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一、項目進展 創(chuàng)意計劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時間 劉一瑤 地理科學(xué)學(xué)部/資源環(huán)境科學(xué) 2018.09/2022.07 索旌堯 地理科學(xué)學(xué)部/資源環(huán)境科學(xué) 2018.09/2022.07 盧冬燕 地理科學(xué)學(xué)部/資源環(huán)境科學(xué) 2018.09/2022.07 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 黃永梅 地理科學(xué)學(xué)部自然資源學(xué)院 教授 植被資源與資源生態(tài) 四、項目簡介 金露梅灌叢是青藏高原高寒區(qū)最重要的植被類型之一。2020年7-8月，在青海省祁連山區(qū)和青藏高原腹地共計19個采樣點進行采樣，構(gòu)成2550-5100m的海拔梯度。對金露梅的形態(tài)屬性（冠幅、株高、比葉面積和葉片干物質(zhì)含量）和化學(xué)計量屬性（葉、莖、花的碳、氮、磷元素含量）進行測定和分析，并從中國區(qū)域高時空分辨率地面氣象要素驅(qū)動數(shù)據(jù)集中提取氣象數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計均值和變異系數(shù)，采用回歸分析等方法，探究青藏高原金露梅植物功能屬性隨海拔的變化規(guī)律及對氣候的響應(yīng)特征，為認(rèn)識亞高山灌叢植物對環(huán)境的適應(yīng)規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果顯示，金露梅的形態(tài)屬性對海拔響應(yīng)明顯，隨海拔升高，株高和冠幅都趨于矮小，葉片干物質(zhì)含量同樣隨海拔升高而降低。金露梅的化學(xué)計量屬性隨海拔變化的規(guī)律在不同器官中有明顯差異。株高、冠幅的可塑性較大，為響應(yīng)海拔的敏感屬性；化學(xué)計量屬性為惰性屬性。不同屬性間的變異程度存在差異，敏感屬性具有較大的變異性，化學(xué)計量屬性比形態(tài)屬性更穩(wěn)定。隨著海拔的升高，溫度降低，金露梅外形趨于矮小。葉片N、P元素含量與溫度的顯著負(fù)相關(guān)符合溫度-植物生理假說。據(jù)此推測，在全球變暖的背景下，金露梅分布范圍可能進一步向高海拔、更干旱的生境擴張。

項目簡介： 本課題組在 2013 年與河北省農(nóng)科院糧油作物研究所合作，進行了“新谷友 1 號”的田間小區(qū)試驗。試驗表明，“新谷友 1 號”（單嘧磺隆·除草劑 A 可濕性粉劑）土壤處理下，用量 683.7ga.i/hm2 時除草效果優(yōu)異，雜草株防效達到 86.9%，雜草鮮重防效高達 96%以上，對谷子安全。“新谷友 1 號”比谷有每公頃有效用量降低了近 260g，每公頃節(jié)省用藥成本約 5.8 元，降低了生產(chǎn)成本，也降低了對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染。2014 年 4 月份我單位繼續(xù)與河北農(nóng)科院糧油作物研究所合作，第二次進行了“新谷友 1 號”的田間小區(qū)試驗。 項目特色： 單嘧磺隆防除闊葉雜草優(yōu)異，除草劑 A（由于涉及專利問題，此除草劑暫時保密）對單子葉雜草防效好，對闊葉雜草防效差，因而除草劑 A 與單嘧磺隆的混用，不僅可以擴大殺草譜，提高除草效果，而且可以延緩雜草抗藥性、降低除草成本。因此我們合成以單嘧磺隆為主體，除草劑 A 為輔助的谷田除草劑新配方“新谷友 1 號”。通過單嘧磺隆與除草劑 A 聯(lián)合毒力試驗，最佳用藥量試驗，確定了二者混用的最佳配比和最佳用藥量，其最佳用藥量為 626.5-756.8 ga.i/hm2。 市場應(yīng)用前景： 按照我國 3000 萬畝的谷子種植面積計算，谷田人工除草的成本一年就需要 45 億元（谷田每畝的人工除草成本為 150-180 元）。根據(jù)目前市場價格平均谷子每畝的經(jīng)濟效果已經(jīng)玉米收益的三倍，谷子目前市場價格為 7.0 元/kg，玉米的價格為 2.2 元/公斤，并且谷子的畝產(chǎn)量已經(jīng)達到 1000 多斤。因此我們可以看出谷田除草劑在我國的市場前景很好，從經(jīng)濟效益角度考慮，谷田除草劑每畝的零售價格 8-10（農(nóng)民可以接受）。3000 萬畝的谷田種植面積將會帶來每年近 3 億元的銷售額。其帶來的社會效益更是不可估量。 本產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)化過程中需要 2 年左右的時間辦理農(nóng)藥登記證。其存在的主要風(fēng)險為“新谷友 1 號”上市后由于部分農(nóng)民的使用不當(dāng)或在特殊天氣，特殊土壤條件下使用時可能會產(chǎn)生小面積的藥害問題。 本項目正處于中試階段，可提供樣品，采取合作方式，投資規(guī)模為 60萬。

該項目應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的母豬養(yǎng)殖及飼料領(lǐng)域。1.建立了評價影響母豬繁殖性能因素的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，利用該技術(shù)評價了營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)的效果。2.建立了利用日糧纖維調(diào)控母豬全繁殖周期采食量的營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)。闡明了可溶性纖維通過高水合特性和快速發(fā)酵特性，增加母豬飽感，控制妊娠期母豬采食量的機制；以及通過快速發(fā)酵產(chǎn)酸和對腸道微生物菌群的調(diào)控，降低了機體的氧化應(yīng)激狀態(tài)，增加了胰島素敏感性，從而提高泌乳期采食量的機制。3.利用協(xié)同增效原理，研發(fā)了新型母豬日糧專用纖維原料。該原料能替代魔芋粉發(fā)揮調(diào)控母豬全繁殖周期采食量的作用，并具有資源充足、價格低廉的優(yōu)點。 實現(xiàn)母豬泌乳期采食量平均提高13%，達到7kg以上；仔豬25日齡斷奶窩重平均提高10kg以上，達到75kg以上；仔豬25日齡斷奶個體重提高了0.6kg，達到7.5kg以上；PSY達到24頭以上；母豬年淘汰率下降到33.96%。 該項目可在各相關(guān)企業(yè)推廣應(yīng)用，并能惠及養(yǎng)殖戶。該技術(shù)能顯著提高母豬繁殖性能，提高養(yǎng)殖效益，相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品市場推廣和應(yīng)用前景廣闊。目前已在揚翔集團、中糧肉食品（武漢）有限公司、九鼎集團、天普陽光集團等國內(nèi)大型農(nóng)牧和飼料企業(yè)推廣應(yīng)用。極大地促進了農(nóng)牧企業(yè)的養(yǎng)殖水平提高和飼料企業(yè)產(chǎn)品的競爭力，并通過公司+農(nóng)戶和飼料銷售等模式，帶動養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖水平的提高，取得了顯著經(jīng)濟和社會效益。 轉(zhuǎn)化條件： 1.規(guī)模化種豬飼養(yǎng)企業(yè) 2.大型飼料企業(yè) 成果完成時間：2016年

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、生命科學(xué)學(xué)院陶余勇教授、李旭副教授團隊在美國科學(xué)院院刊《PNAS》在線發(fā)表題為“Interface switch mediates signal transmission in a two-component system”的研究論文，綜合運用生物化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究手段，揭示了胞外G6P信號通過金黃色葡萄球菌HptRSA傳感器復(fù)合物實現(xiàn)胞內(nèi)-胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的結(jié)構(gòu)機制。 為了適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，細(xì)菌必須迅速地將細(xì)胞外信息轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)募?xì)胞內(nèi)部反應(yīng)。雙組分系統(tǒng)（TCS）是原核細(xì)胞將環(huán)境刺激轉(zhuǎn)化為細(xì)胞反應(yīng)的主要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，它通常由膜包埋組氨酸激酶和胞質(zhì)反應(yīng)調(diào)節(jié)器組成。HptRSA是一種新近發(fā)現(xiàn)的TCS，由G6P相關(guān)傳感器蛋白（HptA）、跨膜組氨酸激酶（HptS）和細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)器（HptR）組成。HptRSA介導(dǎo)葡萄糖-6-磷酸（G6P）攝取，支持金黃色葡萄球菌在不同宿主細(xì)胞內(nèi)的生長和增殖，但HptRSA傳感器復(fù)合物感知G6P信號并觸發(fā)下游反應(yīng)的分子機制一直以來都還是個謎。

微生物燃料電池（MFCs）是利用微生物的新陳代謝氧化化學(xué)物質(zhì)并釋放電子，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種電化學(xué)裝置。MFCs由于具有去污和產(chǎn)電雙重功能，是一種“綠色”能源。其最具潛能的應(yīng)用是污水處理，即利用微生物分解污水中的有機物，并將轉(zhuǎn)化為可用的電能。且整處理過程不用曝氣，可節(jié)省大量的耗能。目前，微生物燃料電池的發(fā)展和應(yīng)用中最大的障礙是材料的成本和性能。 本研究利用低成本的天然木質(zhì)纖維素為原料，采用直接碳化的方法來制備三維大孔碳材料作為微生物燃料電池的陽極材料，并取得突破性進展，。 相關(guān)系列研究結(jié)果2012年分別發(fā)表在Journal Material Chemistry, ChemSusChem 以及Energy & Environmental Science等國際權(quán)威雜志上。特別地，基于天然纖維制備的波紋層狀三維碳陽極，陽極電流密度提高了10倍，達到了200 A m-2，該結(jié)果2012年已發(fā)表在能源環(huán)境領(lǐng)域頂級雜志Energy & Environmental Science上，影響因子9.61. 該研究成果制備的材料成本低，性能優(yōu)異。該研究成果結(jié)合我們的陰極氧氣還原催化劑的研究成果，以及后續(xù)的隔膜研究成果，將可微生物燃料電池的在污水處理中的規(guī)模化應(yīng)用。

項目成果/簡介:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、生命科學(xué)學(xué)院陶余勇教授、李旭副教授團隊在美國科學(xué)院院刊《PNAS》在線發(fā)表題為“Interface switch mediates signal transmission in a two-component system”的研究論文，綜合運用生物化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究手段，揭示了胞外G6P信號通過金黃色葡萄球菌HptRSA傳感器復(fù)合物實現(xiàn)胞內(nèi)-胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的結(jié)構(gòu)機制。 為了適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，細(xì)菌必須迅速地將細(xì)胞外信息轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)募?xì)胞內(nèi)部反應(yīng)。雙組分系統(tǒng)（TCS）是原核細(xì)胞將環(huán)境刺激轉(zhuǎn)化為細(xì)胞反應(yīng)的主要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，它通常由膜包埋組氨酸激酶和胞質(zhì)反應(yīng)調(diào)節(jié)器組成。HptRSA是一種新近發(fā)現(xiàn)的TCS，由G6P相關(guān)傳感器蛋白（HptA）、跨膜組氨酸激酶（HptS）和細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)器（HptR）組成。HptRSA介導(dǎo)葡萄糖-6-磷酸（G6P）攝取，支持金黃色葡萄球菌在不同宿主細(xì)胞內(nèi)的生長和增殖，但HptRSA傳感器復(fù)合物感知G6P信號并觸發(fā)下游反應(yīng)的分子機制一直以來都還是個謎。

本項目所研制和應(yīng)用的凈水材料SPM是在消化吸收進口凈水材料基礎(chǔ)上，利用國產(chǎn)原料研制成功和應(yīng)用的一種合金材料，經(jīng)初步試驗與核算SPM的性能達到引進產(chǎn)品的主要水質(zhì)指標(biāo)，但其售價僅為進口產(chǎn)品的50%～60%，因此由上海市科委立項，由上海芬迪超硬材料科技有限公司與華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院實行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，承擔(dān)該項目并于2008年通過市科委組織的專家驗收，并申請了國家發(fā)明專利。該項技術(shù)的先進性和技術(shù)特點： 1）去除自來水中的余氯效果良好，去除效率可高達90%以上； 2）去除水中有害金屬離子如Pb、Hg、Cr、Cd等；3）抑制水中細(xì)菌和藻類繁殖，殺菌率也>?0%； 4）與活性炭和分離膜聯(lián)用，可對活性炭和分離膜起到一定保護作用而延長其使用壽命，降低成本。在實驗工廠實行批量生產(chǎn)，并應(yīng)用于集團用、家用和全屋型飲用水凈水機（器），以及居民社區(qū)分質(zhì)供水的飲用水站。