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為從根本上治理楊、柳飛絮污染，克服楊樹和柳樹產業發展的瓶頸問題提供了創新解決方案。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 （1）闡明了楊樹和柳樹的遺傳分化機制，建立了楊柳科植物大遺傳系統研究平臺，創建了木本植物遺傳研究的新模式體系。本項目首次在基因組水平明確了楊屬和柳屬兩個姊妹屬的進化關系，比較基因組學結果表明：楊柳科植物的共同祖先經過二倍化形成了楊樹，楊樹的兩條染色體發生了斷裂與重新融合，染色體重新融合的結果導致柳樹的產生。以前楊樹和柳樹是作為獨立的體系進行遺傳研究的，由于兩者基因組有高度的相似性，本項目建立了將兩者作為一個大遺傳系統進行研究的分子平臺。 （2）闡明了楊樹和柳樹的性別決定系統以及楊柳科植物性染色體演化的分子機制。發現楊樹性別決定基因定位在19 號染色體近端粒區域，為XY 性別決定系統；而柳樹性別決定基因均定位在15 號染色體的著絲粒附近，為ZW 性別決定系統。楊柳科植物雖然起源于同一個古四倍體祖先，但這兩個姊妹屬的性染色體分別由兩條不同的常染色體進化而來，并且常染色體向性染色體的轉變發生在楊樹和柳樹物種分化之后，性染色體在這兩個姊妹屬中獨立起源和進化，分別演化形成XY 和ZW 兩種完全不同的性別決定系統。 （3）發現了飛絮發生發育過程，揭示了楊樹性別決定基因及其作用機制。發現美洲黑楊性別決定區的2 個Y染色體特有的基因FERR-R 和MSL。FERR-R 基因具有抑制雌蕊發育的功能，該基因是由一個在雌花發育早期特異表達的促雌基因（FERR）復制產生。楊樹雄株中，FERR-R 基因通過產生small RNA 對FERR 基因的啟動子進行甲基化，同時降解FERR 基因的轉錄產物，在楊樹雄株中關閉了FERR 基因的表達，從而導致雄株中雌蕊不發育；而雌株中沒有FERR-R 基因，FERR 基因表達不受抑制，雌蕊可以正常發育。MSL 基因轉錄產生長片段非編碼RNA，具有促進雄蕊發育的功能。楊樹雄株由于存在MmS 促雄基因，所以雄花原基發育，但雌株中沒有MmS 促雄基因，所以雄花原基不發育。 （4）建立了楊樹和柳樹的性別早期鑒定和標記輔助選擇育種技術體系。選育雄株品種在生產上進行推廣，可以有效的解決楊、柳飛絮問題，因此苗木性別的早期鑒定至關重要。然而苗木性別的早期鑒定一直存在可靠性低、誤檢率高等問題。本項目利用楊樹Y 染色體特異序列和柳樹W 染色體特異序列開發了用于楊、柳性別鑒定的特異分子標記，分別在美洲黑楊、山楊和簸箕柳苗木性別的早期鑒定工作中實現100%準確率。楊、柳性別早期鑒定技術在“國家林草局南方林木種子檢驗中心”開展的楊、柳種苗抽檢工作中得到應用。 本項目取得的原始創新性研究成果，不僅使我國在相關研究領域處于國際領跑地位。通過解決技術瓶頸背后的核心科學問題，促使基礎研究成果走向應用，為從根本上治理楊、柳飛絮污染，克服楊樹和柳樹產業發展的瓶頸問題提供了創新解決方案，為通過科技創新服務生態文明和美麗中國建設提供了典型案例，將帶來巨大的經濟效益、社會效益和生態效益。

本技術成果基于雌激素在魚類性腺分化發育中的關鍵作用，通過干預魚體內雌激素水平從而達到調控 魚類性腺分化發育的方向。埋植或投喂雌激素合成酶（芳香化酶）抑制劑，可降低體內雌激素水平，成功 誘導雌性先熟的性逆轉魚提前性逆轉，獲得人工誘導的雄魚

骨關節炎（osteoarthritis，OA）是全球最常見的肌－骨骼系統慢性退變性疾病之一，目前可供選擇的臨床治療方法很少，并且均不能有效延緩疾病進展，因此研究新的方法治療OA 有重要的臨床意義。基礎研究顯示，軟骨細胞肥大分化是造成OA 病變持續進展的重要原因之一，而Cbfa1 基因是調控軟骨細胞肥大分化的關鍵基因，是各種調控因素的匯集點，Cbfa1 只在骨骼系統中表達，并且應用Cbfa1(﹢/﹣)實驗小鼠研究發現，Cbfa1 表達量減少會減輕OA 的病變程度，延緩疾病進展，我們前期研究顯示表達Cbfa1 siRNA的腺病毒能夠有效阻斷Cbfa1 的表達。因此我們準備用RNA 干擾技術抑制Cbfa1 的表達，阻斷OA 病變組織中軟骨細胞進一步成熟分化，研究采用這種方式能否延緩OA 病變進展，或者能夠修復關節病變組織，并且進一步明確軟骨細胞肥大分化對OA 發病和病變進展的影響。

        滑雪頭盔作為滑雪運動中不可或缺的安全裝備，在《中國滑雪場所管理規范》中指出，滑雪頭盔是必選項，滑雪頭盔市場規模和發展潛力巨大。目前滑雪頭盔市場仍由國外品牌主導。

本發明提供核酸水凝膠在干細胞誘導分化中的用途。所述核酸水凝膠包括：支架單元，該支架單元具備至少三個支架粘性末端，交聯單元，該交聯單元具備至少兩個交聯粘性末端，以及水性介質；所述支架單元和所述交聯單元均由核酸以堿基互補配對的方式形成，所述支架單元與所述交聯單元通過所述支架粘性末端與所述交聯粘性末端以堿基互補配對的方式交聯，從而形成三維空間網絡結構；所述水凝膠用于使干細胞在所述三維空間網絡結構中生長并進行誘導分化。

隨著社會老齡化以及人民生活水平的提高，以干細胞為核心的再生醫學發揮著越來越重要的作用。關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。本項目利用納秒脈沖電場選擇性降低DNA甲基化，提升干細胞干性，促進干細胞多向分化。

隨著體育活動普及以及生活水平提高，關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。因應這些挑戰，以生物材料、干細胞和生物醫學工程技術為基礎的先進治療方式逐漸涌現。在長期研究的基礎上，實驗室首先發現并優化了多肽（饑餓激素，ghrelin）促進干細胞軟骨分化和體內軟骨再生的方法。多肽可以作為體外研究和體內軟骨再生的重要手段，有良好的臨床和產業化價值。

隨著體育活動普及以及生活水平提高，關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。因應這些挑戰，以生物材料、干細胞和生物醫學工程技術為基礎的先進治療方式逐漸涌現。在長期研究的基礎上，實驗室首先發現并優化了多肽（饑餓激素，ghrelin）促進干細胞軟骨分化和體內軟骨再生的方法。多肽可以作為體外研究和體內軟骨再生的重要手段，有良好的臨床和產業化價值。

隨著社會老齡化以及人民生活水平的提高，以干細胞為核心的再生醫學發揮著越來越重要的作用。關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。本項目利用納秒脈沖電場選擇性降低DNA甲基化，提升干細胞干性，促進干細胞多向分化。

隨著社會老齡化以及人民生活水平的提高，以干細胞為核心的再生醫學發揮著越來越重要的作用。關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。本項目利用納秒脈沖電場選擇性降低DNA甲基化，提升干細胞干性，促進干細胞多向分化。應用范圍 本項目可用于誘導多能干細胞（iPS）制備；干細胞分化前準備和成骨、成脂以及成軟骨分化；體內骨、軟骨再生；骨關節炎的早期干預和對癥治療；細胞治療；細胞分泌因子調控等領域。 項目階段 1.納秒脈沖電場是新興的、能夠精確控制場強和脈寬的電場技術，可以比傳統電場更加精準地控制參數，以及提升場強到KV/cm。它有效地穿透細胞膜、作用到細胞器和染色質，發揮廣泛的生物學效應。 2.我們發現納秒脈沖電場的不同參數組合（場強、脈寬、頻率、刺激個數、應用時間點等）會引起不同的生物學作用。基于該理念，實驗室前期工作發展了使用納秒脈沖電場：a.選擇性DNA去甲基化；b.提升干細胞干性；c.促進干細胞分化（成骨、成脂和成軟骨）；d.促進處理后的干細胞體內軟骨再生的能力；e.提升細胞分泌因子能力；f. 改良傳統的“電擊杯”(BTX electroporationcuvette #45-0125)，開發出能夠連續為細胞施加刺激的導電薄膜。