中美創(chuàng)建微米級元DNA結構

中美創(chuàng)建微米級元DNA結構

據(jù)美國《每日科學》網(wǎng)站9月7日報道，上海交通大學樊春海院士與美國亞利桑那州立大學團隊合作在最新一期《自然·化學》雜志上發(fā)表論文稱，他們創(chuàng)建出一種新型元DNA結構，這些元DNA結構可自我組裝成形狀各異的微米級結構，應用于光電子學及合成生物學領域，從而促進信息存儲和加密等技術的發(fā)展。

研究人員解釋，DNA結構的獨特特征使其可用作復雜納米結構和設備的通用組件。借助DNA折疊技術，長的單鏈DNA（ssDNA）可在數(shù)百條短DNA鏈的幫助下被折成指定形狀。但迄今為止科學家一直很難組裝出更大（微米至毫米級）的DNA結構，這限制了DNA折疊技術的廣泛使用。

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

隨后，研究人員使用這種元DNA構建了一系列亞微米到微米級DNA體系結構，包括元多結、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，這一反應將DNA的動態(tài)特征轉移到元DNA上。此外，僅通過改變單個元DNA的局部柔性及其相互作用，就能構建從一維到三維的一系列亞微米或微米級DNA結構，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設計出更復雜的電路、分子機器和納米器件，并將其用于與生物傳感和分子計算有關的應用中。而且，這項研究也使創(chuàng)建動態(tài)微米級DNA結構的可行性大大提高。

科學家在茶樹起源演化研究上取得重要突破

日前中國科研團隊在一項研究成果中揭示了茶樹群體的系統(tǒng)發(fā)生關系，描繪了栽培茶樹的進化歷史，成果為茶樹基因組學研究和育種研究，以及茶樹遺傳和進化研究提供了豐富素材。

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

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

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

基于對“龍井43”進行組裝的高質量基因組，研究人員又對來自世界不同國家和地區(qū)的139份有代表性的茶樹材料進行了基因組的變異分析，揭示了茶樹群體的系統(tǒng)發(fā)生關系，描繪了栽培茶樹的進化歷史。這項研究發(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。中國中小葉種茶樹中的萜烯類代謝基因在芽和葉中表達量較高，這意味著其風味特性更明顯、更豐富。國際知名學術期刊《自然通訊》9月7日在線發(fā)表了這項研究成果。

中美科學家發(fā)現(xiàn)5.5億年前海底“樹葉”

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

參與此項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)在已經完全滅絕。從形態(tài)上看，這4種古生物大體相似，體長都在10厘米左右，長得很像樹葉葉片。

獨特的是，這些遠古“樹葉”底端長著圓形吸盤。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，這些海底“樹葉”隨海水搖曳。研究人員推測，它們在搖擺的過程中吸收海水中的有機物小顆粒為生。

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“寒武紀生命大爆發(fā)”還早。解開這些遠古海底“樹葉”的謎團，可能會為人類探索早期生命演化提供重要線索。

相關研究成果已于近日發(fā)表在古生物學國際專業(yè)期刊《古生物學雜志》上。

中國可重復使用試驗航天器順利著陸

9月4日，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，我國利用“長征二號F”運載火箭成功發(fā)射了一型可重復使用的試驗航天器。

這也是“長征二號F”運載火箭第14次執(zhí)行發(fā)射任務。1999年11月20日首飛至今先后發(fā)射了“神舟一號”至“神舟十一號”飛船、“天宮一號”目標飛行器、“天宮二號”空間實驗室，將11名宇航員送上太空，成功率100%。

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

據(jù)悉，航天器在軌運行期間，按計劃開展了可重復使用技術驗證，為和平利用太空提供技術支撐。航天科技集團表示，這次試驗的圓滿成功，標志著我國可重復使用航天器技術研究取得重要突破，后續(xù)可為和平利用太空提供更加便捷、廉價的往返方式。

“華龍一號”全球首堆開始裝料

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

據(jù)悉，“華龍一號”作為我國具有完全自主知識產權的三代核電技術，創(chuàng)新采用177堆芯設計，降低了堆芯功率密度，提高了設計安全水平。為保證“華龍一號”全球首堆首爐核燃料裝載工作順利開展，建設團隊充分考慮“華龍一號”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。

中核集團福清核電1至4號機組于2017年9月17日全面投入商業(yè)運行，四臺機組已累計發(fā)電超過1300億千瓦時，與同等規(guī)模的化石能源相比，相當于減少標準煤消耗4032萬噸、減少二氧化碳排放10544萬噸，相當于植樹造林29.3萬公頃。5、6號機組采用我國自主三代核電技術“華龍一號”，分別于2015年5月7日和12月22日開工建設。

“華龍一號”是我國核工業(yè)核電技術設計、采購、安裝、調試、運營能力的綜合體現(xiàn)，對帶動我國核電裝備制造業(yè)高質量發(fā)展具有重要意義。2020年，面對“新冠肺炎”疫情挑戰(zhàn)，“華龍一號”示范工程全體參建單位深化重大工程項目“黨建聯(lián)建”，統(tǒng)籌推進常態(tài)化疫情防控和安全生產，先后完成了5號機組熱態(tài)性能試驗、雙層安全殼試驗、主控室可居留試驗以及6號機組外穹頂?shù)跹b等。目前，工程建設穩(wěn)步推進，安全質量良好可控。