科技名刊精選

睡眠回路探究

Naturs封面：睡眠控制。Naturs雜志第7623期封面文章報道了在動物界中普遍存在的睡眠這一基本生物學過程的研究進展。目前，研究者對控制睡眠周期的神經回路的認識仍停留在表面。現在，光遺傳學、遺傳藥理學、顯微內鏡鈣成像和病毒介導回路跟蹤等新技術的出現，輔以小鼠遺傳學，使大家能夠解鎖眾多的睡眠奧秘成為可能。在本期的一篇評論文章中，Franz Weber和楊丹探討了睡眠回路的研究現狀，并為繪制全面的睡眠一覺醒控制網絡回路圖，以詳細描述各細胞類型的功能及相互作用指明了道路。大麻對神經系統的影響

Nature封面：大麻。Nature雜志第7629期封面文章報道了大麻對神經系統的影響。大麻合法化已成為美國的一大熱議話題，目前在歐洲尋求專業毒癮治療的人群中，大麻已取代海洛因成為這一人群最常用的非法藥物。四氫大麻酚（THC，大麻中的神經活性物質）會影響神經網絡（如多巴胺驅動的獎勵系統）。Michael Bloomfield總結，攝入THC會對多巴胺系統產生潛在的長期復雜影響，包括大量攝入THC造成的神經放電和多巴胺釋放增多，以及與長期使用相關聯的多巴胺能鈍化。人類和動物模型中，大麻誘導的多巴胺系統變化與行為效果之間的關系應成為未來研究的重點。

使用電鏡在原子級別創造材料

Nature封面：掃描透射電子顯微鏡新應用。Nature雜志第7630期封面報道了使用掃描透射電子顯微鏡制造原子級材料。隨著掃描透射電子顯微鏡（STEM）技術的進步，人們即將實現在原子級別、從零開始創造材料。Sergei Kalinin、Albina Borisevich和Stephen Jesse提出了一種應對該挑戰的方法。這種方法要求讓電子束穿過樣本，以揭示其晶體結構。電子束可能會改變原子的位置，這在常規結構鑒定中是一種缺點，但如果想移動原子，這個缺點就會變為優點。不過，這種技術若要取得成功，必須實現對電子束的完全控制。

2016年《自然》年度十大科學人物

Naturs封面：一年，十個故事。Naturs雜志第7634期封面文章報道了2016年《自然》年度十大科學人物。今年的名單突顯了來自全球各地的研究人員，他們在天文學、人工智能、生物學等科學領域的權利方面做出了自己的貢獻。十位在各自領域產生重大影響的科學家分別是：物理與天文學教授Gabriela Gonzalez、人工智能專家Demis Hassabis、環境學家TerryHughes、大氣化學家Guus Velders、寨卡病毒專家Celina Turchi、計算機專業研究生AlexandraElbakyan、生育學家John Zhang、生物學家Kevin Esvelt、天文學家Guillem Anglada-Escud e和物理學家Elena Long。

農作物的光合作用

Science封面：通過加快回收光保護以提高光合作用效率與作物產量。Science雜志第6314期封面文章為報導了作物的光合作用的研究進展。農作物的葉子可以將吸收的過量有害光能轉化為熱能散發，但當陽光被遮擋時，這種保護作用將持續一段時間并削弱光合作用。研究人員通過生物工程技術加快煙草對自然蔭蔽的應答，從而提高了其在波動光中的二氧化碳吸收量和干重，通過加快從光保護中恢復以提高光合作用與作物產量。該研究為農作物在陰暗環境生長，以及產量的提升提供了一種廣泛可行的方法。

在軌道上停留

Science封面：生物鐘如何掌管我們的身體。Sclence雜志第6315期作為生物鐘特刊，用4篇綜述闡述了生物鐘與健康疾病、免疫系統、睡眠和神經退行性疾病及代謝的關系。闡述了在基因組動力學水平上晝夜節律對機體生理活動調控，以及遵循或擾亂生物節律對機體健康所產生的影響；對生物振蕩如何限制免疫系統及免疫反應以增強機體健康進行了闡述：生物節律紊亂及失眠與神經退行性疾病在細胞及分子機制上的關聯特別是阿爾茨海默病；代謝通路、代謝產物與生物鐘系統的相互作用，以及光、攝食、環境溫度等授時因子對睡眠和代謝的影響。

人體疲勞的丁免疫細胞

Science封面：丁細胞耗竭的研究進展。Science雜志第6316期封面文報道了人丁免疫細胞耗竭與疲勞的一系列最新進展。丁細胞能夠負責清除感染殺傷腫瘤細胞，有時也會變得疲勞。細胞表面的一些受體作為天然存在的制動分子能夠告訴免疫系統在正常情況下不要進行強烈反應，避免損傷健康組織或引起自身免疫疾病。在慢性病毒感染的小鼠中，不同于能夠有效對抗感染或癌癥的丁細胞，“耗竭（exhausted）”丁細胞受一組不同的分子回路（molecularcircuits）控制。這一研究結果提出了增加CAR-T療法持久力的一種途徑。

2016年度十大科學進展

Scisncs封面：封面故事，年度突破。Scisncs雜志第6319期評選出2016年度十大科學突破，其中參考了讀者網上投票的結果。十大科學突破之首是科學家首次直接探測到引力波——”最佳突破：時空漣漪引力波”；此外，還有”九大亞軍突破：從A0到蛋白質折疊”，“比鄰星”，“人工智能阿法狗”，“殺死舊細胞重返青春”，“人類不是唯一會讀心術的”，“定制蛋白質”，“實驗室做的老鼠卵子”，“非洲移民如何落戶全世界”，“納米孔基因測序”，以及“金屬鏡片”等科學進展。

生物技術

流感病毒廣譜性中和抗體

中科院上海巴斯德研究所孫兵組與國內研究團隊合作揭示了3E1抗體通過靶定到流感病毒血凝素桿部區的保守表位，抑制低p㈠誘導的血凝素構象變化，阻斷病毒包膜與宿主細胞膜膜融合，從而中和H1N1和H5N6流感病毒，為開發新型抗流感病毒藥物及基于流感血凝素結構的通用流感疫苗設計提供了思路，研究論文發表于《自然一通訊》。流行性感冒是由流感病毒引起的傳染性疾病。世界范圍內每年約有5%-15%的人口受季節性流感病毒感染，其中有25-50萬人死亡。流感疫苗被認為是預防流感最有效的措施，WHO每年根據南北半球流感病毒流行情況預測即將流行的流感病毒，但是由于流感病毒的抗原漂變及抗原轉變，容易使得疫苗失效。

CRISPR-Cas9技術實現多基因編輯

中科院動物所王皓毅研究組與宣武醫院以及北京臍帶血庫合作，利用CRISPR-Cas9技術在CAn丁細胞中實現多基因編輯，相關論文發表于《細胞研究》。臨床數據表明，CART在B細胞惡性腫瘤治療中取得了很好的療效。但是，目前采用的方法都是自體過繼細胞治療。對于新生兒及老年患者，很難獲得足量且狀態良好的淋巴細胞用于CART細胞治療。因此目前CART細胞治療的一個重要研究方向是怎樣使用一個健康獻血者的丁細胞制備大量的CART細胞，滿足數百名患者的臨床使用。這些經過基因編輯的CART細胞同普通CART細胞相比，在體外及體內具有相當或更強的腫瘤細胞殺傷功能，有望成為臨床應用的效應細胞。

昆蟲與蕨類的動態偽裝過程

上海辰山植物園（中科院上海辰山植物科學研究中心）嚴岳鴻課題組發現昆蟲與蕨類植物的動態偽裝過程，相關研究成果曰前發表于《美國蕨類植物雜志》。昆蟲和蕨類植物均為地球上較古老的生物類群，距今已共同生活了超過3.5億年。人們一直認為蕨類植物起源古老而缺乏協同進化者，但研究人員近年來發現了一種奇特的鱗翅目昆蟲幼蟲。它能根據蕨類植物友水龍骨孢子囊群形態和葉片顏色的變化，動態改變其身體上的斑點：草綠色的幼蟲幼時的斑點為紅褐色圓點，恰似友水龍骨綠色葉背紅褐色的圓形孢子囊群；當昆蟲取食蕨類葉片后，葉片枯萎顏色變為深褐色，綠色幼蟲體表的斑點連成一片，也恰似枯萎的葉片。

種子休眠與萌發的表觀遺傳調控機制

中國科學院植物研究所劉永秀研究組利用遺傳和生理生化等手段，揭示了擬南芥SNLl和SNL2調控種子休眠和萌發的分子機制，研究論文發表于《自然一通訊》。種子休眠與萌發是植物由生殖生長過渡到營養生長的重要發育轉變進程，涉及大量基因的激活或者沉默。組蛋白修飾介導的表觀遺傳基因轉錄調控可能在其中發揮關鍵作用。SNL1/SNL2功能缺失導致生長素相關基因特別是AUXl的表達升高，增強了生長素在胚根的水平和分布，進而激活下游CYCDs介導的細胞分裂，提高了突變體種子萌發速率。該研究為利用分子輔助育種解決農業生產中存在的種子萌發不齊和穗萌發現象提供了理論基礎。

海馬基因組及其特異體型的進化機制

中科院南海海洋研究所林強研究員課題組主導，德國、新加坡等實驗室共同完成了海馬全基因組的測序與分析，揭示了海馬在長期適應近海和島礁環境的過程中出現的適應性進化特征，研究論文發表于《自然》雜志。海馬是一類小型的硬骨魚類，隸屬于海龍科、海馬屬，它們廣泛分布于世界各大海域，是海洋生態系統中重要的環境指示物種。海馬因其獨特的藥用功效而被譽為海洋“人參”，在中醫藥中具有非常廣泛的應用，是一種珍稀的海洋藥源動物。海馬具有雄性育兒的繁殖特征和特異的交配行為，雄性海馬具有育兒袋，受精卵可在其中孵化，這種特殊器官的發育以及繁殖行為的特殊性使得海馬在進化生物學和繁殖生物學的研究中受到高度關注。

非洲家犬祖先為灰狼

中科院昆明動物研究所張亞平研究組揭示了非洲家犬復雜的源流歷史，相關論文發表于《遺傳學和基因組學雜志》。零星的考古學證據表明，家犬在距今8000年前出現在非洲，但其來源一直是未解之謎。非洲大陸具有古老而獨特的犬種，非洲家犬群體具有較高的遺傳多樣度和復雜的遺傳結構。對我國和尼日利亞共382份當地家犬樣本的線粒體脫氧核糖核酸（mtDNA）進行分析，發現非洲家犬的mtDNA世系來自干A、B、C、D共4個單倍型類群，證明其祖先是灰狼。非洲本地狼和其他犬科動物對非洲家犬的mtDNA基因庫沒有貢獻。非洲家犬與北歐家犬具有較近的關系，它們最近共同祖先的時間距今約1.2萬年。

世界最早卵胎生新鰭魚類

中科院古脊椎動物與古人類研究所徐光輝研究員在我國云南發現了兩億四千四百萬年前一種新的魚化石，命名為光澤肋鱗魚。這是目前人類發現的最古老、最原始的卯胎生新鰭魚物種，研究論文發表于《科學通報》。新鰭魚類是輻鰭魚亞綱最大的演化支系，幾乎分布于地球上各種水環境。除了多鰭魚和鱘魚，其它所有的現生輻鰭魚類都屬于新鰭魚類。光澤肋鱗魚是目前肋鱗魚目最古老、最原始的代表，它比此前在歐洲發現的肋鱗魚類要早兩百萬年，比我國貴州發現的東方肋鱗魚要早四百萬年。卵胎生是魚類為適應特定的環境進化出的一種生殖策略。三疊紀卵胎生魚類的出現可能與當時的海洋生態環境存在某種聯系。

超級細菌的耐藥性

華南農業大學劉雅紅教授團隊在持續的耐藥性監測中分離到一株同時耐受碳青霉烯類和粘菌素抗生素的”超級細菌”，介導這兩類藥物的耐藥基因位于可轉移的質粒上，并且可以高效地轉移給其他的菌株，如果該質粒轉移給臨床致病菌，將會給人醫臨床的治療帶來巨大的挑戰，研究結果發表于《自然一微生物》。該研究基于大腸桿菌中一個能夠共同轉移blaNDM-5和mcr-1基因的IncX3-X4雜合質粒。青霉烯類抗菌藥和粘菌素是人醫臨床治療多重耐藥革蘭氏陰性菌感染的最后一道防線。監測臨床或者非臨床細菌對這兩類藥物的耐藥性變遷具有重要的公共衛生意義。

新型材料

生物礦化機制研究進展

第四軍醫大學口腔醫學院陳吉華教授課題組與國內外科學家合作開展滲透壓一電荷平衡導致的膠原纖維內礦化研究，該研究揭示了牙、骨等硬組織礦化的新機制，為牙、骨等硬組織的發育與再生提供了新的思路，研究成果發表于《自然一材料》。生物礦化是牙、骨等硬組織特有的發育過程，在天然骨組織的形成過程中，非膠原蛋白調控著整個礦化的進程。這些非膠原蛋白最主要的特征是富含羧基，呈陰離子特性。傳統的仿生礦化機制認為，帶負電的非膠原蛋白（或其類似物）可穩定鈣磷溶液，形成帶負電荷的礦化前體。新的研究發現了一種新的能夠誘導纖維內礦化的聚陽離子，提出并證實了基于滲透壓和電荷平衡的纖維內仿生礦化理論，對傳統觀念提出了挑戰。

統一模型揭示配體金納米團簇生長機制

中科院上海應用物理研究所水科學與技術研究室研究員高嶷課題組與美國內布拉斯加大學林肯分校教授曾曉成合作，提出用于解釋配體金納米團簇的結構穩定性及其生長機制的普適模型GUM（Grand Unifisd Model），相關論文發表于《自然一通訊》雜志。八電子規則”是現代化學的理論基礎，是理解和解釋主族元素分子結構穩定性和物化性質的基石。隨后發展的“十八電子規則”和“Wads規則”在20世紀也取得巨大成功，成為理解過渡金屬分子和小尺寸團簇的基本化學理論。對于金屬納米團簇，新的大統一模型可用于預測一系列高度穩定的金團簇，從而為實現基于化學規則的納米金團簇可控合成提供了基礎。

原位纏繞超長碳納米管制備單色碳納米管線團

清華大學魏飛教授課題組利用聲輔助組裝單根單色超長碳納米管用于高電流輸出晶體管，該研究將全同手性、宏觀長度的單根超長碳納米管纏繞成大面積線團，為制備高密度、手性一致碳納米管這一難題提供了新路線，相關研究成果已發表于《科學進展》。伴隨著可移動智能設備、云存儲和大數據處理的廣泛應用，快速發展的信息產業對下一代更快、更節能的半導體材料提出了更高的要求。碳納米管電子空穴高遷移率與本征半導體結構使其具有優異的電學性能，有望取代硅成為下一代碳基集成電路的核心材料。目前制約高性能碳納米管晶體管規模化應用的關鍵在于制備大量手性一致、高密度的碳納米管材料。

石墨烯量化制備及高性能超級電容器

中科院電工研究所馬衍偉研究團隊提出以二氧化碳為原料，采用自蔓延高溫合成技術，實現了兼具高導電性和高比表面積石墨烯粉體的快速、綠色、低成本制備。相關論文發表于《先進材料》。石墨烯是近年來備受各國重視的新型材料，但是高品質石墨烯的工業化大規模制備一直是世界難題。石墨烯粉體規模化制備的技術路線主要基于膨脹石墨剝離法和氧化石墨還原法，但是前者通常得到的是低比表面積的多層石墨片，而后者制備的石墨烯由于殘留的氧官能基團和結構缺陷導致低導電性，嚴重制約了石墨烯的潛在應用。新型石墨烯制備方法反應過程耗時短、綠色、易于工業化推廣，拓展石墨烯在超級電容器等儲能領域中的應用。

揭曉二維材料摩擦接觸演化之謎

西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室孫軍課題組的李蘇植博士在美國麻省理工學院李巨教授指導下，與西安交通大學丁向東教授、清華大學航天航空學院李群仰副教授、美國賓夕法尼亞大學Robert W Carpick教授作，德國卡爾斯魯厄理工大學Peter Gumbsch教授等合作，通過石墨烯摩擦接觸的質量演變，揭示了二維材料界面摩擦的獨特機理，即二維材料由于其超薄的幾何特性和超大的柔性，能夠通過改變自身構型來影響接觸界面的釘扎狀態，進而可從界面的”質”而不僅是“量”上來調控其摩擦性能，研究論文發表于《自然》。該成果闡述了石墨烯摩擦演化行為的機理，相關的”接觸質量”理論對于其它擁有超柔力學特性的二維材料也具有普適性。

新型介質調控有序組裝研究

中科院化學研究所膠體、界面與化學熱力學實驗室研究員張建玲等，提出以金屬一有機框架（MOF）作為乳化劑、在超臨界二氧化碳/水中形成乳液的思路，研究論文發表于《德國應用化學》。科學家采用“親水性”MOF形成水包二氧化碳型乳液，而“親二氧化碳性”MOF則促進超臨界二氧化碳包水型乳液的形成，乳液液滴的微觀結構可通過二氧化碳壓力和MOF組成進行調控。這種由MOF、二氧化碳和水組成的新型乳液為MOF高級結構的組裝提供了新途徑。將乳液中的二氧化碳和水在冷凍狀態下去除后，制得具有大孔一介孔一微孔結構的三維網絡MOF材料、空心MOF微球等。

全固態鋰電池結構設計及界面調控

中科院寧波材料技術與工程研究所固態鋰電池團隊副研究員姚霞銀研究組設計了一種新型的固態電池結構，構建雙電解質異質結構，實現了金屬鋰負極在固態電池中應用，研究論文發表于《儲能材料》。新型正極活性材料顯著抑制了正極/硫化物電解質界面阻抗；同時復合石墨烯構建電子通道，有效提高其循環穩定性，并顯示出優異的倍率性能，在100和1000m A/g電流密度下循環100和300圈仍可分別保持高達544.6和233.9m Ah/g的放電比容量。以無機固體電解質替代有機液體電解液的全固態鋰電池，在解決傳統鋰離子電池安全性問題的同時，有望進一步提升電池的能量密度和循環壽命。

基于碳納米點的超穩定強熒光復合材料

中科院長春光學精密機械與物理研究所研究員曲松楠課題組研制出基于碳納米點的超穩定、強熒光復合材料，該工作利用靜電誘導自組裝過程，通過碳納米點表面電荷逐步靜電吸附離子并原位形成無機包覆層，實現具有超高穩定性、強發光的碳納米點復合材料，可應用于開發基于碳納米點的光電器件，研究論文發表于《Small》雜志。發光碳納米點是近十年發展起來的一類重要發光材料。大量研究表明其具有良好的光穩定性、優異的發光性質、低廉的制備成本、良好的生物相容性等優勢，引起國際上的廣泛關注，其在生物成像、傳感、催化、激光、光電器件及照明等領域具有潛在的應用。

科疾病治療

中國人自閉癥基因基因研究

中國湖南長沙中南大學的夏昆、美國華盛頓大學醫學院的Evan Eichler及其同事分析了超過1000名擁有自閉癥譜系障礙的中國人的與自閉癥風險相關的189個基因，找到了與中國人自閉癥譜系障礙相關的遺傳突變，相關論文發表于《自然一通訊》。研究人員特別尋找了僅在受影響的個體中發生的突變，而不是從父母那里遺傳的突變。約4%的患者具有這樣的突變，并且這些僅發生在29個基因中，遠遠高于隨機預期。此外，一些基因在兩個或更多患者中重復出現，使其進一步成為候選研究基因。突變的頻率與歐洲人群相似。研究人員還發現，有時與自閉癥譜系障礙一起出現的其他健康問題（例如心臟疾病）以相似的幾率發生，并且通常與相同的基因相關。

特異性人源寨卡病毒抗體有望成為候選靶向治療藥物

中科院微生物所嚴景華研究員和高福院士等人合作，從中國第一例寨卡康復病人體內鑒定出高效、特異的寨卡病毒單克隆抗體，并對其治病機理進行了解析，研究結果發表于《科學一轉化醫學》。此次3株高活性中和抗體中有兩株（Z23）-屬于阻斷寨卡病毒感染的特異性抗體，它們對登革熱等黃病毒沒有交叉反應。該研究建立的B細胞單細胞測序技術，能夠從康復者B細胞中快速分離鑒定出抗原特異的中和抗體，短時間內達到規模化生產，從而提供大量有效的應急抗體。通過對感染病人中和抗體產生機制及表位的確立還可以指導疫苗的設計和研發。該技術的建立對于我國應對突發傳染性疾病、保障健康具有重要意義。

|型于擾素是艾滋病毒致病的幫兇

中科院生物物理研究所張立國課題組和美國北卡大學蘇立山教授合作，發現在抗HIV藥物（cART）治療的情況下阻斷干擾素，由于CART可以代償干擾素的抗病毒作用，阻斷干擾素能夠提高抗HIV免疫反應并促進清除HIV，相關研究成果發表于《臨床研究》。|型干擾素（簡稱為干擾素）是重要的抗病毒因子，也是臨床治療乙肝、丙肝等病毒感染的藥物。干擾素在人艾滋病毒HIV感染中的作用一直存在爭議，雖然有報道顯示它能夠抑制HIV的增殖，但臨床研究并未發現干擾素對㈠0V感染者有可靠的療效。到目前為止，干擾素也未獲得批準用于艾滋病治療。阻斷干擾素可能會促進這些病人免疫功能的恢復。

鋅離子對Tau蛋白積聚和毒性的調控機制及其在神經退行性疾病中的作用

武漢大學生命科學學院梁毅教授研究組關于阿爾茨海默病相關研究取得進展，相關成果發表于《BBA-疾病分子基礎》。Tau錯誤折疊在胞內形成的神經纖維纏結是神經退行性疾病阿爾茨海默病的主要病理特征之一。利用可誘導的細胞模型研究了病理濃度鋅離子對全長Tau蛋白病理突變體Tau-△K280積聚的影響，發現鋅離子可以與全長Tau蛋白的Cys-291和Cys-322及其它兩個氨基酸his-330/362）形成四配位結構，使Tau蛋白獲得某種傾向于積聚的構象，促進Tau蛋白的積聚及細胞毒性；該聚集體能進一步誘導內源Tau蛋白積聚及異常磷酸化，從而使得Tau蛋白毒性放大；半胱氨酸突變后，鋅離子與Tau蛋白相互作用模式改變，四配位結構被打亂從而喪失了這種促進作用。

糖尿病人傷口難愈合的新機制

華東師范大學生命科學院賴玉平課題組揭示了糖尿病傷口難愈合的新機制，相關成果發表于《自然一通訊》。糖尿病傷口不愈合（糖尿病足）是糖尿病患者的主要并發癥之一，會導致患者面臨截肢危險。胰再生源蛋白REG3A/RE||| Y在糖尿病病人及糖病小鼠皮膚傷口中低表達，導致糖尿病傷口的過度炎癥反應，最終導致糖尿病傷口難愈合。糖尿病傷口的過度炎癥反應依賴于TLR3信號通路，而胰再生源蛋白REG3A/Reg||| Y通過誘導負調節子SHP-1的表達，抑制糖尿病傷口中TLR3誘導的炎癥反應。因此，在糖尿病皮膚傷口中，高血糖抑制REG3A/Reg|||Y的表達，使其不能控制TLR3誘導的炎癥反應，從而使糖尿病傷口持續產生過度的炎癥因子，導致傷口不能愈合。

抗瘧劑對治療前列腺癌的潛力

華東師范大學易正芳團隊發現抗瘧化合物可抑制小鼠前列腺癌和腫瘤轉移，相關論文發表于《自然一通訊》。前列腺癌的生長依賴雄性激素及其受體。臨床試驗表明，可阻斷雄激素受體的藥物是治療前列腺癌的有效策略。但前列腺癌可能對這些藥物表現出抵抗性，因為雄激素受體有替代表達形式，而目前的藥物無法抑制它們。為了尋找新型雄激素受體阻斷劑，研究人員對自然化合物庫進行了篩選，發現抗瘧劑臭椿酮是可以阻斷所有不同形式雄激素受體的有力抑制劑。在細胞和小鼠中，該藥可抑制腫瘤細胞生長和腫瘤轉移形成。事實上，該藥與影響雄激素受體穩定性的蛋白質相互作用，導致腫瘤細胞內的受體降解。

簡潔高效合成鄰苯二酚類活性分子

北京大學天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室焦寧教授研究團隊發展了新穎的由簡單易得的環己酮為原料，經過有序的氧合、氧化以及芳構化串聯過程，簡潔高效地合成了鄰苯二酚類活性分子的方法，反應對于鄰苯二酚和苯酚產物具有較好的選擇性，相關成果發表于《JACS》。鄰苯二酚類化合物是大量天然產物、生物活性分子以及藥物的重要結構單元。例如多巴胺、異丙基腎上腺素、左旋多巴、槲皮素、阿樸嗎啡、鞣花酸等藥物活性分子均含有鄰苯二酚子結構。目前具備有價值的生物活性鄰苯二酚類化合物超過30萬種。同時，鄰苯二酚化合物廣泛應用于化學工業中，每年有超過3萬噸鄰苯二酚作為原料用于工業生產。脂肪肝病重要發病機制

武漢協和醫院黃愷教授團隊發現調控細胞內脂肪氧化和清除的關鍵性核受體PPAR是PARPl的底物蛋白，可以被PARPl催化的多聚ADL核糖化作用所修飾。通過修飾LPARα，活化的PARPI抑制了肝臟組織中參與脂肪氧化清除的一系列基因表達，促使脂肪堆積并發生炎癥反應，并最終導致非酒精性脂肪性肝病發生、發展和惡化。相關論文發表于《肝臟病學雜志》。非酒精性脂肪性肝病（俗稱脂肪肝）在我國成年人中的發病率超過15%，嚴重危害人民身體健康。該研究證實PARPl異常激活是脂肪肝患者肝臟中PPARα表達下降的關鍵因素，從而為脂肪肝的治療進步找到了一個新的嘗試途徑。化石標本。

琥珀中的恐龍標本

中國地質大學（北京）的邢立達博士與加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館的瑞安

麥凱勒教授牽頭開展合作，在琥珀中發現了有史以來第一件恐龍標本（尾部），論文發表于《當代生物學》雜志。與沉積巖化石相比，琥珀中的動物能夠保留許多與生前幾乎無異的細節，得益于此，人們終于有機會一睹恐龍的真容。它是一段來自非鳥恐龍的尾巴。它的背面有著栗棕色的羽毛，而腹面則是蒼白或幾乎白色的羽毛，與很多現生動物一樣，呈現出上深下淺的保護色。尾巴標本很小，即便完全展開也只有6厘米，由此推測那只小恐龍全長也只有18.5厘米。科學家給它取名叫“伊娃”。通過對C/數據的重建、分割和融合，無損得到了隱藏在羽毛內部的尾部脊椎的高清3D形態。

史前“巨鱷”：發現三疊紀海洋主龍類

中科院古脊椎動物與古人類研究所李淳研究員等在云南富源地區再次發現主龍類化石，相關研究發表于《自然科學》。該化石發現于三疊紀中期的石灰巖地層，近乎完整的骨架代表著一種全新的半水生主龍類。這種動物長約兩米，全身被甲，頸粗尾長，口中利齒參差，四肢短小壯碩并且具蹼，是史前近岸海洋環境中兇猛的掠食動物。研究顯示這種動物屬于非常原始的主龍類，并且與一個北美的罕見類群具有較近的親緣關系。化石表明作為爬行動物演化的主干，主龍類在其歷史的很早階段就已經開始半水生的海洋生活了，同時也進一步擴展了對所謂“中生代海洋爬行動物”的了解和認識。發現的化石被命名為夢境濱鱷，意思是“夢境中海灘上的鱷形動物”。

風沙沉積年齡記載的沙漠地區環境變化

中科院地質與地球物理所博士后李鴻威在合作導師、研究員楊小平的指導下，對我國現有沙漠/沙地的年齡數據進行了系統整理和分析，并對其古環境指示意義進行了探討，相關成果發表于《第四紀國際》。我國干旱、半干旱地區占國土面積的4。%。這些地區古環境記錄相對貧乏。我國東部沙地的年齡記錄相對較多，但時間尺度較短，多集中在全新世（11700年前至今）；西部沙漠僅有零星記錄，但部分記錄時間尺度較長。在軌道尺度上，間冰期（階）的記錄相對較多，冰期（階）的記錄則較為稀少。近兩萬年來，代表不同沉積狀態的年齡數量比例與氣候背景具有較好的相關性。然而，在百年尺度上，近2000年來沙漠的年齡記錄與其他古氣候記錄出入較大。

新近紀軛齒象化石闡明乳齒象類在東南亞的進化和擴散

中科院古脊椎動物與古人類研究所鄧濤研究員指導的泰國籍博士生董佳榮（Jaroon Duangkrayom）為第一作者的國際合作團隊對塔昌地點晚中新世軛齒象（Zygolophodon）化石的研究成果，為闡明乳齒象類在南亞的進化和擴散提供了新的證據，研究論文發表于《古生物學》。泰國那空叻差是瑪省（Nakhon Ratchasima）的塔昌（Ths Chang）分布有一些采掘砂石的深坑，沉積剖面由泥巖、砂巖和礫巖組成，在其中發現有脊椎動物的化石，主要是哺乳動物，也有鱷魚等爬行動物，其中以象化石的數量最大，時代從中中新世延續至早更新世。該研究是軛齒象在東南亞地區的首次記錄，表明它在晚中新世才進入低緯度地區。

晚漸新世一早中新世哺乳動物群磁性年代學研究

中科院地球環境研究所張鵬博士、敖紅研究員和安芷生院士聯合荷蘭烏特勒支大學Mark J Dekkers教授和西北大學李永項教授等，對蘭州盆地富含哺乳動物的對亭溝剖面開展詳細的磁性地層學研究，相關論文發表于《科學報告》。該研究將其中產出的對亭溝動物群的時代限定為18.9Ma，張家坪動物群為20.6-21.2Ma，廟嘴子動物群為23.2-24Ma，為解決長期以來關于這三個哺乳動物群年代的爭議提供了新的證據。此外，在這些哺乳動物群中既有草原型物種，也有森林型物種，特別是在廟嘴子動物群中，森林型物種含量較高，其中不乏象類和巨犀這種對水分需求比較大的物種，這說明蘭州盆地在晚漸新世至早中新世具有森林和草原混合的植被類型，比現今的氣候要濕潤。

克拉莎屬果實化石揭示哀牢山南麓在中中新世的濕地環境

中科院西雙版納熱帶植物園古生態研究組科研人員在云南鎮沅縣三章田鄉中中新世地層中發現克拉莎屬的果實化石，與化石種和現代種的果實對比后，將其命名為鎮沅克拉莎，研究成果發表于《古植物學與孢粉學進展》。植物化石不僅反映植物在地質時期的分布和遷移，而且有助于理解化石產地的歷史環境。鎮沅克拉莎矩圓形或倒卵圓形，果皮具3條縱溝，內果皮基部具3突起。克拉莎屬（Cladium）多年生草本，果實為小堅果，長圓形或倒卯形，生長于濕地環境。鎮沅克拉莎的發現表明中中新世時哀牢山南麓是濕地景觀。克拉莎屬化石記錄揭示該屬植物在中中新世時或之前從西伯利亞遷移至我國西南地區。

華南鋯石測年精確標定國際地層表瓜德魯普統底界年齡

中科院南京地質古生物研究所晚古生代研究團隊副研究員張華等，對安徽巢湖孤峰組底部的火山灰進行了鋯石U-Pb年代地層學研究，研究成果發表于《三古》。中二疊世（瓜德魯普世）發生了一系列全球重大地質和生物事件。泛大陸由長期穩定的匯聚階段轉入裂解階段，海平面大幅度下降，海水87Sr/86Sr比值在瓜德魯普世卡匹敦期達到顯生宙最低值，地磁極性由石炭紀晚期到二疊紀中期反向極性超期進入二疊一三疊紀混合極性超期，瓜德魯普世末期還發生了一次嚴重的生物大滅絕事件，與之伴隨的峨眉山大火成巖省事件被認為與這次生物滅絕有著緊密的聯系。闡明這些事件發生的時間和速度需要高精度的中二疊世年代地層框架。

木化石研究揭示四川盆地兩億年前的降溫事件

中科院南京地質古生物研究所研究員王永棟領導的一個中法科學家團隊在四川盆地北部廣元地區晚三疊世地層發現了一種新的松柏類木化石——廣元異木（新種），并揭示了距今兩億年左右存在著短暫的降溫事件，相關論文發表于《三古》。四川盆地北部廣元地區發育有國內外知名的距今約2億年的須家河組植物群，是我國晚三疊世南方型植物群的重要代表。該植物群發現至今已經有130多年的歷史。異木屬是中生代具有重要古地理及古生態指示意義的木化石代表類群，其化石記錄集中在北半球高緯度地區，且呈繞極式分布模式，被認為是濕涼氣候的指示植物。這一新發現的木化石具有明顯的生長輪，也表明四川盆地在晚三疊世存在顯著的季節性氣候變化并與當時的巨型季風氣候存在一定的關系。

信息技術

掃描微透鏡超分辨成像技術

中科院沈陽自動化研究所劉連慶等研發出具有實時視覺反饋能力的掃描微透鏡超分辨成像技術（SSUM），該技術無需熒光染色和激光激發，可以在自然條件下打破光學衍射定律所限制的觀測極限，實現了生命和非生命樣品的超分辨實時觀測。相關成果發表于《自然一通訊》。該項成果實現納米尺度生命物質和非生命物質的動態追蹤，提升納米機器人的功能和性能。借鑒機器人的感知、決策和控制理論，設計并搭建了具有自主知識產權的超分辨成像系統，提出了具有納米精度的對微透鏡空間位置動態閉環反饋控制方法，實現了微透鏡與樣品間距與相互作用力的有效控制。“快速多維”制造

浙江大學化學工程與生物工程學院的謝濤教授課題組利用一張平面的塑料片，快速“凹”出復雜的立體造型，這一被稱為”快速多維”的制造方法及相關論文發表于《先進材料》。首先制作“底片”。底片是厚度約為。5毫米的液體薄膜。這類液體會在光的照射下固化，被稱為光固化樹脂。第二步是曝光——利用投影儀畫“圖紙”。第三步是立體顯影。“底片”投入水中之后，由于每個像素點的吸水程度不一樣，會產生有趣的、符合事先設計的形變。通過打印液體的選擇，可以在三維物件中很方便的引入多個其他維度，即隨時間變形的性能，例如形狀記憶效應等，因此將該項技術稱為快速多維制造。

利用量子互文性產生量子非局域性

中科大郭光燦院士領導的李傳鋒研究團隊，在實驗中利用量子互文性產生出量子非局域性，該研究成果發表于《物理評論快報》。量子非局域性是指，呈糾纏態的兩個量子，在空間上無論相隔多遠，哪怕一個在地球上另一個在月球上，他們仍然保持神秘的聯系，對其中一個進行測量時，另一個瞬間也會發生變化，這種超出人們普通認知范疇的特性，構成了保密量子通訊的基本資源。1935年愛困斯坦提出來后，量子的非局域性經多年實驗驗證的確存在，但它的產生一直是不解之謎。量子的互文性構成了量子計算的基本資源。量子計算機的計算能力將超乎人類想象，而量子通訊則可以實現杜絕竊聽的絕對安全。

新聲子晶體微量液體傳感器

中科院深圳先進技術研究院醫工所超聲研究團隊在聲波液體傳感器領域發明了一種新型聲子晶體高精度微量液體傳感器，相關論文發表于《芯片實驗室》。快速、精確分析微量流體中的成分和參數在生化檢測、臨床醫學診斷、環境監測、食品安全監控等領域具有重要的應用價值，也是當前及未來傳感器領域的重要發展方向。聲學傳感器可利用聲場中的物體參量

（密度、聲速、黏度等）變化引起聲波的輸出信號頻率、振幅、相位變化，實現對物體實時探測。其中聲場能量越局域，越能增強聲波與待測物體的相互作用，越有可能提高傳感靈敏度，這也是設計高靈敏傳感器的核心物理機制之一。

兩個存儲單元間的高維糾纏和多自由度超糾纏

中科大中科院量子信息重點實驗室教授史保森小組在量子存儲研究方面取得重要進展，相關成果發表于《自然一通訊》。量子糾纏是實現遠距離量子通信、可擴展線性量子計算的核心，而量子糾纏的存儲則是實現量子計算和量子網絡通信的關鍵技術之一。構建大信息量、長距離的量子網絡，首先需要解決高維糾纏的量子存儲。通過成像系統，把與第一個冷原子系綜具有高維糾纏的單光子送到第二個原子系綜存儲下來，并證明了兩個原子系綜之間存在7維軌道角動量糾纏。利用干涉技術產生了與第一個原子系綜具有路徑和軌道角動量兩個自由度糾纏的光子，然后將該單光子送到第二個冷原子系綜，利用另一個干涉儀將其存儲下來，從而在兩個原子系綜之間建立了路徑和軌道角動量兩個自由度的超糾纏。

阻變存儲器高密度集成

中科院微電子研究所微電子器件與集成技術重點實驗室劉明團隊提出了一種與CMOS了藝完全兼容、具有高均一性的高性能選通器件，為兩端結構電阻型存儲器的高密度三維集成提供了解決方案，基于該研究成果的論文被2016年IEEE國際電子器件大會（IEDM）接收并在作大會報告。交叉陣列中的漏電流問題是存儲器高密度集成的主要障礙。在ITIR結構中，晶體管作為選通管隔絕了旁路漏電，但晶體管不適用于三維堆疊。因此，開發具有高均一性、高選擇比、高電流密度、可三維堆疊的選通器件是實現RRAM的三維集成的關鍵。研究者利用梯形能帶結構的構建選通管器件的思路，開發了一種具有高度均一性，同時具有較高選擇比和電流密度的選通器件。

隨機相移技術研究

中科院光電技術研究所先進光學研制中心吳永前課題組在隨機相移技術研究中取得進展，提出了一種基于liSSaiOUS圖形和橢圓擬合技術的相位提取誤差標定方法，該方法適用于任意相移算法的隨機相移誤差標定；并成功擴展為完全隨機相移算法。該算法在高精度動態干涉測量領域有很大的潛在應用價值。相關研究成果發表于《光學快報》和《工程學中的光學與激光》。相移誤差，尤其是由于機械振動造成的隨機相移誤差一直是高精度相移干涉測量的最大誤差源之一，它直接導致由傳統相移算法解算出的面形帶有二倍條紋頻率的“波紋”誤差。通過算法優化并借助GPU，FPGA等并行計算硬件平臺，有望實現高精度實時動態測量。

磁場非對稱重聯特性研究

中科院國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室張永存等利用TC-1數據，對向陽面磁場重聯事件進行個例分析和統計分析后，獲得了非對稱重聯的豐富特征，相關論文發表于《科學報告》。磁場重聯是將磁化等離子體內磁場能量轉化為粒子動能和熱能的重要物理過程，是打開磁層頂將太陽風能量輸入地球空間的主要機制。在電流片兩側等離子體具有非對稱結構的情況下，磁場重聯過程會表現出不同于對稱重聯的顯著特征。“地球空間雙星探測計劃”是首個由我國科學家提出的空間科學衛星項目，磁場重聯和等離子體輸運過程是其主要科學目標之一。雙星計劃創新的軌道設計使其在向陽面磁層頂觀測中積累了大量磁場重聯數據，雙星計劃TC-1是目前國際上研究向陽面磁層頂磁場重聯最有效的衛星項目之一。