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[成果] 1900120041 广西
Q78 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2019
成果简介:该成果系统研究了亚热带海洋红树林滨海湿地生态系统、喀斯特山区土壤、广西生物沼气发生池和农田土壤等特殊亚热带生态环境系统中的未培养微生物,构建了高容量的宏基因组文库,完成了一系列重要的新的微生物功能基因的挖掘和功能鉴定研究。 在微生物学领域率先完整地鉴定了编码延胡索酸水合酶的新基因fumF。证实了FumF蛋白可以催化延胡索酸水合生成L-柠檬酸。该成果增强了人们对延胡索酸水合酶作用机制的认识,同时为构建新的微生物发酵工艺消除生产L-柠檬酸过程中天门冬氨酸转氨酶的干扰以及提高相关酶的活性等技术瓶颈问题提供了新的解决思路,因而具有重要的科学实践意义。 系统完整地鉴定了多个编码β-葡萄糖苷酶新基因。发现新的Bgl1C蛋白和已知的β-葡萄糖苷酶没有任何一致性。发现Bgl1D蛋白既具有β-葡萄糖苷酶活性,也具有脂肪酶活性,为新的兼职功能蛋白。发现Bgl1E蛋白是一个新的耐受高浓度金属离子的嗜冷β-葡萄糖苷酶。新的Bgl1T蛋白来自于厌氧产沼气活性污泥,为研究沼气生成机制提供了新的理论依据。该系列成果为构建新的糖基水解酶家族提供了模板,拓展了对纤维素酶作用机制的认识,为构建降解纤维素产乙醇的微生物工艺提供了新的材料。 率先系统完整地鉴定了编码丝氨酸蛋白酶抑制剂的新基因spi1C。发现Spi1C蛋白对胰蛋白酶和α-糜蛋白酶具有较好的抑制功能。该成果提升了对丝氨酸蛋白酶抑制剂作用机制的认识,对研发高活性小分子丝氨酸蛋白酶抑制剂具有重要的实践意义。 率先系统完整地鉴定了编码氨基酸脱羧酶的新的功能基因undec1A。发现Undec1A为HFCD超级家族蛋白的新成员。该研究成果表明该家族蛋白成员可能广泛的分布于原核生物体系,改变了人们对HFCD脱羧酶家族蛋白仅仅来源真核生物体系的认识,同时增强了人们对HFCD家族蛋白作用机制的认识,为后续抗细菌药物筛选提供了一种新的靶酶。 利用宏基因组学技术,项目率先系统完整地鉴定了编码氨基酸氧化酶的新基因daoE。完成了DaoE蛋白的动力学性质分析,该成果增强了人们对氨基酸氧化酶作用机制的认识,同时发现DaoE蛋白在生产7-氨基头孢烷酸和α-酮酸等方面具有广泛的用途。
[成果] 1800220325 安徽
Q257 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:信息传递在现代人类社会的生产与生活中扮演者重要的角色,信息安全是信息传递中的至关重要的问题,一直是人类信息学中的研究热点,伴随着量子计算的出现与发展,经典信息的安全已经受到巨大威胁,量子通信的安全虽有保证,但量子密钥分配的BB84协议也在一定程度上受到量子克隆的影响,因此量子克隆的研究对量子通信安全有着重要的意义。该项目针对量子克隆中的关键问题-量子克隆机的设计,提出的研究目标是设计多功能的确定性量子克隆机,在具体的研究过程中,课题组首先研究利用通用量子门实现多功能的量子克隆机。与经典计算相似,量子计算也可以简化由一些通用量子门组合来实现。经过研究,项目组提出一种理论可行的方案,利用单量子比特逻辑门和两量子比特逻辑门设计多功能量子克隆机,通过对一个单量子比特逻辑门和一个两量子比特逻辑门进行参数控制。就可以依据对拷贝目标量子态的了解程度改变这些参数就能够实现多种最优的确定性量子克隆,例如:最优对称与非对称1→2普适量子克隆、最优对称和非对称1→2相位协变量子克隆以及1→3经济性相位协变量子克隆。由于采用通用量子逻辑门来设计量子克隆机,所以这一实现过程既可以在单一系统中实现,也可以在多种系统组成的量子网络中实现。其次,结合具体的物理系统研究多功能量子克隆机,如:利用超导量子干涉器件(SQUID)与腔的共振耦合相互作用,或是非共振耦合相互作用来设计多功能量子克隆机;组合两种量子系统研究多功能量子克隆机,组合线性光学元件与腔量子电动力学系统设计可以拷贝光量子态与原子量子态的多功能量子克隆机,也研究可用于远程隐形传态量子克隆的多功能量子克隆机。并将多功能量子克隆的设计思路,应用于量子纠缠态的纯化与制备,利用一种设计纯化包括GHZ态,W态,Cluster态,或是制备多种纠缠态。所设计的多功能确性定量子克隆机的优势有两点:一是这种量子克隆机可以依据对拷贝目标量子态的了解程度选择不同的克隆过程,从而获得最优的量子拷贝复本;其次,也可要据需要令不同的量子拷贝复本携带不等的原量子态信息,虽然所得量子拷贝复本携带信息可能相对较少,却让原信息的发送与接收者更不易发现通信被干扰。研究成果也获得了国内外学者的认可,有学者在公开发表的论文中认为课题组的设计是量子克隆机的重要进展和非常有用的,著名学者范桁发表在国际著名期刊《Phys Rep-Rev Sec Phys Lett》上文章引用课题组多篇代表作,并有多个学者对课题组设计中加入的光学器件感兴趣,并最终采用组合光学器件与腔量子电动力学系统做出了非常有意义的工作,该项目共发表SCI收录论文35篇,8篇代表性论文被国内外专家学者SCI他引76次,单篇最高他引38次。
[成果] 1800180007 上海
Q67 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于基础研究,相关领域为微生物药物和化学生物学。项目围绕高效发现崭新机制的活性天然产物这一关键科学问题来应对疾病和耐药性的挑战,在科技部973计划、国家杰出青年基金项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金国际合作重大项目等课题的资助下,在微生物活性物质的发现中做出了系统性和开创性的研究。项目主要研究内容为利用自主构建的天然产物资源库,通过高通量筛选指导活性化合物的分离和鉴定、解析其生物合成机制及活性作用机制,形成了高效发现新颖机制天然产物的理论创新和技术方法突破,为新药创制提供了重要的研究平台。该项目的重要科学发现如下: ①天然产物资源库的构建结合高通量活性筛选高效获得新颖单体化合物:系统构建了海洋等多种环境的微生物天然产物资源库用于高通量药物筛选,针对多种活性筛选模型(如抗结核、抗菌、互动抗真菌等),高效获得了一系列具有新颖机制的活性天然产物,如深海霉素J、白僵菌素等,从而奠定了后续天然产物药物发现的理论和物质基础。 ②活性天然产物机制的阐明:系统挖掘了天然产物耐药性作用机制;结合化学生物学和合成生物学,阐明了深海霉素J等活性天然产物的生物合成机制;提升了对链霉菌生命规律的认识层次,实现对其定量预测、精准化设计、标准化合成与精确调控,为应用合成生物学理念改造丝状微生物次级代谢产物及激活沉默基因簇奠定了重要基础;解析了高效低毒杀虫剂阿维菌素和抗生素红霉素的高产机制,实现了对两者合成通路的精准调控,为后续天然产物药物的成果转化奠定了基础。 该项目已发表100多篇SCI论文,SCI他引超过三千次,取得授权发明专利10项,并注重天然产物药物成果转化应用,如阿维菌素和红霉素,其中阿维菌素相关项目2016年获得国家科技进步二等奖。累计培养30名博(硕)士(其中1人荣获中国科学院优秀博士论文奖),12名博士后。1人荣获国际化学生物学会International Chemical Biology Society(ICBS)主席并获得连任(2016年-2018年),国家杰出青年1人,“新世纪百千万人才工程”国家级人选1人,973项目首席科学家1人,中国科学院“百人计划”1人,863项目领域专家2人。8篇代表性论文,其中包括Angew. Chem. Int. Ed.(1篇),Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A(2篇),英文版学术专著(2部,下载量和发行量都超过万次)。附加论文中还包括Nature(1篇),Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A(1篇),和Nat.Prod. Rep.(1篇)。该项目第一完成人担任Synthetic and Systems Biotechnology主编和Applied Microbiology and Biotechnology副主编。
[成果] 1800180076 上海
Q19 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:一、科学领域:该项目属于信息与生命科学的交叉研究领域。 二、主要内容、特点及应用推广情况: 如何有效挖掘多源异质动态海量生物数据,精确构建和分析生物分子网络,并定量地刻画生物系统的复杂动态行为,特别是定量描述复杂生物过程的临界现象,是系统生物学的核心研究内容。该项目系统地研究了这一前沿科学问题,提出了全新的分子网络的数学建模方法及原创的复杂生物过程的临界理论并将其应用到复杂疾病研究中,取得了如下创新成果: (1)复杂疾病过程的临界理论及动态网络标志物方法:在国际首次建立了复杂疾病及动态生物过程的临界状态的预测方法和理论,特别是建立了基于大数据检测临界状态的必要条件及其动态网络标志物方法(DNB:dynamic network biomarker),为该领域开辟新方向。该成果不仅已成功应用到肝癌转移前兆诊断、糖尿病临界检测及药物拮抗动态过程等研究,而且也已应用到生态系统及金融系统等的风险分析和临界状态预测。 (2)小样本高维度数据的生物分子网络构建理论和方法:提出了基于基因转录组学数据的基因调控网络数学模型和构建方法,有效缓解了小样本高维度(小n,大p)的困难,解决了网络中直接和间接调控关系的区分问题,提出了有效抽取序列和结构等多尺度数据中分子相互作用模式的特征抽取和选择算法,显著降低了分子相互作用预测及网络构建中的假阳率,为基于数据的生物分子网络构建提供全新的方法。相关成果作为系统生物学的研究热点和重要论文。 (3)生物分子网络功能模块识别和网络本体分析:提出了检测复杂网络中保守功能模块的新算法,揭示了生物网络具有模块化的特性,并创新性地提出了网络本体概念及其算法,能够有效刻画分子网络所具有的特定功能,建立了识别疾病相关基因模块和失调分子通路的优化模型,解决了单分子标志物的鲁棒性问题。相关成果作为系统生物学的研究热点和重要论文,被推荐入选F1000Prime。 八篇代表论文发表在Nucleic Acids Research和Bioinformatics等国际著名学术期刊,被SCI他引623次,入选ESI高被引论文2篇。成果作为系统生物学的研究热点和重要论文,被推荐入选F1000Prime。完成和承担国家重点研发计划1项(首席)、国家自然科学基金重点项目5项(主持)、国家自然科学基金面上项目7项(主持)。完成人多次应邀在国际学术会议上做大会或主旨报告,担任“香山”科学会议和“冷泉港”科学会议在内的多个国内外学术会议的主席。特别是在癌症转移前兆预测的研究工作(动态网络标志物的理论和方法:DNB)不仅在信息科学领域而且在生物医学领域产生重要影响,在国内外媒体广泛报道。
[成果] 1900010273 北京
Q50 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:生物计量是对生命物质准确复现和量值统一的重要基石,核酸与蛋白质是最为关键的生命物质,没有精准的核酸与蛋白质生物计量,生命科学无从谈起,测量无溯源、不可比现象将引发生命质量、产业发展、贸易公平诸多问题。核酸与蛋白质精准计量技术创新是国际计量界亟待攻克的难题,也是世界推动生命科学进步、产业发展的核心驱动力,更是彰显国家生物科技实力的重要标志。 为应对核酸与蛋白质精准计量的国际挑战,克服从无到有的问题,该项目首次建立核酸与蛋白质量值单位定义并实现复现,突破精准核酸与蛋白质计量及标准研制技术,建立统一的国家核酸与蛋白质量值溯源传递体系,实现广泛应用,填补该领域的一大空白,夯实了国家生物计量的基础,极大推动生物产业进步,带动人民生活质量的提高,在生命科学发展上迈进一大步,赢得国际话语权,增强了中国的国家竞争力,催生了中国生物计量学科发展。生物计量必将是21世纪最为活跃、影响最为深远的计量新学科。项目重要技术创新如下: 突破了核酸精准计量和溯源关键技术。创建基因拷贝数精准绝对计量方法,准确度国际最优,成果发表在《Nature》子刊;发明了质粒DNA超声波-同位素稀释质谱定量新方法,不确定度1.8%达到国际先进;首创核酸高分辨电感耦合等离子体质谱精准计量技术,灵敏度提高近1000倍。 突破了蛋白质纯度、含量及分子量计量关键技术。发明非靶标蛋白去除与校正技术,不确定度由5%降至1.2%达到国际最优;发明酶切效率精确测量与特异肽段靶标识别技术,将复杂基体蛋白测量不确定度由20%降至4.2%达到国际先进;创建的分子量计量技术将蛋白量传范围比美国提高20倍。 突破了生物计量标准研制关键技术。国际首创具有溯源性的核酸与蛋白质国家级标准物质,被国际先进国家计量院作为量值最高标准,首次建立国际互认的国家核酸、蛋白质量值溯源传递体系,发明量传体系终端技术溯源应用。 项目组从零起步,通过10年的技术攻关,取得了具有国际领先和先进水平的成果,首次主导和参加国际(关键)比对12项,打破了一直由美国和欧盟等国家主导的局面,获得国际等效的校准测量能力15项,生物校准测量能力位居国际前列,国内外首次研制核酸与蛋白质国家标准物质32种,其中国家一级标准物质27种,极大地提升了中国生物计量的国际地位;主导中国核酸和蛋白质测量比对2项,有效提升国内测量能力;首次制定国家生物计量规范3部,奠定国家核酸与蛋白质量值传递基础;原创成果授权国家发明专利10项(转让1项),软件著作权2项,校准装置2个。发表文章48篇,其中SCI文章20篇。 创新性成果在国家农业部、公安部、食药总局、进出口检验检疫口岸以及生物产业等广泛应用,取得显著的社会效益和经济效益,全面支撑中国生物产业发展和自主创新能力的提升。系列标准打破国外垄断,并被国外计量机构作为溯源标准,为国际社会作出贡献。项目研究期间培养了一支年轻的生物计量高水平国家人才队伍。成果获2016年中国计量测试学会科学技术进步奖一等奖。
[成果] 1800130252 北京
Q16 基础研究 自然保护 公布年份:2018
成果简介:1.研究目的:从山地和湿地角度对北京野生维管束植物多样性进行研究,通过植物区系组成及植物濒危程度评估和主要植被类型群落多样性和分布规律分析,确定北京山地和湿地野生维管束植物多样性保护优先地区和保护空缺,为北京市自然保护区体系构建方案研究提供数据基础。 2.主要技术创新点:通过全面调查北京山区植物和植被共记录野生维管束植物1165种(含变种、变型),评价了北京山地1165种野生维管束植物濒临消失的风险程度,并提出了需要重点保护的151种野生植物名录;全面调查记录到北京市湿地野生维管束植物510种(含变种、变型),调查分析了19种外来入侵种的多度、生活型和分布,比较了北京市24处湿地的维管束植物多样性、珍稀和指示植物的多样性;分析了北京山地和湿地野生维管束植物多样性保护的关键地区和保护空缺,明确了北京市山地和湿地保护优先序列。 3.成果产生的价值:研究成果为《北京市重点保护野生植物名录》确定和发布提供了关键技术支撑;北京市相关管理部门以该成果为主要依据,制定了《北京市林业自然保护区发展规划》、《北京市湿地保护发展规划》和《北京市湿地公园规划》。项目组出版了《北京山地植物和植被保护研究》和《北京湿地植物研究》两本专著,发表了15篇主要论文,培养了4名博士和10名硕士研究生。项目成果的应用保护了北京市野生植物和植被多样性,为拯救濒临消失植物、建设北京市生态屏障和维护首都生态安全提供了支撑,为“绿色北京”和生态文明建设做出了积极贡献。
[成果] 1800130435 北京
Q78 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该研究团队致力于研究染色质高级结构与表观遗传调控的分子机理及其生物学功能。在30nm染色质纤维的结构解析和调控机理,染色质结构和细胞命运决定的分子机理等几个方向开展了系统深入的研究,取得如下主要创新成果: 1)国际上首次解析了高精度的30nm染色质纤维结构(11埃)(Science,2014,Research Article); 2)发现“四核小体”是染色质形成的重要结构单元,受组蛋白伴侣FACT的负调控(Mol Cell,2016); 3)阐明组蛋白分子伴侣DAXX识别组蛋白变体H3.3的分子机制(Nat Struct Mol Biol,2012); 4)揭示组蛋白变体H3.3和H2A.Z在基因转录过程中对染色质高级结构进行协同调控的分子机制(Genes and Dev.,2013); 5)揭示组蛋白变体CNEP-A动态调控染色质高级结构与动粒蛋白CENP-N装配的分子机理(Genes and Dev.,2015); 6)揭示人巨细胞病毒的IE1蛋白识别核小体和调控染色质高级结构的分子机制(eLife,2016); 7)揭示异染色质作用因子Sir3识别核小体和调控染色质高级结的分子机制(Nat Struct Mol Biol,2013)。 基于上述原创性研究工作,成果分别发表在Science,Mol Cell,Genes & Dev.,Dev Cell,Nat Struct Mol Biol,eLife等国际著名期刊,被他人引用278次。研究工作受到Science、Cell和Nature reviews等权威期刊的亮点评论,并得到国内外多家媒体的关注和报道。Science编辑部以“Double Helix,Doubled”为题进行专门介绍,并同期刊发英国剑桥大学的Andrew Travers教授撰写的题为“The30-nm Fiber Redux”的视点评论。研究工作发表后受到国内外学术界的广泛关注,入选Patrick Cramer博士“A Tale of Chromatin and Transcription in100Structures”(Cramer P.,Cell,2014),并被世界著名的最新版生物化学和结构生物学相关教科书收录。 因项目的突出贡献,候选人多次应邀出席国际会议并作大会报告,获国家“杰出青年基金”支持,入选中组部“万人计划”(中青年科技创新领军人才)、“第十届谈家桢生命科学创新奖”、“HHMI国际学者”等。“30nm染色质纤维结构”入选“中科院十八大以来重大成果”以及“中科院十二五标志性重大进展核心成果”。
[成果] 1800290176 北京
Q93-3 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:随着生物技术的迅猛发展,生物安全已经成为全世界共同关注的问题。对于病原微生物实验室来说,忽视生物安全可能导致病原微生物感染实验室操作人员、或泄露到周围环境中造成严重后果。我国拥有大量的病原微生物实验室,涉及医院、食药监部门、疾病预防控制部门、出入境检验检疫部门、动物疫控和药监部门、动卫中心以及高校科研院所等,这些实验室都必须通过配置生物安全柜,为实验人员配备生物防护服、生物防护口罩等措施来进行安全防护。为了保障微生物实验室的安全运行,使用模式微生物标准物质对个人防护装备的防护性能进行测试评价显得尤为重要。 为此,中国计量院医学生物所王晶研究员带领课题组,历时3年,成功研制出微米级和纳米级两种模式微生物标准物质,用于生物防护服、生物防护口罩等人员防护装备防护性能评价,保证我国人员防护装备防护性能评价生物监测数据的准确、可靠、可比,为安全监测提供计量技术支撑。 课题研究成果: (1)研究建立了模式微生物精准测量新方法: 传统的微生物测量方法是基于微生物培养,是常用的方法,但测量过程繁琐复杂、耗时、重复性差和不确定度大。课题组利用膜选择通透性原理的荧光染料标记模式细菌-粘质沙雷氏菌,采用针对衣壳蛋白和核酸的荧光染料标记模式病毒-噬菌体ΦX174,建立了粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174流式测量方法。粘质沙雷氏菌流式测量方法的测量范围是103-106个/毫升,线性系数(R2)大于0.99,相对扩展不确定度为2.7%。噬菌体ΦX174流式测量方法的测量范围为104-108个/毫升,线性系数(R2)大于0.99,相对扩展不确定度为3.7%。流式测量新方法只需30分钟即可完成,比传统测量方法快上百倍,此外,新方法的测量范围、重复性和不确定度均优于常用的平板计数法和噬斑计数法。模式微生物精准测量新方法,操作方便快捷、测量结果稳定且重复性强,因此,它们不仅有利于提升粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174的测量效率,也大大提高了测量结果的准确性和可靠性,具有广阔的应用前景。 (2)成功研制出微米级和纳米级两种模式微生物标准物质: 微生物的稳定保存是制备标准物质的重要前提和技术关键。课题组采用Plackett-Burman法和Box-Behnken响应面分析法,建立了微生物冻干保护剂的多变量系统寻优试验方法,研制出具有自主知识产权的模式细菌粘质沙雷氏菌和模式病毒噬菌体ΦX174保护剂。将研制的保护剂与粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174混合后经冻干制备成的饼状固体标准物质,其量值分别为(1.07±0.20)×1010CFU/mL和(2.40±0.48)×109PFU/mL。经均匀性检验和稳定性评估,粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174标准物质均匀,并在-20℃温度条件下可稳定保存6个月以上。 (3)成果与知识产权: 课题研究过程中,发表文章4篇;研制噬菌体ΦX174标准物质和粘质沙雷氏菌标准物质2种,现已通过全国标准物质管理委员会审批,列入《中华人民共和国标准物质目录》,并统一编号分别为GBW(E)090823和GBW(E) 090824,颁发“国家标准物质定级证书”和“制造计量器具许可证”。
[成果] 1800180019 上海
Q756 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于生命科学分子遗传学领域。人类大约两米长的线性基因组如何有机折叠在直径约5微米的细胞核内形成复杂的三维结构是生命科学国际前沿的重大科学问题。该团队长期从事复杂蛋白质群调控与功能的分子遗传学研究,共发表40余篇高水平论文,SCI他引超过2800次。该项目在国家重大科学研究计划(973)项目的支持下,开发了DNA大片段在体遗传操作新技术新方法,研究了基因簇编码复杂蛋白质群的转录调控机制,发现了一个重要的三维基因组染色质高级结构形成的自然规律:人类基因组的一维序列包含有决定三维基因组结构的遗传信息,通过CTCF的方向性结合能够形成长距离染色质环,进而形成三维染色质高级结构,最终调控基因表达。主要科学发现如下: (1)发现了CTCF结合DNA具有方向性。证明了CTCF结合成千上万的基因组位点对于三维基因组的染色质折叠至关重要,CTCF结合位点的位置和方向决定了长距离染色质环化的特异性,并且大多数CTCF介导的染色质相互作用都建立在正向与反向的CTCF位点之间,揭示了基因组三维立体结构是如何由一维DNA序列所“编码”,因而阐明了DNA遗传信息在三维基因组结构建立与形成中的重要作用。三维基因组奠基人,HHMI研究员Dekker和MIT教授Mirny在一篇Cell文章中就四处强调了这一重大发现。 (2)发现了增强子具有方向性。通过自主开发的DNA片段遗传编辑技术,对增强子进行了原位反转,证明其方向性能够决定染色质拓扑结构域的架构和增强子与启动子之间特异性的远距离相互作用,从而在细胞核内物理空间上靠近启动子并激活其特异性转录。内源染色质DNA片段反转实验清楚地证明了增强子的方向性,修正了教科书中关于增强子没有方向性的概念,在学术届引起了广泛的反响。Nature Reviews把这一发现作为研究亮点进行了专门特别评述:“增强子的方向性对于基因调控至关重要”。 (3)发现了染色质环化在“细胞克隆特异性”启动子选择中的调控机理。阐明了原钙粘蛋白是在大脑皮层和苍白球神经元神经元迁移、连接、树突和轴突发育的新功能。每一个原钙粘蛋白的启动子选择是通过与下游远端的增强子形成的特异性染色质环实现的,从而决定了大脑神经元的单细胞“身份密码”和“自我排斥”。美国科学院院士、HHMI前主席、基因转录领域开拓者、伯克利加州大学Tjian教授在Cell论文中高度肯定了这一发现。 该项目第一完成人曾任973首席科学家,上海市优秀学科带头人,享受国务院政府特殊津贴。研究成果已发表一系列包括Cell、PNAS等国际著名学术杂志研究论文,得到了包括哈佛、MIT、牛津、剑桥、伯克利、UCSF、UCLA等著名高校国际同行的高度认可。8篇代表性论文被他引386次,包括17篇国际顶级期刊(14篇Cell,3篇Nature),47篇Cell和Nature子刊以及8篇PNAS。
[成果] 1800290197 天津
Q93 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:微生物普遍以多细胞体系存在于自然界,99%的微生物不可纯培养。利用广泛分布于自然界的微生物多细胞体系为人类生产生活服务,是一种低成本、高效益的经济模式,已经在医药、食品酿造、环境保护、能源资源等领域得到广泛应用,同时人类也在根据需求不断创造新的多细胞体系。 现有的多细胞体系如维生素C二步法发酵、生活垃圾资源化利用、石油污染土壤的生物修复等使用的是自然形成或人工驯化的微生物混合菌群,普遍存在运行周期长、转化效率低、稳定性及可控性差等问题。运用合成生物学的方法和理论,以自然生命规律为蓝本,对多细胞体系进行有目标的设计、改造乃至重新合成,能够实现纯培养微生物无法完成的任务或提高现有多细胞体系的代谢功能,创造出针对生物医药、环境能源、生物材料等领域的新“生命体系”,带来新一轮工程技术革命,对解决与国计民生相关的重大生物技术问题具有长远的战略意义和现实的生态文明建设意义。 为解决合成微生物多细胞体系设计与构建、适配与调控等关键问题,研究团队开展了多细胞体系的设计与功能再造、细胞间信息互作的调控、细胞间物质流和能量流的优化等研究,使微生物多细胞体系内部细胞间达到互惠、偏利和协作等关系,并使所构建的多细胞体系的细胞间代谢物质、能量物质、信息物质实现相互作用协同,已在微生物电合成、木质纤维素产丁醇为代表的复杂底物利用等几个微生物多细胞体系的设计与构建上取得了一些阶段性成果。 项目主要阶段性成果: (1)微生物电合成: 以“劳动分工”(division-of-labor)为基本原则,设计、构建了一个由大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和希瓦氏菌3种微生物组成的合成型混菌产电体系,能够将葡萄糖中的化学能高效的转化为稳定、持续的电能。 构建的三菌体系能够将总共0.28克(11mM)的葡萄糖转化为超过15天稳定、高效的电输出,输出电压为理论电压的71%,效率为理论值的55.7%。对于“分工”策略的探索以及体系的设计、优化的方法,能够为未来设计更加复杂并且高效的、能够应用于生物能源、环境修复以及生产高附加值生物产品等领域的人工合成混菌体系提供一个很好的模型参考。 (2)复杂底物利用: 按照协作原则,设计构建了嗜纤维梭菌和拜氏梭菌偏利共生人工双菌系统,实现了利用混菌从玉米芯到丁醇的直接高效生产,无需外源添加纤维素酶,溶剂终浓度达到22克/升(与用淀粉糖培养基同样水平),为降低利用废弃农林生物质产溶剂丁醇的生产成本提供了一条新途径。实施效果: 团队从微生物互惠共生、偏利共生和协作等生态关系入手,基于细细胞间代谢物质、能量物质和信息物质相互作用的分子基础,提出并完善了微生物多细胞体系的工程设计原则;以多细胞体系功能最优化为导向,通过研究细胞间物质流、能量流和信息流的适配和优化机制,阐明了合成微生物多细胞体系的构造机制及调控策略;在电合成、复杂原料利用、生物转化3种类型的多细胞体系应用上实现突破,克服了微生物多细胞体系生物化工产品生产的技术瓶颈,可实现生物化工产品的工艺改进、效率提升和节能降耗,为多细胞体系应用的长远目标奠定基础,同时实现了合成微生物多细胞体系研究的方法创新、理论创新和应用创新。 项目实施4年时间内,已发表SCI收录论文225篇,培养博士毕业34人,硕士毕业99人。
[成果] 1800130433 北京
Q78 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于CRISPR-Cas系统研究的前沿领域。CRISPR-Cas系统广泛存在于原核生物中,是细菌和古细菌中的一种后天免疫系统,是近年来发现的由小分子crRNA介导的免疫系统。CRISPR-Cas分为二大类,其中第一类分为I型、III型、IV型,其共同特征是由多亚基组成的效应复合物来发挥功能;第二类分为II型、V型、VI型,这一类是由单个效应蛋白来发挥功能。第二类CRISPR-Cas系统不仅是原核生物的免疫防御系统,而且还可用作基因编辑工具,其中CRISPR-Cas9的使用范围最广泛,具有重大的应用价值。但被广泛使用的Cas9蛋白等还受“脱靶”、“不可调控”等诸多因素的限制;另外,研究工作主要在DNA水平上发挥功能,而针对RNA的检测、加工的工具还有待开发。同时,CRISPR-Cas作为新发现的原核生物的免疫防疫系统,其抗病毒机理的研究还处于初级阶段。该团队主要以结构生物学为研究手段,结合相应的生物化学和分子生物学实验,揭示CRISPR/Cas系统在抵御病毒核酸入侵的过程中分子机制,并为开发新的基因编辑工具及RNA工具提供了理论依据。上述原创性研究结果连续发表Sci研究论文5余篇,其中包括Cell,Nature等国际顶尖期刊。 该团队围绕CRISPR-Cas系统抗病毒机理与生物技术工具的应用,开展了多年的系统研究,取得了创新性的系列研究成果。主要发现点包括: (1)揭示了第一类CRISPR-Cas系统获取新间隔序列的机理,以及crRNA生成和干扰机理,阐明了第一类CRISPR-Cas系统抗病毒的作用机制,为揭示原核生物抵御病毒及遗传物质的入侵的机制奠定了重要的理论基础。研究成果引起了国内外同行的关注,Science、Nature Reviews Microbiology、Molecular Cell等杂志上发表评论,高度评价其科学意义和应用价值。该项目对CRISPR-Cas系统的深入研究在医学微生物、工业微生物等方面的应用具有重大意义。 (2)揭示第二类CRISPR-Cas系统中C2c2以及C2c1的降解RNA或DNA的分子机理,不仅阐明了第二类中VI型和V型CRISPR-Cas系统抗RNA病毒和DNA病毒的机理;同时为基于C2c2高效的RNA酶活性可以开发RNA检测、编辑新RNA等工具提供了理论依据;并为根据C2c1蛋白对错配的敏感性可以用于开发新的基因编辑工具,扩展了CRISPR系统在基因编辑方面的运用,有助于其应用于各类重大疾病的快速检测。 (3)揭示了病毒对抗细菌CRISPR-Cas系统的机制,阐述了噬菌体中AcrF3蛋白在对抗CRISPR-Cas系统发挥的作用,揭示了病毒与细菌在长期进化中形成的相互拮抗的作用机制。
[成果] 1900010798 北京
Q-33 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:生物活性物种是维持人体的正常功能与健康的一类重要物质。它们在生命体中的真实情况能得到及时反映的原位光学传感与分析,不仅对疾病的预防、诊断和治疗具有重大的实际意义,而且已成为化学、生命等科学领域中一个前沿、且颇具挑战性的课题。自1994年以来,项目组围绕该领域中一些重要蛋白酶、生物活性与毒性物种尚严重缺乏合适的原位检测方法的关键问题,系统开展了其光学探针与原位传感分析研究,并取得了一系列创新性成果。主要科学发现如下: 1.提出并阐明了制备性能优异光学探针的多种新途径。最早提出了以酰肼作为识别基团的新策略,用于构筑次氯酸的高选择性光学探针;发现了色氨酸在甲酸-盐酸水溶液中的新偶联反应,实现了混合氨基酸中色氨酸的专一性显色鉴定;基于长期的研究,提出并系统阐明了光学探针常用的4种设计策略:质子-脱质子化反应、络合反应、氧化还原反应、共价键的切断与形成,并指出了这些不同策略的优缺点和适用性,为相关研究者提供了重要的参考。国际同行以“innovative approach”、“In general, there are 4 main strategies”等确认了这些主要设计策略的创新性和重大意义。 2.设计合成了一系列性能优异的新型光学探针,且部分探针已被商业化生产。从分析物的特性出发,借助选择性的多米诺分解、化学切割、氧化还原等化学反应,结合光物理过程扰动原理,设计合成了氧杂蒽类、甲酚紫类、半菁类等一系列性能优异的新型光学探针,实现了痕量次氯酸、汞离子、硝基还原酶等物种的高灵敏检测,且部分探针己被商业化生产,得到了人们的广泛关注和采用,从而促进了在分子水平上对这些重要生物活性与毒性物种功能的认识。 3.建立了高选择性、高灵敏度光学传感与原位分析新方法,为揭示生物活性物种的分子作用机制提供了关键的实验技术。通过设计、合成性能优异的光学探针,构建了一系列光学传感与原位分析新方法,从而揭示了一些新的重要生物现象,为相关物种的生物功能研究提供了关键的实验技术。例如,通过改变探针中两种荧光团的比例,构筑了响应区间可调的比率型pH荧光探针,定量测定了细胞内pH值随氧化应力的变化行为,发现了一个有趣的单向变化现象,即氧化应力的改变通常只会引起细胞内pH的降低而非升高:揭示了细胞中内源性硫化氢的浓度低于0.1μM水平;通过设计靶向溶酶体的近红外比率型pH荧光探针,并分析溶酶体的pH随温度的变化规律,发现了热休克过程中溶酶体的pH会随着热刺激而升高,而且这个过程在短时间内是不可逆的。该现象的发现促进了在细胞水平解释热相关的毒性机制。 项目组在/ Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Rev., Biochim. Biophys. Acta等重要杂志上发表了一系列学术论文,推动了光学探针的设计理论与应用的发展。第一完成人被Nature Index 2014列为“fluorescent probes”的主要贡献者。8篇代表性论文被SCI他引1513次(单篇最高他引612次),部分成果被列为Top 10和“中国百篇最具影响国际学术论文”,受到国内外同行在Nat. Chem.、Nat. Chem. Biol.、Nat. Protoc.、Chem. Rev.、J. Am. Chem.Soc。.等期刊上的广泛引用和正面评价,并以“the first, innovative approach”等指出了该项目工作的首创性和重大意义。
[成果] 1800180169 上海
Q512.6 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:项目属于生物与医药技术领域。 背景及意义:海洋生物胶原蛋白与陆地哺乳动物胶原蛋白相比,具有低弱抗原性、高度安全性和优良组织相容性的特点,胶原蛋白的基础理论和应用特性研究迫切需要综合性指标评价不同类型海洋胶原蛋白的特性。基于海洋胶原蛋白的分子结构和应用特性的密切联系,建立海洋胶原蛋白分子结构特征综合评价技术。 主要技术创新: ①建立稀碱脱脂/低温酶解/乙醇凝聚方法(Method of dilute Alkali degreasing-Enzymatic hydrolysis at low temperature-Ethanol agglomerate for Collagen Isolation,MAEECI)制备海洋胶原蛋白新技术,该技术具有维持胶原蛋白超螺旋结构和生物活性的的优势;②提出海洋生物胶原蛋白应用生物化学特性(Biochemistry performance for utilization in marine collagen,BPUMCG)新观点,海洋胶原蛋白的BPUMCG体现为分子结构、分子模式、分子结构稳定性、分子空间结构、分子亲水程度和细胞相容性,建立了相应的研究技术方法;③构筑海洋胶原蛋白分子结构特征综合指数(Index forMarine Collagen based on Comprehensive Characteristics of Molecular Structure,IMCCCM)估算新方法,用ε表示,α、β、γ、κ、λ、μ分别表示分子结构、分子模式、分子结构稳定性、分子空间结构、分子亲水程度和细胞相容性的系数,用A、B、C、D、E、F分别表示对应的数值,IMCMEM被表达为ε=(αA+βB+γC+κD+λE+μF)/n,指数越高分子结构特性越优良;④高指数分子结构特征海洋胶原蛋白开发新途径,发现大青鲨Ⅱ型胶原蛋白复合支架具有刚性优良、生物降解率缓慢、生物相容性和骨生成特性优良的特性。 成果推广及应用:“基于分子结构综合特征建立海洋生物胶原蛋白应用评价技术”项目的研究成果已应用于食品企业如好当家集团有限公司、医学组织工程材料制造企业如上海典范医疗科技有限公司,主要涉及7家中小型企业,产生显著的经济效益,应用该项目以来,合计新增产值27亿元,新增税收超过0.4亿元,相关高校、研究所和公司等单位应用该研究成果,促进了胶原蛋白及生物材料的快速发展和高效利用,提高了海洋胶原蛋白医学组织工程材料及有关蛋白质的研发水平,促进中国海洋生物资源利用和医学组织工程材料研发进入世界先进水平。 知识产权及专利:项目发表中英文论文38篇,共被引用400次以上,下载近6000次,出版专著4册,授权发明专利10项。
[成果] 1800130460 北京
Q786 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:miRNA是一类重要的小分子,可以调控基因的表达,与多种癌症相关,有望成为癌症制药新靶点。相关成果获得了2006年的诺贝尔奖,引发了以计算机算法与软件为主要特征的生物信息学研究热潮。在miRNA的生物信息学分析方面做了一系列基础性的重要工作,包括miRNA的识别、miRNA的靶标预测、以及miRNA与疾病的关联分析,突破了多项计算预测瓶颈。这些计算分析工作为miRNA的功能研究和应用起了奠基作用。 (1)识别新miRNA的难度是随着研究深入而增加的。挖掘miRNA的方法存在假阳性高、无法跨物种应用的缺点。该项目发现是由于反例选取的质量不高导致预测模型泛化能力差,尽管在benchmark数据中取得了较好的效果,但是应用于真实数据时假阳性高,导致后期生物实验确认时花销大。因此,团队提出了循环优化反例的方法,配合开发了新的miRNA挖掘软件mirnaDetect。MicroRNA的靶标识别存在预测精度差、训练数据不平衡的特点。针对该问题,申请人团队首次引入了深度学习方法对miRNA的靶标进行预测,其中使用的卷积神经网络和分割训练集的策略提高了预测精度。该创新点属于人工智能及应用学科。 (2)关于疾病miRNA的预测,主要有两种思路,一种是对比正常组织和患病组织的表达差异,另一种是根据已有文献报道、疾病之间的相似性和miRNA之间的相似性,利用网络传递进行推断。申请团队首先综合了两种方法,讨论了表达差异中统计检验方法的选择。对于网络推断的方法,申请人还分别提出了融合长非编码RNA信息和随机游走策略,可以提高miRNA与疾病关系预测的准确率。 (3)在RNA结构分析方面,给出了表征茎区位置的RNA二级结构表示方法;提出了植物miRNA前体分类和成熟体位置预测算法,结合miRNA生源论,提取更多的序列和结构特征,解决了正反例样本不平衡问题,能够为生物学家发现新miRNA提供高可靠的候选。在进化关系分析方面,提出了迭代多对物种的进化树构建算法,速度较快;在进化网络研究方面,在多项式时间内,定义了扩充空间的度量;提出的进化网络构建算法降低了网络对数据输入顺序的敏感性。 依据该项目的方法学研究,后期合作者在大豆、家蚕、甲藻等生物中发现了多条新的miRNA基因,相关成果被Nature子刊引用。
[成果] 1800290182 陕西
Q503 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:微流控芯片是一种微流体界面精确操作技术,即在微米尺度空间对流体进行操控。微流控芯片技术的特点在于可实现常规实验室诸多基本功能的微型化和集成化。该技术涉及多学科交叉研究领域,在有机合成、疾病诊断、药物筛选、环境监测等方面均有广泛应用。值得注意的是,微流控芯片技术正向生命科学研究领域大范围地发展。微流控芯片技术能够完成微米级尺度下多种细胞、亚细胞及分子水平的细胞研究。芯片单元的大规模集成,使实时、高通量细胞监测与分析应用成为可能。微流控芯片已应用于不同种类组织的细胞增殖、运动、通讯与信号转导和细胞分类筛选及组织微环境仿生模拟等研究。 以构建生命分析多功能集成微流控芯片为主线,以建立生命分析化学新技术和新方法为目的,在芯片设计与控制、微操作与分析平台构建及其应用等方面进行了系统深入的研究。该项目研究建立了一系列微流控芯片表面功能化的新方法;建立了一系列时间和空间可控的“细胞-微环境”相互作用研究多功能集成微流控芯片和人类重大疾病仿生平台构建新方法,并实现了芯片内心肌缺氧/再灌注与细胞移植模型的构建、中枢神经化学损伤与胶质细胞和药物原位修复的研究,以及肿瘤细胞与基质细胞相互作用的研究,发展了一系列基于多功能集成微流控芯片的外周血循环肿瘤细胞分离、肿瘤细胞与药物作用、高通量细菌分析、植物原生质体培养与融合、以及肿瘤细胞膜超微结构研究的新技术与新分析方法,初步揭示了动物细胞、植物细胞、细菌在微环境下的外界刺激应答规律;发展了一种急性心肌梗塞早期标志蛋白(肌红蛋白与脂肪酸结合蛋白)分析多功能集成微流控芯片和4种分析新方法,降低了试剂用量与检测时间,提高了肌红蛋白与脂肪酸结合蛋白检测的灵敏度与特异性。该研究成果在生命分析微流控芯片设计原理、微平台构建理念、精确控制策略及分析应用等方面有多项原始性创新,研制了16种新型生命分析微流控芯片和多种微分析新方法,为微流控芯片在生命分析化学中的应用提供了新的研究思路和基础性研究资料,特别是为分析化学家在细胞与分子水平研究生命活动规律,实时检测生命体内特异性标志物水平提供了新的技术平台和新的分析方法。该项目成果包括48篇SCI论文(其中SCI一区论文29篇,SCI二区论文11篇)和2项发明技术,包括在《分析化学》(Analytical Chemistry)(6篇)、《芯片实验室》(Lab on a Chip)(4篇)、《生物材料》(Biomaterials)(3篇)、《生物传感器和生物电子学》(Biosensors and Bioelectronics)(5篇)等IF>5.0期刊发表论文20篇。 主要成果与创新点: (1)微流控芯片表面功能化的研究。 (2)集成微流控芯片细胞与微环境相互作用的研究。 (3)多功能集成微流控芯片急性心肌梗塞早期标志蛋白分析的研究。 在今后的研究工作中,该项目将着重于建立系列疾病即时诊断芯片,探索多种简单、快捷、廉价的微型化生物分析新技术与新方法,加快多种疾病诊断技术的“家庭化”与“现场化”应用发展进程;同时,结合多种人畜共患病(如禽流感、狂犬病)和人类重大疾病(如癌症、糖尿病、脑中风)研究微操作平台技术和临床分析诊断技术发展现状,拟基于多功能集成微流控芯片技术,建立系列微型化生物仿生病理模型,重点探索可模拟体内微环境的、影响因素可控的实时分析研究新方法,为重大疾病发生、发展与治疗研究构建实用型新技术平台。
[成果] 1900010790 北京
Q67 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于化学生物学交叉研究领域。发展适用于活细胞的化学反应工具能够实现在活体环境下对蛋白质功能和相互作用的原位研究,是当今化学与生命科学交叉研究领域的前沿问题之一。活细胞内脆弱而封闭的环境是对目标蛋白质开展外源化学反应的天然屏障和关键挑战。该项目提出了将非天然氨基酸拓展技术与生物正交反应开发相融合的思想,自主研发和建立了活细胞“化学工具箱”,在该领域实现了一系列原始创新,获得了广泛关注和高度评价。尤其是在国际上首次提出生物正交剪切反应的概念,并以此发展了蛋白质化学脱笼技术,实现了蛋白质的在体激活与调控,该工作处于国际领先水平。该项目还通过化学家与生命科学家的深入合作,研究了若干重要生命科学问题,开辟了利用化学反应和手段研究活细胞内蛋白质功能的新途径,推动了化学和生命科学的交叉融合。主要创新点如下: 1)提出并发展了生物正交剪切反应,成为在活细胞及活体内激活蛋白质的—项普适性技术。传统的生物正交反应都属于“连接’’反应,该项目在国际上率先提出并开发了“生物正交剪切反应”,拓展了生物正交反应的类型及应用。进一步地,该项目将这一全新类型的反应与遗传密码子拓展策略相结合,获得了蛋白质“化学脱笼”技术,可以对活细胞内任一蛋白进行原位激活。利用该项技术,他们实现了不同激酶的特异激活,研究了这些激酶的生物功能和信号转导机制。 2)发展了适用于活细胞内部环境的催化偶联反应和环加成反应。通过基于配体铜离子的点击化学反应,以及基于钯催化剂的偶联反应的开发,实现了对活细胞内部蛋白质的特异标记,并以此研究了肠道病原菌抗药性产生的分子机制。通过硫化氢催化的两步亲核取代的环加成反应,发展了受这一反应调控的荧光探针,实现了对该气体分子在活细胞及活体动物内的高灵敏检测, 3)利用活细胞内部的光交联反应,发展了用于研究蛋白-蛋白相互作用的光交联探针。该探针DiZPK是最为普适和高效的蛋白质光交联探针,并已成为商业化试剂。通过将活细胞内部的蛋白质相互作用的高效捕捉,研究了肠道病原菌内酸性分子伴侣蛋白的工作原理。 项目自执行以来共发表学术论文100余篇,其中8篇代表性论文(Nature Chemistry 1篇,Nature Chemical Biology 3篇,J. Am. Chem. Soc. 2篇,Angew. Chem. Int. Ed. 1篇和Chemical Science 1篇)他引508次。该项目的内容曾获2015年度中国分析测试协会科学技术奖一等奖和2016年度教育部青年科学奖。第一完成人于2012年获得国家杰出青年基金,2015年成为基金委创新研究群体学术带头人,2016年成为科技部重点研发计划项目首席,2017年成为教育部长江特聘教授。担任中国化学会化学生物学专业委员会副主任和BMCL杂志副主编等。第一完成人还曾获陈嘉庚青年科学奖(2016)、RSC Chem Soc Rev新科学家奖(2014)等荣誉;其中,2017年获得的国际生物无机化学会早期职业奖是该国际奖项首次授予来自亚洲的科学家。第二完成人于2016年获得基金委优秀青年基金的资助,第三完成人于2015年当选为亚洲及大洋洲生物化学家与分子生物学家联盟第十六任主席,第四、第五完成人均获得北京大学优秀博士论文。
[成果] 1700640032 云南
Q949 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:粗叶木属植物是茜草科中的一个大属,约有近180个种,主要分布在热带亚洲及东亚(约160个种),是一个分类和鉴定十分困难的类群。粗叶木属植物的分类学研究过去几乎是空白,对其进行系统的分类学修订和研究在植物分类学上十分迫切。申请人最初在导师吴征镒院士教诲下自发对该属植物进行研究,在中科院百人计划资助(48万元,1997年批准)和国家自然科学基金面上项目(25万元,2008年批准)支持下,通过大量文献资料调研、对世界藏有该属植物的主要标本馆(包括英国皇家植物园标本馆(K),美国密苏里植物园标本馆(MO)、荷兰国家标本馆(L)及东南亚国家的一些主要植物标本馆及国内藏有该属植物的主要标本馆等)的标本进行鉴定,野外考察采集,论文著作发表,完成了对粗叶木属植物分类学研究。通过该项研究,公开发表直接的研究论文19篇,其中,7篇为SCI收录论文。该研究的直接成果就是发表该属植物新种(包括亚种、变种)和新组合49个,与之相关的植物新属1个(Paralasianthus H. Zhu),归并植物新异名100多个。 该项研究发现的这些新物种占了世界粗叶木属植物的1/4。这些新种和新属的发现及其发表的相关论文不但成为世界粗叶木属植物分类研究工作的主体,也为进一步阐明东亚植物区系、热带亚洲植物区系及喜马拉雅-台湾-日本间植物区系的联系和中国西南与印度-马来西亚植物区系的联系具有重要生物地理意义。该成果系统研究了世界粗叶木属植物的分类学,修订了该属植物,发现大量新物种,探讨其生物地理格局的形成,在国内外均是首次。通过该研究解决这一国际分类学难题,对中国学者立足在该领域的国际领导行列亦具有重要意义。 经检索《科学引文索引》数据库(Science Citation Index Expanded),提供做引用情况检索报告的16篇主要论文中,有9篇论文在SCI中共计被引用46次(其中自引19次,他引27次);经检索google scholar,有14篇论文在google scholar中共计被引用87次(其中自引32次,他引55次)。提供做引用情况检索报告的8篇代表性论文引用情况检索结果是:经检索《科学引文索引》数据库(Science Citation Index Expanded),有5篇代表性论文在SCI中共计被引用33次(其中自引12次,他引21次);经检索google scholar,有7篇论文在google scholar中共计被引用49次(其中自引19次,他引30次)。
[成果] 1700441063 浙江
Q811.4 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:生物序列分析的数学模型研究是数学和生物学的一个交叉领域,也是生物数学、生物信息学以及计算分子生物学的热门课题。项目组成员在该项目的资助下在“转换成图”这一思想的基础上,进一步发展和改进已有的方法,得到若干具有可视性好、易于数值刻画等优点的蛋白质序列图形表示,使蛋白质序列的比较更有效,更容易操作,在蛋白质序列分析研究中越来越受到关注。主要贡献如下:1)数据描述是生物数据分析的关键。为此,项目组根据密码子编译蛋白质的偏好性,设计密码子非重叠表示,通过可调控参数,实现数据的高维描述,提高了数据处理的效率;通过对数值刻画方法与描述模型的同步研究,发现描述模型的模式与数值刻画有很强的相关性,提出基于"零模式"的数据数值刻画方法,避免不同模式变化带来的DNA数据数值刻画的影响。2)在RNA功能研究中,发现和阐明新的microRNA功能是研究的重点。项目组根据RNA结构组件特点,设计结构单元和系统,首创实现RNA二级结构线性化解码方法,简化后的RNA线性表示方法具有简单、有效且便于计算等特点。首次在家蚕基因组中鉴定了46个保守的家蚕microRNAs和21个新的microRNAs,分析了46个家蚕microRNA的547个靶标基因及其功能,这为系统的发掘和阐明microRNA在家蚕发育过程中的调控机制提供了理论依据。项目组还构建了家蚕RNAs谱,识别了mir-2/mir-13族的新成员mir-2b。3)蛋白质数据表征是蛋白质结构功能预测中最重要、最基本的一个环节。项目组通过几何中心和转动惯量矩阵表征蛋白质结构,对于其旋转运动实现"定量"分析,发现蛋白质序列、结构和功能之间的关系;根据重要的遗传和进化功能区域将蛋白质数据约化为多组小数据,运用多元约化策略综合统计分析各类约化数据的位置分布,避免了预测中单一因素、单一层面的缺陷。4)针对序列中重要的遗传和进化功能片段,项目组设计多元统计模型,实现在不同层次用不同尺度描述序列中特殊的组成成分和伪周期模式,并判断给定数据与模型的理论能否达到同步,从而识别过高表达的序列片段。相关论文在BMC Bioinformatics发表10天就被评为高访问率论文,发表1个月论文下载和被访问的次数就高达1400多次,这充分说明了课题组的研究成果得到了学术界的认可。
[成果] 1700450032 广西
Q-337 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:技术简介:该实用新型涉及一种实验室用仪器架,具体涉及一种比色管架,包括两个侧板、底板及带有圆形放置孔的孔板,所述孔板由设有主放置孔的主孔板和副孔板组成,所述主孔板为中空夹层状,所述副孔板设置于主孔板的中空夹层内;副孔板由分别设有第一及第二副放置孔的前、后两块副孔板组成,所述第一及第二副放置孔为半圆形,后两块副孔板贴紧时,两块副孔板上的第一及第二副放置孔组成圆形的副放置孔。该实用新型放置孔能调整大小,可匹配适应不同规格的比色管,无需配备不同规格的比色管架,进而节省空间占用率;还能充分利用比色管架的置物空间,提高比色管架的有效利用率。技术背景:比色管架是一种常用的实验室仪器架,用于放置不同的实验室样品。而现有的比色管架多为固定样式,只能匹配相应大小的比色管。当实验中需要同时用到多种规格的比色管时,往往需要搭配不同规格的比色管架,否则比色管容易放置不稳。实用新型内容:为了克服上述问题,该实用新型提供了一种能调节孔大小、使用灵活的比色管架。该实用新型采用的技术方案是:一种比色管架,包括两个侧板、底板及带有圆形放置孔的孔板,所述孔板由设有主放置孔的主孔板和副孔板组成,所述主孔板为中空夹层状,所述副孔板设置于主孔板的中空夹层内;副孔板由分别设有第一及第二副放置孔的前、后两块副孔板组成,所述第一及第二副放置孔为半圆形,后两块副孔板贴紧时,两块副孔板上的第一及第二副放置孔组成圆形的副放置孔。前、后两块副孔板可分别从主孔板的中空夹层前侧和后侧拉出或推回比色管架内。
[成果] 1700510076 河南
Q141 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目依托国家自然基金、河南省科技厅基础与前沿项目及河南大学自然基金,项目成果属于信息科学与系统科学、数学和生命科学交叉领域的基础与应用研究成果。系统生物学是系统科学与信息科学、生命科学、数学、计算机等的交叉研究领域,是国家中长期科技规划面向国家重大战略需求的基础研究领域,是基金委十二、十三五发展规划优先部署和积极推动发展的领域。生命系统可用生物网络描述。对生物网络的研究有助于人们系统的理解生命现象的发展及演化,解释疾病发病机理或作物抗逆机制,寻找药物靶标或植物非生物胁迫响应关键基因。对网络医学或分子育种具有重要理论和应用价值。该项目围绕生物网络的建模与统计分析,由简单模体逐步上升到网络层次研究,由模体功能、演化机制研究逐步到模体在网络统计分析中的应用,最终到具体生物问题的研究。阐明了若干简单网络模体的结构与动力学、功能之间的关系,解释了网络模体的进化机制;利用主成分分析等统计方法结合网络模体概念提出识别分子网络中关键节点的算法;同时克隆了油菜中基因BnIMPα并且系统地研究了这一基因的功能特征,为相关工程研究、网络医学应用及分子育种奠定了坚实的基础。该项目立足国际前沿,注重数学及统计模型的建立、研究方案和算法设计、理论与实际应用结合。通过项目研究,获得如下科学发现:1)提出了生物分子网络中统计识别关键节点的两个新算法,可很好地对生物分子重要性进行排序。2)通过微分方程建模及动力学分析,阐明了一些简单基因环路的结构与功能、动力学之间的关系,一定程度上解释了某些基因环路被进化选择的原因。3)研究了有色噪声诱导的随机及同步切换,深入分析了与白噪声诱导的行为的差异,阐明了有色噪声在双稳基因调控环路中的作用。4)基于复制变异机制和统计分析方法,阐明了生物分子网络中网络模体的演化机制。5)克隆了油菜中输入蛋白α基因并且系统地研究了该基因的功能,为基于该基因的分子育种研究奠定基础。该项目至2015年1月发表SCI及EI论文19篇,包括1篇SCI一区,2篇二区和8篇三区论文。两篇2014年发表的论文他引均在10次以上,包括统计物理领域国际领军人物H.E.Stanley课题组在国际著名SCI一区top期刊Nature Communications上的引用、浙江大学孙优贤院士课题组在国际著名SCI二区top期刊IEEE Transactions on Signal Processing上的引用等。获IEEE国际电路与系统学会最佳应用论文奖1项、河南省教育厅自然科学优秀学术成果奖和论文奖一等奖各1项、河南省自然科学优秀论文奖3项、山东省统计科学技术成果一等奖1项、培育农作物新品种1项等。形成的科研成果产生了较大学术影响,为中国及该省科技进步发挥了重要作用。
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