01. 成果简介 荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization，FISH）是一种以荧光标记取代同位素标记而形成的新的原位杂交方法。其通过杂交探针序列及其荧光，能提供标记位点在细胞核内的空间位置信息，与基于染色质构象捕获（Chromatin Conformation Capture，3C）等各种生物技术（如4C，5C，HiC，ChIA-PET等）互补，成为研究染色质结构不可或缺的重要技术之一。 传统的荧光原位杂交技术一般以含有目标物种来源的一段完整基因组片段作为模板，通过生物酶的作用进行片段化，之后进行荧光标记做出杂交探针，再固定细胞中，通过碱基互补配对原理对特定的基因组片段进行荧光标记并成像，获得具体的核内空间信息。但是，传统的原位杂交技术受限于模板本身的特性，具有准备时间长、所需模板量大、基因分辨率低、克隆中含有重复片段、需要加入物种特异的Cot-1DNA等缺点。尤其是其分辨率低的特点（分辨率在百kb的数量级），让它在应用中受到了很大的限制。 本项成果提供了一种新的针对目标核酸靶标探针的制备方法（见图1），该方法比传统的FISH技术的分辨率提高了1-2个数量级（见图2），可应用于传统荧光原位杂交因分辨率不够而不能探测、或者被错误探测的地方。该成果的具体步骤（见图1）包括：（1）获取感兴趣的靶DNA序列；（2）使用转座酶将靶DNA序列进行片段化的同时，在片段化的DNA序列两端加上接头序列；和（3）利用所述接头序列，获取所述片段化的DNA序列，以产生探针。本项成果的技术优势在于：快速高效、模板需求量低、基因组分辨率高、且不需要Cot-1DNA。 图1 探针制备方法的具体步骤。 02.应用前景 本项成果是一种快速高效、模板需求量低、基因组分辨率高、且不需要Cot-1DNA的荧光原位杂交方法，可作为现有的传统荧光原位杂交技术的可选替代方案。尤其是该方法的分辨率高，比传统的FISH技术的分辨率高1-2个数量级（见图2），因此可应用于传统荧光原位杂交因分辨率不够而不能探测、或者被错误探测的很多地方。 例如，在基因组的三维结构中，TAD（拓扑结构域）是结构和功能的基本单元。TAD内部和TAD之间的增强子和启动子发生的错误的相互作用，是一些癌症发生的根本原因。而传统的FISH技术因为分辨率的限制，探测不到这些错误的相互作用。因此本项成果在临床有着广泛的应用，可以用于癌症及一些其它疾病的极早期检测。 图2  相比于传统的BAC FISH（图上方绿条，长度为152kb），仅用1.170 kb（红条）长的TN5探针，就可以得到要标记的基因组位点的图像。 图中细胞核（蓝色）中，红色和绿色的点相互重叠，说明Tn5 FISH可以用传统的BAC FISH进行验证。黄色箭头表示用Tn5 FISH（红色通道，左上角插入图）或BAC- FISH（绿色通道，左下角插入图）进行成像。图中比例尺为5μm。03. 知识产权 本项成果已申请1项国内发明专利，目前正在申请国际专利。04. 团队介绍 本项目团队负责人为清华大学教授、博士生导师，国家首批千人。团队的主要研究方向涉及：生物信息学和基因组三维结构新方法的开发，利用细胞超分辨率成像、分子成像和生物信息学的方法进行基因组三维结构和系统生物学的研究选。团队负责人曾多次主持或参与美国NIH的R01科研项目、中国国家自然科学基金及科技部的科研项目，已发表高水平学术论文200余篇。05. 合作方式 专利许可、合作开发。06. 联系方式 邮箱：zhangxinrui@tsinghua.edu.cn

本项目在国家重大科学仪器专项项目支持下，经过4年产学研用相结合技术攻关，成功研制了能表征样品形貌与内部纳米级结构的新型扫描探针显微镜，并实现了产业化。 研制了高稳定度激光器、高灵敏度光学检测器、高Q值扫描探针等核心关键部件，突破了基于ARM+DSP的自适应随机共振微弱信号检测方法、基于脉冲发送皮层模型多频超声图像融合方法以及基于非下采样剪切波变换的局部方差融合方法等核心关键技术，建立了RBG 彩色图像融合模型，成功研制了能表征样品形貌与内部纳米级结构的新型扫描探针显微镜。同时，通过在航天、医学、生物材料、电子器件等领域的实际使用，进一步改进与完善，提高了仪器的可靠性、有效性和实用性。 图1 成果展示 【技术优势】 在内部超声图像分辨率、最大可检测样品厚度等指标方面达到了国际领先水平。 【技术指标】 与国内外同类仪器比较，总体技术指标到达了国际先进水平，部分指标达到了国际领先水平。经过具有国家仪器检测资质的第三方测试结果，各项技术指标见下表： 【资质荣誉】 2021年湖北省科技进步二等奖。

依据国家规定，白光LED将逐步取代白炽灯，但其光谱中红绿光太少，蓝光太多并泄漏，偏离太阳光谱很多，长期照明将对人体的生理和心理产生不良影响，损害健康，不适用于室内照明，加紧改造白光LED发光光谱刻不容缓。用单个紫光LED辐照高效RGB三基色荧光粉生成白光是当前最佳方案，具有价格便宜、驱动方便、和传统白光LED工艺兼容的优点，适当调整三基色比例可使光谱与阳光谱尽可能靠近，提高显色指数，降低色温，防止蓝光泄漏，形成暖白光，适合于人类室内照明。这也是中村修二（诺贝尔奖获得者）在2015年7月提出的方案。本项目自主研发了能在紫光（395nm-410nm）激发下可发红、蓝、绿（RGB）的高效三基色掺稀土的下转换荧光粉，用这些荧光粉涂敷在紫光LED芯片上可发高效、暖色温白光，其发光光谱和太阳光靠近，没有蓝紫光泄漏。可用于室内健康照明，替代白炽灯、日光灯和节能灯，也可用于博物馆、服装、医疗等高显色的特殊照明领域。

本项目自主研发了能在紫光（395nm-410nm）激发下可发红、蓝、绿（RGB）的高效三基色掺稀土的下转换荧光粉，用这些荧光粉涂敷在紫光LED芯片上可发高效、暖色温白光，其发光光谱和太阳光靠近，没有蓝紫光泄漏。可用于室内健康照明，替代白炽灯、日光灯和节能灯，也可用于博物馆、服装、医疗等高显色的特殊照明领域。

组蛋白的翻译后修饰对于表观遗传调控及多种生物学过程具有重要意义。一系列新的赖氨酸化学修饰（如巴豆酰化、琥珀酰化等）展示出组蛋白修饰前所未有的多样性及动态变化特征。可遗传编码的光交联探针已经成为研究活细胞内蛋白-蛋白相互作用的重要工具，成功地将该技术拓展到组蛋白的化学修饰研究中，开发了可遗传编码的组蛋白光亲和标签，将会极大地推动组蛋白化学修饰的识别机制和功能研究。该技术的设计包括两个部分：a）一套带有翻译后修饰的赖氨酸遗传编码系统，可以在特定位点插入带修饰的赖氨酸。此外，在赖氨酸的主链上还带有光交联基团，可在UV光下与修饰相关的蛋白发生共价交联，可以用于研究该修饰特定的效应蛋白。b）一套带有保护基团的赖氨酸遗传编码系统，保护基团可以在大肠杆菌自身的还原性环境中发生脱除，将带有光交联基团的赖氨酸定点插入到组蛋白当中，用于证实交联到的效应蛋白的特异性。该团队以巴豆酰化修饰为代表，发展了该技术对应的赖氨酸巴豆酰化修饰的光交联探针（K*cr）和带有保护基团的光交联探针（PNBK*）两个探针，将这两种探针分别引入到组蛋白H3的56位和79位，并通过光交联基团捕捉到了H3上79位巴豆酰化的去乙酰化酶Sirt3。

已有样品/n中国科学院武汉物理与数学研究所在国内率先研制成功具有自主知识产权（一种长短稳兼优的被动型原子频标）的小型化铷原子钟，体积仅为0.23 升，功耗8瓦，天稳天漂指标均达到1×10-12 水平，其工作温度范围宽，可覆盖-40～+65℃并在全温度段保持优于2×10-10 的频率准确度，整机指标达到国际先进水平。小型铷原子钟作为物理学与电子学高度结合的产物，将逐步取代晶振成为众多系统的高精度时间/频率源，可广泛应用于全球移动通信

本发明公开了一种原子发生器，包括真空法兰、气体引入模块、 加热模块、隔热模块、冷却模块和出口模块，气体引入模块包括供气 源、真空微调阀和供气管;加热模块包括电源、钨毛细管和钨加热子; 隔热模块包括固定安装在所述真空法兰上的钼隔热层;冷却模块包括 套接在所述钼隔热层上的冷却套;出口模块包括设置在钨毛细管下方 的出口支座，出口支座固定安装在钼隔热层上，其上设置有锥状内孔， 锥状内孔的中心线与所述钨毛细管的中心线同线并且其顶端的直径小 于其底端的直径。本原子发生器在原子出口处添加了一个有锥状内孔 的出口支