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研究提出了一種測量環(huán)境數(shù)據(jù)的新思路，即通過“機(jī)會感知（opportunistic sensing）”的策略，從原本與環(huán)境監(jiān)測無關(guān)的安防攝像頭所拍攝到的視頻中，提取實(shí)時的降雨信息。該研究團(tuán)隊(duì)利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，開發(fā)出了一種降雨視頻雨紋提取和分割算法，結(jié)合幾何光學(xué)和雨滴譜特征分析，實(shí)現(xiàn)降雨量的高頻定點(diǎn)估算。

重要生理活性的復(fù)雜甾體天然產(chǎn)物Bufospirostenin A在國際上的首次不對稱全合成。團(tuán)隊(duì)巧妙應(yīng)用經(jīng)典反應(yīng)，并利用新穎的烷氧基聯(lián)烯—炔參與的Pauson—Khand反應(yīng)作為關(guān)鍵反應(yīng)，以線性20步完成了Bufospirostenin A的高效不對稱全合成，這也是烷氧基聯(lián)烯的Pauson—Khand反應(yīng)首次應(yīng)用于天然產(chǎn)物全合成。

2020年4月14日，同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院高紹榮團(tuán)隊(duì)與江賜忠團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》雜志在線發(fā)表了題為“Chromatin architecture reorganization in murine somatic cell nuclear transfer embryos”的研究成果。他們采用了經(jīng)過優(yōu)化的少量細(xì)胞全基因組染色質(zhì)構(gòu)象捕獲技術(shù)（sisHi-C），對小鼠SCNT胚胎發(fā)育過程進(jìn)行連續(xù)采樣，并詳細(xì)描繪了SCNT植入前胚胎染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化過程。 體細(xì)胞核移植（SCNT）技術(shù)是將已經(jīng)分化的體細(xì)胞移入去核卵母細(xì)胞內(nèi)，使體細(xì)胞的染色質(zhì)發(fā)生重編程，繼而重啟胚胎發(fā)育過程并獲得完整個體的技術(shù)。雖然SCNT是目前為止唯一一種可以使體細(xì)胞獲得完整全能性的手段，但是由于在重編程過程中出現(xiàn)了各種表觀遺傳水平修飾的異常，使得SCNT胚胎的發(fā)育能力處于較低水平，也極大程度地限制了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景。高紹榮教授團(tuán)隊(duì)長期致力于小鼠SCNT胚胎發(fā)育異常原因的探索。2016年通過對早期克隆胚胎進(jìn)行卵裂球活檢，并結(jié)合單細(xì)胞RNA測序技術(shù)首次建立了植入前核移植胚胎發(fā)育命運(yùn)追蹤系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了組蛋白去甲基化酶Kdm4b和Kdm5b分別對克隆胚胎2-細(xì)胞和4-細(xì)胞時期的發(fā)育阻滯起到關(guān)鍵作用。兩年后，又通過對不同發(fā)育命運(yùn)體細(xì)胞克隆胚胎進(jìn)行全基因組DNA甲基化高通量測序分析，詳細(xì)地研究了小鼠克隆胚胎著床前發(fā)育過程中DNA甲基化修飾的重編程過程，并揭示了異常的DNA再甲基化（DNA re-methylation）是導(dǎo)致克隆胚胎著床后發(fā)育異常的關(guān)鍵因素。在哺乳動物中，染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)對基因的調(diào)控起著非常重要的作用。但是，受制于小鼠SCNT胚胎樣本取材困難和Hi-C技術(shù)對細(xì)胞樣本起始量高的限制，小鼠SCNT植入前胚胎發(fā)育過程中染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化過程尚未被全面研究過。 在本研究中，研究人員收集了核移植后多個時間點(diǎn)的胚胎并利用優(yōu)化的微量細(xì)胞sisHi-C技術(shù)對染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)進(jìn)行了檢測，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在體細(xì)胞核被注射到去核的卵細(xì)胞后，隨著典型三維染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的消解，供核體細(xì)胞染色質(zhì)的近距離相互作用優(yōu)先解開，并迅速由間期轉(zhuǎn)化為類中期狀態(tài)。在這期間出現(xiàn)了一個非常有趣的現(xiàn)象，當(dāng)供體細(xì)胞在去核卵母細(xì)胞中被人工激活1個小時后，基因組經(jīng)歷了從類有絲分裂中期向類第二次減數(shù)分裂中期的轉(zhuǎn)變。 圖1. SCNT胚胎基因組在短時間內(nèi)由有絲分裂類中期轉(zhuǎn)變?yōu)闇p數(shù)分裂類中期 在SCNT胚胎發(fā)育6小時進(jìn)入類原核期（對應(yīng)正常受精胚胎PN3時期）后，重新出現(xiàn)了較弱的區(qū)室結(jié)構(gòu)和拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)域（TADs）信號，這很可能是再次退出中期的結(jié)果。隨后，TADs信號在一細(xì)胞晚期逐漸減弱，直到2細(xì)胞早期降到最低值，在2細(xì)胞晚期到8細(xì)胞卵裂期逐步重新建立，直到囊胚期成熟（圖2）。 圖2. SCNT胚胎發(fā)育各個階段的TAD強(qiáng)弱變化 隨后研究人員將小鼠SCNT與正常受精胚胎發(fā)育sisHi-C公共數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較分析后發(fā)現(xiàn)，SCNT胚胎在2細(xì)胞期的遠(yuǎn)距離（>2 Mb）相互作用較正常受精胚胎明顯降低。同時，早期（2到8細(xì)胞期）受精胚胎與SCNT胚胎的區(qū)室結(jié)構(gòu)及TADs也存在著明顯的差異。 前期的很多研究表面小鼠SCNT胚胎在合子基因組激活（ZGA）時期有大量的基因未能被正常激活。于是，研究人員想到染色質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的異常是否會導(dǎo)致增強(qiáng)子與啟動子之間的相互作用無法成功建立？結(jié)果表明，在小鼠正常受精卵的ZGA時期的關(guān)鍵基因Zscan4d的啟動子與上游的超級增強(qiáng)子有著強(qiáng)烈的相互作用，而這種互作卻無法在SCNT胚胎中被觀察到（圖3）。這類基因的激活異常很可能就是SCNT胚胎發(fā)育能力低下的原因之一。那么，造成染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的異常的原因究竟是什么呢？研究人員證實(shí)這是由于供體細(xì)胞基因組中持續(xù)存在的組蛋白H3K9me3修飾無法被正常擦除造成的。通過在SCNT胚胎中過量表達(dá)組蛋白去甲基化酶Kdm4d來降低H3K9me3修飾水平， SCNT胚胎的染色質(zhì)空間構(gòu)象會趨向正常受精胚胎，且Zscan4d的啟動子與超級增強(qiáng)子的互作也得到了部分的修復(fù)（圖3）。這說明H3K9me3修飾是核移植胚胎中染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)重編程的重要障礙，也證實(shí)了在胚胎基因表達(dá)調(diào)控過程中組蛋白修飾和染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用。 圖3. SE-P互作異常影響ZGA相關(guān)基因表達(dá)，并能被過量表達(dá)Kdm4d部分糾正 綜上，這項(xiàng)研究對小鼠SCNT胚胎發(fā)育過程中的染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)重塑進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，這也為今后進(jìn)一步糾正SCNT胚胎發(fā)育過程中的表觀遺傳屏障提供了新的思路。 圖4 本研究的模式圖 同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士研究生陳墨、朱乾書和李翀副研究員為本文共同第一作者，高紹榮教授、江賜忠教授和劉曉雨研究員為本文共同通訊作者。該研究得到了科技部、基金委和上海市科委項(xiàng)目的支持。

主要技術(shù)內(nèi)容： （1）破傳統(tǒng)噴霧泵生產(chǎn)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用凸軌、凸輪機(jī)構(gòu)，創(chuàng)新性研制了高精度、高效率的噴霧泵電化鋁殼抓口機(jī)、噴頭打噴咀機(jī)等系列裝配設(shè)備，提高了設(shè)備的裝配精度和效率。提出集成基于等價輸入干擾估計(jì)器與參數(shù)智能辨識的智能驅(qū)動控制技術(shù)，成功解決了微型噴霧泵現(xiàn)場設(shè)備層不確定干擾、電機(jī)參數(shù)的時變性對裝備電機(jī)控制性能影響問題，提高了生產(chǎn)裝備控制的精度及可靠性。 （2）集成 RFID 與 WSN，構(gòu)建微型噴霧泵生產(chǎn)過程信息采集網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)新性地引入混沌粒子群優(yōu)化算法，優(yōu)化采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署；動態(tài)選擇通信節(jié)點(diǎn)數(shù)目，在獲得最大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時，避免節(jié)點(diǎn)間的沖突，降低網(wǎng)絡(luò)能耗，保證了生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)膶?shí)時性和可靠性。 （3）創(chuàng)新性提出并實(shí)現(xiàn)了微型噴霧泵制造過程多目標(biāo)資源優(yōu)化調(diào)度技術(shù)。建立生產(chǎn)車間多目標(biāo)資源優(yōu)化調(diào)度模型，提出基于種群年齡模型的動態(tài)粒子數(shù)微粒群優(yōu)化算法來求解優(yōu)化問題，并采用層次分析法進(jìn)行決策，成功實(shí)現(xiàn)了微型噴霧泵生產(chǎn)全流程的精益管控，全面提高了生產(chǎn)質(zhì)量與資源效率。 （4）創(chuàng)新性研發(fā)了一種面向制造全過程的信息集成平臺。將生產(chǎn)過程信息、管理信息等數(shù)據(jù)高度融合，實(shí)現(xiàn)底層物聯(lián)網(wǎng)到互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接；解決了常規(guī)DCS、MES、ERP 三層架構(gòu)存在的數(shù)據(jù)交換困難、系統(tǒng)龐大、功能定制性差、難以適用于中小型制造業(yè)等缺點(diǎn)，為微型噴霧泵制造裝備的自動化和信息化融合提供了解決方案。 行業(yè)意義： 項(xiàng)目通過攻克微型噴霧泵生產(chǎn)裝備的自動化與信息化技術(shù)融合的關(guān)鍵技術(shù)，突破國外先進(jìn)技術(shù)的壁壘，形成了自主知識產(chǎn)權(quán)與技術(shù)體系，項(xiàng)目成果提升了微型噴霧泵加工裝備的自動化、信息化水平，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的綠色制造技術(shù)，可帶動和促進(jìn)化妝品、保健品等領(lǐng)域向高檔化的高層次技術(shù)方向發(fā)展。 獲獎情況：2015 年獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。 成果的技術(shù)指標(biāo)、創(chuàng)新性與先進(jìn)性： （1）引入凸輪、凸軌等機(jī)構(gòu)，并結(jié)合等價輸入干擾估計(jì)器、智能辨識等方法設(shè)計(jì)控制策略，從機(jī)械和控制兩方面進(jìn)行突破，自動化程度和生產(chǎn)效率高。 （2）集成 RFID 與 WSN，采用混沌粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，動態(tài)選擇通信節(jié)點(diǎn)數(shù)目，降低網(wǎng)絡(luò)能耗，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)膶?shí)時性和可靠性高。 （3）建立以縮短生產(chǎn)周期、減少機(jī)器空轉(zhuǎn)時間、降低產(chǎn)品次品率為等為目標(biāo)，采用種群年齡模型的動態(tài)粒子數(shù)微粒群優(yōu)化算法求解生產(chǎn)過程優(yōu)化調(diào)度問題，采用層次分析法進(jìn)行決策，實(shí)現(xiàn)微型噴霧泵生產(chǎn)全流程精益管控。 （4）采用完全不同于傳統(tǒng) DCS、MES、ERP 三層架構(gòu)的模式，直接面向生產(chǎn)、管理全過程，開發(fā)信息集成平臺，自動化和信息化融合度高、適用于中小型制造業(yè)。 技術(shù)的成熟度：相關(guān)技術(shù)已經(jīng)形成產(chǎn)品，在無錫圣馬科技有限公司及其下游企業(yè)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化。 應(yīng)用情況： 針對微型噴霧泵加工裝備產(chǎn)業(yè)當(dāng)前普遍存在材料消耗大、能耗高、可靠性差、加工效率低、品種適應(yīng)性差等問題，本項(xiàng)目以提高生產(chǎn)裝備的自動化與信息化水平為目的，在裝備高性能自動化控制、信息的采集與傳輸、優(yōu)化調(diào)度、精益管控、平臺建設(shè)等方面已經(jīng)取得了創(chuàng)新性研究成果，并對成果進(jìn)行了提煉、集成，從2012 年開始，針對本項(xiàng)目整體技術(shù)展開全面推廣，應(yīng)用于江蘇、廣東等地區(qū)的10 多家輕工裝備制造及使用企業(yè)。 應(yīng)用實(shí)踐證明了，本項(xiàng)目成果總體技術(shù)創(chuàng)新程度高、成熟度高、附加效益顯著，顯著提升了我國塑料裝備在國際市場具有較強(qiáng)的競爭力，有利于提高我國塑料裝備的設(shè)計(jì)制造智能化水平，推動了我國塑料制造業(yè)的國際化發(fā)展。 

2025年4月2日，央廣網(wǎng)以《天津市特色化示范性軟件學(xué)院協(xié)同發(fā)展聯(lián)盟成立》為題對我校進(jìn)行了報(bào)道。