化情景下，全球陸地生態(tài)系統(tǒng)植被固碳增加的通量地圖。

城市土壤有機碳庫空間分異規(guī)律與預測

中國科學院地球環(huán)境研究所王云強研究員團隊分析西安市表層土壤有機碳庫空間變異特征、分布規(guī)律和主控因子，并比較不同空間預測方法對城市土壤有機碳密度的預測效果。相關成果發(fā)表于《土鏈》（Catena）。西安市表層土壤有機碳庫相較于郊區(qū)具有一定富集性，距離市中心越遠，表層土壤有機碳密度越小;西安市表層土壤有機碳密度呈現(xiàn)短距離斑塊狀分布特征，主要受土壤質地、植被類型和人類活動（功能區(qū)、物理擾動、植被管理等）的綜合影響;合理管理，如減少清掃、修剪，經(jīng)常澆水等會增加城市表層土壤有機碳積累。文章也指出準確預測仍然具有挑戰(zhàn)性，需進一步研究城市特定因素和過程對土壤有機碳周轉的影響。

基于毒性效應調控的大氣污染防控機制研究

復旦大學環(huán)境科學與工程系大氣化學團隊與清華大學環(huán)境學院教授王書肖團隊和香港理工大學土木與環(huán)境工程系教授李向東團隊合作，提出基于毒性效應調控的大氣污染防控機制。相關成果發(fā)表于《自然·能源》（Nature Energy）。通過對固體燃料（能產生熱能或動力的固態(tài)可燃物質，如煤、薪柴、秸稈等）產生的氣溶膠開展研究，基于燃燒源現(xiàn)場測量、化學成分甄別、生物毒性解析和空氣質量模擬及暴露風險評估，闡明氣溶膠關鍵化學組分的源頭形成機制、人群暴露健康風險和生物毒性機制，發(fā)現(xiàn)我國民用固體燃料燃燒所產生的氣溶膠人群暴露風險比燃煤電廠排放的氣溶膠高出兩個數(shù)量級，進而提出面向人民生命健康為導向的空氣質量管理建議。

微生物生存“饑餓游戲”的新進展

清華大學環(huán)境科學與工程學院溫東輝教授與清華大學楊云鋒教授、美國俄克拉荷馬大學周集中教授合作，揭示微生物生存“饑餓游戲”的新進展。相關成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。研究發(fā)現(xiàn)，富營養(yǎng)環(huán)境中快生長菌“數(shù)強獨大”，慢生長菌被“競爭排除”;而在寡營養(yǎng)環(huán)境中，微生物更傾向于通過“抱團合作”來緩解資源限制、維持生命過程。由此，文章提出了以環(huán)境營養(yǎng)供給、個體生長策略、種間相互作用為核心的“饑餓游戲”假說。為了驗證這一假說，研究者進一步設置不同營養(yǎng)供給水平的微宇宙模擬實驗體系，確證了營養(yǎng)供給對不同策略型微生物的選擇及其相互作用關系的影響。

優(yōu)化土地管理措施全球陸地生態(tài)系統(tǒng)植被固碳增量通量地圖（2001-2019年）（圖片來源于武漢大學新聞網(wǎng)）

醫(yī)學前沿

強迫癥的發(fā)病可能和染色質結構失調有關

上海交通大學生物醫(yī)學工程學院林關寧教授團隊與上海交通大學醫(yī)學院附屬精神衛(wèi)生中心王振主任醫(yī)師團隊組合作，對強迫癥進行了核心家系（強迫癥患者及其健康父母）隊列的全基因組的研究。相關成果發(fā)表于《科學·進展》（Science Advances）。強迫癥在世界范圍的終身患病率可高達3%，其病因復雜、病理不清，影響因素包含環(huán)境和基因等。相關研究不僅證實了超罕見突變（新發(fā)嚴重突變）對強迫癥的發(fā)病可能有著顯著的作用，還提示這些突變所造成的染色質結構調控的異常將可能是強迫癥病理過程中的重要因素。研究還發(fā)現(xiàn)大約一半的患者攜帶至少一個嚴重的新發(fā)突變，也為強迫癥“新發(fā)突變假說”提供了新證據(jù)。

炎癥性腸病研究進展

首都醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院周德山教授團隊闡述了老化腸上皮miR-1/miR-124協(xié)同損傷腸黏膜屏障促進炎癥性腸病的新機制。相關成果發(fā)表于《克羅恩病與結腸炎雜志》（Journal of Crohns and Colitis）。隨著年齡增加，腸黏膜上皮miR-1-3p和miR-124-3p二者的輕度升高能夠發(fā)揮協(xié)同抑制黏蛋白糖基化修飾的限速酶—T合酶（T synthase）及細胞增殖周期蛋白CDK4/CDK6的作用，并證明了二者通過協(xié)同作用破壞腸黏膜屏障功能，促進老化腸黏膜炎性損傷的機制，為理解老年人易罹患結直腸炎性疾病提供了新的研究視角。表觀遺傳調控可能是老年人群腸黏膜屏障受損和慢性腸炎的重要因素，有望為臨床延緩衰老、健康老齡化和預防老年慢性腸病提供新方法。

糖尿病創(chuàng)面修復研究進展

中山大學附屬口腔醫(yī)院夏娟教授、李衛(wèi)昌副研究員團隊開發(fā)了一類新型形狀可編程層級結構復合膜修復體系，可有效促進創(chuàng)面的快速愈合與組織重建，為糖尿病創(chuàng)面的臨床治療提供了新的思路。相關成果發(fā)表于《微尺度》（Small）。糖尿病是一類以高血糖為特征的代謝性疾病。由于糖尿病創(chuàng)面（皮膚及口腔黏膜）存在長期慢性炎癥、膠原代謝異常、愈合困難等問題，傳統(tǒng)的治療方法大多無法取得滿意的愈合效果。文章重點探究了高分子纖維網(wǎng)絡結構對材料體系宏觀性能的影響規(guī)律及對糖尿病創(chuàng)面的修復機制，并通過理化性能測試、生物學檢測、動物實驗等手段，系統(tǒng)評價了其應用的靈活性、安全性和有效性。

DNA測序新技術

同濟大學附屬東方醫(yī)院院長陳義漢院士團隊與合作者開展研究，開發(fā)出基于UdgX的在單堿基分辨率水平上的DNA脫氧尿嘧啶的檢測技術。相關成果發(fā)表于《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）。Ucaps-seq測序技術是國際上第一個用酶法檢測DNA中的脫氧尿嘧啶（dU）堿基的技術，現(xiàn)存的dU測序技術均為化學法。通過借助被稱為UdgX的特殊的酶分子，發(fā)明了靈敏性好、特異性強和分辨率高的DNA脫氧尿嘧啶檢測技術，首次用酶法在單堿基分辨率水平上精準檢測DNA中的dU，實現(xiàn)了DNA中dU堿基檢測技術的根本性突破。Ucaps-seq測序技術對基因編輯脫靶具有強大的識別能力。

基于環(huán)境因素和基因風險交互影響的強迫癥表觀遺傳的發(fā)病機制假設（圖片來源于上海交通大學新聞學術網(wǎng)）

全基因組家系研究發(fā)現(xiàn)的OCD關鍵突變基因及它們可能影響的神經(jīng)遞質系統(tǒng)基因（圖片來源于上海交通大學新聞學術網(wǎng)）

醫(yī)學前沿

氣動軟體機器人研究進展

清華大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程系廖洪恩教授課題組提出的氣動驅動與控制系統(tǒng)，具有“正負壓一體化”和“可控充放氣”的獨特優(yōu)勢，可作為通用的氣動平臺，適用于研究氣動軟體機器人的多種氣壓需求和精細氣壓控制。相關成果發(fā)表于《軟體機器人》（Soft Robotics）。軟體機器人作為機器人領域的一個新興分支，與剛性結構相比，具有高柔順性、大自由度和環(huán)境共融性，在仿生機器人、搜索機器人、輔助設備和醫(yī)療機器人等領域都有潛在應用。該研究突破了軟體機器人氣動驅動方案的技術瓶頸，解決了現(xiàn)有氣動驅動方案單一壓力狀態(tài)、放氣過程壓力不可控的問題，對軟體機器人驅動和控制領域具有重要價值和意義。

血管平滑肌細胞感知、轉導與響應細胞外基質剛度的新機制

北京大學基礎醫(yī)學院周菁課題組報道了血管平滑肌細胞中的膠原受體——盤狀結構域受體1（DDR1）。相關成果發(fā)表于《生物活性材料》（Bioactive Materials）。血管平滑肌細胞具備可塑性，其表型可以響應多種微環(huán)境因素刺激而發(fā)生變化。其中，細胞外基質固有的機械信號（如基質剛度）可能與生物化學因素單獨或協(xié)同作用，參與調控平滑肌細胞的表型與功能。在多種常見的慢性血管炎性疾病中，如動脈粥樣硬化、高血壓和術后狹窄，動脈壁剛度顯著增加。DDR1可充當力學感受器，以不依賴于其配體的方式感知細胞外基質剛度升高，并介導細胞內力學信號轉導，抑制平滑肌細胞收縮功能并促進促炎因子合成，引起管壁微環(huán)境變化從而加重血管硬化。

人工視網(wǎng)膜新器件技術

復旦大學微電子學院陳琳教授團隊制備了一種高效、穩(wěn)定的柔性人工視網(wǎng)膜感知器件，可以同時實現(xiàn)電/離子和光的雙調制。相關成果發(fā)表于《納米快報》（Nano Letters）。視網(wǎng)膜的光敏感細胞為了避免刺激性光線的傷害，在視覺系統(tǒng)中通過自我調節(jié)來適應光線，這個過程被稱為光適應。利用這一器件也可以實現(xiàn)類似的光強響應變化。器件不僅具有光傳感器的作用，還能將光刺激轉化為電信號，對信息進行處理和存儲從而實現(xiàn)視覺記憶功能，這與人腦中的視覺系統(tǒng)功能相類似，真正實現(xiàn)了感知-存儲-計算一體化。光強可以從勒克司的幾分之一到超過104勒克司不等。此外，通過器件所能實現(xiàn)的噪聲點預處理功能，進一步提高圖像的識別率和效率。

運動促進神經(jīng)干細胞移植治療腦卒中的動物實驗進展

中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員潘光錦團隊與中山大學附屬第三醫(yī)院教授胡昔權團隊，以缺血性腦卒中（MCAO）動物為模型，在神經(jīng)干細胞治療方面展開深入合作，在神經(jīng)干細胞移植結合運動訓練促進移植神經(jīng)細胞的體內成熟和動物行為學功能修復方面取得進展。相關成果發(fā)表于《干細胞報告》（Stem Cell Reports）。隨著醫(yī)學進步，腦卒中患者的生存率得到提高，但在存活患者中80%以上遺留神經(jīng)功能障礙，如常見的運動感覺功能障礙，目前尚無有效治療手段。研究表明，運動訓練可以促進移植細胞的成熟和整合，神經(jīng)干細胞移植結合運動訓練的組合介入有望為相關神經(jīng)疾病提供新型治療方案。

可控并聯(lián)平臺應用示范（圖片來源于清華大學網(wǎng)站）

正負壓一體化可編程壓力氣動驅動系統(tǒng)原型機及單路氣動方案原理（圖片來源于清華大學網(wǎng)站）

植物科學

油茶基因組圖譜和群體基因組學研究

中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所姚小華等人與合作者破譯了油茶的遺傳密碼。相關成果發(fā)表于《基因組生物學》（Genome Biology）。油茶，泛指山茶科山茶屬植物中油脂含量高、具有一定栽培面積的、有經(jīng)濟栽培價值的物種的總稱，是我國主推的重要木本油料樹種。油茶籽油中不飽和脂肪酸達90%以上，以單不飽和脂肪酸油酸為主，富含角鯊烯、維生素E、甾醇、多酚等成分。研究者以二倍體油茶為對象，構建了油茶全基因組圖譜，明確了油茶的起源和演化機制，結合200余份代表性油茶品種油脂高速合成期種仁的轉錄組數(shù)據(jù)，挖掘了油脂性狀的關鍵基因及變異位點，揭示了油茶以種子油脂為栽培目標的馴化遺傳機制。

蘋果樹腐爛病菌致病機理研究

西北農林科技大學植保學院黃麗麗等人揭示了蘋果樹腐爛病菌Vm-milR1通過抑制受體蛋白激酶基因表達，從而抑制寄主免疫反應并促進病菌侵染的分子機制。相關成果發(fā)表于《新植物學家》（New Phytologist）。研究發(fā)現(xiàn)Vm-milR1在侵染寄主過程中高度誘導表達，將Vm-milR1敲除后導致病菌的致病力大幅度下降。接種Vm-milR1敲除突變體可以誘導寄主活性氧的產生、胼胝質沉積和免疫相關基因的高效表達，Vm-milR1可以抑制寄主類受體蛋白激酶基因MdRLKT1和MdRLKT2的表達，進一步利用過表達和沉默試驗證明，MdRLKT1和MdRLKT2正調控寄主產生對蘋果樹腐爛病菌的抗病性。

蒺藜苜蓿復葉模式建成的分子機制

中國科學院西雙版納熱帶植物園賀亮亮、陳江華等人針對蒺藜苜蓿復葉模式建成過程中關鍵基因和激素信號等展開綜述，比較了不同物種間復葉發(fā)育機制的異同。相關成果發(fā)表于《植物科學前沿》（Frontiers in Plant Science）。通過對豆科模式植物蒺藜苜蓿葉發(fā)育的研究，積累了對復葉形態(tài)建成的基因調控基礎。研究者進一步總結了蒺藜苜蓿復葉性狀相關的遺傳調控因子;描述了復葉模式建成中干細胞活性和邊界劃分的調控模型;探討了復葉模式建成中生長素的作用模型和背腹極性的調控機制;提出了未來復葉發(fā)育研究中值得關注的重點內容，以及在紫花苜蓿上的應用前景等。

利用根系解剖結構揭示草原植物根系功能

中國科學院植物研究所白文明研究組以內蒙古典型草原常見的32種植物為研究對象，從根系解剖結構的角度揭示了內蒙古典型草原植物根系結構與功能隨根級的變化規(guī)律，以及單子葉植物和雙子葉植物根系吸收和傳輸?shù)臋嗪獠呗浴Ｏ嚓P成果發(fā)表于《新植物學家》（New Phytologist）。研究發(fā)現(xiàn)，單子葉植物根系的所有根級都存在皮層和菌根侵染，而隨著根級的升高，內皮層的細胞壁加厚程度和中柱的比例升高。雙子葉植物的根系隨著根級升高，皮層厚度和菌根侵染顯著下降，中柱比例顯著升高，表明雙子葉植物的根系功能在高級根由吸收轉變?yōu)閭鬏敗＿M一步研究發(fā)現(xiàn)，單子葉植物和雙子葉植物通過不同的皮層和中柱比例實現(xiàn)吸收和傳輸功能的權衡。

油茶品種群體關聯(lián)分析發(fā)掘油脂產量與品質的調控基因（圖片來源于中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所網(wǎng)站）

油茶果實（王開良攝）（圖片來源于中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所網(wǎng)站）

植物科學

擬南芥芽再生染色質狀態(tài)動態(tài)圖譜

中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心王佳偉研究組揭示了生長素和細胞分裂素時序性調控外植體體細胞命運轉變，誘導細胞多能性產生，并進而實現(xiàn)芽再生的分子機制。相關成果發(fā)表于《發(fā)育細胞》（Developmental Cell）。植物芽再生一般分為兩個步驟：先是離體植物組織（外植體，explant）在高生長素/細胞分裂素配比培養(yǎng)基（callus induced medium， CIM）上誘導愈傷組織（callus）形成，接下來在高細胞分裂素/生長素配比培養(yǎng)基（shoot induced medium， SIM）上誘導芽的發(fā)生。研究者挖掘到一系列可能在芽再生過程中發(fā)揮作用的轉錄因子，為我們理解植物細胞重編程及細胞命運轉變提供了全新的視角。

豚草天敵廣聚螢葉甲耐寒性快速適應的生理與分子遺傳機制

中國農業(yè)科學院植物保護研究所周忠實等人研究發(fā)現(xiàn)，豚草天敵昆蟲廣聚螢葉甲北京種群比廣西種群具有更強的耐寒能力。相關成果發(fā)表于《害蟲科學》（Journal of Pest Science）。豚草原產于北美洲，是一種惡性入侵雜草，在我國華南至東北的大部分地區(qū)均有分布。廣聚螢葉甲是豚草專一性天敵，對南方十幾個省區(qū)市的豚草起到了非常顯著的持續(xù)控制作用，有效抑制了豚草種群的擴張和蔓延。比較研究發(fā)現(xiàn)，北京種群成蟲體內總糖、海藻糖、甘油、脂質和脯氨酸等耐寒性物質含量及Tret1a等耐寒關鍵基因表達水平均明顯高于廣西種群。研究結果有助于指導在更高緯度豚草發(fā)生區(qū)利用廣聚螢葉甲開展有效的生物防治工作。

油桃形成的遺傳機制

中國科學院武漢植物園揭示了油桃形成的分子機理。相關成果發(fā)表于《新植物學家》（New Phytologist）。油桃是普通桃的變種，起源于中國。油桃果皮質地明顯不同于普通桃：油桃果實表皮無毛，光滑發(fā)亮、顏色鮮艷，好似涂了一層油;而普通桃果實表皮有絨毛，顏色較暗、無亮光。研究發(fā)現(xiàn)，控制油桃果實無毛性狀的G位點包含一個PpMYB25候選基因。研究進一步揭示了桃PpMYB25和PpMYB26協(xié)同調控果實表皮毛發(fā)育和表皮蠟質積累，當它們的表達同時受到干擾后，就產生了桃的變種——油桃。果實表皮蠟質合成可有效地防止果實水分散失，研究結果為改良桃果實耐貯藏性提供了新思路。

中國主栽食用玫瑰的“復雜網(wǎng)狀起源”假說

中國科學院昆明植物研究所胡金勇研究員等人收集了16個國內主栽食用玫瑰品系，構建了涵蓋薔薇屬所有主要分類群的質體基因組系統(tǒng)樹，追溯了中國食用玫瑰種質間的遺傳關系及其可能的野生近緣種。相關成果發(fā)表于《園藝研究》（Horticulture Research）。文章指出，可能有6個野生種作為母本參與了中國主栽食用玫瑰種質的形成;至少9個野生種參與了現(xiàn)有主栽食用玫瑰品種的形成，野生玫瑰、“大馬士革”和法國薔薇是參與多個食用玫瑰品種形成的主要貢獻者?，F(xiàn)有主栽種質中僅“金邊玫瑰”和“墨紅玫瑰”具連續(xù)開花習性，YN01、YN02、“商水玫瑰”、“定陶玫瑰”和“紫枝玫瑰”具有偶爾二次開花現(xiàn)象，其他種類均為一次開花品種。科

通過染色質狀態(tài)轉變和順式作用元件分析挖掘再生重要轉錄因子的示意圖（圖片來源于中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心網(wǎng)站）

15種染色質狀態(tài)的注釋及不同染色質狀態(tài)與轉錄調節(jié)因子ChIP-seq的關聯(lián)性（圖片來源于中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心網(wǎng)站）

（本欄目責編：黃雪霜）