【新能源新材料塑造产业新优势】
近日，我国首批燃料电池汽车示范城市群发布，山东东岳集团成为唯一进入京津冀、上海、广东三个城市群的合作企业。这是山东抢抓氢能高质量发展的黄金窗口期，精心谋划、布局长远，持续发力新能源新材料产业的一个缩影。
新能源新材料是基础性、先导性产业，其创新发展深刻影响着诸多相关产业。
山东发挥工业大省、制造业大省传统产业体量大、基础好、产业集群丰富的基础优势，奋力攻坚新能源新材料产业高峰，碳纤维、特种尼龙、特高压绝缘材料、先进陶瓷等一批难题获得突破，核电示范工程、海上风电、光风储一体化等新能源项目落地开花。新技术化身新动能，厚积成势，释放出发展的活力，也衍生着更多的发展动能。
山东省工业和信息化厅新材料产业处处长、新材料专班办公室主任魏斌介绍，近年来，山东全面实施重点产业链“链长制”，持续推动产学研协同创新、特色集群培育、重点项目策划、高端平台建设、尖端人才引进等工作，重点产业链供应链稳定性和竞争力进一步增强，一批行业龙头企业创新引领势头强劲。今年上半年，全省规模以上新能源新材料产业实现营业收入6881.3亿元，同比增长48.5%，高于全省规模以上工业近20个百分点，新能源新材料产业正塑造山东新的经济增长极。
世界四代核电首堆正式“带核运行”——
创新创造迈向行业高端
8月21日，我国具有完全自主知识产权的国家科技重大专项——华能山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首批核燃料成功装入1号反应堆，标志着世界四代核电首堆正式进入“带核运行”状态，为今年并网发电奠定坚实基础。
“高温气冷堆核电机组具备固有安全性，在突发断电时，自然散热就能导出堆芯余热，避免堆芯融化，无需采取其他应急措施，属于‘买不来、要不来、讨不来’的关键核心技术，是示范项目最重要创新成果之一。”华能山东石岛湾核电示范项目负责人介绍。
新材料是先进制造业的基础和保障，同样也是高新技术竞争的关键领域。做渔具起家的碳纤维生产企业光威集团，早在2002年就遇到了“生与死”考验。碳纤维是由碳元素组成的一种高性能合成纤维，被誉为材料界的“黑色黄金”。“由于技术含量高和在高端工业领域的战略意义，国外长期对我国实行严格的产品、技术、装备‘三封锁’。”光威复合材料股份有限公司总经理王文义介绍。凭着一股韧劲，光威终于越过了这座高山，实现了碳纤维工程化，形成了具有自主知识产权的技术体系，改变了世界碳纤维产业格局，使我国成为世界少数掌握碳纤维产业化技术的国家。
东岳集团深耕全氟质子交换膜领域近二十年，连续实现氯碱离子膜、燃料电池质子膜领域关键技术创新，具备了“两张膜”生产的自主研发产业化技术，是国内首个突破两大关键领域瓶颈的企业。今年上半年氯碱离子膜实现对多家客户的充足供应，燃料电池质子膜已经与50家氢燃料电池汽车及其配套企业签订合作意向。
“历经十余年自主攻关创新，东岳彻底实现了量产技术突破，具备全部自主知识产权和最完备的全国产化产业基础，成为国内唯一量产质子交换膜达到全球先进水平的企业。”含氟功能膜材料国家重点实验室主任、东岳集团首席科学家张永明说，“我们正筹建第二条质子膜生产线，尽快建成全球最大的质子膜生产基地。”
新材料领域的创新，可以带来产业格局变化。汇聚众智形成系列性创新，释放出的能量更是超乎想象。近年来，山东搭建起国家级稀土催化研究院等一批高能级创新平台，向重点新材料企业推送了300多个高校研究成果，发布了50余项新材料重大关键技术“揭榜挂帅”项目；设立新旧动能转换新材料基金11只，投资新材料项目110个，基金投资122.8亿元，带动社会资本投融资645.4亿元。在平台、资金、人才等全方位支持下，曾经制约新能源新材料发展的一项项“卡脖子”技术被突破，产业发展迎来新风口。
领军企业争做创新先锋，中小企业的创新意识和创新能力也在加速提升，新的产业生态正在形成。山东彩山铝业有限公司用自主研发的铝制仿古构件来替代木质古建构件，这种铝制仿古构件具有防火、轻便、不褪色的特性，开辟了新的成长空间。彩山铝业接连荣获国家专精特新“小巨人”企业、山东省“瞪羚企业”、山东省制造业“单项冠军”等荣誉。“把核心技术掌握在手中，这样我们闯市场更有信心！”公司董事长陈强说。
9个“雁阵形”产业集群15个领军企业——
链聚成群释放产业新动能
8月9日，科技部火炬中心发布《关于开展2021年度创新型产业集群试点（培育）的通知》，将43个产业集群纳入创新型产业集群试点（培育），枣庄锂电创新型产业集群入选。
“我们拥有授权发明专利118项，发明专利获英、法、德、美、韩、加拿大、澳大利亚7个国家授权，在国内同行业中处于前列，一多半的产品出口到欧美市场。”山东精工电子科技有限公司常务副总经理王勇说，公司经过十几年持续不断的创新，产值增长了几十倍。
当前，枣庄已经拥有重点锂电企业12家，形成了相对完整的产业链。根据锂电产业发展的现状，该市谋划了“1+3”的布局：“一基地”，枣庄高新区布局锂电产业龙头企业聚集的枣庄锂电产业基地；“三区”，滕州市、薛城区、台儿庄区作为锂电池配套产业区。今年上半年，枣庄市锂电产业增加值增长39.5%，实现营业收入约10亿元。
新兴产业集群具有的高度技术性、高度互动性、互惠共生性、协同大于竞争等特点，能够强力拉动新兴产业发展。协同发展产业链和创新链，培育特色新兴产业集群，将有力带动区域经济发展转型。
近年来，山东突出新兴产业的先导性、支柱性，提升产业集群持续创新发展能力和竞争力，新材料领域一批“雁阵形”产业集群和领军企业培育壮大，先后认定培育了烟台新材料产业集群、淄博氟硅新材料产业集群、日照先进钢铁材料产业集群等9个“雁阵形”产业集群和山东国瓷、威海光威、济南圣泉等15个集群领军企业。其中，滨州高端铝材、日照先进钢铁材料集群营业收入过千亿元，烟台先进结构材料、淄博新型功能材料集群入选首批国家战略性新兴产业集群，万华化学、南山铝业等一批行业领军企业加速成长为国际型企业。
与此同时，新能源业态不断丰富，布局日趋完善。
8月28日凌晨1时28分，随着海上升压站上部组块与导管架基础严密接合，华能山东半岛南4号海上风电升压站顺利完成吊装。“当前山东已按下海上风电建设‘加速键’，即将实现海上风电‘零突破’。”山东省能源局新能源和可再生能源处负责人介绍。
9月5日，三峡新能源山东分公司副总经理艾青向记者介绍，该公司投资的庆云储能电站示范项目年底即可投用。“这个项目单次充电可储存高达20万千瓦时，将全面提升电网‘移峰填谷’调节能力，推动庆云实现‘24小时绿电供应’，创建山东首个县级‘纯绿色电网’。”截至目前，全省已建成投运总装机规模119兆瓦/238兆瓦时的19个电化学储能项目，新型储能示范项目建设全面铺开、强力推进。
新能源不断赋能，山东能源结构绿色转型成效显著。截至今年6月底，全省可再生能源装机达到4903.9万千瓦，同比增长35.4%，占电力总装机的30.2%。山东将继续聚焦“双碳”目标任务，加快实施可再生能源替代行动，力争“十四五”期间，全省可再生能源发电装机达到9000万千瓦左右，让全省能源结构透出更多绿意、释放更多新动能。
从熔喷料到口罩的一小步带来发展一大步——
跨界整合融合衍生发展新机
对于新能源新材料企业来说，掌握核心技术才是关键，才有可能在细分领域做到“领头羊”。而成为“领头羊”之后，更进一步的发展往何处去？山东省宏观经济研究院战略规划所所长刘德军认为，新能源新材料有广大的应用场景，企业通过加强研发达到技术领先之后，可以考虑在产业链上做文章，以提高技术利用率。
去年疫情期间，道恩集团的生产供应实现了从口罩布聚丙烯熔喷专用料到熔喷无纺布，再到口罩的产业链延伸。同时，成功破解熔喷布静电容易衰减和不耐老化的难题，配合改良口罩生产工艺，最终顺利研发出可重复利用口罩，成为抗击疫情的重要力量。
之所以能快速转型，主要得益于道恩在熔喷料生产方面的技术优势。从熔喷料到口罩，道恩完成的这一小步“跨界”，却带来了意想不到的一大步发展。
“这次转型更让我们看到了延长产业链的可行性，从而布局更多下游产品。”道恩斯维特公司总经理慎张飞介绍，道恩集团总投资10亿元，建设道恩斯维特（龙口）高端非织造生产基地，主要从事并列双组份无纺布的研发、生产及销售。项目全部建成达产后，可形成无纺布10万吨/年的生产规模，年可实现销售收入20亿元，利税3.9亿元。
9月4日，光威复材顺利向客户发送风电叶片碳梁20万米。工作人员向记者介绍，光威复材从2014年开展风电叶片碳梁研发工作，2020年已形成7.18亿元的销售规模。
风电叶片长度超过40米时，碳纤维复材的应用，可提高叶片刚度，减轻叶片重量，提高叶片抗疲劳性能，并使风机的输出功率更平滑均衡，提高风能利用效率。当前，随着能源结构转型和“碳达峰、碳中和”目标任务的推进，风电等新能源加快布局，光威凭借碳纤维，在这一发展大势中再次占据了一席之地。
“新材料企业需要有坐观全局的发展眼光。”光威复材董事长卢钊钧认为，企业要勇于“跳出院墙”，这一过程虽短期内承受阵痛，但长期看却会换来丰厚回报。
在光威的产业链条中，精密机械就属于卢钊钧提到的“跳出院墙”板块。装备是“卡脖子”的重要环节之一，做装备投资大、利润低、研发周期长，但卢钊钧认为，要长期培植一个产业，增加国际话语权，必须要有自己生产设备的能力。光威的这一板块跳出了碳纤维及复合材料制品这一产业框架，开发研制了纤维缠绕设备、铺丝铺带设备等导管复合材料成型工艺和制造设备，为攻关一系列“卡脖子”产品奠定了基础。
除了上下游产品的延伸，新能源新材料与其他诸多行业的跨界融合正成为趋势，成为推进各个行业迈向高端的内生动力。水发能源集团日前正式进军5G基站分布式能源领域，董事长兼总经理郑清涛表示：“在5G基站上搭建分布式能源，降低5G基站运维成本的同时，也可以开辟5G基站分布式能源这种新的业态。”
聚焦碳纤维、特种尼龙、特高压绝缘材料、先进陶瓷等8个重点产业链，山东深度解剖梳理，精准绘制产业链图谱，形成了科研院所清单、专家智库人才需求清单等系列清单，编制了产业链优化提升方案。同时瞄准产业发展布局空白、链条断点和薄弱环节，牢牢把项目建设抓在手里。2021年上半年，122个省级新材料重点项目开工106个，开工率达88.33%；实现投资额228亿元，计划完成率达75.60%；10个支撑性项目开工8个，实现投资额49亿元，计划完成率达81%。
近日，我国首批燃料电池汽车示范城市群发布，山东东岳集团成为唯一进入京津冀、上海、广东三个城市群的合作企业。这是山东抢抓氢能高质量发展的黄金窗口期，精心谋划、布局长远，持续发力新能源新材料产业的一个缩影。
新能源新材料是基础性、先导性产业，其创新发展深刻影响着诸多相关产业。
山东发挥工业大省、制造业大省传统产业体量大、基础好、产业集群丰富的基础优势，奋力攻坚新能源新材料产业高峰，碳纤维、特种尼龙、特高压绝缘材料、先进陶瓷等一批难题获得突破，核电示范工程、海上风电、光风储一体化等新能源项目落地开花。新技术化身新动能，厚积成势，释放出发展的活力，也衍生着更多的发展动能。
山东省工业和信息化厅新材料产业处处长、新材料专班办公室主任魏斌介绍，近年来，山东全面实施重点产业链“链长制”，持续推动产学研协同创新、特色集群培育、重点项目策划、高端平台建设、尖端人才引进等工作，重点产业链供应链稳定性和竞争力进一步增强，一批行业龙头企业创新引领势头强劲。今年上半年，全省规模以上新能源新材料产业实现营业收入6881.3亿元，同比增长48.5%，高于全省规模以上工业近20个百分点，新能源新材料产业正塑造山东新的经济增长极。
世界四代核电首堆正式“带核运行”——
创新创造迈向行业高端
8月21日，我国具有完全自主知识产权的国家科技重大专项——华能山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首批核燃料成功装入1号反应堆，标志着世界四代核电首堆正式进入“带核运行”状态，为今年并网发电奠定坚实基础。
“高温气冷堆核电机组具备固有安全性，在突发断电时，自然散热就能导出堆芯余热，避免堆芯融化，无需采取其他应急措施，属于‘买不来、要不来、讨不来’的关键核心技术，是示范项目最重要创新成果之一。”华能山东石岛湾核电示范项目负责人介绍。
新材料是先进制造业的基础和保障，同样也是高新技术竞争的关键领域。做渔具起家的碳纤维生产企业光威集团，早在2002年就遇到了“生与死”考验。碳纤维是由碳元素组成的一种高性能合成纤维，被誉为材料界的“黑色黄金”。“由于技术含量高和在高端工业领域的战略意义，国外长期对我国实行严格的产品、技术、装备‘三封锁’。”光威复合材料股份有限公司总经理王文义介绍。凭着一股韧劲，光威终于越过了这座高山，实现了碳纤维工程化，形成了具有自主知识产权的技术体系，改变了世界碳纤维产业格局，使我国成为世界少数掌握碳纤维产业化技术的国家。
东岳集团深耕全氟质子交换膜领域近二十年，连续实现氯碱离子膜、燃料电池质子膜领域关键技术创新，具备了“两张膜”生产的自主研发产业化技术，是国内首个突破两大关键领域瓶颈的企业。今年上半年氯碱离子膜实现对多家客户的充足供应，燃料电池质子膜已经与50家氢燃料电池汽车及其配套企业签订合作意向。
“历经十余年自主攻关创新，东岳彻底实现了量产技术突破，具备全部自主知识产权和最完备的全国产化产业基础，成为国内唯一量产质子交换膜达到全球先进水平的企业。”含氟功能膜材料国家重点实验室主任、东岳集团首席科学家张永明说，“我们正筹建第二条质子膜生产线，尽快建成全球最大的质子膜生产基地。”
新材料领域的创新，可以带来产业格局变化。汇聚众智形成系列性创新，释放出的能量更是超乎想象。近年来，山东搭建起国家级稀土催化研究院等一批高能级创新平台，向重点新材料企业推送了300多个高校研究成果，发布了50余项新材料重大关键技术“揭榜挂帅”项目；设立新旧动能转换新材料基金11只，投资新材料项目110个，基金投资122.8亿元，带动社会资本投融资645.4亿元。在平台、资金、人才等全方位支持下，曾经制约新能源新材料发展的一项项“卡脖子”技术被突破，产业发展迎来新风口。
领军企业争做创新先锋，中小企业的创新意识和创新能力也在加速提升，新的产业生态正在形成。山东彩山铝业有限公司用自主研发的铝制仿古构件来替代木质古建构件，这种铝制仿古构件具有防火、轻便、不褪色的特性，开辟了新的成长空间。彩山铝业接连荣获国家专精特新“小巨人”企业、山东省“瞪羚企业”、山东省制造业“单项冠军”等荣誉。“把核心技术掌握在手中，这样我们闯市场更有信心！”公司董事长陈强说。
9个“雁阵形”产业集群15个领军企业——
链聚成群释放产业新动能
8月9日，科技部火炬中心发布《关于开展2021年度创新型产业集群试点（培育）的通知》，将43个产业集群纳入创新型产业集群试点（培育），枣庄锂电创新型产业集群入选。
“我们拥有授权发明专利118项，发明专利获英、法、德、美、韩、加拿大、澳大利亚7个国家授权，在国内同行业中处于前列，一多半的产品出口到欧美市场。”山东精工电子科技有限公司常务副总经理王勇说，公司经过十几年持续不断的创新，产值增长了几十倍。
当前，枣庄已经拥有重点锂电企业12家，形成了相对完整的产业链。根据锂电产业发展的现状，该市谋划了“1+3”的布局：“一基地”，枣庄高新区布局锂电产业龙头企业聚集的枣庄锂电产业基地；“三区”，滕州市、薛城区、台儿庄区作为锂电池配套产业区。今年上半年，枣庄市锂电产业增加值增长39.5%，实现营业收入约10亿元。
新兴产业集群具有的高度技术性、高度互动性、互惠共生性、协同大于竞争等特点，能够强力拉动新兴产业发展。协同发展产业链和创新链，培育特色新兴产业集群，将有力带动区域经济发展转型。
近年来，山东突出新兴产业的先导性、支柱性，提升产业集群持续创新发展能力和竞争力，新材料领域一批“雁阵形”产业集群和领军企业培育壮大，先后认定培育了烟台新材料产业集群、淄博氟硅新材料产业集群、日照先进钢铁材料产业集群等9个“雁阵形”产业集群和山东国瓷、威海光威、济南圣泉等15个集群领军企业。其中，滨州高端铝材、日照先进钢铁材料集群营业收入过千亿元，烟台先进结构材料、淄博新型功能材料集群入选首批国家战略性新兴产业集群，万华化学、南山铝业等一批行业领军企业加速成长为国际型企业。
与此同时，新能源业态不断丰富，布局日趋完善。
8月28日凌晨1时28分，随着海上升压站上部组块与导管架基础严密接合，华能山东半岛南4号海上风电升压站顺利完成吊装。“当前山东已按下海上风电建设‘加速键’，即将实现海上风电‘零突破’。”山东省能源局新能源和可再生能源处负责人介绍。
9月5日，三峡新能源山东分公司副总经理艾青向记者介绍，该公司投资的庆云储能电站示范项目年底即可投用。“这个项目单次充电可储存高达20万千瓦时，将全面提升电网‘移峰填谷’调节能力，推动庆云实现‘24小时绿电供应’，创建山东首个县级‘纯绿色电网’。”截至目前，全省已建成投运总装机规模119兆瓦/238兆瓦时的19个电化学储能项目，新型储能示范项目建设全面铺开、强力推进。
新能源不断赋能，山东能源结构绿色转型成效显著。截至今年6月底，全省可再生能源装机达到4903.9万千瓦，同比增长35.4%，占电力总装机的30.2%。山东将继续聚焦“双碳”目标任务，加快实施可再生能源替代行动，力争“十四五”期间，全省可再生能源发电装机达到9000万千瓦左右，让全省能源结构透出更多绿意、释放更多新动能。
从熔喷料到口罩的一小步带来发展一大步——
跨界整合融合衍生发展新机
对于新能源新材料企业来说，掌握核心技术才是关键，才有可能在细分领域做到“领头羊”。而成为“领头羊”之后，更进一步的发展往何处去？山东省宏观经济研究院战略规划所所长刘德军认为，新能源新材料有广大的应用场景，企业通过加强研发达到技术领先之后，可以考虑在产业链上做文章，以提高技术利用率。
去年疫情期间，道恩集团的生产供应实现了从口罩布聚丙烯熔喷专用料到熔喷无纺布，再到口罩的产业链延伸。同时，成功破解熔喷布静电容易衰减和不耐老化的难题，配合改良口罩生产工艺，最终顺利研发出可重复利用口罩，成为抗击疫情的重要力量。
之所以能快速转型，主要得益于道恩在熔喷料生产方面的技术优势。从熔喷料到口罩，道恩完成的这一小步“跨界”，却带来了意想不到的一大步发展。
“这次转型更让我们看到了延长产业链的可行性，从而布局更多下游产品。”道恩斯维特公司总经理慎张飞介绍，道恩集团总投资10亿元，建设道恩斯维特（龙口）高端非织造生产基地，主要从事并列双组份无纺布的研发、生产及销售。项目全部建成达产后，可形成无纺布10万吨/年的生产规模，年可实现销售收入20亿元，利税3.9亿元。
9月4日，光威复材顺利向客户发送风电叶片碳梁20万米。工作人员向记者介绍，光威复材从2014年开展风电叶片碳梁研发工作，2020年已形成7.18亿元的销售规模。
风电叶片长度超过40米时，碳纤维复材的应用，可提高叶片刚度，减轻叶片重量，提高叶片抗疲劳性能，并使风机的输出功率更平滑均衡，提高风能利用效率。当前，随着能源结构转型和“碳达峰、碳中和”目标任务的推进，风电等新能源加快布局，光威凭借碳纤维，在这一发展大势中再次占据了一席之地。
“新材料企业需要有坐观全局的发展眼光。”光威复材董事长卢钊钧认为，企业要勇于“跳出院墙”，这一过程虽短期内承受阵痛，但长期看却会换来丰厚回报。
在光威的产业链条中，精密机械就属于卢钊钧提到的“跳出院墙”板块。装备是“卡脖子”的重要环节之一，做装备投资大、利润低、研发周期长，但卢钊钧认为，要长期培植一个产业，增加国际话语权，必须要有自己生产设备的能力。光威的这一板块跳出了碳纤维及复合材料制品这一产业框架，开发研制了纤维缠绕设备、铺丝铺带设备等导管复合材料成型工艺和制造设备，为攻关一系列“卡脖子”产品奠定了基础。
除了上下游产品的延伸，新能源新材料与其他诸多行业的跨界融合正成为趋势，成为推进各个行业迈向高端的内生动力。水发能源集团日前正式进军5G基站分布式能源领域，董事长兼总经理郑清涛表示：“在5G基站上搭建分布式能源，降低5G基站运维成本的同时，也可以开辟5G基站分布式能源这种新的业态。”
聚焦碳纤维、特种尼龙、特高压绝缘材料、先进陶瓷等8个重点产业链，山东深度解剖梳理，精准绘制产业链图谱，形成了科研院所清单、专家智库人才需求清单等系列清单，编制了产业链优化提升方案。同时瞄准产业发展布局空白、链条断点和薄弱环节，牢牢把项目建设抓在手里。2021年上半年，122个省级新材料重点项目开工106个，开工率达88.33%；实现投资额228亿元，计划完成率达75.60%；10个支撑性项目开工8个，实现投资额49亿元，计划完成率达81%。
#你不知道的科学那些事儿# 【杜鹃花要“下山”，更要“变香”】“花中此物似西施，芙蓉芍药皆嫫母”，白居易这首诗中描述的正是美艳不可方物的杜鹃花。作为我国十大传统名花之一，杜鹃花极具观赏价值，在国内外更是享有“无鹃不成园”的美誉，园林应用广泛，受到世界多国的青睐。
然而，我国虽为杜鹃花野生资源大国，但对其研究起步较晚。近年来，国内园艺科研工作者开始不断探索，力争在杜鹃花的世界舞台上闯出一片天地。
近日，浙江大学园林研究所与中国科学院昆明植物研究所等单位合作，对杜鹃花属马银花亚属的马银花开展基因组测序，获得了高质量基因组，并且揭示了杜鹃花低海拔适应性以及花香相关的合成通路与基因，对于高山植物驯化和花香育种具有重要的指导意义。相关成果发表于《植物生物技术杂志》。
高质量基因组成为重要参考
杜鹃花又称映山红、满山红、山石榴，是杜鹃花科杜鹃花属植物的总称，种类繁多，是木本植物大属。全世界杜鹃花逾1000种，分布于欧洲、亚洲和北美洲，尤以亚洲最多，有850种。
“原产于中国的就有500多种，尤其集中于云南、西藏和四川三省区的横断山脉一带，是世界杜鹃花的发祥地和分布中心。”该论文第一作者、浙江大学园林研究所副研究员王秀云在接受《中国科学报》采访时介绍。
曾经鲜有人问津的杜鹃花，在18世纪被西方来的“植物猎人”引种到了世界各地，杜鹃花开始进入西方园林并逐渐占据重要地位。尤其在英国，从街头小院、门廊到大小庄园，都有杜鹃花的身影，用整整一季的绚烂点缀了艳丽多彩的春天。
杜鹃花被誉为“花中西施”，近年来，在城乡园林绿化、环境美化和盆栽观赏等方面应用广泛，促进了国内杜鹃花产业的发展。但仍长期存在着应用品种单一的问题，国内杜鹃花育种总体尚处于起步阶段。
因此，充分地利用我国丰富的野生资源，摸清其遗传背景就显得十分重要。
“我们以杜鹃花属马银花亚属的代表种马银花作为测序材料，这是一种非常具有代表性的植物，对于开展杜鹃花的适应性研究意义重大。”该论文通讯作者、浙江大学园林研究所教授夏宜平告诉《中国科学报》。
虽然测序技术已经飞速进步，但马银花基因组组装仍有一定的困难。“因为马银花杂合率预估约1.55%，属于高杂合基因组，我们对组装的参数进行了很长时间的摸索，在基因组注释上下了大功夫。”该论文共同通讯作者、中国科学院昆明植物研究所研究员章成君在接受《中国科学报》采访时表示。
最终，克服重重困难，他们测序组装获得马银花高质量基因组549Mb，contig N50为1.2Mb，染色体挂载率为99.05%，注释到41264个基因，基因组注释完整度达96%。
“这次获得的基因组质量非常高，是杜鹃花目中高质量基因组之一。”夏宜平表示，为国内外同类研究提供重要参考。
找到“下山”难的原因
杜鹃花属大致可分为高海拔杜鹃和低海拔杜鹃两大类，高海拔杜鹃种类占了85%左右，而老百姓平日里比较常见的是低海拔杜鹃。
“高海拔杜鹃开花很美，本应有更大的发展空间，却面临着‘下山’难的困境，尽管已有前人开展相关研究，但目前还没有把高海拔杜鹃移栽到低海拔地区的大规模成功案例。”夏宜平说，比如马缨杜鹃就完全无法应用到城市里，哪怕海拔2000米的昆明也栽种不了。
在城市绿化应用中，杜鹃花是一种重要的装饰资源，为丰富城市绿地系统生态多样性起着重要作用。夏宜平指出，杜鹃花“耐热”能力较差，随着全球变暖，在城市种植过不了炎热夏季，难以适应低海拔气候环境，严重制约了杜鹃花园林应用的多样性。
不仅如此，在夏宜平看来，杜鹃“耐寒”问题也要解决，很多低海拔杜鹃也去不了北方，比如春鹃、毛鹃等就无法在华北地区存活，而这些都是城市绿化中非常好的资源。
打破“界限”成了当务之急。为了探索适应性的分子机制，他们最先选择了最典型的两个代表：麂角杜鹃和马银花。后因麂角杜鹃变异度太高，而马银花性状相对稳定，最终团队确定马银花为研究对象。
“马银花亚属属于低海拔杜鹃花类群，但是却在表型上与高海拔杜鹃有许多相似之处，比如拥有与高海拔类群相似的叶片革质、常绿等特性，是非常好的研究材料。”王秀云说。
通过与已测序的高海拔马缨杜鹃和圆叶杜鹃开展基因组比较分析，他们发现马银花扩张的基因家族显著富集到生物胁迫和非生物胁迫等多个逆境响应通路，其中转录因子NAC基因家族扩张可能对于马银花低海拔适应性起到重要作用。
夏宜平补充道，而马缨杜鹃和圆叶杜鹃等高海拔杜鹃因为没有这样一个进化过程，所以不能适应低海拔的逆境。
另外，进一步分析表明串联复制是马银花逆境响应基因扩张的主要方式。
“这些发现对于高海拔杜鹃‘下山’驯化有指导意义，对杜鹃花城市应用价值很大，也为其他的木本植物研究提供重要参考。”夏宜平说。
“香与不香”的秘密
杜鹃花以千姿百态、花色斑斓、种类繁多等优点备受人们喜爱。不过，目前栽培的杜鹃几乎都没有花香，造成了这一重要观赏性状的缺失。
“而马银花亚属多数种类具有花香，是研究杜鹃花香演化的良好材料。”章成君表示，通过对马银花香气的成分进行详细分析表明，萜类物质是其重要的花香成分。
“萜类物质是由萜类合酶（TPS）催化合成的，我们发现马银花TPS基因家族显著扩张，比其他杜鹃都要多，尤其是b类TPS具有较高的表达丰度。”王秀云介绍，他们测了两个高表达的TPS,发现它们的合成物质与马银花花香的两个最主要合成物质非常一致，表明这两个基因是合成花香的关键基因。
这项成果还有一个亮点，团队研究发现，TPS-b并不是传统认为的单萜合酶，根据其定位不同，可以合成单萜或倍半萜。体外TPS-b酶活分析显示，TPS-b既能以GPP为底物催化合成单萜，又能以FPP为底物合成倍半萜；但是体内酶活测定显示，定位于质体的TPS-b主要合成单萜，定位于细胞质的TPS-b主要合成倍半萜。
“而且，我们通过对不同杜鹃花的进化分析发现，相对于其他杜鹃花而言，马银花分化时间更早，但遗传变异少，呈现出保守的进化形式。”王秀云表示，这也证实了他们之前从形态学上得出的观点。
杜鹃花TPS-b同源基因的进化分析研究证明，杜鹃花香并不是马银花在与其他杜鹃分化后获得的，而是其他杜鹃花在进化过程中，可能由于TPS基因丢失或碎片化从而失去了花香。
“掌握了杜鹃产生花香的分子机制，我们就可以培育出有花香性状的杜鹃，将来不仅是‘春色满园关不住’，花香也关不住，香气四溢的杜鹃会更符合中国人的审美意趣。”夏宜平表示。
在章成君看来，他们此次组装的基因组基本达到了国际上的“金标准”。“有了这个高质量基因组，为我们未来品种的鉴定、分子标记辅助选种育种奠定坚实基础，也可以更好地保护植物新品种的知识产权。”
“接下来，团队将开展定向育种研究，找到关键的‘耐热’‘耐寒’调控基因，直接通过基因编辑的手段，培育出更具广泛适应性的杜鹃花，为杜鹃花在城市园林绿化中开辟更加广阔的发展前景。”夏宜平说。https://t.cn/A6IEwWib
然而，我国虽为杜鹃花野生资源大国，但对其研究起步较晚。近年来，国内园艺科研工作者开始不断探索，力争在杜鹃花的世界舞台上闯出一片天地。
近日，浙江大学园林研究所与中国科学院昆明植物研究所等单位合作，对杜鹃花属马银花亚属的马银花开展基因组测序，获得了高质量基因组，并且揭示了杜鹃花低海拔适应性以及花香相关的合成通路与基因，对于高山植物驯化和花香育种具有重要的指导意义。相关成果发表于《植物生物技术杂志》。
高质量基因组成为重要参考
杜鹃花又称映山红、满山红、山石榴，是杜鹃花科杜鹃花属植物的总称，种类繁多，是木本植物大属。全世界杜鹃花逾1000种，分布于欧洲、亚洲和北美洲，尤以亚洲最多，有850种。
“原产于中国的就有500多种，尤其集中于云南、西藏和四川三省区的横断山脉一带，是世界杜鹃花的发祥地和分布中心。”该论文第一作者、浙江大学园林研究所副研究员王秀云在接受《中国科学报》采访时介绍。
曾经鲜有人问津的杜鹃花，在18世纪被西方来的“植物猎人”引种到了世界各地，杜鹃花开始进入西方园林并逐渐占据重要地位。尤其在英国，从街头小院、门廊到大小庄园，都有杜鹃花的身影，用整整一季的绚烂点缀了艳丽多彩的春天。
杜鹃花被誉为“花中西施”，近年来，在城乡园林绿化、环境美化和盆栽观赏等方面应用广泛，促进了国内杜鹃花产业的发展。但仍长期存在着应用品种单一的问题，国内杜鹃花育种总体尚处于起步阶段。
因此，充分地利用我国丰富的野生资源，摸清其遗传背景就显得十分重要。
“我们以杜鹃花属马银花亚属的代表种马银花作为测序材料，这是一种非常具有代表性的植物，对于开展杜鹃花的适应性研究意义重大。”该论文通讯作者、浙江大学园林研究所教授夏宜平告诉《中国科学报》。
虽然测序技术已经飞速进步，但马银花基因组组装仍有一定的困难。“因为马银花杂合率预估约1.55%，属于高杂合基因组，我们对组装的参数进行了很长时间的摸索，在基因组注释上下了大功夫。”该论文共同通讯作者、中国科学院昆明植物研究所研究员章成君在接受《中国科学报》采访时表示。
最终，克服重重困难，他们测序组装获得马银花高质量基因组549Mb，contig N50为1.2Mb，染色体挂载率为99.05%，注释到41264个基因，基因组注释完整度达96%。
“这次获得的基因组质量非常高，是杜鹃花目中高质量基因组之一。”夏宜平表示，为国内外同类研究提供重要参考。
找到“下山”难的原因
杜鹃花属大致可分为高海拔杜鹃和低海拔杜鹃两大类，高海拔杜鹃种类占了85%左右，而老百姓平日里比较常见的是低海拔杜鹃。
“高海拔杜鹃开花很美，本应有更大的发展空间，却面临着‘下山’难的困境，尽管已有前人开展相关研究，但目前还没有把高海拔杜鹃移栽到低海拔地区的大规模成功案例。”夏宜平说，比如马缨杜鹃就完全无法应用到城市里，哪怕海拔2000米的昆明也栽种不了。
在城市绿化应用中，杜鹃花是一种重要的装饰资源，为丰富城市绿地系统生态多样性起着重要作用。夏宜平指出，杜鹃花“耐热”能力较差，随着全球变暖，在城市种植过不了炎热夏季，难以适应低海拔气候环境，严重制约了杜鹃花园林应用的多样性。
不仅如此，在夏宜平看来，杜鹃“耐寒”问题也要解决，很多低海拔杜鹃也去不了北方，比如春鹃、毛鹃等就无法在华北地区存活，而这些都是城市绿化中非常好的资源。
打破“界限”成了当务之急。为了探索适应性的分子机制，他们最先选择了最典型的两个代表：麂角杜鹃和马银花。后因麂角杜鹃变异度太高，而马银花性状相对稳定，最终团队确定马银花为研究对象。
“马银花亚属属于低海拔杜鹃花类群，但是却在表型上与高海拔杜鹃有许多相似之处，比如拥有与高海拔类群相似的叶片革质、常绿等特性，是非常好的研究材料。”王秀云说。
通过与已测序的高海拔马缨杜鹃和圆叶杜鹃开展基因组比较分析，他们发现马银花扩张的基因家族显著富集到生物胁迫和非生物胁迫等多个逆境响应通路，其中转录因子NAC基因家族扩张可能对于马银花低海拔适应性起到重要作用。
夏宜平补充道，而马缨杜鹃和圆叶杜鹃等高海拔杜鹃因为没有这样一个进化过程，所以不能适应低海拔的逆境。
另外，进一步分析表明串联复制是马银花逆境响应基因扩张的主要方式。
“这些发现对于高海拔杜鹃‘下山’驯化有指导意义，对杜鹃花城市应用价值很大，也为其他的木本植物研究提供重要参考。”夏宜平说。
“香与不香”的秘密
杜鹃花以千姿百态、花色斑斓、种类繁多等优点备受人们喜爱。不过，目前栽培的杜鹃几乎都没有花香，造成了这一重要观赏性状的缺失。
“而马银花亚属多数种类具有花香，是研究杜鹃花香演化的良好材料。”章成君表示，通过对马银花香气的成分进行详细分析表明，萜类物质是其重要的花香成分。
“萜类物质是由萜类合酶（TPS）催化合成的，我们发现马银花TPS基因家族显著扩张，比其他杜鹃都要多，尤其是b类TPS具有较高的表达丰度。”王秀云介绍，他们测了两个高表达的TPS,发现它们的合成物质与马银花花香的两个最主要合成物质非常一致，表明这两个基因是合成花香的关键基因。
这项成果还有一个亮点，团队研究发现，TPS-b并不是传统认为的单萜合酶，根据其定位不同，可以合成单萜或倍半萜。体外TPS-b酶活分析显示，TPS-b既能以GPP为底物催化合成单萜，又能以FPP为底物合成倍半萜；但是体内酶活测定显示，定位于质体的TPS-b主要合成单萜，定位于细胞质的TPS-b主要合成倍半萜。
“而且，我们通过对不同杜鹃花的进化分析发现，相对于其他杜鹃花而言，马银花分化时间更早，但遗传变异少，呈现出保守的进化形式。”王秀云表示，这也证实了他们之前从形态学上得出的观点。
杜鹃花TPS-b同源基因的进化分析研究证明，杜鹃花香并不是马银花在与其他杜鹃分化后获得的，而是其他杜鹃花在进化过程中，可能由于TPS基因丢失或碎片化从而失去了花香。
“掌握了杜鹃产生花香的分子机制，我们就可以培育出有花香性状的杜鹃，将来不仅是‘春色满园关不住’，花香也关不住，香气四溢的杜鹃会更符合中国人的审美意趣。”夏宜平表示。
在章成君看来，他们此次组装的基因组基本达到了国际上的“金标准”。“有了这个高质量基因组，为我们未来品种的鉴定、分子标记辅助选种育种奠定坚实基础，也可以更好地保护植物新品种的知识产权。”
“接下来，团队将开展定向育种研究，找到关键的‘耐热’‘耐寒’调控基因，直接通过基因编辑的手段，培育出更具广泛适应性的杜鹃花，为杜鹃花在城市园林绿化中开辟更加广阔的发展前景。”夏宜平说。https://t.cn/A6IEwWib
【祝贺！这里能建世界最棒的天文台】中国科学家在北半球、大西洋东岸找到了一处国际一流的天文台台址，这将是世界天文学家和粒子物理学家的“福音”。8月18日，《自然》在线刊发了中国科学院国家天文台创新团组首席研究员邓李才团队的最新发现——青藏高原上的“冷湖”，有一个高质量的天文观测点，这里足以安装和运行下一代任何口径的望远镜。https://t.cn/A6IoiaQf
图：2020年冬季赛什腾山的雪后夕阳，天文台笼罩在落日余晖中。邓李才供图
踏入“无人区”在海拔4200米选址
“Congratulation（祝贺）！”在收到这篇论文时，《自然》的编辑和两位审稿人十分兴奋，不约而同地表达了他们的欣喜。
论文通讯作者邓李才告诉《中国科学报》，光学和红外观测台址是极其宝贵的战略性稀缺资源，目前国际公认的最佳台址只有智利北部山区、美国夏威夷莫纳克亚峰及南极内陆冰穹地区。
因拥有大面积极佳观测台址，智利将发展天文作为国策大力推动，目前全世界68%的地基光学/红外、高频射电天文观测设施都坐落在智利，其在前沿研究、尖端技术、社会经济等方面获得巨大的发展机遇和空间。
我国天文界长期高度重视光学天文选址工作，上世纪九十年代开始，就在我国西部地区部署选址工作。
在天文学家的眼中，青藏高原具有特殊的意义。邓李才说，任何地基的天文观测都需要透过地球大气获取数据，越高的地方大气越稀薄，因此，高海拔是地基天文观测有利的基础要素。
青藏高原上有个“无人区”冷湖，它位于青海省海西蒙古族藏族自治州。2017年开始，邓李才团队利用在青海执行科研项目的机会，与谋求转型发展的当地政府密切合作，在海西州西部“无人区”开始台址搜寻工作。
冷湖地区日照丰沛、降水极低、夜空晴朗，历史记录的天气条件非常良好。通过对冷湖赛什腾山区的实地考察，研究团队依据沙尘垂向呈指数分布的特性，确定在山区4200米海拔标高点（赛什腾C区）进行定点选址。
3年连续监测结果令人惊喜
2018年1月16日，选址团队正式对该地域的晴夜数量、晴夜背景亮度和气象进行连续监测。当年5月起，团队在海西州政府支持下通过直升机吊运，于赛什腾山4200米标高监测点初步建成基础设施。
邓李才回忆说，当时，山区尚无道路可以通达监测地，选址团队以人力背负各种仪器设施，穿越崇山峻岭，克服重重困难，经历生死考验，建成了所有关键台址参数的测量平台并开始运行。为保障参数测量的连续性，团队人员数十次冒险攀登，对设备进行升级和维护。
终于，在全体成员的努力下，团队获得了关于赛什腾山台址区域的各种参数，包括气象、天光背景、晴夜数量和天文大气总视宁度等所有参数的95%连续覆盖率，获得了对赛什腾山光学、红外观测条件的结论性数据。为避免各种非科学因素对大型天文观测设施选址产生干扰，保证数据的可靠性和公正性，所有的原始数据在整个选址过程中实时公开。
不过，邓李才坦承，冷湖选址唯一一个令人担忧的问题是“沙尘”。
“这里是雅丹地貌，靠近塔克拉玛干沙漠，沙尘沙暴天气较为严重。”为此，邓李才团队购置了粉尘仪，对赛什腾山C区台址的颗粒物和气溶胶进行了长期监测，结果令人鼓舞。
“可喜的是，沙尘是随高程呈指数下降分布的，对于海拔4200米的赛什腾山，沙尘天气可以‘忽略’。”邓李才说，“至少柴达木地区内肆虐的风沙对4000米以上的地区没有影响，此外，冷湖的PM10指数通常只有个位数。”
2020年底，主要台址数据监测已达3年。选址团队的统计分析显示，冷湖台址的视宁度中值为0.75角秒。这个参数与国际最佳台址同期数据大致相同，全面优于其他台址。这些结果令邓李才十分惊喜。
同时，在红外观测条件上，对“物质起源”和“生命起源”等极端科学目标而言，最重要的台址指标是可沉降水汽，冷湖赛什腾台址是所有国际一流台址中最为优越的。按可观测时间和视宁度进行综合量化分析，赛什腾山的指标优于青藏高原其他选址点，与夏威夷莫纳克亚峰和智利各天文台相比，基本持平。
一流台址打破天文发展瓶颈
冷湖国际一流台址的发现，打破了长期制约我国光学天文观测发展的瓶颈，为我国光学天文发展创造了重大机遇。
国际同行之所以兴奋，在于冷湖所在的地理经度区域，尚属世界大型光学望远镜的空白区，而天文观测常常需要时域、空域的接力观测。因此，这也是国际光学天文发展的宝贵资源。
2020年12月19日，西华师范大学与中国科学院国家天文台合作的50厘米双筒望远镜（50BiN）已率先开始工作，第一幅科学图像上恒星的半高全宽为0.68角秒。
如今，冷湖镇正在建设世界级天文研究中心，发展“天文+科普+旅游”新模式，在这个过程中，邓李才等中国科学家发挥了重要的推动作用。
接下来，中国科学院将与青海省政府合作，一方面，尽快对台址资源进行保护，避免灯光、粉尘、震动等的影响；另一方面，统一规划和布局未来重大观测设施的建设。同时，力促冷湖天文台址的国际合作和开放，吸引国际领先的观测设施落户，使之成为国际光学天文研究的重要基地，使冷湖成为人类探索宇宙奥秘、培育原创性科学成果的重要策源地。https://t.cn/A6Io9D8t
图：2020年冬季赛什腾山的雪后夕阳，天文台笼罩在落日余晖中。邓李才供图
踏入“无人区”在海拔4200米选址
“Congratulation（祝贺）！”在收到这篇论文时，《自然》的编辑和两位审稿人十分兴奋，不约而同地表达了他们的欣喜。
论文通讯作者邓李才告诉《中国科学报》，光学和红外观测台址是极其宝贵的战略性稀缺资源，目前国际公认的最佳台址只有智利北部山区、美国夏威夷莫纳克亚峰及南极内陆冰穹地区。
因拥有大面积极佳观测台址，智利将发展天文作为国策大力推动，目前全世界68%的地基光学/红外、高频射电天文观测设施都坐落在智利，其在前沿研究、尖端技术、社会经济等方面获得巨大的发展机遇和空间。
我国天文界长期高度重视光学天文选址工作，上世纪九十年代开始，就在我国西部地区部署选址工作。
在天文学家的眼中，青藏高原具有特殊的意义。邓李才说，任何地基的天文观测都需要透过地球大气获取数据，越高的地方大气越稀薄，因此，高海拔是地基天文观测有利的基础要素。
青藏高原上有个“无人区”冷湖，它位于青海省海西蒙古族藏族自治州。2017年开始，邓李才团队利用在青海执行科研项目的机会，与谋求转型发展的当地政府密切合作，在海西州西部“无人区”开始台址搜寻工作。
冷湖地区日照丰沛、降水极低、夜空晴朗，历史记录的天气条件非常良好。通过对冷湖赛什腾山区的实地考察，研究团队依据沙尘垂向呈指数分布的特性，确定在山区4200米海拔标高点（赛什腾C区）进行定点选址。
3年连续监测结果令人惊喜
2018年1月16日，选址团队正式对该地域的晴夜数量、晴夜背景亮度和气象进行连续监测。当年5月起，团队在海西州政府支持下通过直升机吊运，于赛什腾山4200米标高监测点初步建成基础设施。
邓李才回忆说，当时，山区尚无道路可以通达监测地，选址团队以人力背负各种仪器设施，穿越崇山峻岭，克服重重困难，经历生死考验，建成了所有关键台址参数的测量平台并开始运行。为保障参数测量的连续性，团队人员数十次冒险攀登，对设备进行升级和维护。
终于，在全体成员的努力下，团队获得了关于赛什腾山台址区域的各种参数，包括气象、天光背景、晴夜数量和天文大气总视宁度等所有参数的95%连续覆盖率，获得了对赛什腾山光学、红外观测条件的结论性数据。为避免各种非科学因素对大型天文观测设施选址产生干扰，保证数据的可靠性和公正性，所有的原始数据在整个选址过程中实时公开。
不过，邓李才坦承，冷湖选址唯一一个令人担忧的问题是“沙尘”。
“这里是雅丹地貌，靠近塔克拉玛干沙漠，沙尘沙暴天气较为严重。”为此，邓李才团队购置了粉尘仪，对赛什腾山C区台址的颗粒物和气溶胶进行了长期监测，结果令人鼓舞。
“可喜的是，沙尘是随高程呈指数下降分布的，对于海拔4200米的赛什腾山，沙尘天气可以‘忽略’。”邓李才说，“至少柴达木地区内肆虐的风沙对4000米以上的地区没有影响，此外，冷湖的PM10指数通常只有个位数。”
2020年底，主要台址数据监测已达3年。选址团队的统计分析显示，冷湖台址的视宁度中值为0.75角秒。这个参数与国际最佳台址同期数据大致相同，全面优于其他台址。这些结果令邓李才十分惊喜。
同时，在红外观测条件上，对“物质起源”和“生命起源”等极端科学目标而言，最重要的台址指标是可沉降水汽，冷湖赛什腾台址是所有国际一流台址中最为优越的。按可观测时间和视宁度进行综合量化分析，赛什腾山的指标优于青藏高原其他选址点，与夏威夷莫纳克亚峰和智利各天文台相比，基本持平。
一流台址打破天文发展瓶颈
冷湖国际一流台址的发现，打破了长期制约我国光学天文观测发展的瓶颈，为我国光学天文发展创造了重大机遇。
国际同行之所以兴奋，在于冷湖所在的地理经度区域，尚属世界大型光学望远镜的空白区，而天文观测常常需要时域、空域的接力观测。因此，这也是国际光学天文发展的宝贵资源。
2020年12月19日，西华师范大学与中国科学院国家天文台合作的50厘米双筒望远镜（50BiN）已率先开始工作，第一幅科学图像上恒星的半高全宽为0.68角秒。
如今，冷湖镇正在建设世界级天文研究中心，发展“天文+科普+旅游”新模式，在这个过程中，邓李才等中国科学家发挥了重要的推动作用。
接下来，中国科学院将与青海省政府合作，一方面，尽快对台址资源进行保护，避免灯光、粉尘、震动等的影响；另一方面，统一规划和布局未来重大观测设施的建设。同时，力促冷湖天文台址的国际合作和开放，吸引国际领先的观测设施落户，使之成为国际光学天文研究的重要基地，使冷湖成为人类探索宇宙奥秘、培育原创性科学成果的重要策源地。https://t.cn/A6Io9D8t
✋热门推荐