新刊速览：作物耐盐碱等环境胁迫遗传改良专题 | 2025年第19期

锻造绿色钢铁新质生产力：可持续钢铁材料的技术攻坚与产业突围

作者：毛新平

作者信息：北京科技大学碳中和研究院，中国工程院院士，金属压力加工专家，现任北京科技大学碳中和研究院院长。研究方向为先进钢铁材料及其低碳制备。

摘要：钢铁材料可持续发展是全球科技创新和产业布局竞争的焦点，对保障中国资源与产业安全意义重大，是最具代表性的绿色生产力。

• 气候治理关键10年中国走稳绿色转型路

• 中国北冰洋科考揭示冰下生态与生物迁移新格局

• “穿针引线+控近扩远”破解中国页岩油开采难题

• 超级捕光机器让海洋浮游植物适应深海蓝绿光

• 共生微生物助白蚁构筑真菌园抗病屏障

• 机器人化探索揭开化学反应的“高维地图”

• 烟囱、红绿灯成为城市污染“新指示器”

   

• 用DNA搭建三棱柱可感知神经递质活跃区

• AI赋能超高速结构光三维成像

   

• 长岛的宇宙时光机停止运行

• 自闭症治疗倡议引入验证不足的维生素疗法

现代农业“点金术”——生物质产业

作者：程序，朱万斌，王洪亮

中国农业大学生物质工程中心 

摘要：农产品单产水平、生产效率和产值是衡量农业生产力的 3 大要素。多年来，中国的农产品尤其是粮食作物的单产水平一直在稳定地提高；随着大力普及农业机械化，农业生产效率也有可观的提高。但是，由于多种原因，农产品的产值一直在较低水平踏步不前，提高的难度较大。分析了正在示范和推广中的生物质热化学转化技术和微生物技术，生物质制造作为一种能“点石成金”技术的前景，以及克服技术瓶颈后具备成为农业新质生产力的巨大潜力。提出如果农产品能部分替代若干价值为己数倍乃至数十倍的大宗工业品、化学品和特种商品能源，尤其是石化产品，则其价值将会大幅度提高。“双碳”目标的提出，对高碳足迹工业品依靠农林生物质实施绿色转型提出了强制性要求；而生物质热化学转化等技术的突破，则为农产物对工业品实施部分绿色替代提供了可能。

意识消失和重启的生物学原理及其应用前景

作者：宋学军

南方科技大学医学院医学神经科学系，南方科技大学疼痛医学中心

摘要：深刻认识大脑意识消失和重新获得的分子神经机制对意识障碍和有关脑疾病的防治至关重要，对超级人工智能的发展具有重大意义。综述了大脑在麻醉药作用下如何失去意识并重新获得意识的研究进展。在总结麻醉和神经科学学界对麻醉药导致大脑丧失意识和大脑重新获得意识的生物学机制认识的基础上，结合相关的研究成果，提出了麻醉大脑主动再获得意识的新假说。列举了深入研究意识消失和恢复及认知功能障碍中的关键科学问题：正常意识活动所依赖的分子、神经元和神经网络活动的生物学原理是什么；麻醉药作用于其药理学分子靶点而抑制神经元活动、干扰或阻断信息传递转导的过程如何进一步导致大脑意识障碍、意识消失；意识消失后大脑重新获得意识的分子神经机制，除了最新发现的丘脑腹后内侧核团（VPM）神经元平衡的钾−氯离子共转运体（KCC2）泛素化降解，还有哪些关键核团和分子及其工作原理；通过外力，如光遗传、化学遗传技术、电刺激和药物等，干预特定神经核团和神经环路的活动如何在大脑整体意义上显著改变意识状态；与从正常周期性睡眠中醒来不同，麻醉后出现认知功能障碍或认知功能不能完全恢复，阻碍认知功能恢复的分子神经机制是什么；鉴定在麻醉和睡眠及其恢复过程中哪些核团、神经元及其活动型式、神经网路和觉醒系统是麻醉和睡眠及其恢复过程所独有和共享的机制；麻醉、昏迷、植物人状态下，阻碍意识复苏的分子神经机制等。

小麦耐盐基因挖掘和种质鉴定及创制研究

作者：赵补全^1,2,3，要星宇^2,4，叶兴国²，唐华丽^2*，张双喜^3*

1 宁夏大学农学院

2 中国农业科学院作物科学研究所

3 宁夏农林科学院农作物研究所

4 河南农业大学省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室

摘要：小麦作为全球主要粮食作物之一，其生产受到土壤盐渍化的严重威胁，全球约 10%~20% 的小麦种植面积正遭受盐胁迫的影响。盐胁迫通过渗透失衡、离子毒性和氧化损伤三重机制抑制小麦生长，而小麦作为盐敏感作物，其耐盐遗传基础狭窄，制约盐渍化土地产能提升。近年来，小麦耐盐的分子机制和生理生化机制逐渐得到揭示，然而耐盐性与产量等农艺性状协同优化和盐胁迫响应复杂性仍是主要挑战。综述了小麦响应盐胁迫的生理生化机制、分子调控网络、耐盐遗传基础、耐盐新基因的发掘与利用，以及耐盐育种策略与新品种选育等方面的研究进展，并对该领域目前存在的传统育种的范式与瓶颈、关键耐盐基因的鉴定与克隆、基因工程与编辑技术的应用以及多学科技术的系统性整合等问题进行了剖析。鉴于植物盐胁迫响应机制的复杂性，以及小麦耐盐基因挖掘与功能鉴定的难度，需要整合多组学研究技术挖掘小麦耐盐基因，并将其他植物中鉴定的重要耐盐基因及时用于小麦耐盐性改良。

过表达GmGT2A基因提高大豆耐盐性

作者：魏嘉，朱旭，蔡勤安，马瑞，于志晶*，杨向东*

吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心），农业生物技术研究所

摘要：Trihelix 转录因子 GT2A 在植物响应非生物胁迫过程中发挥重要的调控作用。以 Williams 82 大豆品种为材料，通过同源克隆获得 GmGT2A 基因，构建植物过表达载体并利用农杆菌介导的大豆遗传转化体系创制转基因株系。经 Bar 试纸条初筛、PCR 检测、Southern blot 单拷贝鉴定及 RT−qPCR 验证后，系统比较了盐胁迫下转基因与野生型植株的生理响应差异。结果显示，盐胁迫条件 下，与对照植株相比，过表达 GmGT2A 大豆株系的发芽率、苗期耐盐指数以及鲜重显著提高，叶片中超 氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性提高 1.28~1.44 倍，丙二醛（MDA） 含量降低 38.06%，离子稳态分析表明转基因植株根系 Na⁺积累量减少，K⁺保持能力提升，Na⁺ /K⁺ 降至对 照 61%。GmGT2A 基因可能通过调节抗氧化酶活性以及离子动态平衡，从而在一定程度上提高了大 豆的耐盐性。本研究结果为大豆抗性遗传改良奠定了基础。

盐胁迫下小黑麦代谢调节机制

作者：姜杰^1,2，张填天²，贾思源²，尹思媛²，贾文娟³，胡玥²，王璐²，韩蕾²，燕厚兴²，肖彬彬²，林菲²，窦忠玉^1*，杨春武²

1 吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）作物资源研究所

2. 东北师范大学生命科学学院

3. 宁夏西贝农林牧生态科技有限公司

摘要：土壤盐渍化严重制约全球农业生产，筛选耐盐作物对盐碱化土地利用至关重要。以耐盐型小黑麦晋饲草 1 号和普通型小黑麦冀饲 3 号为材料，用 300 mmol/L NaCl 溶液模拟盐胁迫，通过生理生化及代谢组分析揭示了小黑麦适应盐胁迫的代谢调节机制。结果表明，盐胁迫显著抑制 2 个品种生长，但晋饲草 1 号在盐胁迫下能够保持更高的生物量和水分含量、较强的抗氧化能力、较低的离子毒害。代谢组学分析发现大量差异代谢物，重点分析了耐盐品种晋饲草 1 号在盐胁迫下特异上调的代谢物。叶片中耐盐品种特异上调的代谢物主要是脂肪酸、氨基酸和糖类物质，根中特异上调的代谢物主要是类黄酮、氨基酸和糖类物质。耐盐品种根和叶均是通过积累糖类和氨基酸来进行渗透调节，但耐盐品种在叶片中依靠积累不饱和脂肪酸清除活性氧，而在根中依靠积累类黄酮来清除活性氧。结果表明，耐盐小黑麦品种根和叶通过协同积累不同类型的代谢物减轻盐胁迫造成伤害。

节水高产抗寒耐盐碱小麦品种轮选103及其育种技术

作者：于立强¹，李辉利¹，张娟¹，赵军涛¹，郭宪瑞²，于广军¹，周阳^2*，张宏军²

1 石家庄市农林科学研究院赵县实验基地

2 中国农业科学院作物科学研究所

摘要：培育节水、高产、抗寒、抗倒伏、早熟小麦新品种是中国北方冬麦区重要育种目标。以石麦12 为母本、石家庄 8 号为父本配制杂交组合，杂种后代通过减少浇水次数进行节水性选择；通过分子标记辅助选择技术和表型鉴定技术进行幼苗生长习性选择；改变生长发育节奏进行早熟性选择；采用大群体、高密度种植进行抗倒伏性和丰产性选择；通过不同生态区异地加代种植加快育种速度，最终培育出节水、高产、抗寒、抗倒伏、早熟、耐盐碱小麦品种轮选 103。在兼具以上优良性状的基础上，加强品质性状的改良和提高品种抗寒性改良的育种效率是该麦区未来小麦育种的努力方向。

抗旱耐盐碱小麦新品种沧麦17的选育及高效种植技术

作者：邹景伟¹，王伟伟¹，张玉杰¹，于亮¹，朱玉²，罗政辉¹，赵振杰¹，刘永伟³，钮力亚^1*

1 沧州市农林科学院河北省旱碱麦重点实验室

2 沧州市农业技术推广站

3 河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所

摘要：盐碱地作为后备耕地资源，使其开发与利用变得越来越重要。小麦主要种植于干旱、半干旱及盐碱地区，其产量常受土壤盐渍化的影响。“以种适地”是盐碱地治理和种业振兴的核心策略之一。培育耐盐小麦品种对保障国家粮食安全具有重要意义。沧麦 17 是沧州市农林科学院利用设施盐池，经过多年的抗旱耐盐性鉴定，筛选出耐盐性好的种质资源和自育品系作为亲本，使用改良版水旱两圃平行交替选择育种法对后代材料进行系统选育，选育出的抗旱耐盐碱小麦新品种。概述了沧麦 17 的选育背景、选育策略以及选育过程，分析了沧麦 17 的品种特性、产量性状、抗性表现以及品质性状，建立了沧麦 17 的高效种植技术体系，为沧麦 17 在河北省盐碱地区及中国其他盐碱地区的推广种植提供依据，对保证中国干旱地区、盐碱地区的小麦稳产和绿色可持续生产。

高油耐盐碱大豆新品种宁豆10号的选育及高效种植技术

作者：姬月梅¹，王乾¹，程浩¹，朱志明²，连金番^1*，罗海明³，沈静³，张占胜²，罗瑞萍¹，李彤¹，蔡巧红¹

1 宁夏农林科学院农作物研究所

2 宁夏回族自治区农业技术推广总站

3 宁夏回族自治区种子工作站

摘要：为解决宁夏及毗邻春大豆区高油与高产难以协同、育种亲本遗传基础狭窄的问题，发挥 ms1 雄性核不育轮回选择技术在多基因聚合与生态适应性改良中的潜力，以大豆 ms1 雄性核不育材料为母本，宁黄 117、承豆 6 号等 70 余份国内优良大豆种质为混合父本，通过 ms1 雄性核不育轮回群体选育 法，经 12 年育成了春大豆新品种宁豆 10 号。试验表明，该品种耐盐碱等级达到 2 级；品质方面粗蛋白达 39.37%，粗脂肪达 22.16%；抗病鉴定结果为高抗；2019—2020 年宁夏区域试验平均产量 4197 kg/hm² ， 较对照承豆 6 号增产 4.5%；2021 年生产试验平均产量 3981 kg/hm² ，较对照承豆 6 号增产 5.2%；在宁夏、甘肃等地示范试验中均取得较高产量。试验结果表明，育成的宁豆 10 号具有高油、高产、稳产、耐 盐碱、抗病和适应性广等特点。

航空发动机耐高温CaO−MgO−Al₂O₃−SiO₂腐蚀的Al₂O₃−YSZ涂层研制

作者：严旭东^1,2，郭洪波^2,3，刘峰斌¹

1 北方工业大学机械与材料工程学院

2 高温结构材料与涂层技术工信部重点实验室

3 北京航空航天大学材料科学与工程学院

摘要：热障涂层（TBCs）是先进航空发动机热端部件核心热防护技术之一。在高温服役环境下，发动 机叶片涂层由于受到主要成分为 CaO−MgO−Al₂O₃−SiO₂（CMAS）的环境沉积物的侵蚀和损伤，造成叶 片涂层早期剥落与失效，引起国内外高温防护领域广泛关注。特别是对于采用电子束物理气相沉积 （EB−PVD）方法制备的常用 TBCs 材料——氧化钇稳定氧化锆（YSZ），熔融态 CMAS 易通过柱状晶间 隙、微裂纹渗入到涂层内部，产生严重腐蚀。着眼于先进航空发动机 TBCs 高温服役过程中亟待解决 的 CMAS 腐蚀问题，通过成分改性的方法在 YSZ 材料中掺入适量的 Al₂O₃，形成一种 Al₂O₃−YSZ 复合 涂层（AYSZ 涂层），采用 EB−PVD 技术在氧化铝陶瓷片表面分别制备出 YSZ 涂层与 AYSZ/YSZ 涂 层，研究了涂层物相、显微组织结构演变规律，对比了 2 种涂层热导率、高温热稳定性以及对熔融 CMAS 的抵抗能力。结果表明，在 AYSZ/YSZ 涂层体系中，YSZ 涂层微观上呈“羽毛”结构，AYSZ 涂 层呈“微柱状晶”结构，与 YSZ 涂层相比，AYSZ 涂层的孔隙率下降 12.6%，说明 AYSZ 更致密。 AYSZ 涂层在 1200℃ 下热导率仅为 0.94 W/（m·K），比相同温度下 YSZ 涂层隔热性能更好，且在 1400℃ 长时间保持相稳定，具有优异的高温稳定性。AYSZ 层表现出一定的阻熔融 CMAS 腐蚀能力， 这是因为涂层的致密“微柱状晶”结构以及涂层与熔融 CMAS 反应形成的含有 CaAl₂Si₂O₈、 MgAl₂O₄ 和 CaAl₄Si₂O₁₁ 等高熔点化合物的反应牺牲层，共同阻碍了 CMAS 熔体向涂层内部渗入。所 研制的新型 AYSZ 陶瓷隔热涂层实现了高效隔热、长时高温稳定性以及抗熔融 CMAS 腐蚀的功能，为 航空发动机长寿命抗腐蚀 TBCs 的发展提供了理论和技术指导。

阳离子协同取代策略助力锡基钙钛矿发光调控

作者：陆洲^1,2，朱嘉乐¹，周鑫¹，赵璐¹，张素银¹，冯旭辉³，蔡培庆³，魏钦华¹，尹航^1,4*，秦来顺¹

1 中国计量大学材料与化学学院

2 浙江工业大学材料科学与工程学院

3 中国计量大学光学与电子科技学院

4 隆德大学化学物理系

摘要：216型金属卤化物钙钛矿（即A₂BX₆）因其优异的环境友好性和光电性质，近年来受到广泛关注。然而，带隙宽、成本高、发光性能差等因素限制了此类材料在光电领域的进一步应用。为实现216型锡基钙钛矿光学性能的优化调控，协同取代A位和B位阳离子成为了一种有效的策略。采用低成本、高产率的溶液结晶法，在不同温度条件下成功合成了Bi³⁺掺杂的Cs₂SnCl₆和（BTP）₂SnCl₆（BTP⁺=C₂₅H₂₂P⁺）粉末晶体。综合结构与光学表征结果发现，Cs₂SnCl₆:xBi³⁺与（BTP）₂SnCl₆:xBi³⁺均表现出明亮的蓝色自陷激子（STE）发光，在Bi³⁺掺杂浓度变化下，两者均可实现对发光性能的有效调控；当Bi³⁺掺杂浓度为5%时，STE发光性能调节至最优。值得注意的是，由BTP⁺取代Cs⁺后，材料在Stokes位移、半峰宽、荧光衰减寿命和色度坐标等方面均表现出显著差异，这源于不同尺寸和功能的A位阳离子引起的晶格孤立性差异，进而影响了A₂SnX₆的激发态载流子动力学行为。基于上述差异，进一步制备了具有温度响应特性的双色荧光防伪印章，展现了该类材料在防伪识别等应用场景中具有潜力。

自驱动纳米发电机及其生物医学应用研究

作者：李晓烨¹，吕其英¹，王征^1,2，王琳^1,3*

1 华中科技大学同济医学院协和医院组织工程与再生医学研究中心

2 华中科技大学同济医学院协和医院胃肠外科

3 华中科技大学同济医学院协和医院临床检验科

摘要：穿戴式/植入式医疗设备的可持续运行对于下一代个性化医疗至关重要。然而，有限的电池容量是大多数穿戴式/植入式医疗电子设备面临的关键挑战。人体富含机械和化学能（如呼吸、运动、血液循环、葡萄糖的氧化还原等），已有多种方法从机体获取机械能为穿戴式/植入式医疗设备供电的。综述基于压电效应、摩擦电效应的纳米发电机能量收集器的原理，分析用于穿戴式/植入式医疗设备纳米发电机材料的选择与设计、能量输出、耐久性及其在生物医学上的典型应用和评估标准。PENG 更适于用作高频振动收集能量，而 TENG 设备能更有效地将频率低于 4 Hz 的机械能转换为电能，这使其能够从人体的低频运动（如胃肠运动）中收集能量。两者均可将机体的机械能转化为有用的电能，为各种穿戴式和可植入式微型电子医疗设备提供动力。依据穿戴式/植入式医疗设备的实际需求，讨论了纳米发电机的前景和面临的挑战。自供电的纳米发电机可以收集生物信息并充当电子医疗器件的电源，从而能够应用于健康监测和生理功能调节，如监测生理信号（心率，血压，呼吸节律，运动），药物输送，神经刺激等。随着生物医学设备的开发应用不断增加，未来会继续带来新的诊断工具和更有效的医学治疗方式。

基于时空演变的西部地区交通碳排放分布特征及空间关联效应研究

作者：巩海秀，付伟*

西南林业大学经济管理学院

摘要：以中国西部地区为研究对象，基于 2013—2022 年省级面板数据，采用“自上而下”法测算交通碳排放量，运用标准差椭圆和空间莫兰指数方法，从时空分布、重心迁移和空间关联 3 个维度系统分析西部交通碳排放的演变特征。结果表明：西部地区交通碳排放总体呈缓慢增长趋势，空间上呈现“南北高、中间低”的非均衡分布格局；碳排放重心由西北向西南方向迁移，且存在明显的向心聚集特征，研究结论可为西部地区制定差异化、协同化的交通碳减排政策提供科学依据。

中国交通运输安全发展效率时空演化与对策

作者：产健¹，李琦¹，许正中²

1 中国科协创新战略研究院

2 中共中央党校（国家行政学院）经济学教研部

摘要：为科学评估中国交通运输行业的安全发展成效，基于超效率松弛度量（SBM）模型和地理时空加权回归（GTWR）模型，测度了 2005—2017 年中国 30 个省份交通运输安全发展效率并分析其演化特征与影响机制。研究发现，中国整体安全发展效率虽稳步上升，但区域差异显著，呈现“东高西低”分布格局，且效率演化表现出明显的空间集聚和“俱乐部趋同”特征；道路密度、人均汽车拥有量等对效率提升有积极作用，教育、收入和产业结构等在多数地区反呈负效应，表明交通安全水平并不随社会发展自动改善。基于此，提出了推进智慧治理体系建设、构建区域协同机制和激发公众参与活力等建议，以提升交通安全治理效能。

追踪“钱学森之问”：版本流变及各方解答

作者：欧七斤

上海交通大学档案文博管理中心

摘要：“钱学森之问”是 21 世纪以来教育界一个令人瞩目的“现象级”事件。从钱学森晚年提出问题，到他逝世后被总结为“钱学森之问”，再到引发热议，在流传过程中“钱学森之问”形成不同的版本。梳理比较了各种版本的源流，在澄清了不实“添加”的基础上指出，“钱学森之问”的意义在于引导关心教育的人士聚焦于对中国杰出人才培养模式的反思与革新，并切实推动了教育界付诸行动；同时“钱学森之问”是一个开放的长线问题，将伴随中华民族伟大复兴之路对杰出人才的渴求，短期内不会终结。