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  2019年12月23日至24日,国家自然科学基金委员会组织专家对“新一代超强超短激光综合实验装置”项目进行验收。该项目是由中国科学院上海光学精密机械研究所承担的国家重大科研仪器研制项目(部门推荐)。  新一代超强超短激光综合实验装置以探索解决相位空间超高密度高能电子激光加速中的重大科学技术问题,发展超强超短激光驱动的台式化、短脉冲X射线波段自由电子激光器(XFEL)战略高技术,开拓高强度阿秒相干X射线科学和中红外新波段强场物理新领域等为科学目标。该装置将基于激光尾波场加速器实现台式化XFEL输出的原理验证。该装置由高性能重复频率百太瓦级超强超短激光系统、中红外新波段可调谐超强超短激光系统、激光尾波场电子加速与台式化X射线波段自由电子激光(XFEL)系统、高次谐波XUV相干光源系统等四个系统组成。  12月23日项目技术测试专家组、财务验收专家组和档案验收专家组分别进行了项目验收技术指标的现场测试、财务验收和档案验收。24日举行了项目验收会。验收专家组由19位技术、财务、档案专家组成,中科院院士张杰任组长、中科院院士杨学明任副组长。验收专家组听取了项目负责人李儒新所作的项目完成情况汇报、项目监理组监理汇报、技术测试专家组测试汇报、财务验收专家组财务验收汇报、档案审查专家组档案审查汇报,并现场考察了研制仪器设备。  验收专家组经过投票,一致同意该项目通过验收。项目验收专家组表示,项目组全面完成了项目的研制任务,达到了预期指标。首次观察到基于激光加速的自由电子激光辐射非线性放大效应,并在激光尾波场电子加速、中红外新波段超强超短激光、激光驱动高次谐波产生等研究中取得新成果。验收专家组建议尽快落实平台的运行模式和经费保障,建立稳定的技术支撑队伍,实现开放共享,做好用户服务。

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  天空开阔度是一个几何概念,指一个平面从天空接收(或发射)的辐射与整个半球辐射环境发射(或接收)的辐射之比,用无量纲值来描述城市街谷可见天空或开放峡谷空间的比例。天空开阔度是影响城市地表热平衡、微尺度空气循环、大气污染物扩散的关键因素,在城市微气候研究中起着重要作用。天空开阔度的估算方法种类多样。而目前并没有相关论文系统总结各种方法的估算原理、准确性、计算效率、应用范围等。  中国科学院沈阳应用生态研究所科研人员将天空开阔度的估算方法分为数学几何分析法、鱼眼镜头照片法(digitalssolution,Fish-eyeImageProcessing,BMSkyviewsoftware,RayMan,CCLmethod)、全球定位系统法、模型估算法(3DSkyView,Arc-ViewSVFextension,SOLWEIG,SkyHeliomodel,SVFEngine,Munoz’smethod)和街景图像法五种(表1)。提出方法选择要考虑的因素有研究尺度、城市街谷环境的复杂性、准确性、输入输出的数据类型、研究高度、计算能力和时间等。鱼眼镜头照片法的图示信息直观,估算的准确度高,可用于检验计算机技术估算结果的准确性。基于deeplearningmodel的街景图像法可以获得与鱼眼照相方法几乎相同的估计精度。未来研究应该集中于模型模拟以及街景图像法在不规则街谷和复杂城市环境中的应用,同时还要考虑不同季节行道树和太阳路径差异对天空开阔度估算的影响。  该研究综述不同空间尺度天空开阔度的估算需求,可为学者在城市气候学和城市热岛研究中提供方法选择。该研究以Reviewofmethodsusedtoestimatetheskyviewfactorinurbanstreetcanyons为题发表于期刊BuildingandEnvironment。城市生态学研究组博士后苗纯萍为第一作者,研究员陈玮为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金重点项目、青年项目,中国博士后科学基金面上项目等的支持。  文章链接表1五种天空开阔度估算方法比较

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  2019年12月3日,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心/生物化学与细胞生物学研究所研究员陈剑峰受邀在国际学术期刊InternationalJournalofHyperthermia发表了题为RegulationofImmuneCellTraffickingbyFebrileTemperatures的综述论文,系统地总结了febriletemperatures对免疫细胞迁移过程中各个关键分子的调控作用,并讨论了调控免疫细胞迁移在自身免疫疾病和肿瘤中的应用。  免疫细胞的归巢是机体免疫与宿主防御的关键环节,对机体进行有效的免疫监视以及维持内环境的稳态发挥有重要作用。表达在免疫细胞表面的整合素是调控免疫细胞归巢的核心分子。陈剑峰研究组长期致力于解析细胞外微环境对整合素的功能调控及其在免疫细胞组织特异性迁移中的功能,在趋化因子、金属离子、温度等对整合素的调控方面取得了一系列成果(Immunity2019,JCellBiol2018,PlosBiol2018,DevCell2014,PNAS2010,PNAS2006,NatStructBiol2003)。近期的研究成果揭示了发热通过热休克蛋白90(heatshockprotein90,Hsp90)-α4整合素热感应信号通路促进免疫细胞迁移的分子机制,以及该机制在机体免疫调控中的重要功能(Immunity2019),获得国际广泛关注。  Febriletemperatures是指超出正常范围的身体温度,通常由高热(hyperthermia)或者发烧(fever)所引发。近20年的研究发现,febriletemperatures可以作用于免疫细胞或者血管内皮细胞表面的多种黏附分子来综合调控免疫细胞的黏附和迁移进程。首先,高温通过gp130-linkedIL-6/sIL-6Rαtrans-signalingpathway特异性增强了L-选择素(L-selectin)依赖的免疫细胞在血管内壁定位及滚动黏附;其次,Hsp90-α4整合素信号轴作为热敏感受通路,促进了T淋巴细胞及其他α4整合素阳性表达的免疫细胞的定向迁移;然后,高温选择性地增加了血管内皮表面趋化因子CCL21(CC-chemokineligand21)和细胞内黏附分子-1(intercellularadhesionmolecule1,ICAM-1)的密度,从而增强了αLβ2整合素的功能。其中,高温诱导ICAM-1分子的表达也是通过IL-6trans-signalingpathway实现的。综上所述,febriletemperatures系统地调控了免疫细胞迁移过程当中不同黏附分子的功能,从而促进免疫细胞迁移到次级淋巴器官或者炎症部位,增强免疫反应,实现免疫监视和免疫稳态的维持。  陈剑峰为论文通讯作者,副研究员林昶东为论文第一作者。该工作得到国家自然科学基金委、上海市优秀学术带头人计划、中科院、中国博士后科学基金以及赛诺菲-中国科学院上海生命科学研究院(SA-SIBS)优秀青年人才奖励基金支持。  文章链接科学家系统总结febriletemperatures对免疫细胞迁移过程中各个关键分子的调控作用

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   氮(N)是作物生长最重要的营养素,也是一种重要的资源。自20世纪中叶的绿色革命以来,氮肥被广泛使用以促进作物生长和增加产量。到目前,农业生产中氮的用量已达到1.1亿吨/年。氮肥的过度施用不仅增加了作物生产的成本投入,也直接导致了水体富营养化和空气污染等环境问题。因此,在可持续农业中,优化氮肥用量至关重要。但是,目前主要的谷类作物如小麦、玉米和水稻的氮素利用率(NUE,单位氮施用量所生产的收获部分生物量)低(仅为21kg/kgN),对氮肥需求量大。寻找具有高NUE的新型淀粉类作物,从而减少氮肥施用,提高环境效益,是未来农业发展的一个重要方向。  浮萍是世界上生长最快的高等植物,对营养的需求较低,甚至可以在自来水或纯净水中生长。由于其高生物质产量、高淀粉含量、高效吸收水体氮磷生长等特性,近年来作为一种在生物质能源开发、环境污染生物治理等领域具有重要应用前景的新型生物资源,备受学界关注。  中国科学院成都生物研究所赵海团队的研究结果表明:在无氮条件下培养浮萍,其生长不仅不会受到抑制,而且10天内淀粉含量可达生物质干重的52.37%,中试规模的批量生产结果也可达到46.98%。据此估算,无氮条件下浮萍年产淀粉可达14吨/公顷,是玉米的1.8~3.6倍。同时,浮萍的NUE达到61.3±1.8kg/kgN,远高于普通作物(9~50kg/kgN)。因此,浮萍的无氮栽培可以真正实现高效、环保型的淀粉类生物质生产,对于可持续农业的发展具有重要的意义。  为了揭示无氮条件下浮萍快速生长、快速积累淀粉及高效氮利用的机制,研究团队对无氮条件下浮萍碳和氮代谢进行了深入系统的研究,取得了如下进展:(1)无氮条件下浮萍的光合作用没有受到明显影响,光合作用关键酶如Rubisco、PEPC等的酶活没有受到抑制,因此确保了浮萍中碳的有效积累;而淀粉合成的关键酶AGPase、SSS和GBSS的酶活显著上升,碳大量流向了淀粉合成通路,实现淀粉快速积累;在转录水平上,也证明了相关酶的表达量变化与酶活的变化趋势高度一致。(2)无氮条件下浮萍中氨基酸合成最关键的谷氨酰胺合成酶的表达量和酶活均显著升高,该变化与小麦、玉米、拟南芥中谷氨酰胺合成酶在缺氮条件下显著降低的变化趋势完全相反。谷氨酰胺合成酶的主要功能就是氮的同化和重分配,其很大程度上直接决定植物NUE的高低,因此该发现可能是引起浮萍NUE升高的关键因素;同时,培养过程浮萍仅靠内源氮维持生长和代谢,其氮源只能依靠内源蛋白的降解,故浮萍中与蛋白降解相关的泛素化和自噬系统的酶,绝大部分呈上调表达;因此,在缺乏外源氮供给下,浮萍能快速启动内源蛋白质降解,实现内源氮的激活和重分配,从而保证最高效地利用内源氮以继续维持其快速生长。  以上研究成果以博士后郭铃为第一作者、副研究员靳艳玲为共同一作、副研究员方扬和研究员赵海作为共同通讯作者,发表在国际清洁生产和可持续发展领域期刊Journalofcleanerproduction上。  该研究得到国家自然科学基金(31770395)、中科院重点部署项目(ZDRW-ZS-2017-2-1)、四川省科学技术计划项目(2017NZ0018和2017HH0077)、中科院“西部之光”计划(2017XBZG_XBQNXZ_B_012和2018XBZG_XBQNXZ_B_007)等的资助。   论文链接图1浮萍无氮培养及高效氮利用机制示意图图2在无氮条件下,浮萍碳同化,碳浓缩和淀粉代谢相关的途径的表达模式图3在无氮条件下,浮萍中氮同化,迁移和再循环利用相关的基因的表达

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  近日,依托于中国科学院南海海洋研究所的热带海洋环境国家重点实验室蔡树群研究团队,在海洋内部普适内波谱的生成机制研究中取得新进展。该成果近日由陈植武等在线发表在《地球物理研究快报》(GeophysicalResearchLetters)上。  过去100年,海洋内波最重要的研究成果是开阔大洋内部普适的Garrett-Munk(GM)内波谱的发现。GM内波谱也可以称为海洋内波的灵魂。以往的研究认为,只有当风和潮汐强迫同时存在时,才能产生GM内波谱;单独的风或单独的潮汐强迫均不能产生GM内波谱。而该研究发现,风并不是必须的;在某些条件下,单独的潮汐强迫便能够产生GM内波谱(如图)。这能够解释为什么在几千米深的大洋内部,当风的效应几乎消失,仍然能够存在GM内波谱,而以往的结果是无法解释这一点的。  单独的潮汐强迫之所以能够产生完整的GM内波谱,其中最关键的是内潮波破碎后,在地球这个旋转系统中自发调整产生了近惯性内波,继而跟具有潮频率的内潮波进行波-波相互作用,从而演化形成完整的内波谱。该研究还发现,在吕宋海峡这样的强内潮海域,内潮波破碎作为一种近惯性内波的产生机制,其提供的近惯性能量与夏季风输入的近惯性能量相当。  该项研究否定了传统上认为只有风和潮汐共同强迫才能产生GM内波谱的观点,揭示了深海近惯性内波并不一定是由海面风激发后向深海传播、而可能是由潮流越过水下海山激发的内潮波通过破碎和波-波相互作用而形成的。  上述研究由国家自然科学基金重点项目、中科院中年拔尖科学家人才项目及青促会会员专项等共同资助完成。  论文链接图:由模拟(a)和GM76模型(b)得到的内波频率-波数谱;(c)由不同算例得到的频谱;(d-g)对应于不同频率的滤波后流场

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  碳(C)和氮(N)是植物生长发育最基础的两个元素,二者相互耦合使得C:N成为探讨植物元素分配与适应策略的重要指标。比如,高C:N植物具有高氮素利用效率;而低C:N凋落物具有分解快的特质。因此,C:N成为许多生态过程模型的一个重要的输入参数。然而,前期研究主要着眼于叶片C:N或单独某一器官,而在区域或全球尺度关于植物叶-枝-干-根C:N变化规律、演化机制及其生态学意义还未见报道,很大程度阻碍了人们关于植物对环境变化的响应与适应机理的认识。  为了深入揭示上述科学问题,中国科学院地理科学与资源研究所何念鹏团队对热带到寒温带的28个典型森林生态系统采集的2139个植物物种的叶-枝-干-根样品进行了系统的C、N含量测试与分析(数据源于China_Traits),综合评估了不同森林类型下不同分类群的不同器官的C:N变异及其生态意义。  研究发现不同器官C:N均逐步降低,但在变化速率上趋异,这验证了该研究提出的“功能主导假说”。植物不同器官功能性状在变化格局上保持一致可以避免内部紊乱,利于植物整体的生长与发育;但是各器官生长的不同环境(地上和地下)及在植物中扮演的不同角色和发挥的不同功能使各器官的功能性状在特征及变化速率上差异显著。植物C:N随演化历史的变化及其纬度格局共同证明了研究人员所提出的第二个假说:“适应性生长假说”。该假说表明,在强烈N限制环境中,维持高C:N有助于植物提高养分利用效率从而优先保证植物生存;而在N限制相对较弱的环境中,保持低C:N则更加利于植物竞争资源,实现快速生长。从养分贫瘠的演化初期到养分丰富的演化后期,植物C:N向更低值方向演化,N在其中扮演着更重要的角色。从空间变异上看,养分贫瘠的高纬度(低温,养分慢周转)和低纬度地区(强降水,养分淋溶)C:N明显低于养分丰富的中纬度地区。该研究不仅为植物叶-枝-干-根C:N变异与演化提供了新的见解,更为模型优化提供了高质量的关键参数。  上述研究发表在国际学术期刊GlobalChangeBiology。该研究获得国家自然科学基金项目(31988102,31800368)、中科院战略先导专项项目(XDA23080401)、国家重点研发计划项目(2016YFC0500202)、生态系统观测与模拟重点实验室青年团队项目(LENOM2016Q0005)等资助。  论文链接图1植物叶、枝、干、根C:N频率分布图与差异性检验结果图2植物叶-枝-干-根不同器官C:N比率的演化规律与调控机制

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