放射型根瘤菌

近日，由教育部科技委组织评选的2021年度“中国高等学校十大科技进展”结果揭晓。据不完全统计，截至目前，至少有7所高校官宣入选消息。1、哈尔滨工业大学：天问一号火星探测器形状记忆智能展开结构技术冷劲松院士团队自主设计并研制的中国国旗锁紧展开结构，历经202天地火转移轨道飞行和93天环绕探测，飞行4.75亿公里后，于2021年5月15日在天问一号着陆器上成功完成了中国国旗可控动态展开，为中国探测器在火星上打上“中国标识”，使我国成为世界上首个将形状记忆聚合物复合材料智能结构应用于深空探测工程中的国家。“着巡合影”图，红框处为形状记忆锁紧展开结构可控展开的国旗中国国旗锁紧展开结构释放国旗展开，左图为锁紧状态，右图为展开状态　　未来，形状记忆智能结构技术有望应用于空间站、探月工程、载人登月、深空探测等航天领域，在航空、机器人、智能制造、生物医疗及汽车等领域也具有广泛的应用前景。2、中国地质大学（北京）：白垩纪松辽盆地国际大陆科学钻探白垩纪（距今约1亿4500万年前至6600万年前）是地质历史中典型温室气候时期，研究白垩纪气候—环境变化的规律、机制及其对生物圈的影响，可为科学预测未来全球变化提供参照。在科技部、国际大陆科学钻探计划和中国地质调查局等部门的资助下，王成善院士领导的科研团队经过十余年的科学研究与技术攻关，成功完成“白垩纪松辽盆地国际大陆科学钻探”项目，在白垩纪陆地温室气候、环境演变等研究领域达到国际先进水平。白垩纪松辽盆地国际大陆科学钻探获取了国际上最连续、最完整，总长度达8187米的白垩纪陆相地质记录，打破了国际大陆科学钻探四项工程纪录；建立了陆相白垩系高分辨率年代地层框架并成为陆相白垩系年代格架对比标准；揭示了白垩纪恐龙时代陆地气候演变规律，对认识地球温室气候历史和当前全球气候变化具有重要的科学价值。从2006年至2021年，项目实现了“三井四孔、八千米取心、钻穿松辽盆地、获取连续陆相白垩系”的目标。成果在国内外产生重大影响，入选中国共产党历史展览馆、国家博物馆、伟大的变革—庆祝改革开放40周年大型展览；被国际大陆科学钻探计划誉为“灯塔”工程，并被Nature和Science杂志长篇幅报道。王成善院士（中）在松科二井现场3、福州大学：柔性高分辨X射线成像技术研究医学影像设备元器件与光刻机、芯片等被列为“卡住中国脖子的35项技术”之一。其中，X射线成像设备在医学、安检、国防等领域均有广泛且重要的应用。柔性X射线成像设备具有质薄、柔软、可弯曲和易携带等优势，具有更多的应用场景和灵活性。然而，制造大面积、柔性的薄膜晶体管阵列、非晶硅光电转换层以及闪烁体层仍存在巨大的技术挑战，柔性X射线成像设备的开发还未取得突破。针对柔性X射线成像技术存在的关键科学技术难题，该研究开发了长寿命X射线发光的新型稀土纳米晶闪烁体，实现了超过30天的X射线光子记忆。该研究还发现了高能量X射线光子与氟原子晶格的光电效应现象，提出了Frenkel缺陷态发光的X射线能量转换机制，发明了X射线发光扩展成像（Xr-LEI）的新原理，成功地开发了柔性高分辨X射线成像新技术和新仪器。该研究是继福州大学杨黄浩团队在低剂量、高分辨X射线平板成像技术（Nature 2018, 561, 88）之后取得的又一项标志性成果（Nature 2021, 590, 410），成功地突破了传统X射线成像技术的固有限制，在国际上率先研发出柔性高分辨X射线成像技术，抢占柔性X射线成像产业的制高点，将有力地推进高端X射线影像装备的国产化。我国高端X射线影像设备及关键零部件依赖进口的局面有望改观。柔性高分辨X射线成像技术课题组4、河南大学：光诱导的信号调控大豆共生结瘤机制共生固氮是自然界生物可用氮的最大天然来源，影响着农业和自然生态系统中的初级生产和碳汇，在绿色农业发展中占有重要地位。豆科植物进化出根瘤来容纳根瘤菌在其中进行共生固氮，这是一个高耗能的过程，光被认为是驱动自然生态系统中共生固氮的主要因素。但光合产物和光信号如何调控豆科植物根瘤固氮的机制，一直是豆科植物共生固氮领域的未解之谜。王学路教授研究团队发现光合产物和光信号在调控共生结瘤过程中的不同作用，揭示了CCaMK-STF-FT模块整合地上光信号和地下共生固氮信号，调控根瘤形成的机制。研究结果2021年10月1日以Article形式在《Science》正式发表,提出了植物地上-地下协同发育的新机制，为设计在弱光条件下也可以共生固氮的新型植物提供了关键技术手段，为优化农业中碳-氮平衡提供了新思路。王学路教授团队长期从事植物遗传学、植物激素信号转导及其与逆境互作，调控植物生长发育的机制研究。在我校省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室组建了“生物固氮和豆科生物学”团队，以豆科作物为主要研究对象，研究菌植互作的遗传、发育、分子和进化机制，并开展豆科作物品种分子设计改良。近期，该团队在大豆共生固氮领域取得了一系列研究成果。2020年12月21日，在Molecular Plant上发表研究论文，揭示大豆GSK3蛋白激酶磷酸化共生关键转录因子NSP1，介导盐胁迫抑制豆科植物-根瘤菌共生的分子机制。该研究加深了我们对盐胁迫调控结瘤固氮的分子机制的了解，为改善大豆和其他豆类在环境胁迫条件下的共生固氮能力提供了可供改造和利用的目标基因。2021年1月15日，在Nature Plants上发表研究论文，揭示大豆与根瘤菌共进化过程中，根瘤菌由裂隙侵染向根毛侵染方式转化的遗传、分子和进化机制，这种侵染方式的转变对于增强大豆共生固氮能力和提高大豆产量起到了重要作用。该研究不仅揭示了在大豆与根瘤菌互作过程中宿主与寄主匹配性的遗传和分子机制，而且阐释了根瘤菌与大豆共进化过程中，根瘤菌由裂缝侵染演化成高效的根毛侵染过程的重大分子事件，也为大豆高效固氮的分子设计育种提供了重要理论依据和目标基因。2022年2月17日，在New Phytologist发表研究成果，揭示了根瘤菌侵染触发大豆共生根瘤细胞核内复制的机制。该研究不仅为深入研究根瘤菌和共生固氮领域的诸多问题提供了重要的启示，而且也为研究核内复制在植物发育过程中的作用提供了一个范式。5、南京工业大学：高效稳定钙钛矿光伏器件研究基于全球能源结构的转变，日益突出的气候变化问题加速了世界经济向低碳化方向发展。以“光伏”为代表的可再生资源能源发展逐渐开始成为“双碳”战略的主力军。钙钛矿光伏具有性能优异、成本低廉等突出特点。与传统的硅基和无机薄膜光伏相比，最大的优势在于溶液可加工性和巨大的商业价值。是光伏领域发展的重要方向之一。受到学术界和工业界的高度关注。提出了作为一种用质子通过离子进行液体溶剂可以替代中国传统不同极性非质子溶剂制备钙钛矿薄膜的新方法，实现了在空气中制备提供高质量钙钛矿薄膜；探索研究离子液体前驱体溶液以及化学结构调控新策略，稳定一个二维层状钙钛矿骨架，制备相纯二维层状钙钛矿薄膜，实现对于二维层状钙钛矿稳定性的突破；开发了学生一种利用离子液体体系构建“离子主要通道”反应的新方法，降低了企业反应势垒消除，在室温和高湿度下形成了社会稳定的甲脒基钙钛矿薄膜，从而产生了更加高效发展稳定的钙钛矿光伏电池。这一系列突破性成果将有助于推动钙钛矿光伏电池产业化进程，在清洁能源自主可控、高效利用和可持续发展方面具有重要意义。6、中国科学技术大学：稀土离子实现多模式量子中继及1小时光存储量子不可克隆定律基于物理学原理赋予量子通信安全性。这一规律也决定了传统放大器无法克服光子传输损耗，使得长距离量子通信成为当今量子信息科学的核心问题之一。在量子中继方面，现有的国际实验进行研究方法主要通过集中在发射存储器的架构上，不能同时可以满足确定性发光和多模复用这两个关键信息技术企业要求。中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权研讨团队研发出基于稀土离子掺杂晶体的高性能固态量子存储器，并在上述两条技术路线上取得重要进展，实现了 基于多设备吸收的存储器。模式量子中继，并成功将光存储时间提高到1小时。7、广州医科大学：新型冠状病毒感染的防控、临床诊治及机制研究2020年1月20日，钟南山院士与央视连线表示新冠病毒存在“人传人”。面对突发的新冠疫情，钟南山院士作为我国呼吸疾病领域领军人物，组建多学科协作攻关团队，在新冠肺炎机制研究、防控策略与临床诊治等多方面取得重大创新性突破，为疫情阻击战及常态化防控提供了关键性理论依据及技术支持。经过广医一院医护团队的精心救治，全球使用体外膜肺氧合（ECMO）时间最长的新冠肺炎患者康复出院。图为钟南山院士等专家在ICU探望该患者。团队专家除了支撑本地病人的救治，还为国内外提供支援，在ICU承担危重症、重症病人的救治任务。图为支援武汉协和西院ICU医疗队与钟南山院士等专家远程视频会诊。团队系统阐明新冠病毒的传播特点及进化变异规律；率先揭示Delta变异株在国内的传播特征和动力学特点，创新提出大规模核酸检测及重点人群追踪的关键策略。构建了全球首个非转基因COVID-19小鼠模型，系统阐释免疫机制在COVID-19的作用。在临床防治上，创新研发新冠病毒快速采样和检测技术，建立大规模战时检测平台；提出系列创新性治疗方法。率先构建基于大数据和人工智能、多学科交叉的预测预警平台，有效提高防控精准性。团队牵头参与制定我国新冠肺炎诊疗方案及系列行业相关诊疗指引，为疫情防控和临床救治提供指导；钟南山院士担任世界卫生组织“大流行防范和应对独立小组”成员，参与制定评估全球应对新冠疫情的工作报告。团队对新冠病毒开展科研攻关

Gasdermin蛋白是人类细胞中在细胞膜上打孔，释放免疫因子并诱导细胞死亡的关键因子。Gasdermin打孔的机制是由caspase介导的，在炎性小体信号传导过程中触发，对防御病原体和癌症至关重要【1】。人类中Gasdermins家族由六个成员组成，GSDMA–GSDME以及pejvakin。但是各种各样的Gasdermin蛋白在进化上的起源以及生物学作用仍然不甚清楚。为此，美国哈佛大学医学院Philip J. Kranzusch研究组与以色列魏茨曼研究所Rotem Sorek研究组合作在Science发文题为Bacterial gasdermins reveal an ancient mechanism of cell death，揭开了细胞焦亡作为细菌以及动物中共有的一种古老的、调节细胞程序性死亡的方式。通过序列分析，作者们发现与哺乳动物Gasdermin蛋白相似不同50个细菌来源的蛋白，其中作者们测定了来自慢生根瘤菌嗜热菌（Bradyrhizobium tropiciagri）和Vitiosangium sp的bGSDMs的晶体结构，结果显示bGSDMs的总体结构都是共享的，与哺乳动物Gasdermin N末端结构具有显著的同源性（图1）。晶体结构分析同时也显示在哺乳动物Gasdermin蛋白中C末端结构，会维持该蛋白处于一种自我抑制的状态；虽然bGSDMs中没有与哺乳动物中Gasdermin蛋白C末端结构相似结构，但是仍然具有自我抑制结构特征（图1）。图1 对细菌来源的Gasdermin蛋白进化保守型以及结构分析随后，作者们想知道bGSDMs在细菌系统中是否有抗噬菌体的功能，作者们发现bGSDMs对大肠杆菌噬菌体具有显著的抵抗性。因此，bGSDMs是细菌“防御工事”中的关键组分。另外，作者们发现bGSDM的激活会诱导细菌细胞膜的破坏，而且在其激活过程中需要蛋白酶的参与，因为引入蛋白酶靶向位点的突变会废除bGSDM的细胞毒性（图2）。图2 蛋白酶参与bGSDM的激活进一步的，作者们对bGSDM的切割过程进行探究。作者们发现bGSDM的切割需要蛋白酶的催化，但是并不需要棕榈酰化修饰。另外，通过质谱分析作者们鉴定到了古字状菌属的Runella中bGSDM的具体切割位点以及处于自我抑制状态的结构生物学基础。通过构建绿色荧光蛋白的融合蛋白，作者们对bGSDM激活的动态过程进行的监测。作者们发现在激活过程中会由弥散分布的形式变成与膜结构存在联系的点状结构，通过透射电镜的检测可以观测到bGSDM切割后会导致细胞膜完整性的破坏，并导致细胞内容物的快速释放。图3 工作模型总的来说，该工作的建立了细菌与哺乳动物中Gasdermin蛋白打孔从而导致的细胞程序性死亡的具体模型（图3），证明了细菌中bGSDM系统可以发挥防御作用，并且该作用依赖于蛋白酶的参与，该工作将有助于深入了解细胞焦亡的具体作用机制以及在进化上的起源。原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj8432

一、 根系分析仪用途：FK-GX02根系分析系统是一套用于洗根后专业根系分析系统，还可以用于根盒培养植物的根系表型分析，可以分析根系长度、直径、面积、体积、根尖记数等，功能强大，操作简单，软件可分析植物根系的形态分析及根系的整体结构分布等，广泛运用于根系形态和构造研究。方科根系分析仪产品链接→https://www.instrument.com.cn/show/C363158.html二、 根系分析仪原理：FK-GX02根系分析系统利用高质量图形扫描仪获取高分辨率植物根系彩色图像或黑白图像，该扫描仪在扫描面板下方和上盖中安装有专门的双光源照明系统，并且在扫面板上预留了双光源校准区域。此外，还配备有不同尺寸的专用、高透明度根系放置盘。扫描时，扫面板下的光源和上盖板中的光源同时扫过高透明度根盘中的根系样品，这样可以避免根系扫描时容易产生的阴影和不均匀等现象的影响，有效地保证了获取的图像质量。本软根系分析软件可以读取TIFF，JPEG标准格式的图像。针对获取的图像，利用插入加密狗解密的软件，对扫描获得的高质量根系图像进行分析。采用非统计学方法测量计算出交叉重叠部分根系长度、直径、面积、体积、根尖等基本的形态学参数。从而满足研究者针对植物根系不同类别和层次的研究。三、根系分析仪技术指标：1、配光学分辨率4800×9600、A4加长的双光源彩色扫描仪。根系反射稿幅面为355.6mm×215.9mm，透扫幅面为320.0mm×203.2mm，最小像素尺寸0.005mm×0.0026 mm。2、可分析测量：（1）根总长；（2）分支频率；（3）根平均直径；（4）根直径中值；（5）最大直径；（6）根总面积；（7）总投影面积；（8）根总体积；（9）根尖计数；（10）分叉计数；（11）交叠计数；（12）根直径等级分布参数；（13）可不等间距地自定义分段直径，自动测量各直径段长度、投影面积、表面积、体积 等，及其分布参数。（14）能进行根系的颜色分析，确定出根系存活数量，输出不同颜色根系的直径、长度、投影面积、表面积、体积。（15）能进行根系的拓扑分析，自动确定根的连接数、关系角等，还能单独地自动分析主根或任意一支侧根的长度、面积、体积等，可单独显示标记根系的任意直径段相应各参数（可不等间距地自定义）。（16）能用盒维数法自动测根系分形维数。可分析根瘤菌体积在根系中的占比，以客观确定根瘤菌体贡献量。（17）大批量的全自动根系分析，对各分析结果图可编辑修正。（18）能做根系生物量分布的大批量自动化估算。（19）向地角分析、水平角分析、主根提取分析特性。（20）各分析图像、分布图、结果数据可保存，并输出至Excel表，可输出分析标记图。（21）仪器有云平台支持，可将分析数据保存到云端随时随地查看。四、根系分析仪图像扑捉系统参数扫描元件: 6线交替微透镜CCD最大幅面: A4接口类型: USB2.0光学分辨率(dpi): 6400x9600dpi最大分辨率12800×12800dpi最小像素尺寸≥0.005mm×0.0026 mm扫描光源白色冷阴极荧光灯CCFL、色彩位数48位扫描范围216×297mm扫描速度反射稿、A4、300dpi：单色11秒，彩色14秒胶片扫描、35mm，2400dpi：正片：47秒，负片：44秒五、根系分析仪标准配置1、植物根系分析系统软件U盘及软件锁1套2、光学分辨率4800×9600、A4加长的双光源彩色扫描仪1台3、根系成像盘3个六、根系分析仪其他1、本产品需使用电脑，推荐选配：品牌电脑（酷睿i5九代以上CPU / 16G内存/ 21.5”彩显/无线网卡，4个以上USB2.0口，运行环境Windows 10完整专业版或旗舰版）。2、可选配A3幅面双光源彩色扫描仪。反射稿扫描幅面305mm × 431.8mm，根系透扫幅面304.8mm × 406.4 mm。