2020年4月14日，同济大学生命科学与技术学院高绍荣团队与江赐忠团队在《Nature Communications》杂志在线发表了题为“Chromatin architecture reorganization in murine somatic cell nuclear transfer embryos”的研究成果。他们采用了经过优化的少量细胞全基因组染色质构象捕获技术（sisHi-C），对小鼠SCNT胚胎发育过程进行连续采样，并详细描绘了SCNT植入前胚胎染色质高级结构的动态变化过程。 体细胞核移植（SCNT）技术是将已经分化的体细胞移入去核卵母细胞内，使体细胞的染色质发生重编程，继而重启胚胎发育过程并获得完整个体的技术。虽然SCNT是目前为止唯一一种可以使体细胞获得完整全能性的手段，但是由于在重编程过程中出现了各种表观遗传水平修饰的异常，使得SCNT胚胎的发育能力处于较低水平，也极大程度地限制了该项技术的应用前景。高绍荣教授团队长期致力于小鼠SCNT胚胎发育异常原因的探索。2016年通过对早期克隆胚胎进行卵裂球活检，并结合单细胞RNA测序技术首次建立了植入前核移植胚胎发育命运追踪系统，发现了组蛋白去甲基化酶Kdm4b和Kdm5b分别对克隆胚胎2-细胞和4-细胞时期的发育阻滞起到关键作用。两年后，又通过对不同发育命运体细胞克隆胚胎进行全基因组DNA甲基化高通量测序分析，详细地研究了小鼠克隆胚胎着床前发育过程中DNA甲基化修饰的重编程过程，并揭示了异常的DNA再甲基化（DNA re-methylation）是导致克隆胚胎着床后发育异常的关键因素。在哺乳动物中，染色质三维结构对基因的调控起着非常重要的作用。但是，受制于小鼠SCNT胚胎样本取材困难和Hi-C技术对细胞样本起始量高的限制，小鼠SCNT植入前胚胎发育过程中染色质三维结构的动态变化过程尚未被全面研究过。 在本研究中，研究人员收集了核移植后多个时间点的胚胎并利用优化的微量细胞sisHi-C技术对染色质高级结构进行了检测，通过数据分析发现，在体细胞核被注射到去核的卵细胞后，随着典型三维染色质结构的消解，供核体细胞染色质的近距离相互作用优先解开，并迅速由间期转化为类中期状态。在这期间出现了一个非常有趣的现象，当供体细胞在去核卵母细胞中被人工激活1个小时后，基因组经历了从类有丝分裂中期向类第二次减数分裂中期的转变。 图1. SCNT胚胎基因组在短时间内由有丝分裂类中期转变为减数分裂类中期 在SCNT胚胎发育6小时进入类原核期（对应正常受精胚胎PN3时期）后，重新出现了较弱的区室结构和拓扑相关结构域（TADs）信号，这很可能是再次退出中期的结果。随后，TADs信号在一细胞晚期逐渐减弱，直到2细胞早期降到最低值，在2细胞晚期到8细胞卵裂期逐步重新建立，直到囊胚期成熟（图2）。 图2. SCNT胚胎发育各个阶段的TAD强弱变化 随后研究人员将小鼠SCNT与正常受精胚胎发育sisHi-C公共数据集进行比较分析后发现，SCNT胚胎在2细胞期的远距离（>2 Mb）相互作用较正常受精胚胎明显降低。同时，早期（2到8细胞期）受精胚胎与SCNT胚胎的区室结构及TADs也存在着明显的差异。 前期的很多研究表面小鼠SCNT胚胎在合子基因组激活（ZGA）时期有大量的基因未能被正常激活。于是，研究人员想到染色质空间结构的异常是否会导致增强子与启动子之间的相互作用无法成功建立？结果表明，在小鼠正常受精卵的ZGA时期的关键基因Zscan4d的启动子与上游的超级增强子有着强烈的相互作用，而这种互作却无法在SCNT胚胎中被观察到（图3）。这类基因的激活异常很可能就是SCNT胚胎发育能力低下的原因之一。那么，造成染色质高级结构的异常的原因究竟是什么呢？研究人员证实这是由于供体细胞基因组中持续存在的组蛋白H3K9me3修饰无法被正常擦除造成的。通过在SCNT胚胎中过量表达组蛋白去甲基化酶Kdm4d来降低H3K9me3修饰水平， SCNT胚胎的染色质空间构象会趋向正常受精胚胎，且Zscan4d的启动子与超级增强子的互作也得到了部分的修复（图3）。这说明H3K9me3修饰是核移植胚胎中染色质高级结构重编程的重要障碍，也证实了在胚胎基因表达调控过程中组蛋白修饰和染色质高级结构的协同作用。 图3. SE-P互作异常影响ZGA相关基因表达，并能被过量表达Kdm4d部分纠正 综上，这项研究对小鼠SCNT胚胎发育过程中的染色质三维结构重塑进行了系统的研究，这也为今后进一步纠正SCNT胚胎发育过程中的表观遗传屏障提供了新的思路。 图4 本研究的模式图 同济大学生命科学与技术学院博士研究生陈墨、朱乾书和李翀副研究员为本文共同第一作者，高绍荣教授、江赐忠教授和刘晓雨研究员为本文共同通讯作者。该研究得到了科技部、基金委和上海市科委项目的支持。

本发明提供一种脂肪酸修饰的有机荧光染料生物探针，该有机荧光染料生物探针是在有机荧光染料或量子点上连接脂肪酸形成的有机荧光染料探针或量子点探针。本发明的效果是该生物探针制备方法简单，对丝状菌细胞具有较好的标记靶向性，为标记丝状菌细胞进行污泥膨胀的预警研究提供方便。在标记过程中增加了生物探针与丝状菌细胞的生物相容性。该生物探针对丝状菌的毒性低，灵敏度高，使用量少。

成果与项目的背景及主要用途： 将太阳能转换为电能是目前各国研究的重点, 它具有清洁、不需要燃料、能广泛的应用于各个领域等优点。由于成本低，转化效率高，染料敏化纳米晶太阳能电池近年来成为纳米技术和光电转换材料研究领域的热点, 其发展可解决硅电池原材料紧缺的问题，具有很广阔的发展前景。二氧化钛广泛应用于染料敏化太阳能电池（DSSC）的制备，但因 TiO2 薄膜结构缺陷的存在，不利于电子的传输，制约了光电转换效率的进一步提高，可通过制备 TiO2/ZnO 复合薄膜解决这一问题。采用天然色素（黑果枸杞色素和河湟红花黄色素）或染料对光阳极进行敏化处理可进一步降低成本，简化工艺流程。该项目成果具有成本低，生产工艺简单，生产过程中无污染等优点，比传统硅电池具有更为广泛的用途，可实现太阳能电池的轻量化、薄膜化，并易于设计成不同形状以满足不同使用环境的需要。 技术原理与工艺流程简介： 染料敏化太阳能电池主要是由纳米晶半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解液、导电基底以及对电极等几部分组成的。染料敏化太阳能电池的原理是源于光合作用的启发，其具体实现的方式是通过染料分子吸收太阳光中的光能，从而激发染料分子中的电子变成受激发的状态，通过与之复合的多孔薄膜传导出来。本项目采用溶胶凝胶法制备 TiO2/ZnO 复合薄膜，染料敏化太阳能电池的主要制备过程如下： 技术水平及专利与获奖情况：实验室成熟阶段 应用前景分析及效益预测： 生产成本较低，仅为硅太阳能的 1/5~1/10，且使用寿命较长，如进一步提高光电转换效率，可逐步取代硅太阳能电池。 应用领域：太阳能发电站、电子设备、太阳能建筑等，逐步取代硅太阳能电池

本发明提供了一种基于生物信息学的方法构建蔷薇科原始染色体的方法及其应用。本发明方法是通过对比苹果、草莓和梅花三个蔷薇科已知基因数据，鉴定同源基因，确定参考物种染色体间关系，确定已测序物种与参考物种染色体间关系，从而构建蔷薇科原始染色体和确定测序物种从祖先染色体的进化历史。

项目成果/简介:本发明提供了一种基于生物信息学的方法构建蔷薇科原始染色体的方法及其应用。本发明方法是通过对比苹果、草莓和梅花三个蔷薇科已知基因数据，鉴定同源基因，确定参考物种染色体间关系，确定已测序物种与参考物种染色体间关系，从而构建蔷薇科原始染色体和确定测序物种从祖先染色体的进化历史。

本发明公开了一种改良的Grocott六胺银染色方法及其应用。该染色方法包括石蜡组织切片的制作步骤、染色步骤、脱水透明步骤以及封片步骤，其中，在所述石蜡组织切片的制作步骤中，将切好的蜡片粘附于经APES处理的载玻片上。该方法解决了染色过程容易脱片的缺陷，特别是对于体型较小的西花蓟马，未脱片率达到70％以上。另外，本发明染色方法得到的切片的虫体内部组织显红色，虫体内的芽生孢子呈现黑色，清晰可见，染色效果极佳。

可以量产/n宫颈癌是女性常见恶性肿瘤之一，通过早期筛查发现和治疗癌前病变，就可以阻断其发展为宫颈癌。因此发展有效快速的宫颈癌筛查技术，同时又简单便宜，是一项十分必要且任务艰巨的工作发明的特殊染液被涂抹于上皮组织后，如果有癌变细胞存在，叶酸及叶酸复合物就会经过这些细胞表面的叶酸受体介导，迅速进入细胞浆，同时还原型的亚甲蓝也被带入细胞浆。叶酸被还原成四氢叶酸，参与一碳单位的代谢过程。还原型的亚甲蓝则被细胞内广泛存在的活性

为从根本上治理杨、柳飞絮污染，克服杨树和柳树产业发展的瓶颈问题提供了创新解决方案。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 （1）阐明了杨树和柳树的遗传分化机制，建立了杨柳科植物大遗传系统研究平台，创建了木本植物遗传研究的新模式体系。本项目首次在基因组水平明确了杨属和柳属两个姊妹属的进化关系，比较基因组学结果表明：杨柳科植物的共同祖先经过二倍化形成了杨树，杨树的两条染色体发生了断裂与重新融合，染色体重新融合的结果导致柳树的产生。以前杨树和柳树是作为独立的体系进行遗传研究的，由于两者基因组有高度的相似性，本项目建立了将两者作为一个大遗传系统进行研究的分子平台。 （2）阐明了杨树和柳树的性别决定系统以及杨柳科植物性染色体演化的分子机制。发现杨树性别决定基因定位在19 号染色体近端粒区域，为XY 性别决定系统；而柳树性别决定基因均定位在15 号染色体的着丝粒附近，为ZW 性别决定系统。杨柳科植物虽然起源于同一个古四倍体祖先，但这两个姊妹属的性染色体分别由两条不同的常染色体进化而来，并且常染色体向性染色体的转变发生在杨树和柳树物种分化之后，性染色体在这两个姊妹属中独立起源和进化，分别演化形成XY 和ZW 两种完全不同的性别决定系统。 （3）发现了飞絮发生发育过程，揭示了杨树性别决定基因及其作用机制。发现美洲黑杨性别决定区的2 个Y染色体特有的基因FERR-R 和MSL。FERR-R 基因具有抑制雌蕊发育的功能，该基因是由一个在雌花发育早期特异表达的促雌基因（FERR）复制产生。杨树雄株中，FERR-R 基因通过产生small RNA 对FERR 基因的启动子进行甲基化，同时降解FERR 基因的转录产物，在杨树雄株中关闭了FERR 基因的表达，从而导致雄株中雌蕊不发育；而雌株中没有FERR-R 基因，FERR 基因表达不受抑制，雌蕊可以正常发育。MSL 基因转录产生长片段非编码RNA，具有促进雄蕊发育的功能。杨树雄株由于存在MmS 促雄基因，所以雄花原基发育，但雌株中没有MmS 促雄基因，所以雄花原基不发育。 （4）建立了杨树和柳树的性别早期鉴定和标记辅助选择育种技术体系。选育雄株品种在生产上进行推广，可以有效的解决杨、柳飞絮问题，因此苗木性别的早期鉴定至关重要。然而苗木性别的早期鉴定一直存在可靠性低、误检率高等问题。本项目利用杨树Y 染色体特异序列和柳树W 染色体特异序列开发了用于杨、柳性别鉴定的特异分子标记，分别在美洲黑杨、山杨和簸箕柳苗木性别的早期鉴定工作中实现100%准确率。杨、柳性别早期鉴定技术在“国家林草局南方林木种子检验中心”开展的杨、柳种苗抽检工作中得到应用。 本项目取得的原始创新性研究成果，不仅使我国在相关研究领域处于国际领跑地位。通过解决技术瓶颈背后的核心科学问题，促使基础研究成果走向应用，为从根本上治理杨、柳飞絮污染，克服杨树和柳树产业发展的瓶颈问题提供了创新解决方案，为通过科技创新服务生态文明和美丽中国建设提供了典型案例，将带来巨大的经济效益、社会效益和生态效益。

棉纤维（或者苎麻）作为典型的高分子纤维素，其最大优点为强度高、抗皱性好、透气性好、吸湿性强因而穿着舒适，一直以来受到广大消费者的青睐。但是，纤维素存在一些缺点：耐稀碱不耐酸、经水洗和穿着后易变形起皱、不耐微生物作用。尤其是其在染整加工过程中所形成的水污染依然是一个难于解决的大问题。 为了充分开发棉纤维潜在的功能和实现清洁化生产，对棉等纤维素纤维进行各种功能化改造已成为国内外纺织科技工作者和产品制造者采用的一种重要方式。无盐或低盐染色助剂，不仅可以作为棉纤维的阳离子化改性剂，也可以作为无盐染色交联剂，是比较直接有效解决活性染料染色问题的途径之一。 端氨基脂肪族超支化聚合物中的氨基／胺基官能度大，反应活性高，能够与织物纤维中的多种活性基团（如羟基、氨基、羧基等）结合，实现纤维素的阳离子化改性，增加活性染料的结合量，减少活性染色过程中无机盐的使用，对环境友好，是一种符合欧盟生态纺织品Oeko-Tex Standard100标准的新型染整加工技术。 技术特点： 1．减少2／3无机盐用量； 2．处理织物的其他物理机械性能不受影响； 3．废水COD，BOD降低。