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為從根本上治理楊、柳飛絮污染，克服楊樹和柳樹產業發展的瓶頸問題提供了創新解決方案。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 （1）闡明了楊樹和柳樹的遺傳分化機制，建立了楊柳科植物大遺傳系統研究平臺，創建了木本植物遺傳研究的新模式體系。本項目首次在基因組水平明確了楊屬和柳屬兩個姊妹屬的進化關系，比較基因組學結果表明：楊柳科植物的共同祖先經過二倍化形成了楊樹，楊樹的兩條染色體發生了斷裂與重新融合，染色體重新融合的結果導致柳樹的產生。以前楊樹和柳樹是作為獨立的體系進行遺傳研究的，由于兩者基因組有高度的相似性，本項目建立了將兩者作為一個大遺傳系統進行研究的分子平臺。 （2）闡明了楊樹和柳樹的性別決定系統以及楊柳科植物性染色體演化的分子機制。發現楊樹性別決定基因定位在19 號染色體近端粒區域，為XY 性別決定系統；而柳樹性別決定基因均定位在15 號染色體的著絲粒附近，為ZW 性別決定系統。楊柳科植物雖然起源于同一個古四倍體祖先，但這兩個姊妹屬的性染色體分別由兩條不同的常染色體進化而來，并且常染色體向性染色體的轉變發生在楊樹和柳樹物種分化之后，性染色體在這兩個姊妹屬中獨立起源和進化，分別演化形成XY 和ZW 兩種完全不同的性別決定系統。 （3）發現了飛絮發生發育過程，揭示了楊樹性別決定基因及其作用機制。發現美洲黑楊性別決定區的2 個Y染色體特有的基因FERR-R 和MSL。FERR-R 基因具有抑制雌蕊發育的功能，該基因是由一個在雌花發育早期特異表達的促雌基因（FERR）復制產生。楊樹雄株中，FERR-R 基因通過產生small RNA 對FERR 基因的啟動子進行甲基化，同時降解FERR 基因的轉錄產物，在楊樹雄株中關閉了FERR 基因的表達，從而導致雄株中雌蕊不發育；而雌株中沒有FERR-R 基因，FERR 基因表達不受抑制，雌蕊可以正常發育。MSL 基因轉錄產生長片段非編碼RNA，具有促進雄蕊發育的功能。楊樹雄株由于存在MmS 促雄基因，所以雄花原基發育，但雌株中沒有MmS 促雄基因，所以雄花原基不發育。 （4）建立了楊樹和柳樹的性別早期鑒定和標記輔助選擇育種技術體系。選育雄株品種在生產上進行推廣，可以有效的解決楊、柳飛絮問題，因此苗木性別的早期鑒定至關重要。然而苗木性別的早期鑒定一直存在可靠性低、誤檢率高等問題。本項目利用楊樹Y 染色體特異序列和柳樹W 染色體特異序列開發了用于楊、柳性別鑒定的特異分子標記，分別在美洲黑楊、山楊和簸箕柳苗木性別的早期鑒定工作中實現100%準確率。楊、柳性別早期鑒定技術在“國家林草局南方林木種子檢驗中心”開展的楊、柳種苗抽檢工作中得到應用。 本項目取得的原始創新性研究成果，不僅使我國在相關研究領域處于國際領跑地位。通過解決技術瓶頸背后的核心科學問題，促使基礎研究成果走向應用，為從根本上治理楊、柳飛絮污染，克服楊樹和柳樹產業發展的瓶頸問題提供了創新解決方案，為通過科技創新服務生態文明和美麗中國建設提供了典型案例，將帶來巨大的經濟效益、社會效益和生態效益。

       成熟度：技術突破         多孔有機聚合物是一類新興的功能性高分子材料，相比傳統高分子交聯樹脂，其具有類似無機分子篩的微孔，具有更高的官能團密度，已被廣泛用于儲存、分離或催化等領域。然而當前許多性能優良的多孔有機聚合物成本過高，嚴重制約著其實際應用。我們合成的價格低廉且性能優秀的多孔有機聚合物，其性能與當前典型多孔有機聚合物相當，而價格為它們的幾十分之一或幾百分之一，目前在儲存氨氣、分離二氧化碳及分離水中污染物（如硼酸，Hg2+等）等方面已完成實驗室測試，這些成果將為多孔有機聚合物的真正應用打開通道。         意向開展成果轉化的前提條件：中試放大及產業化工藝開發資金支持

隨著國家森林資源保護的進一步深入，我國木材供給結構將發生根本性轉變。目前，隨著完善天然林保護制度的要求，我國已全面停止天然林的商業性采伐。這導致木材資源的供需矛盾，使得未來我國國內所能提供的原料由采伐天然林向采伐人工林的歷史性轉變。人工林木材主要包括杉木、松木、楊木、泡桐等，具有生長速度快、產量高、采伐周期短等特點。但是其材質較差、密度及表面硬度低，其制品的尺寸穩定性差、產品性能弱、附加值低。如何利用這些低質速生材成為木材加工企業亟待解決的問題。 浙大團隊能夠在保留木材年輪等結構的條件下，使0.3-0.5密度的入工林木材（楊木、桐木等）強化至0.9-1.1以上（目前最高數據為1.67,但如何穩定獲得產品還需進一步研究），同時均勻地染色，添加所需要的香味。用純物理技術快速地讓速生木達到高端紅木的密度、強度、顏色、香味等各項特性。采用靜流體超高壓技術所生產的強化木是整體強化，強化后內外強度均勻，并且二次切割加工不受限，另一方面使強化后的產品內應力極低，強化后不回彈，強化品質極高。

隨著社會老齡化以及人民生活水平的提高，以干細胞為核心的再生醫學發揮著越來越重要的作用。關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。本項目利用納秒脈沖電場選擇性降低DNA甲基化，提升干細胞干性，促進干細胞多向分化。

隨著體育活動普及以及生活水平提高，關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。因應這些挑戰，以生物材料、干細胞和生物醫學工程技術為基礎的先進治療方式逐漸涌現。在長期研究的基礎上，實驗室首先發現并優化了多肽（饑餓激素，ghrelin）促進干細胞軟骨分化和體內軟骨再生的方法。多肽可以作為體外研究和體內軟骨再生的重要手段，有良好的臨床和產業化價值。

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隨著社會老齡化以及人民生活水平的提高，以干細胞為核心的再生醫學發揮著越來越重要的作用。關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。本項目利用納秒脈沖電場選擇性降低DNA甲基化，提升干細胞干性，促進干細胞多向分化。應用范圍 本項目可用于誘導多能干細胞（iPS）制備；干細胞分化前準備和成骨、成脂以及成軟骨分化；體內骨、軟骨再生；骨關節炎的早期干預和對癥治療；細胞治療；細胞分泌因子調控等領域。 項目階段 1.納秒脈沖電場是新興的、能夠精確控制場強和脈寬的電場技術，可以比傳統電場更加精準地控制參數，以及提升場強到KV/cm。它有效地穿透細胞膜、作用到細胞器和染色質，發揮廣泛的生物學效應。 2.我們發現納秒脈沖電場的不同參數組合（場強、脈寬、頻率、刺激個數、應用時間點等）會引起不同的生物學作用。基于該理念，實驗室前期工作發展了使用納秒脈沖電場：a.選擇性DNA去甲基化；b.提升干細胞干性；c.促進干細胞分化（成骨、成脂和成軟骨）；d.促進處理后的干細胞體內軟骨再生的能力；e.提升細胞分泌因子能力；f. 改良傳統的“電擊杯”(BTX electroporationcuvette #45-0125)，開發出能夠連續為細胞施加刺激的導電薄膜。

隨著體育活動普及以及生活水平提高，關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。因應這些挑戰，以生物材料、干細胞和生物醫學工程技術為基礎的先進治療方式逐漸涌現。在長期研究的基礎上，實驗室首先發現并優化了多肽（饑餓激素，ghrelin）促進干細胞軟骨分化和體內軟骨再生的方法。多肽可以作為體外研究和體內軟骨再生的重要手段，有良好的臨床和產業化價值。

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