高營養(yǎng)水稻新育種材料被首次發(fā)現(xiàn)

與澳大利亞合作，中國科學(xué)家通過半粒種子篩選方法獲得了一個(gè)糊粉層增厚的水稻品系ta2，使水稻的維生素、微量元素和膳食纖維等營養(yǎng)品質(zhì)因子得到普遍提升。這是國際上首次發(fā)現(xiàn)的一種可用于培育高營養(yǎng)水稻的新型育種材料。該成果于10月2日在《美國科學(xué)院院刊》上在線發(fā)表。

人類70%的糧食來自禾本科作物的胚乳，胚乳由糊粉層和淀粉胚乳兩部分組成。白米來自淀粉胚乳，主要成分為淀粉類碳水化合物，而外部糊粉層則富含蛋白質(zhì)、維生素、膳食纖維和微量元素。盡管二者發(fā)育起源相同，但分化命運(yùn)和營養(yǎng)物質(zhì)積累迥異。

中國科研小組通過創(chuàng)建半粒種子篩選體系，篩檢了近3萬粒種子獲得了可用于培育高營養(yǎng)水稻的新型育種材料?；蚩寺“l(fā)現(xiàn)，這一表型是由于一個(gè)DNA去甲基化酶基因OsROS1顯性負(fù)突變體產(chǎn)生，其糊粉層從一般水稻的1層細(xì)胞增加到4～10層。小麥、玉米、大麥等禾本科作物中均存在與OsROS1蛋白序列相似性很高的去甲基化酶，并在胚乳發(fā)育過程中表達(dá)。

這一發(fā)現(xiàn)不僅為了解禾本科作物胚乳發(fā)育和營養(yǎng)物質(zhì)積累的表觀遺傳調(diào)控提供了理論基礎(chǔ)，而且也為水稻營養(yǎng)品質(zhì)改良育種提供了重要的遺傳材料。

目前，該研究組正在嘗試?yán)没蚓庉嫾夹g(shù)調(diào)控小麥、玉米等作物中去甲基化酶ROS1基因的表達(dá)活性，有望開拓禾本科作物營養(yǎng)品質(zhì)育種的新路徑。

高營養(yǎng)水稻新育種材料被中國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)

我國首次在“天宮二號(hào)”完成植物生長全過程實(shí)驗(yàn)

“天宮二號(hào)”在軌運(yùn)行兩年多來，開展了眾多空間科學(xué)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，其中包括完成我國首次高等植物“從種子到種子”的空間長周期培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，為發(fā)展空間植物培養(yǎng)技術(shù)、探索保障人類長期空間生存又向前邁進(jìn)了一步。

2016年9月15日，“天宮二號(hào)”在發(fā)射之際，搭載了一個(gè)微型培養(yǎng)箱，里面種植有糧食作物的典型代表水稻和綠葉植物的典型代表擬南芥。除了部分植物樣品于2016年11月18日隨著“神舟十一號(hào)”返回地面，大部分植物樣品至今仍然留在天宮二號(hào)。科研人員成功地通過地面遙控，對(duì)留在太空中的培養(yǎng)箱進(jìn)行溫控和澆水，啟動(dòng)了擬南芥和水稻的生長，并順利開花結(jié)果。這是我國首次在太空中完成“從種子到種子”全過程的空間植物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。

此次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了利用植物光周期反應(yīng)原理調(diào)控空間植物營養(yǎng)生長與生殖生長的設(shè)計(jì)思想，為有效利用空間有限資源進(jìn)行最大化的植物生產(chǎn)，提供了重要空間實(shí)驗(yàn)證據(jù)；首次成功獲得了擬南芥和水稻在“長日”與“短日”條件下，生長發(fā)育全過程的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)，并有多項(xiàng)新的發(fā)現(xiàn)；首次獲得微重力在葉維管組織發(fā)育作用的證據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析；首次對(duì)水稻吐水、擬南芥壽命和根的“向觸性運(yùn)動(dòng)”進(jìn)行了觀察與分析。

通過與地面上同步種植的水稻與擬南芥進(jìn)行對(duì)比研究，科研人員還發(fā)現(xiàn)了一些有趣現(xiàn)象，例如：由于在太空中沒有地球上的重力引導(dǎo)，植物方向感差，根的定向生長運(yùn)動(dòng)明顯受阻，太空中的水也不能有效地回到土壤中。但在太空微重力的條件下，水稻的吐水活性卻顯著增強(qiáng)。利用這一特性，未來可應(yīng)用于空間制備凈化水或空間制藥。

科學(xué)家揭示入睡困難新機(jī)制

近日，中國課題組的一項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)了一種電壓門控鉀離子通道Kv4在睡眠調(diào)節(jié)中的作用，揭示了一種入睡困難的新機(jī)制，相關(guān)成果近日發(fā)表于著名期刊《神經(jīng)科學(xué)雜志》上。

研究人員選擇果蠅這一在睡眠研究上經(jīng)典的模式生物為研究對(duì)象，從行為學(xué)實(shí)驗(yàn)開始進(jìn)行了研究。當(dāng)把果蠅放在早晨9點(diǎn)燈亮，晚上9點(diǎn)燈滅的環(huán)境中時(shí)，果蠅會(huì)在夜晚燈滅以后大約半小時(shí)后入睡。而把果蠅神經(jīng)系統(tǒng)的Kv4敲除以后，研究人員觀察到果蠅的入睡時(shí)間顯著性地推遲了。這樣的現(xiàn)象說明，Kv4可能在入睡過程中起著重要的調(diào)控作用。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)更有針對(duì)性地選擇了一組已經(jīng)被證實(shí)在入睡調(diào)控中起關(guān)鍵作用的神經(jīng)元——PDF神經(jīng)元。PDF神經(jīng)元的興奮會(huì)對(duì)睡眠起抑制作用，其分泌的PDF是一種神經(jīng)肽，調(diào)控著果蠅的睡眠與節(jié)律。當(dāng)使用GAL4/UAS系統(tǒng)對(duì)此區(qū)域神經(jīng)元內(nèi)的Kv4進(jìn)行功能性敲除后，果蠅的入睡時(shí)間同樣發(fā)生了顯著的延遲現(xiàn)象。這進(jìn)一步證明，PDF神經(jīng)元內(nèi)的Kv4對(duì)于果蠅的入睡調(diào)控起著重要作用。

專家表示，這項(xiàng)研究不僅首次直接證明了Kv4在睡眠調(diào)節(jié)中所起的作用，同時(shí)也為“失眠癥”的相關(guān)研究提供了可能的思路。

“鯤龍500”海底集礦車由陸上試驗(yàn)全面轉(zhuǎn)入海上試驗(yàn)

中國40年水電發(fā)電量約相當(dāng)于43億噸標(biāo)煤

“改革開放40年中國水電”紀(jì)念大會(huì)9月26日上午在北京舉行。從會(huì)上了解到，40年來我國水電累計(jì)發(fā)電量超過14萬億千瓦時(shí)，約相當(dāng)于替代標(biāo)準(zhǔn)煤43億噸，減排二氧化碳113億噸、二氧化硫0.37億噸、氮氧化物0.32億噸，對(duì)保衛(wèi)藍(lán)天碧水做出了重要貢獻(xiàn)。

中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)理事長張野介紹，改革開放之初，我國水電裝機(jī)容量和發(fā)電量僅為1727萬千瓦和446億千瓦時(shí)，至2017年年底分別為3.41億千瓦和1.19萬億千瓦時(shí)，增長了近20倍和26倍。中國水電在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工安裝、設(shè)備制造、運(yùn)行管理、投資融資等全產(chǎn)業(yè)鏈綜合技術(shù)和管理水平上邁入了世界先進(jìn)行列。

在此背后，科技創(chuàng)新引領(lǐng)我國水電發(fā)展不斷攀登高峰。通過三峽等工程實(shí)踐，我國僅用7年時(shí)間便實(shí)現(xiàn)大型水電裝備的自主設(shè)計(jì)、制造和安裝，如今不僅世界上單機(jī)70萬千瓦以上的水輪發(fā)電機(jī)組絕大部分安裝在中國，而且擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單機(jī)容量達(dá)80萬千瓦和100萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組也為中國僅有。

張野表示，目前依托“西電東送”骨干水電工程已建成5條特高壓直流輸電線路，年送電量為2000多億千瓦時(shí)，相當(dāng)于替代原煤1億噸、減排二氧化碳2億噸。同時(shí)，我國水電資源80%集中在西部地區(qū)，經(jīng)過長期努力已開發(fā)約2億千瓦，占我國已建常規(guī)水電的65%，有力促進(jìn)了西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。

此外，水電在推動(dòng)“一帶一路”建設(shè)中發(fā)揮了重大作用。目前，我國已與100多個(gè)國家和地區(qū)建立了水電開發(fā)多形式的合作關(guān)系，承接了60多個(gè)國家的電力和河流規(guī)劃，業(yè)務(wù)覆蓋全球140多個(gè)國家，擁有海外權(quán)益裝機(jī)超過1000萬千瓦，在建項(xiàng)目合同總額超過1500億美元，累計(jì)帶動(dòng)數(shù)萬億美元國產(chǎn)裝備和材料出口。

我國自主研發(fā)500米級(jí)海底集礦車完成首次海試

從自然資源部獲悉，我國首次500米級(jí)海底多金屬結(jié)核采集系統(tǒng)試驗(yàn)9月25日通過專家驗(yàn)收，標(biāo)志著我國深海采礦系統(tǒng)研發(fā)由陸上試驗(yàn)全面轉(zhuǎn)入海上試驗(yàn)。

據(jù)了解，“面向海試的多金屬結(jié)核集礦系統(tǒng)研制與集成淺海試驗(yàn)”和“多金屬結(jié)核集礦系統(tǒng)500米海上試驗(yàn)”兩個(gè)課題由自然資源部所屬中國大洋協(xié)會(huì)立項(xiàng)，課題研究的“鯤龍500”海底集礦車擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，突破了海底稀軟底質(zhì)行駛、海底礦物水力式采集、海底綜合導(dǎo)航定位等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，能夠完成海底規(guī)劃路徑行駛和海底地形自適應(yīng)礦石采集等任務(wù)。

本次海上試驗(yàn)歷時(shí)49天，分別搭載“長和海洋”和“張謇”號(hào)試驗(yàn)船。按照由淺入深的原則，“鯤龍500”海底集礦車共下水11次，最大作業(yè)水深514米，多金屬結(jié)核采集能力10噸/小時(shí)，單次行駛最長距離2881米，水下定位精度達(dá)0.72米，實(shí)現(xiàn)了自主行駛模式下按預(yù)定路徑進(jìn)行海底采集作業(yè)的能力，在中國南海預(yù)定海域行走出一個(gè)單邊長度為120米的“中國星”。

本次海試的成功為我國深海多金屬結(jié)核采礦試驗(yàn)工程1000米級(jí)整體聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。