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。

研究背景 ：由于我国有许多矿物资源的开发生产过程中会产生大量的 含铅废渣，如不能实现资源的综合利用，不但会给环境带来巨大的污染， 而且浪费了自然资源，造成经济损失。因此，目前多采用湿法冶炼取代高 温火法冶炼回收废铅，在低温、常压下以铜烟灰、铅泥、酸浸渣、炼锌废 渣和炼铋废渣等废渣为原料制取铅盐系列产品。 这样既不但可以综合利用 资源，回收其它有价金属，而且具有良好的经济、社会和环境效益，从根 本上解决环

团队首次发现，在经过几十年的静止后，全球地表风速从2010年开始快速反弹，并已在短短8年间恢复到1980年左右的水平。最近的增长速度是2010年以前下降速度的三倍，其中北美、欧洲和亚洲三个区域增长最为显著。 团队还研究了全球地表风速静止逆转的潜在原因。此前有假设认为，植被生长活动增强或城市化引起的地表粗糙度增加导致了全球风速静止。但是，团队根据相关研究，依次否定了植被生长变化和城市化的

中国科学技术大学科技考古实验室长期坚持金属资源考古研究，近几年在豫西、豫西南一带展开调查研究，发现直到商代殷墟时期，仍然在开采利用豫西铅矿。二里头青铜产业初期所需铜、铅、锡的产地都应在豫西地区，这正是二里头历史性地被选择为最早青铜国家所在的决定性因素之一。

中国科学技术大学计算力学团队发展了纳米限域传质理论模型，分析了该非对称纳米通道中离子/质子的整流传输现象，揭示了限域空间内金属离子和质子的双向快速整流传输机制。

本试验通过石蜡切片技术对湘军金鱼性腺组织进行切片观察，发现9月龄的雄性湘军金鱼精巢中有大量的成熟精子，11月龄的雌性湘军金鱼卵巢中有成熟卵子。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 洪迪珊 湖南师范大学生命科学学院/生物科学 2018/2022 陈雨薇 湖南师范大学生命科学学院/生物技术 2018/2022 刘雨欣 湖南师范大学生命科学学院/生物科学 2019/2023 马彤彤 湖南师范大学生命科学学院/生物科学 2019/2023 黄志娴 湖南师范大学生命科学学院/生物科学 2018/2022 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 刘少军 湖南师范大学生命科学学院/鱼类遗传育种 教授 鱼类遗传育种 王余德 湖南师范大学生命科学学院/鱼类遗传育种 讲师 鱼类遗传育种 四、项目简介 为探究湘军金鱼的胚胎发育过程、能育性、倍性以及Chordin A基因在湘军金鱼的双尾性状形成过程中的作用，本试验通过石蜡切片技术对湘军金鱼性腺组织进行切片观察，发现9月龄的雄性湘军金鱼精巢中有大量的成熟精子，11月龄的雌性湘军金鱼卵巢中有成熟卵子。试验通过PHA体内诱导肾细胞制片法对湘军金鱼染色体数目进行统计，发现其染色体数目为100条。试验通过PCR技术获得了Chordin A基因全长，并对其进行生物信息学分析发现Chordin A基因全2634 bp，其中碱基A共618个，占比23.46%、碱基C共692个，占比26.27%、碱基G共756个，占比28.70%、碱基共568个，占比21.56%。碱基“G+C”占比 54.97%，碱基“A+T”占比45.03%。试验对湘军金鱼不同组织进行Chordin A基因的荧光定量PCR试验，发现Chordin A基因在尾鳍表达量最高。项目成员在进行科学探究的同时深挖湘军金鱼经济价值，项目组成员多次赴双峰县、龙田镇玉坪村等地进行实地调研,我们发现观赏鱼行业是朝阳行业，发展迅猛；与此同时湖南省休闲渔业来势喜人，但是观赏鱼普遍鱼病高发，变异物种破坏生态等问题。本项目借助湘军金鱼这一优质鱼种，通过互联网+农副产品的销售模式，变单一销售模式为多形式利益联合，拉动当地的经济增长。我们与村落达成了长期合作的关系。湘军金鱼作为优质观赏鱼备受消费者青睐。

本实用新型公开了一种土壤研究器材技术领域的研究土壤不同剖面中磷素收集装置，它包含容器、溶液收集槽、管道、滤网和水泵；所述容器的槽壁在不同的位置均设置有滤网，所述容器的底部设置有溶液收集槽，所述溶液收集槽的上端设置有管道，所述管道的一端延伸出容器的外端，且管道与水泵连接；本实用新型能够方便快捷的进行土壤不同剖面中磷素分析试验，收集到的溶液用于试验研究，从而为土壤剖面中磷素研究提供了便利条件。

项目背景：2021 年国务院政府工作报告中指出，扎实做 好碳达峰、碳中和各项工作，加大新能源技术研发。据研究 公司 Frost＆Sullivan 发布的一项新报告指出，预计到 2030 年，全球电池储能市场的复合年增长率将达到 23％。由此可 见，未来十年储能电池数量将大幅增加。另一方面，储能电 池安全性引起广泛关注，2019 年 4 月 19 日，美国亚利桑那 州 McMicken 电池储能项目发生火灾爆炸事故；2021 年 4 月 16 日，北京集美家居大红门的储能电站起火。因此储能电池 安全性显得尤为重要。通过人工智能和机器学习等手段预测 电储能电池的安全性已经成为研究热点，英国剑桥大学和美 国斯坦福大学等顶尖高校和科研院所都有相关的实验室。在 国内，中科院、比亚迪、宁德时代、国家电网等企业院所已 经开展了各种类型储能电池和技术的研发。然而，目前国内 外还没有成熟的电储能电池远程管控系统，储能电池数据传 输协议没有公认的标准。由于不同类型的电储能数据指标差 异较大，需要采集的数据缺乏规范标准。另外，何种指标的 变化会引起潜在的储能电池安全问题尚未明确，目前基本是 通过人工经验判断，效率不高，并且准确率较低。如果能够 通过机器学习，深度学习等人工智能手段，结合储能电池实 际工作过程中的电流、电压的变化数据，学习并分析其运行 规律，挖掘出数据变化导致的潜在安全风险，电储能电池的 安全性能将大幅提高。 所需技术需求简要描述：1.研发储能电池故障预测模 型，利用人工智能等手段，通过机器学习的方法对采集的电 池运行状态及参数数据进行分析，实时监控电池运行状态， 对可能出现的潜在储能电池安全问题进行评估，实现对即将 出现的电池故障和安全问题的预判。2.建立储能电池的远程 安全传输协议，对电池运行状态及参数数据进行周期性采 集，并实现多终端异构网络环境下的储能电池数据实时传 输。建立安全传输机制，有效防止数据伪造和恶意攻击。3. 开发电储能电池数据远程管理系统，对不同种类的储能电池 安全问题采取相应的措施，通过网络实现对储能电池的远程 管理，从而延缓或避免由于电池故障产生的安全问题。数据 通信应建立在安全可靠的传输机制上。  对技术提供方的要求:1、建立电储能电池的远程数据采 集和安全传输协议。2、开发研究电储能电池数据远程智能 分析和管理系统。3、在相关领域经验丰富的技术团队的院 校或科研单位。 

制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。 项目特色： 1.制备了基于二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成三维石墨烯体相材料，该材料不仅保留了二维石墨烯材料的本征性质， 而且具备优良的机械及光电性能。 2. 在国内外首次观察到厘米级尺寸的裸眼可见的宏观石墨烯样品，只依靠瓦特级别的光作为单一驱动源，即可实现较大距离(数十厘米)的有效的运动，并提出了光致电子发射驱动的机理解释上述三维石墨烯体相材料独特的光驱动， 3. 上述材料的制备与性能研究揭示通过有效合理的结构构筑手段，能够得到以二维石墨烯作为构成单元，并有效保留其独特二维性质和兼具三维宏观形态的石墨烯体相材料，此项研究为其它二维材料的开展类似工作并拓展其应用提供了范例和思路。 已取得的成果： 项目的标志性研究结果于 2015 年 6 月在线发表于 NaturePhotonics，并于 2015 年 7 月正式发表（Nature Photonics, 2015, 9, 471-476）。杂志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene”发表了专题评论。英国著名科普杂志 New Scientist 以“Spacecraft builtfrom graphene could run on nothing but sunlight”为题报道了此研究，指出该成果“再为石墨烯这种优良材料增添了一种惊人的性能”。国内主要媒体包括人民日报、光明日报、新华网以及多家门户网站等均对此研究进行了报道，中央电视台《新闻联播》栏目于 2015 年 6 月21 日也对此进行了报道。 市场应用前景： 空间飞行器是人类探索宇宙的重要工具，而动力源问题一直羁绊着人类无法走得更远。目前几乎所有的航空、航天飞行均采用化学驱动，即通过喷射燃烧的化学物质来获得驱动力，光直接驱动飞行是科学界和航空界多年的梦想。

东南大学生命科学与技术学院“发育与疾病相关基因”教育部重点实验室林承棋和罗卓娟课题组在国际顶级期刊Science Advances杂志发表了题为ENL initiates multivalent phase separation of the Super Elongation Complex (SEC) in controlling rapid transcriptional activation的文章，阐明了有关基因转录延伸复合体形成及作用机制的研究工作成果。 基因转录是承载于DNA之上遗传信息传递的首要步骤。细胞命运决定、个体发育以及疾病的发生发展决定于基因的差异性表达。林承棋教授之前的研究鉴定并发现，多亚基、大分子蛋白质复合物，超级转录延伸复合物（SEC）可通过磷酸化RNA聚合酶II等因子，让其从暂停的状态中释放出来，促进下游基因进行有效的转录。然而，长期以来，人们困惑于细胞内膜系统之外的分子如何有序活动调控生命过程。 东南大学研究团队的研究揭示了SEC介导的多价相分离在RNA聚合酶II转录暂停释放中起着关键作用，并从全新的角度为基因快速协调性转录激活程序的机制探索提供了新的认识。此外，作者还发现在混合谱系白血病（MLL）中，SEC与MLL基因的转位融合，可以极大促进SEC相分离，从而促进癌基因快速转录并维持高表达状态。这一发现将为SEC相关的人类疾病发病机制探索及药物靶向筛选方案提供了新的方向与思路。 本文第一作者为东南大学生命科学与技术学院林承棋课题组博士生郭澄豪，东南大学为第一通讯单位。