中美創(chuàng)建微米級(jí)元DNA結(jié)構(gòu)

據(jù)美國(guó)《每日科學(xué)》網(wǎng)站9月7日?qǐng)?bào)道，上海交通大學(xué)樊春海院士與美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作在最新一期《自然·化學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他們創(chuàng)建出一種新型元DNA結(jié)構(gòu)，這些元DNA結(jié)構(gòu)可自我組裝成形狀各異的微米級(jí)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于光電子學(xué)及合成生物學(xué)領(lǐng)域，從而促進(jìn)信息存儲(chǔ)和加密等技術(shù)的發(fā)展。

研究人員解釋，DNA結(jié)構(gòu)的獨(dú)特特征使其可用作復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)和設(shè)備的通用組件。借助DNA折疊技術(shù)，長(zhǎng)的單鏈DNA（ssDNA）可在數(shù)百條短DNA鏈的幫助下被折成指定形狀。但迄今為止科學(xué)家一直很難組裝出更大（微米至毫米級(jí)）的DNA結(jié)構(gòu)，這限制了DNA折疊技術(shù)的廣泛使用。

為解決這一問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種通用的“元DNA”（M-DNA）策略，研制出了一種新型元DNA結(jié)構(gòu)。這一新型元DNA結(jié)構(gòu)與人頭發(fā)絲的寬度相當(dāng)，直徑是天然DNA納米結(jié)構(gòu)的1000倍。研究人員證明，這一亞微米級(jí)的6螺旋束DNA結(jié)構(gòu)可像放大版的單鏈DNA一樣自我組裝。

隨后，研究人員使用這種元DNA構(gòu)建了一系列亞微米到微米級(jí)DNA體系結(jié)構(gòu)，包括元多結(jié)、3D多面體以及各種二維/三維晶格等。他們還在元DNA上演示了分層鏈置換反應(yīng)，這一反應(yīng)將DNA的動(dòng)態(tài)特征轉(zhuǎn)移到元DNA上。此外，僅通過改變單個(gè)元DNA的局部柔性及其相互作用，就能構(gòu)建從一維到三維的一系列亞微米或微米級(jí)DNA結(jié)構(gòu)，包括四面體、八面體、棱柱和6種緊密堆積的晶格等。

研究人員表示，未來，他們可以使用這些元DNA設(shè)計(jì)出更復(fù)雜的電路、分子機(jī)器和納米器件，并將其用于與生物傳感和分子計(jì)算有關(guān)的應(yīng)用中。而且，這項(xiàng)研究也使創(chuàng)建動(dòng)態(tài)微米級(jí)DNA結(jié)構(gòu)的可行性大大提高。

科學(xué)家在茶樹起源演化研究上取得重要突破

茶樹起源于中國(guó)，在我國(guó)分布廣泛，種質(zhì)資源豐富。

日前中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在一項(xiàng)研究成果中揭示了茶樹群體的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，描繪了栽培茶樹的進(jìn)化歷史，成果為茶樹基因組學(xué)研究和育種研究，以及茶樹遺傳和進(jìn)化研究提供了豐富素材。

茶是世界性飲料。茶樹起源于中國(guó)，在我國(guó)分布廣泛，種質(zhì)資源豐富，紅茶、綠茶、烏龍茶、黃茶、黑茶、白茶6大茶類各具特色，但有關(guān)茶樹進(jìn)化的研究卻很少。

研究人員先以我國(guó)著名的優(yōu)良茶樹品種“龍井43”為材料，克服其基因組高度雜合、重復(fù)序列比例高等難題，完成了“龍井43”染色體級(jí)別的基因組的組裝。在此基礎(chǔ)上，研究人員發(fā)現(xiàn)了決定“龍井43”發(fā)芽早、產(chǎn)量高以及抗逆性強(qiáng)等優(yōu)異經(jīng)濟(jì)性狀的基因“密碼”。

據(jù)科研人員介紹，2020年適逢“龍井43”這一全國(guó)綠茶主產(chǎn)區(qū)推廣面積居于前列的茶樹品種育成60周年，該研究結(jié)果解釋了“龍井43”品質(zhì)優(yōu)異和抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)的分子本質(zhì)，具有重要的紀(jì)念意義。

基于對(duì)“龍井43”進(jìn)行組裝的高質(zhì)量基因組，研究人員又對(duì)來自世界不同國(guó)家和地區(qū)的139份有代表性的茶樹材料進(jìn)行了基因組的變異分析，揭示了茶樹群體的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，描繪了栽培茶樹的進(jìn)化歷史。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，茶樹野生近緣種群是栽培的中小葉茶品種（植物分類上多屬于茶變種）和大葉茶品種（植物分類上多屬于阿薩姆茶變種）的祖先，馴化過程中二者的選擇方向存在差異。中國(guó)中小葉種茶樹中的萜烯類代謝基因在芽和葉中表達(dá)量較高，這意味著其風(fēng)味特性更明顯、更豐富。國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》9月7日在線發(fā)表了這項(xiàng)研究成果。

中美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)5.5億年前海底“樹葉”

近日，中美科研團(tuán)隊(duì)合作在我國(guó)湖北三峽地區(qū)的石板灘生物群中，發(fā)現(xiàn)4種形似樹葉的遠(yuǎn)古生物。與真正長(zhǎng)在樹枝上的葉子不同，這些“樹葉”實(shí)際上是形態(tài)奇特的早期動(dòng)物，它們生活在遠(yuǎn)古海洋底部。

參與此項(xiàng)研究的科研人員介紹，此次新發(fā)現(xiàn)的這4種古生物，生活在約5.5億年前的海底，現(xiàn)在已經(jīng)完全滅絕。從形態(tài)上看，這4種古生物大體相似，體長(zhǎng)都在10厘米左右，長(zhǎng)得很像樹葉葉片。

獨(dú)特的是，這些遠(yuǎn)古“樹葉”底端長(zhǎng)著圓形吸盤。它們靠吸盤吸附在海底，“樹葉”的“莖干”和“葉片”部分則直立在海水中。平時(shí)，這些海底“樹葉”隨海水搖曳。研究人員推測(cè)，它們?cè)趽u擺的過程中吸收海水中的有機(jī)物小顆粒為生。

在5.5億年前，這些海底“樹葉”是一大類數(shù)量特別眾多、分布十分廣泛的生物。但是直到今天，人們對(duì)它們的生物屬性仍然所知不多。它們的生存年代，比著名的“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”還早。解開這些遠(yuǎn)古海底“樹葉”的謎團(tuán)，可能會(huì)為人類探索早期生命演化提供重要線索。

相關(guān)研究成果已于近日發(fā)表在古生物學(xué)國(guó)際專業(yè)期刊《古生物學(xué)雜志》上。

中國(guó)可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器順利著陸

9月4日，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，我國(guó)利用“長(zhǎng)征二號(hào)F”運(yùn)載火箭成功發(fā)射了一型可重復(fù)使用的試驗(yàn)航天器。

這也是“長(zhǎng)征二號(hào)F”運(yùn)載火箭第14次執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。1999年11月20日首飛至今先后發(fā)射了“神舟一號(hào)”至“神舟十一號(hào)”飛船、“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器、“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，將11名宇航員送上太空，成功率100%。

根據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)最新的官方消息，該型可重復(fù)使用航天器，在軌飛行兩天后，于9月6日成功返回預(yù)定著陸場(chǎng)。

“華龍一號(hào)”已成“一帶一路”新名片

據(jù)悉，航天器在軌運(yùn)行期間，按計(jì)劃開展了可重復(fù)使用技術(shù)驗(yàn)證，為和平利用太空提供技術(shù)支撐。航天科技集團(tuán)表示，這次試驗(yàn)的圓滿成功，標(biāo)志著我國(guó)可重復(fù)使用航天器技術(shù)研究取得重要突破，后續(xù)可為和平利用太空提供更加便捷、廉價(jià)的往返方式。

“華龍一號(hào)”全球首堆開始裝料

生態(tài)環(huán)境部9月4日在京向中核集團(tuán)福建福清核電有限公司頒發(fā)福清核電5號(hào)機(jī)組運(yùn)行許可證，當(dāng)天下午“華龍一號(hào)”全球首堆中核集團(tuán)福清核電5號(hào)機(jī)組首爐燃料裝載正式開始，隨著第1組燃料組件順利入堆，標(biāo)志著該機(jī)組進(jìn)入主系統(tǒng)帶核調(diào)試階段，向建成投產(chǎn)邁出了重要一步。

據(jù)悉，“華龍一號(hào)”作為我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)，創(chuàng)新采用177堆芯設(shè)計(jì)，降低了堆芯功率密度，提高了設(shè)計(jì)安全水平。為保證“華龍一號(hào)”全球首堆首爐核燃料裝載工作順利開展，建設(shè)團(tuán)隊(duì)充分考慮“華龍一號(hào)”堆芯燃料組件布局及數(shù)量的差異，開展首爐裝料演練，優(yōu)化裝料步序，確保首爐裝料的安全可控。

中核集團(tuán)福清核電1至4號(hào)機(jī)組于2017年9月17日全面投入商業(yè)運(yùn)行，四臺(tái)機(jī)組已累計(jì)發(fā)電超過1300億千瓦時(shí)，與同等規(guī)模的化石能源相比，相當(dāng)于減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗4032萬噸、減少二氧化碳排放10544萬噸，相當(dāng)于植樹造林29.3萬公頃。5、6號(hào)機(jī)組采用我國(guó)自主三代核電技術(shù)“華龍一號(hào)”，分別于2015年5月7日和12月22日開工建設(shè)。

“華龍一號(hào)”是我國(guó)核工業(yè)核電技術(shù)設(shè)計(jì)、采購、安裝、調(diào)試、運(yùn)營(yíng)能力的綜合體現(xiàn)，對(duì)帶動(dòng)我國(guó)核電裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。2020年，面對(duì)“新冠肺炎”疫情挑戰(zhàn)，“華龍一號(hào)”示范工程全體參建單位深化重大工程項(xiàng)目“黨建聯(lián)建”，統(tǒng)籌推進(jìn)常態(tài)化疫情防控和安全生產(chǎn)，先后完成了5號(hào)機(jī)組熱態(tài)性能試驗(yàn)、雙層安全殼試驗(yàn)、主控室可居留試驗(yàn)以及6號(hào)機(jī)組外穹頂?shù)跹b等。目前，工程建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，安全質(zhì)量良好可控。