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  近日,中国科学院大连化学物理研究所生物能源化学品研究组(DNL603)研究员王峰团队利用光催化脱羧策略,通过调控自由基中间物在催化剂表面的转化,实现了温和条件下长链脂肪酸到烷烃的高效转化,为生物质高效转化为绿色燃料提供了新思路。  生物油脂精炼和造纸工业生产过程中,会副产大量低值、可再生的长链脂肪酸。脂肪酸经过催化脱氧过程可得到长链烷烃,最终用于制备柴油和航空煤油。目前绝大部分的催化体系需要高温(≥200°C)、高压(≥2MPa)的苛刻条件以及较高的氢气消耗。此外,在有强氧化剂存在的条件下,脂肪酸可在较为温和的条件下发生氧化脱羧过程,但反应过程产生的活泼自由基会发生副反应,使得烷烃产物的选择性相对较低(≤50%)。因此,亟需发展一种能够在温和条件下高选择性地从生物质脂肪酸制备长链烷烃的方法。  该团队采用光催化氧化脱羧的路径,利用金属与氢气的相互作用,在催化剂表面构建富氢环境,调控脂肪酸脱羧产生的烷基自由基的转化,促进其生成烷烃产物,抑制自由基偶联寡聚等副反应的发生。在室温、低氢压(≤0.2MPa)以及紫外光照射下,实现了生物质脂肪酸到长链烷烃的高效转化,收率大于90%,其转化速率与传统高温、高压的催化过程的转化速率相当。该方法可用于原生工业脂肪酸(大豆油脂肪酸和妥尔油脂肪酸)到长链烷烃的高效转化。此外,还利用过程模拟和生命周期评价的方法,综合考察了该过程的工业应用前景,通过模型证明了该过程技术可行,并指出了大规模发展该过程的瓶颈及建议。  相关成果发表在《自然-催化》(NatureCatalysis)上。该工作得到国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项(B)“能源化学转化的本质与调控”的资助。大连化物所实现温和条件下生物质脂肪酸到长链烷烃的高效转化

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  中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一,虽然在生物多样性保护方面取得了可喜的成绩,但是由于人类对于自然资源的过度索取以及全球气候变化等原因,一些野生植物仍面临灭绝的风险。为遏制生境退化和片断化加剧趋势,防止野生植物物种灭绝,我国率先提出了保护生物学领域的新概念——极小种群野生植物(PlantSpecieswithExtremelySmallPopulations,PSESP),其主要特征之一是种群退化和数量持续减少,种群大小低于稳定存活界限的最小生存种群,难以维系其正常繁衍而濒临灭绝。物种的准确界定是对濒危或极小种群野生植物进行科学有效保护的前提。  风吹楠属(Horsfieldia Willdenow)隶属于肉豆蔻科(Myristicaceae),其种子含油量高,是比较理想的生物柴油的原料植物;此外其木材鲜红色、树干笔直,可作高档家具、箱板材等用途。因此,在经济利益的驱使下,导致对该属植物的砍伐较为严重,目前滇南风吹楠(H.tetratepala C.Y.Wu&W.T.Wang)及海南风吹楠(H.hainanensis Merrill)被列入中国物种红色名录和极小种群野生植物的保护名录中。据《中国植物志》记载,我国风吹楠属植物有5种,但在2008年修订的英文版《中国植物志》(FloraofChina)中,我国风吹楠属物种被合并为3个种,由于中国风吹楠属植物的物种界定存在问题,使得人们无法对该属物种的有效保护提出科学、合理的建议。  中国科学院西双版纳热带植物园植物系统发育与保护生物学研究课题组博士生蔡超男在研究员李捷的指导下,以中文版和英文版《中国植物志》为依据,对中国风吹楠属的物种分类界定问题进行再研究。通过对风吹楠属的13个个体进行叶绿体基因组测序,研究结果:(1)支持中国风吹楠属有五个物种:风吹楠(H.amygdalina (Wallich)Warburg)、海南风吹楠(H.hainanensis Merrill)、滇南风吹楠(H.tetratepala C.Y.Wu&W.T.Wang)及琴叶风吹楠(H.prainii (King)Warburg),属内另一物种大叶风吹楠(H.kingii (J.D.Hooker)Warburg)确实仅在云南的西南部有分布,但由于极其稀有在采集样品时没有收集到;(2)分布于广西南部、原先被认定为海南风吹楠的植物,实则与分布于云南南部至东南部的滇南风吹楠为同一物种,确定海南风吹楠的实际分布范围只限于海南岛;(3)采集样品过程中被广泛认作大叶风吹楠的植物,经分析确认实则为琴叶风吹楠。此外,该研究结果也进一步表明整个叶绿体基因组具有作为超级条形码解决物种界定问题的潜力。通过对中国风吹楠属物种的准确界定及分布范围的重新划定,对后续保护策略的制定与实施有效的科学保护将发挥非常重要的指导作用。  研究结果以ComparativephylogeneticanalysesofChinese Horsfieldia (Myristicaceae)usingcompletechloroplastgenomesequences为题发表于JournalofSystematicsandEvolution。  论文链接利用叶绿体基因组构建的中国风吹楠属系统发育树

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  近日,中国科学院沈阳自动化研究所提出了一种红外图像条纹非均匀性校正算法,可利用单帧红外图像去除条纹非均匀性,且能保持图像的边缘细节。相关科研成果发表于Applied Sciences-Basel和Journal of the European Optical Society-Rapid Publications。  条纹非均匀性降低了红外图像的质量,严重影响后续红外成像应用。在图像视觉领域,科研人员提出了大量的非均匀性校正算法,但是能够在去除条纹噪声的同时保留图像边缘细节的校正算法仍然是一个难题。研究面临的关键问题在于分离条纹噪声和高频分量,两者之间的混合和重叠为分离带来困难。  沈阳自动化所硕士研究生姜平在导师王恩德的指导下,提出了一种小波分析和全变分平滑的条纹校正算法,可利用小波变换对图像进行多尺度表示,引入全变分模型进行图像的保边平滑,最后利用引导滤波进行去噪。这种方法避免了在算法处理过程中将强噪声作为细节信息保留下来,保证了去噪的过程中不会丢失图像细节,有较好的处理效果。提出算法流程图算法校正结果对比

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  2月19日获悉,由中国科学院华南植物园曾宋君等科研人员完成的“一种海伦兜兰原球茎的低温保存培养基及低温保存繁殖方法”获得国家发明专利授权(专利号:ZL201611037319.7)。  该发明是将无菌播种获得的原球茎转移至低温保存培养基中,在合适的条件下培养,然后将低温保存的原球茎转移至恢复生长培养基中,在合适的条件下,恢复生长分化出小苗,经生根壮苗培养获得完整植株。该发明的方法具有保存成本低、操作简单、植物材料复苏快、生活力高等优点,在需要进行种苗的大规模生产时,能在短期内获得大量的试管苗,对于解决快繁生产急用及种质资源的保存也均具有极其重要的价值。

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  为什么形形色色的物种能够共同生活在一起?这背后隐藏着什么奥秘?该问题是群落生态学的核心问题之一。早期研究发现周围相同树种个体越多,其后代更新和存活表现越差,这种同种之间的相互抑制为其他种定植提供了生存空间,从而促进物种共存。然而究竟是什么原因导致这种同种“自疏”现象?Janzen-Connell假说(简称JC假说)认为同种个体越多,更容易吸引专一性的病原菌、昆虫或动物等聚集,从而对同种幼苗产生负作用。尽管目前已有研究分别在种群水平上揭示了病原菌、植食性昆虫等对于调节植物种群动态的重要性,然而在群落尺度上的实验研究则很少,且在多样性较低的温带森林中更是未见报道。  鉴于此,中国科学院沈阳应用生态研究所天然林生态组已毕业博士贾仕宏,在导师、研究员王绪高的指导下,与美国康涅狄格大学博士RobertBagchi合作,于2014年在长白山阔叶红松林建立了控制实验样地,通过围栏及定期喷施杀菌剂和杀虫剂等处理研究大型动物、昆虫和病原菌对乔木幼苗的影响(图1)。结果发现,在群落水平上杀菌处理显著降低了大树周围同种幼苗的增补和存活,杀虫也增加了大树周围同种幼苗的增补,但对存活无显著影响,围栏处理对幼苗增补和存活均无显著影响。说明病原真菌和昆虫通过密度制约的方式抑制同种的定植,为其他种提供生存空间,进而促进物种共存。同时为进一步研究不同树种受病原真菌和昆虫影响的规律,按菌根类型和耐荫性将幼苗分为外生菌根和丛枝菌根,及耐荫种和非耐荫种两大类,发现杀菌处理主要影响外生菌根树种和耐荫树种大树周围同种幼苗的增补,而杀虫则主要影响非耐荫树种大树周围的幼苗增补(图2)。  该研究采用野外控制实验的方法,在群落尺度上证明病原真菌和植食性昆虫是影响温带森林物种共存的重要因子,而且病原真菌和植食性昆虫的影响强度与树种生活史策略密切相关。该研究为理解温带森林物种共存机制提供了重要的实验证据,同时也可为森林经营管理和生物多样性保护提供理论依据。  该研究结果以TreespeciestraitsaffectwhichnaturalenemiesdrivetheJanzen-Connelleffectinatemperateforest为题,1月15日在线发表于《自然-通讯》(NatureCommunications,DOI:10.1038/s41467-019-14140-y)。贾仕宏为第一作者,王绪高为通讯作者。该研究得到中科院先导科技专项培育项目和国家自然科学基金项目等的支持。  文章链接图1.长白山阔叶红松林控制实验样地示意图图2. 病原真菌、昆虫及树种生活史策略共同调控同种密度制约效应

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  金属、纳米颗粒在能量转换、催化、生物成像和传感器等领域具有广泛的应用价值。金属纳米颗粒的融合生长普遍存在于纳米颗粒的结晶和自组装过程中,对于操控纳米颗粒的结构具有独特的优势和应用潜质。近日,中国科学院上海高等研究院高嶷课题组在水溶液中金纳米颗粒的融合生长机制的理论研究方面取得新进展,相关结果发表于《物理评论快报》(PhysicalReviewLetter,2020,124,066101)。  近年来,纳米科学领域关注的焦点正在从尺寸和形状均匀的单组分纳米颗粒转向具有增强性能和多功能性的多组分纳米颗粒,合成反应的复杂性的增加迫切需要对纳米颗粒的生长机制具有深入的研究。受限于目前实验无法观测到融合生长过程中纳米颗粒间接触界面的结构变化,包括表面原子、配体以及溶液,融合生长的内在物理机制仍有待被阐述。  目前普遍认为水溶液中金属纳米颗粒表面配体垂直站立,阻止金属内核接触融合,所以只有颗粒间接触面上的配体完全脱落之后融合生长才能发生。然而配体的脱落需要相对较高的温度并且会引起金属内核的严重变形,该观点无法解释实验中常温下巯基保护的金纳米颗粒的自发融合生长。中科院上海应用物理研究所博士郭盼在研究员高嶷(上海高研院)指导下,运用分子动力学模拟研究,提出了水溶液中巯基羧酸修饰的金纳米颗粒不需要配体脱落的融合生长机制。首先疏水相互作用促使配体包裹金纳米颗粒,同时配体之间的疏水相互作用主导纳米颗粒形成聚集状态。然后没有完全被配体覆盖的表面金原子发生接触,接触界面的原子以局部重排的方式把带配体的金原子排出到接触面以外实现完全的融合生长。该机制为金属纳米颗粒的合理设计和可控合成奠定了基础。  该项研究工作得到国家自然科学基金委、中国博士后科学基金、国家超级计算广州中心、天津中心、上海超级计算中心的共同资助和支持。水溶液中巯基羧酸修饰的金纳米颗粒的融合生长机制示意图

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