我国科学家成功破解鸟类迁徙密码

“迁徙生物如何发现其迁徙路线”作为《自然》杂志公布的125个最具挑战性科学问题之一，一直备受学术界的关注。其中，迁徙路线的形成维持和未来变化趋势，以及迁徙策略的遗传基础，一直是学界的研究热点和难点。中科院动物研究所詹祥江团队历时6年，以世界上飞行速度最快的猛禽——游隼为研究对象，创新性地运用卫星追踪和基因组测序两种前沿技术，通过时空动态分析，揭示了北极游隼迁徙路线形成的主要历史原因和长距离迁徙的遗传基础，阐明了现今维持机制以及未来变化趋势。该研究首次全面结合遥感卫星追踪、基因组学、神经生物学等跨学科研究手段，建立了一套完整的游隼迁徙研究系统，从行为、进化、遗传、生态及气候变化等多维度阐明北极鸟类的迁徙路线变迁和遗传基础，并首次发现了鸟类长距离迁徙的关键基因，为探索鸟类迁徙开拓了新模式，也为交叉学科研究提供了新范式。3月11日，《自然》以封面文章形式刊登了该进展，并同期发表了亮点评述文章。此外，该成果被《自然—生态与进化》杂志评为12项年度回顾工作之一。

世界首个人—猴嵌合体胚胎诞生

4月15日，中外科学家团队在《细胞》上发表论文，宣布构建了世界上首个人—猴嵌合体胚胎，也就是同时具有人源细胞和猴源细胞的胚胎。这项研究由昆明理工大学灵长类转化医学研究院和省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室季维智院士团队，谭韬、牛昱宇、代绍兴课题组与美国索尔克生物研究所胡安·卡洛斯·伊斯皮瓦·贝尔蒙特（Juan Carlos Izpisúa Belmonte） 和得克萨斯大学西南医学中心吴军等合作完成。据悉，该研究下一步的重点是更详细地评估参与种间通信的所有分子途径，并找出对发育过程至关重要的途径。从长远来看，研究人员希望，不仅能利用嵌合体研究早期人类发育、设计疾病模型，而且找到筛选新药以及产生可移植细胞、组织或器官的新方法。

古DNA绘制欧亚大陆旧石器时代以来人群演化图谱

随着古基因组技术与遗传学分析手段的不断进步及跨学科合作的开展，针对东亚人群的古基因组研究发展迅速。中科院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹团队与云南大学张虎才研究组合作于5月27日在《细胞》杂志发文，首次在东亚地区开展跨度为四万年的大规模人类古基因组研究，且首次利用古基因组在适应性方面探究东亚人群重要表型特征的演化来源，揭示出东亚北部距今40000—3400年的人群动态遗传历史，并为进一步探索东亚人群与环境的关系提供了重要遗传学证据。此外，付巧妹团队与云南省文物考古研究所等共同主导于6月24日在《细胞》杂志在线发表成果，对东亚南部人群的古基因组开展研究，揭示了自1.1万年以来东亚与东南亚交汇处人群迁徙与互动的历史，填补了两地接壤区域人类古基因组的空白，更新了我们对两地人群交流历史的认识，还追溯了现今生活在广西地区侗傣语系和苗瑶语系人群的祖先。据悉，付巧妹团队还受邀在《科学》特刊——《人类基因组发布20周年》上发表古人类基因组学研究的发展以及前沿研究综述。

精神神经疾病重要靶点获深入解析

当前，全世界约有7000万至1亿人患有早期阿尔茨海默病，10亿人正遭受精神障碍困扰。精神神经系统疾病的新药创制迫在眉睫。6月16日，《自然》在线发表了由中科院上海药物研究所吴蓓丽研究组等多个研究团队合作完成的两项“背靠背”研究成果。一篇题为《代谢型谷氨酸受体mGlu2和mGlu4与G蛋白复合物结构》，另一篇题为《人源mGlu2和mGlu7同源和异源二聚体结构》。上述研究首次对代谢型谷氨酸受体（mGlu）从非活化到完全活化状态精细构象变化过程进行了全面阐释，并揭示了其同源和异源二聚体复杂的信号转导模式，为深入认识该类受体在中枢神经系统中的功能调控机理提供了重要依据，对全面认识C类G蛋白偶联受体（GPCR）的信号转导机制具有重大意义。

第一代基因组设计杂交马铃薯问世

马铃薯，俗称“土豆”，是世界最重要的块茎类粮食作物，全球有13亿人口以马铃薯为主食。但是千百年来，它的生产都依靠薯块进行无性繁殖，导致繁殖系数低、储运成本高、易携带病虫害……中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队最新研究成果一举颠覆了这一现实，即应用“基因组设计”理论和方法体系培育杂交马铃薯，用二倍体育种替代四倍体育种，并用杂交种子繁殖替代薯块繁殖。相关研究成果6月24日在线发表于《细胞》，这是“优薯计划”实施以来取得的里程碑式突破。

金沙江白鹤滩水电站首批机组正式投产发电

6月28日上午，全球在建规模最大、单机容量最大、技术难度最高的水电工程——金沙江白鹤滩水电站首批2台机组正式投产发电。白鹤滩水电站总装机容量1600万千瓦，是我国实施“西电东送”的国家重大工程。水电站大坝为300米级特高混凝土双曲拱坝，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。发电机组实现了我国高端装备制造的重大突破。据悉，白鹤滩水电站主体工程2017年7月全面开工建设，全部机组将于2022年7月投产发电，多年平均发电量624.43亿千瓦时，相当于每年可节约标煤约1968万吨，减少排放二氧化碳5160万吨，将与三峡、葛洲坝以及金沙江乌东德、溪洛渡、向家坝水电站一起，构成世界最大的清洁能源走廊。

小型化自由电子激光器首次“发光”

中科院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室团队，利用自主研制的高性能重频超强超短激光装置，驱动产生了高品质的电子束，并首次实现自由电子激光放大输出，在国际上率先完成台式化自由电子激光原理的实验验证，对于发展小型化、低成本自由电子激光器具有重大意义。当前，世界上已经建好、正在运行的X射线自由电子激光装置只有8台，主要基于传统加速器对电子束进行加速，全部是需要绵延公里量级的大科学装置。此次我国科学团队采用激光加速器的全新方式，从实验层面证实，这一装置规模可以缩短至十米量级。相关研究成果7月22日以封面文章形式刊登于《自然》。

单分子化学反应首度实现超分辨成像

单分子实验是从本质出发解决许多基础科学问题的重要途径之一，也是化学测量学面临的一个挑战。浙江大学化学系研究员冯建东团队发明了一种可以直接对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术，并实现了超高时空分辨成像。据悉，该技术在化学成像和生物成像领域具有重要的应用价值，能帮助研究人员看到更清晰的微观结构和细胞图像。未来这项显微技术或将为化学反应位点可视化、单分子测量、化学和生物成像等领域提供新的可能，具有广泛的应用前景。8月12日，该成果作为封面论文刊登于《自然》。

可穿戴新突破：锂离子电池做成储能织物

“便携式电池”这类可穿戴设备的研究课题一直以来都是科研人员的一项重点项目。复旦大学高分子科学系彭慧胜团队通过系统揭示纤维锂离子电池内阻随长度的变化规律，有效解决了聚合物复合活性材料和纤维电极界面稳定性难题，连续构建出兼具良好安全性和综合电化学性能的新型纤维聚合物锂离子电池。目前，该团队通过纺织方法，已获得高性能大面积电池织物。将电池织物和无线充电发射装置集成，可安全、稳定地为智能手机进行无线充电。据悉，纤维锂聚合物离子电池已显示出广阔应用前景，而且有较大的提升空间。此外，还可以通过更先进的编织技术，将电池高效地编织到各种衣物中，使人穿着更加舒适、美观。相关研究成果9月1日发表于《自然》。

电子显微镜实现纳米分辨率下界面声子色散测量

声子是凝聚态体系的热导率、电子迁移率、光散射行为等物性的重要决定因素。尤其在晶体界面附近的几层原子内会存在不同于体态的界面声子模式，使得界面呈现诸多独特的物理性质，如界面超导等。但是，传统实验手段都无法对界面声子进行直接测量。来自北京大学的高鹏、俞大鹏、王恩哥等利用电子显微镜发展了四维电子能量损失谱，首次在实验上证实了晶体异质结界面处界面声子的存在，并详细测量了其局域态密度和色散关系。这一成果有望在界面热传导、电声耦合和拓扑声子学等领域发挥重要作用。11月17日，相关研究成果以“测量界面声子色散”为题，在线发表于《自然》。

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