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  5月11日,科技部官網公布《新形勢下加強基礎研究若干重點舉措》(以下簡稱《重點舉措》)的通知,其中提到,完善適應基礎研究特點和規律的經費管理制度,堅持以人為本,增加對“人”的支持;對自由探索和顛覆性創新活動建立免責機制,寬容失敗。  文件由科技部、財政部、教育部、中科院、工程院、自然科學基金委共同制定,意在落實《國務院關于全面加強基礎科學研究的若干意見》。  《重點舉措》從優化基礎研究總體布局、激發創新主體活力、深化項目管理改革、營造有利于基礎研究發展的創新環境、完善支持機制5個方面,為進一步加強基礎研究指明方向。  優化總體布局 釋放創新創造活力  針對優化基礎研究總體布局,《重點舉措》強調,加強基礎研究統籌布局,把握基礎研究與應用研究日趨一體化的發展趨勢,以應用研究帶動基礎研究,加強重大科學目標導向、應用目標導向的基礎研究項目部署,重點解決產業發展和生產實踐中的共性基礎問題,制定基礎研究2021—2035年的總體規劃。同時,完善國家科技計劃體系,充分發揮國家自然科學基金的作用,資助基礎研究和科學前沿探索。面向國際科學前沿和國家重大戰略需求,優化國家科技重大專項、國家重點研發計劃、基地和人才計劃中基礎研究支持體系。  創新主體活力如何激發?《重點舉措》提出,“切實把尊重科研人員的科研活動主體地位落到實處”。比如,重點圍繞優秀人才團隊配置科技資源,推動科學家、數學家、工程師共同開展研究;落實科研人員在立項選題、經費使用以及資源配置的自主權;強化對承擔基礎研究國家重大任務的人才和團隊的激勵,探索實行年薪制和學術休假制度。  值得關注的是,支持企業和新型研發機構加強基礎研究也寫進了文件。引導企業面向長遠發展和競爭力提升前瞻部署基礎研究,支持企業承擔國家科研項目;支持新型研發機構制度創新、承擔國家科研任務。推動產學研協作融通,形成基礎研究、應用研究和技術創新貫通發展的科技創新生態。  厚植培育土壤 基礎研究“底氣”足  針對深化項目管理改革,《重點舉措》明確,改革項目形成機制,改進項目實施管理。健全基礎研究任務征集機制,組織行業部門、企業、戰略研究機構、科學家等共同研判科學前沿和戰略發展方向,多方凝練經濟社會發展和生產一線的重大科學問題。提高指南開放性,對原創性強的研究探索以指向代替指南。優化完善非共識項目的遴選機制和資助機制,建立非共識和顛覆性項目建議“網上直通車”。對于具備“顛覆性、非共識、高風險”等特征的原創項目,創新遴選方式,探索建立有別于現行項目的遴選機制。  “在調整參與人員、研究方案、技術路線和經費開支科目方面賦予項目負責人更大的自主權。”對于改進項目實施管理,文件明確,實施“減表行動”,建立定期評估與彈性評估相結合的評估制度,3年以下的項目不再進行中期評估;建立項目動態調整機制,強化全程跟蹤;將科學普及作為基礎研究項目考核的必要條件。  針對營造利于基礎研究發展的創新環境,《重點舉措》指出,改進基礎研究評價,推動科技資源開放共享。  具體而言,創新人才評價機制,建立健全以創新能力、質量、貢獻為導向的科技人才評價體系,注重個人評價和團隊評價相結合。基礎研究評價要實行分類評價、長周期評價,推行代表作評價制度。注重基礎研究論文發表后的深化研究、中長期創新績效評價和成果轉化的后評價工作。加強科研設施與儀器國家網絡管理平臺建設,完善開放共享的評價考核和后補助機制,深化新購儀器設備購置查重評議。  “加大對基礎研究的穩定支持。完善基礎研究投入機制,加大對長期重點基礎研究項目、重點團隊和科研基地的穩定支持。”《重點舉措》明確,支持優秀青年科學家長期穩定開展基礎研究;重構國家實驗室和國家重點實驗室體系,形成以重大問題為導向,跨學科領域協同開展重大基礎研究的穩定機制。  此外,完善基礎研究多元化投入體系。拓寬基礎研究經費投入渠道,逐步提高基礎研究占全社會研發投入比例。中央財政持續加大對基礎研究的支持力度。通過部省聯合組織實施國家重大科技任務和共建科研基地等方式,推動地方加大基礎研究投入等。  (原載于《科技日報》2020-05-1201版)

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  5月5日,我國長征五號B運載火箭首飛成功,其近地軌道運載能力大于22噸,是目前我國近地軌道運載能力最大的火箭。  在長征五號B運載火箭強大的心臟中有一個核心部件——氫泵渦輪,由中國科學院金屬研究所(以下簡稱金屬所)科研團隊研制而成。  金屬所該項目負責人、鈦合金研究部主任楊銳帶領的這支科研團隊攻克了鈦合金粉末近凈成形技術,并從2016年開始應用于長征五號首次發射,一直沿用至今。  找到應用出口  “氫泵渦輪的作用是將火箭體內的大量液氫燃料高速輸送到發動機燃燒室,與液氧混合燃燒產生推力。”楊銳告訴《中國科學報》,“若氫泵渦輪出現問題,火箭會瞬時因失去動力墜落。”  2000至2005年間,在國家有關部門支持下,金屬所鈦合金研究部從國外引進建設了國內第一臺鈦合金潔凈霧化制粉設備。楊銳說:“原計劃用于研制航空發動機部件,但當時這個想法太超前,國內沒有需求和經費支持渠道。”  為此,楊銳不得不尋求國際合作經費支持。2006年,金屬所與歐洲的研究機構聯合申請歐盟第六框架計劃下的中歐航空合作項目“鈦合金粉末近凈成形”,盡管合作項目未獲批準,但學術交流持續開展了下來。  2008年2月在美國圣地亞哥召開的高溫結構金屬間化合物國際會議,楊銳是會議的4名主席之一,卻因未及時拿到簽證無法參加,直到會議結束后3個月他才拿到簽證,剛好趕上5月的第六屆國際熱等靜壓學術會議在美國加州長灘召開。  會上,兩篇關于鈦合金粉末熱等靜壓研究的報告引起了楊銳的注意,這兩篇報道都是關于制備火箭氫氧發動機的氫泵渦輪的:一篇來自俄羅斯莫斯科化學加工研究所,研究關于如何提高粉末鈦合金性能;另一篇來自日本金屬技術公司,是模擬粉末的熱等靜壓成形過程的。  聽完這兩篇報告,楊銳眼睛一亮,這正是自己兩年來苦苦尋找的鈦合金粉末的應用出口。  立即辭職回所  2008年8月,長征五號氫氧發動機的氫泵渦輪作為配套項目正式發布。“當時己有兩家單位就此展開研究了一段時間,但進展不理想,總體單位為確保氫氧發動機研制進度將這個攻關任務提出來公開招標。”楊銳清楚記得,上報項目申請書的時間截點是2008年10月31日。  “準備項目答辯的時間很緊,只有一個多月,團隊面臨的短板是沒有任何前期工作基礎。”楊銳告訴記者,“科研攻關和打仗一樣,沒有準備、毫無把握地上陣,是兵家大忌。”  為此,楊銳緊急召集團隊成員制定對策,立即啟動研究,希望在項目答辯前掌握關鍵數據,支撐研究方案,并指定當年博士剛畢業兩年的徐磊作為研究骨干。  科研條件具備之后,人是最關鍵的因素。2002年,在粉末設備建設期間,楊銳招收了博士研究生徐磊,作為開展鈦合金潔凈粉末冶金研究的儲備人才。因設備缺乏合乎要求的安裝場地,重新建房花了3年多時間,徐磊在金屬所攻讀博士研究生期間一直沒有獲得質量合格的粉末。  “整個研究磕磕碰碰,不盡理想,直到博士畢業答辯,設備也沒安裝好。”徐磊告訴《中國科學報》,2007年,他博士畢業后在南京福特汽車公司找了一份工作。  一年后,當徐磊聽說設備終于安裝好了,立即辭職回到金屬所繼續該方向研究工作,可謂初心不改。  氫泵渦輪在零下253度高速旋轉工作,承受巨大載荷,粉末冶金制備的鈦合金材料性能能否滿足應用要求是項目面臨的第一個挑戰。  楊銳帶領團隊加班加點工作,在短時間內完成了母合金、電極、制粉、包套、熱等靜壓、樣品加工、性能測試全過程,并通過反復試驗優化參數,研究部副主任劉羽寅、研究員雷家峰等緊急分頭安排落實,對工作按計劃進度完成也起到了重要保障作用。  低溫力學性能測試環境苛刻,要求很高,當時全國只有中科學院理化技術研究所低溫中心具有相關條件和資質,該中心負責人李來鳳曾在金屬所獲得碩士學位,他一接到請求即全力協調加班測試,對團隊及時獲得性能數據提供了極大的幫助。  測試結果表明,制備的粉末合金性能穩定地高于技術指標要求,良好的開局給予團隊極大鼓舞。楊銳說:“當時有4個團隊參加項目競爭,但答辯的時候兩個團隊臨時撤出,最終我們以較扎實的工作基礎和詳盡具體的研究方案勝出。”  藝高人膽大  雖然拿到了項目,但楊銳團隊第一次開展粉末冶金部件研究。“文獻上只見大致輪廓和最終結果,對關鍵技術和工藝過程只字不提,研制難度可想而知。”  “該項目名義上研究周期是五年,但用戶需要盡快開展一系列試驗,而手上無試驗件可用,正‘等米下鍋’,因此溝通時對進度要求很緊。”楊銳表示,氫泵渦輪屬于閉合空腔結構,內部無法進行機加工,對成形后的尺寸精度要求很高,而粉末致密化時體積收縮高達30%,控制復雜形狀輪廓尺寸的難度極大。“這是項目遇到的最大技術障礙,如果完全依靠一輪一輪反復實驗優化尺寸,成本極高,且時間上不允許。”  當時,楊銳正作為首席科學家承擔材料計算設計的一個“973”項目,團隊在材料計算模擬方面有較好積累。在著手部件成形試驗之前,徐磊開展了大量的模擬計算,這對包套優化設計和快速逼近理論尺寸起到了致關重要的作用,有效減少了必需的實驗驗證輪次,使大幅度壓縮研制周期成為可能。  渦輪的空腔是靠放置內部型芯實現的,若采用硬質型芯,雖然有利于高溫成形時控制尺寸,但冷卻時易將部件內部結構撐裂。若采用軟質型芯,雖然可避免裂紋,但尺寸控制難上加難。  由于楊銳團隊掌握了計算模擬成形過程的關鍵技術,他們對尺寸控制的能力顯著增強,所謂“藝高人膽大”,楊銳團隊采用了軟質型芯方案,成功解決了尺寸精度與成形開裂的矛盾。  此外,渦輪去除型芯需要采用選擇性腐蝕技術,金屬所腐蝕科學與技術有深厚的積淀,團隊很快就解決了這個難題,并在研究員董俊華等人的幫助下優化了方案,縮短了部件制造周期。  在攻克上述多項技術難題基礎上,金屬所團隊在一年半時間內制造出了合格的氫泵渦輪樣件,為氫氧發動機研制提供了有力支撐。

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  據中國農科院最新消息,該院農業資源與農業區劃研究所面源污染團隊,首次構建了基于我國降雨-徑流實測數據的參數指標體系,對準確估算我國徑流量、土壤侵蝕和面源污染負荷具有重要意義。相關研究成果在線發表于《水研究》上。  團隊成員、中國農科院資劃所研究員雷秋良介紹,美國農業部土壤保護中心于1954年開發了降雨-徑流模型,由于具有參數少、使用簡單、準確性高等優點,成為全球地表徑流估算的通用模型。徑流曲線數值是該模型估算徑流量的關鍵參數,徑流曲線數值變化±10%,會引起從-45%到+50%幅度的徑流量變化。然而,由于我國地形、土壤、氣候、土地利用均與美國存在很大的異質性,美國農業部土壤保護中心提供的徑流曲線數值查找表在我國的適用性有待進一步驗證。  為此,團隊收集整理了全國范圍內55個站點的實測降雨-徑流數據,量化了土地利用、植被覆蓋、土壤滲透能力、坡度、氣候和前期土壤濕度條件等因素的貢獻,系統分析了中、美徑流曲線數值差異及其對徑流預測的準確性,構建了中國徑流曲線數參數指標體系。  該項研究得到國家自然科學基金和公益性行業(農業)科研專項資助。

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棉花染色體特征和種間基因組差異分布南京農大供圖  南京農業大學等單位合作繪制了所有五個異源四倍體棉花種的高精度參考基因組圖譜,為探究多倍體植物基因組演化規律提供了重要參考依據。相關成果近日在線發表于《自然—遺傳學》。  大約150萬年前,起源于非洲的二倍體棉和美洲的二倍體棉雜交、基因組加倍形成五個異源四倍體種,分別是陸地棉、海島棉、毛棉、黃褐棉和達爾文氏棉。其中,陸地棉和海島棉被馴化成為栽培種,毛棉、黃褐棉和達爾文氏棉是野生種。  為深入解析棉花的進化規律并發掘野生棉種的優異基因,該研究綜合利用二代和三代測序、染色質高級結構捕獲技術,構建了所有五種異源四倍體棉花的高精度參考基因組。  研究發現,不同棉種在150萬年的雜交、多倍化和進化過程中,基因數量和排列結構并沒有顯著變化。而在8000年左右的人工馴化過程中,陸地棉和海島棉的纖維長度和品質等發生了顯著改變。雖然陸地棉和海島棉是獨立馴化,但馴化促使兩種栽培棉花的纖維發育基因共表達網絡趨向一致。這表明,即便身處兩地,人類祖先卻巧合地優化出了相似的基因表達模式,從而使得這兩種栽培棉的纖維長度增加,顏色也發生了改變。  研究還發現,多倍體化通過改變表觀遺傳修飾水平抑制遺傳重組率,而這種重組抑制可以通過種間雜交克服。也就是說,種間雜交可以重新激活基因重組率,進而提高棉花育種的效率。  相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-020-0614-5

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在這些90微米的液滴中,葉綠體中的類囊體利用陽光將二氧化碳轉化為有機化合物。圖片來源:T.MILLER  就像機械師把舊引擎部件拼湊起來制造一輛新跑車一樣,合成生物學家重塑了葉綠體,后者是光合作用的核心“引擎”。科學家日前在《科學》上報告說,他們通過將菠菜的“捕光器”與9種不同生物體的酶結合起來,制造了人造葉綠體。這種葉綠體可在細胞外工作、收集陽光,并利用由此產生的能量將二氧化碳轉化成富含能量的分子。  研究人員希望他們制造的加強版光合作用系統,最終能將二氧化碳直接轉化成有用的化學物質,或者使轉基因植物吸收大氣中二氧化碳的量達到普通植物的10倍。  光合作用過程分兩步。首先,在葉綠體中,葉綠素吸收太陽光,并將多余的能量傳遞給分子伴侶,分子伴侶利用這些能量產生儲存能量的化學物質三磷酸腺苷(ATP)和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)。一系列其他酶在復雜的循環中,利用ATP和NADPH將空氣中的二氧化碳轉化為葡萄糖和其他富含能量的有機分子,供植物生長使用。  二氧化碳轉化始于一種叫做RuBisCO的酶,它促使二氧化碳與一種關鍵的有機化合物發生反應,從而開啟植物產生重要代謝物所需的一系列反應。  德國馬普學會地球微生物學研究所合成生物學家TobiasErb說,即便像光合作用這樣有效率的反應也存在問題。比如,RuBisCO含量超低。這種酶的每一個拷貝每秒只能捕獲和使用5到10個二氧化碳分子,這就限制了植物的生長速度。  2016年,Erb和他的同事試圖通過設計一套新的化學反應為光合作用加速。他們用一種細菌酶取代了RuBisCO,這種細菌酶同樣能夠捕捉二氧化碳,并使反應速度加快10倍。同時,結合來自9種不同生物體的16種其他酶,研究人員創造了一個二氧化碳到有機化合物的新的化學循環,稱之為CETCH循環。  但是為了讓整個過程能夠在陽光下運行,Erb和同事首先研究了類囊體膜,它是葉綠體中含有葉綠素和其他光合作用酶的囊狀組件。此前研究已經證明,類囊體膜可以在植物細胞外工作。因此Erb和同事從菠菜葉細胞中提取類囊體膜,并將能夠捕光的類囊體與CETCH循環系統配對組合,從而可以利用光不斷地將二氧化碳轉化為有機代謝物羥基乙酸。  為了將捕光類囊體與CETCH循環有效結合,Erb團隊與法國保羅·帕斯卡研究中心微流體學家Jean-ChristopheBaret團隊合作,設計了一種裝置,可以在油中產生數千個微小液滴,并向每個液滴中注入不同數量的類囊體膜組件和CETCH循環酶。這使得研究人員能夠從中比較、找出生產羥基乙酸最高效的配方。  Erb說,他和同事希望進一步修改配方,以生產其他有機化合物,甚至比羥基乙酸更有價值的分子。他們還希望將捕獲的二氧化碳更高效地轉化為植物生長所需的有機化合物。這種新的光合作用將為轉基因作物打開新大門,創造出比現有品種生長速度更快的新品種。在世界人口激增的背景下,這對農業發展是一個福音。  相關論文信息:https://doi.org/10.1126/science.aah5237

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