2024年度云南大學十大科技進展發(fā)布
2025-01-22 17:13:27
來源：云南大學
分享到
原標題：2024年度云南大學十大科技進展發(fā)布！
云南大學以習近平總書記致云南大學建校100周年重要賀信精神為指引，努力推進“雙一流”高校建設，繼承和發(fā)揚“會澤百家、至公天下”的辦學精神，凝心聚力、攻堅克難，基礎(chǔ)研究堅持“四個面向”，應用基礎(chǔ)研究服務國家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟社會發(fā)展，持續(xù)產(chǎn)出高水平科技成果，賦能立德樹人，統(tǒng)籌推進教育、科技、人才一體化發(fā)展。通過全校范圍內(nèi)的征集、遴選，現(xiàn)發(fā)布2024年度云南大學十大科技進展：
1 ?發(fā)現(xiàn)寒武紀軟體動物新物種并揭示軟體動物的早期演化
寒武紀是軟體動物快速演化的重要時期，但因其身體柔軟、易腐爛，完整保存的化石極為稀少，導致其起源及早期演化存在較大爭議。2024年，云南大學馬曉婭團隊在云南東部5.14億年前的寒武紀關(guān)山生物群中發(fā)現(xiàn)并報道了一個新的軟體動物物種——“多刺世山蟲”（Shishania aculeata）。該物種極為罕見地保存了完整的軟軀體構(gòu)造，是目前已知最早的軟體動物化石之一，為解決軟體動物的起源及早期演化問題提供了關(guān)鍵證據(jù)。多刺世山蟲僅幾厘米長，身體扁平、兩側(cè)對稱，呈橢圓形。其背部密布幾丁質(zhì)小尖錐骨片，腹面光滑，具有寬大且肌肉發(fā)達的足部。研究團隊通過先進的成像與分析技術(shù)，揭示了這些錐形刺的微觀結(jié)構(gòu)，表明其生長機制與環(huán)節(jié)動物的剛毛相似，證明不同冠輪動物中硬質(zhì)結(jié)構(gòu)（如剛毛和生物礦化的殼）具有共同的起源。系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，多刺世山蟲屬于軟體動物的干群，表明其祖先可能呈扁平形態(tài)，且背部覆蓋密集的中空幾丁質(zhì)骨刺。這一發(fā)現(xiàn)推動了對軟體動物在寒武紀大爆發(fā)期間快速多樣化過程的理解，并為動物早期生物礦化過程提供了新的理論依據(jù)。研究成果發(fā)表于國際頂尖期刊《Science》，并受到《人民日報》《新華網(wǎng)》《BBC》《Nature》等中外主流媒體的廣泛報道，有力提升了云南大學古生物學研究的國際知名度與影響力。
圖一：寒武紀多刺世山蟲（Shishania aculeata）
化石標本
圖二：寒武紀多刺世山蟲（Shishania aculeata）
的多方位復原圖
圖三：寒武紀多刺世山蟲（Shishania aculeata）的錐形骨板和細微管狀構(gòu)造
獲獎人：馬曉婭團隊
2 ?揭示了早期胚胎合子基因激活有序調(diào)控的新機制
“母體-胚胎轉(zhuǎn)換”是胚胎從依賴母源性基因產(chǎn)物到自身合子基因組開始表達和調(diào)控的關(guān)鍵過渡期。作為動物生命過程中經(jīng)歷的重要早期發(fā)育事件，合子基因組激活的紊亂可導致胚胎夭折或出現(xiàn)特定缺陷，因此，解析早期胚胎中關(guān)鍵母源因子介導的相關(guān)調(diào)控機制是發(fā)育生物學研究的重要科學問題之一。然而，早期胚胎中如何建立和維持全能染色質(zhì)狀態(tài)，以及先驅(qū)轉(zhuǎn)錄因子如何被調(diào)控，使其在早期胚胎發(fā)育過程中準時、有序、精確地啟動合子基因表達的機制目前還不清楚。
2024年，云南大學陳大華團隊通過遺傳、生化和生物信息學分析等系列方法，系統(tǒng)揭示了早期胚胎中dPCIF1作為監(jiān)控因子，通過與HIRA競爭性結(jié)合來限制先驅(qū)轉(zhuǎn)錄因子GAF過早結(jié)合染色質(zhì)，從而防止合子基因組的過早激活的重要功能與分子機制。該研究發(fā)現(xiàn)了早期胚胎發(fā)育過程中全能性染色質(zhì)的建立及合子基因激活有序調(diào)控的新機制，為深入理解早期胚胎“母體-胚胎轉(zhuǎn)換”這一復雜而重要的發(fā)育事件提供了新的見解，同時也回答了發(fā)育生物學研究中的一個核心科學問題。該成果以研究論文形式（Research Article）發(fā)表于《美國科學院院報》(PNAS)。
圖一：HIRA和dPCIF1通過調(diào)控先驅(qū)
轉(zhuǎn)錄因子GAF調(diào)節(jié)合子基因激活
圖二：早期胚胎合子基因激活有序調(diào)控的新機制
獲獎人：陳大華團隊
3 ?建立光滑空間上的Proximal變分分析理論
Proximal法錐和次微分因其作為一階概念而體現(xiàn)出“二階”變分性態(tài)在理論和應用中占居獨特地位，成為變分分析中的主要內(nèi)容。然而，現(xiàn)有Proximal次微分和法錐理論是在有內(nèi)積結(jié)構(gòu)的Hilbert空間上建立的，擴展Proximal次微分基本運算法則以及閉集的Proximal點在其邊界中稠密的基本變分幾何定理至非Hilbert空間類，被認為是變分分析中富挑戰(zhàn)的難題。特別地，變分分析大家Borwein在其關(guān)于變分分析的綜述文章中將非Hilbert空間中閉集的Proximal點在其邊界中是否稠密性稱為“most striking open question”. 2024年，云南大學鄭喜印獨立發(fā)表于Acta Mathematica Sinica 的論文在包括希爾伯特空間和所有空間在內(nèi)的-光滑空間框架下建立了Proxiaml變分分析理論，該研究獨辟蹊徑地創(chuàng)立了Proxiaml次微分描述的多元變分原理，并據(jù)此在-光滑空間上建立了Proximal次微分的加法、乘法和復合等運算法則，并證明-光滑空間中任何閉集的Proximal法錐含有非零向量的點在其邊界中稠密。研究還證明當時Proximal次微分的運算法則在空間上不再成立，并證明這樣的空間中存在閉集在其每一點的Proximal法錐只有零向量；注意到Hilbert空間中每個閉集的Proximal點恰是其Proximal法錐含有非零向量的點, 這給出了Borwein公開問題的解答。此外，2024年，鄭喜印作為通訊作者與其博士生胡春海等發(fā)表在優(yōu)化和變分分析國際頂刊SIAM J. Optim.上的文章還建立了逐段線性多目標優(yōu)化問題的一致weak sharp minima理論。
圖一：光滑空間上的Proximal變分分析
圖二：目標優(yōu)化的一致weak sharp minima
獲獎人：鄭喜印團隊
4 ?揭示了東亞夏季風過渡帶近期快速增溫特征及成因
東亞夏季風過渡帶是季風環(huán)流和西風帶環(huán)流的交匯區(qū)，同時也是濕潤區(qū)向干旱區(qū)的過渡地帶，是一條重要的氣候-生態(tài)-地理過渡界面。以往研究多聚焦于傳統(tǒng)季風區(qū)和干旱區(qū)的氣候變化，對夏季風過渡帶的氣候變化特別是其年代際變化缺乏研究。
2024年云南大學陳文團隊率先關(guān)注到夏季風過渡帶自上世紀80年代末成為全球增溫最顯著的區(qū)域之一，其升溫速度是北半球陸地平均升溫速度的3倍。此次快速升溫過程造成了該區(qū)域百年來前所未有的“干熱”狀態(tài)。該團隊進一步揭示出氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率的太平洋年代際振蕩（IPO）和大西洋海溫多年代振蕩（AMO）對這次過程有重要作用，兩者共同激發(fā)了中緯度大氣遙相關(guān)波列，在該區(qū)域上空形成了反氣旋環(huán)流趨勢。該反氣旋環(huán)流通過陸-氣正反饋加速了地表增暖，從而造成了此次快速升溫現(xiàn)象。該成果首次量化了氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率和人類活動對該區(qū)域極端增溫的貢獻,原創(chuàng)性地闡明了多種氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率在夏季風過渡帶氣候年代際變化中的協(xié)同作用。上述成果發(fā)表在國際著名期刊Nature Geoscience，獲得ESI全球高被引論文和國家自然科學基金委員會的資助成果亮點報道。
圖一. 東亞夏季風過渡帶快速增溫特征
圖二. 東亞夏季風過渡帶近期快速增溫機制圖
獲獎人：陳文團隊
5 ?發(fā)現(xiàn)生物多樣化與生境破碎化存在單峰模式
探討生物多樣性與生境破碎化之間的關(guān)系是保護生態(tài)學研究的核心議題，但生物多樣性與生境破碎化之間到底是何種關(guān)系目前仍存在激烈爭議。這就是保護生態(tài)學領(lǐng)域著名的SLOSS（Single-Large-Or-Several-Small）爭議，即單個大斑塊與多個小斑塊在生境總面積相等時，哪種情況可以維持更高的生物多樣性。
2024年云南大學廖金寶團隊通過理論模型預測與實驗整合分析，發(fā)現(xiàn)生境損失嚴格調(diào)控并誘導了生物多樣性對生境破碎化的單峰響應。具體而言，在生境損失較少的情況下，適度破碎化有利于定殖優(yōu)勢種在小斑塊內(nèi)存活，而不至于被強競爭者排除，從而達到景觀尺度上的物種共存；而當生境損失較為嚴重時，生境破碎化可導致競爭優(yōu)勢種逐漸滅絕，從而整體上降低物種多樣性。該研究發(fā)現(xiàn)對當前關(guān)于生物多樣性-生境破碎化關(guān)系的SLOSS爭議提出了全新的調(diào)解方案，從而為生物多樣性保護與管理提供了新的理論視角與決策依據(jù)，具有重要的保護生物學意義。研究成果發(fā)表在國際頂級期刊《Nature Ecology & Evolution》和生態(tài)學經(jīng)典期刊《Ecology》上。基于該成果，廖金寶2024年獲得了第八屆中國生態(tài)學學會青年科技獎。
（A）生境破碎化示意圖；（B）理論模型預測；
（C）實驗數(shù)據(jù)整合分析
獲獎人：廖金寶團隊
6 ?開發(fā)了兼顧土壤調(diào)理、作物生長促進和病害防控的系列健康栽培技術(shù)
維護耕地質(zhì)量是保障國家糧食安全、維護云南省高原特色農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)?；谥参镞B作障礙嚴重以及土傳病害頻發(fā)主要源于土壤微生態(tài)失衡這一基礎(chǔ)認知，陳穗云團隊研發(fā)出涵蓋土壤調(diào)理、植物免疫提升、逆境耐受提高、植物生長促進、土傳病害防控等九項專利技術(shù)，其中兩項專利以100萬元向企業(yè)轉(zhuǎn)讓并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，部分技術(shù)已納入煙草企業(yè)技術(shù)規(guī)程。本年度，健康栽培技術(shù)在煙草、蔬菜、中藥材等作物推廣應用8.7萬畝，并在松華壩水源地和陽宗海煙草替代種植地塊實現(xiàn)了技術(shù)全覆蓋。在改善土壤微生態(tài)的同時，防控了多種病害發(fā)生，減少了大量化學農(nóng)藥和化學肥料進入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，成果的示范應用新增產(chǎn)值1800余萬元，實現(xiàn)了生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的雙贏。在長江流經(jīng)云南的最后一站——昭通，旨在提高牧草植物低溫耐受性并促進牧草分蘗/生長的集成技術(shù)，在烏蒙山區(qū)高海拔草地恢復和建植工作中得到大規(guī)模應用，優(yōu)質(zhì)牧草的比例提升了60%，生物量提高一倍，蓋度提高20%，水土流失減少20%，在烏蒙山區(qū)低溫寡日照條件下構(gòu)建兼顧生態(tài)效益和生產(chǎn)效益的生態(tài)草牧業(yè)模式起到重要示范和引領(lǐng)作用。以上述服務地方經(jīng)濟的科研實踐為依托，帶動學生培養(yǎng)，指導的《烏蒙草情--烏蒙革命老區(qū)生態(tài)草牧業(yè)振興路》獲“挑戰(zhàn)杯”國家獎，《云南“紅云一號”--超級生物有機肥》獲“中國國際大學生創(chuàng)新大賽”省級金獎。
圖一：在昭通退化草地恢復中，示范
應用生長促進/抗低溫/養(yǎng)分回補綜合技術(shù)
圖二：兼顧土壤調(diào)理、病害控制和植物免疫
提升的健康栽培技術(shù)
獲獎人：陳穗云團隊
7 ?研發(fā)社交媒體數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)挖掘、知識表示與協(xié)同推薦新技術(shù)
精準高效地提取社交媒體數(shù)據(jù)中蘊含的關(guān)聯(lián)關(guān)系并構(gòu)建知識模型，捕獲用戶行為規(guī)律、實現(xiàn)知識推理并支持輔助決策，是當前人工智能領(lǐng)域亟待解決的問題和研究熱點。
2024年，云南大學岳昆團隊與云南移動公司合作，研發(fā)了社交媒體數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系挖掘、知識表示與協(xié)同推薦的新技術(shù)。（1）提出社交媒體數(shù)據(jù)的深度聚類和鏈接預測新方法，克服了大規(guī)模、高維、具有圖結(jié)構(gòu)信息、無標注數(shù)據(jù)聚類的效率瓶頸；研發(fā)移動5G業(yè)務投訴溯源和推薦模型并上線使用，大幅降低投訴量并增加5G業(yè)務收益。（2）開辟貝葉斯網(wǎng)嵌入研究新領(lǐng)域，構(gòu)建了具有大規(guī)模數(shù)據(jù)處理能力的新型概率圖模型，創(chuàng)立了貝葉斯網(wǎng)表示學習新方法，解決了社交媒體數(shù)據(jù)中知識表示難、推理效率低、可解釋性差的問題；研發(fā)移動基站畫像構(gòu)建、故障根因分析模型并上線使用，大幅提高故障診斷和處理效率。（3）創(chuàng)立情景感知服務質(zhì)量預測新方向，建立了基于知識推理的協(xié)同推薦新技術(shù)，解決了情境信息表征難、質(zhì)量預測不準確、推薦結(jié)果精度低且缺乏多樣性的問題，研發(fā)部署5G基站工程建設智能安全檢測和施工質(zhì)量度量系列模型、并在全省推廣使用，大幅降低工程監(jiān)管成本、提升檢測效率和準確性。成果發(fā)表在TKDE、TSC、AAAI、CIKM、UAI和《軟件學報》等期刊及會議，授權(quán)發(fā)明專利8項。
圖一：整體框架
圖二：產(chǎn)業(yè)應用
獲獎人：岳昆團隊
8 ? 高性能InP/InGaAs短波紅外單光子探測器新突破
單光子探測技術(shù)引領(lǐng)著量子保密通信、量子雷達、激光雷達、生物醫(yī)學影像設備、軍用夜視儀、超視際成像等極微弱信號檢測領(lǐng)域的發(fā)展。InP/InGaAs短波紅外單光子探測器芯片涉及35項“卡脖子”技術(shù)的3項——芯片、激光雷達和醫(yī)學影像設備元器件，屬于美西方國家對中國禁運的高端芯片之一。
云南大學史衍麗團隊對單光子吸收下的雪崩倍增機理進行了深入分析和模擬，發(fā)現(xiàn)了保持雪崩電場均勻性的新方法，并創(chuàng)新性地使用高電荷層濃度、厚倍增層設計和一次性擴散等工藝手段在芯片制備上實現(xiàn)了這一方法，最終實現(xiàn)了室溫（293 K，下同）下工作的高性能InP/InGaAs短波紅外單光子探測器。研制的探測器光敏面直徑25 um，在室溫下單光子探測效率20%時，暗計數(shù)率（相當于噪聲）為6.82 kHz，比目前國際上報道的最好水平（韓國Worrier公司同等條件參數(shù)下的暗計數(shù)率為60 kHz）低一個數(shù)量級。這一成果不僅打破了美西方國家的技術(shù)封鎖，而且將通常InP/InGaAs短波紅外單光子探測器的工作溫度從-40 °C提高到了20 °C，提升了我國單光子探測器的研究水平和制造水平。
本項目研制的芯片，制備工藝簡化、成品率高、成本低，將促進單光子探測器在移動電話、無人機、量子通信、武器裝備等輕量化、低功耗領(lǐng)域的應用。芯片已經(jīng)提供給清華大學、山東大學等五家高校和公司進行應用開發(fā)，開發(fā)的低功率遠距離激光測距儀今年參加了深圳光博會，先后有兩家公司與項目組進行了成果轉(zhuǎn)化談判，有望通過成果轉(zhuǎn)化實現(xiàn)批量生產(chǎn)。
圖一：雪崩倍增原理示意圖
圖二：研制的單光子探測器芯片實物圖
獲獎人：史衍麗團隊
9 ? 真核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯調(diào)控理論新突破
轉(zhuǎn)錄和翻譯調(diào)控是生命科學"中心法則"的核心問題，圍繞其中轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的開拓和創(chuàng)新對于完善生命科學基礎(chǔ)理論和探索疾病診治策略有著重要的意義，同時也是生物學發(fā)展的核心研究領(lǐng)域和國際生物學研究的主戰(zhàn)場。
2024年，云南大學賴凡團隊和黨云琨團隊的代表性研究成果分別發(fā)表在國際著名期刊《Nature Structure & Molecular Biology》和《Nucleic Acids Research》上。兩個團隊通過深入合作，在“基因轉(zhuǎn)錄的方向性”層面，創(chuàng)新性地在國際上首次提出了關(guān)鍵核酸內(nèi)切酶與RNA剪接相互配合，在轉(zhuǎn)錄起始時選擇正確的方向進行RNA的合成。該理論初步闡明了轉(zhuǎn)錄方向選擇的決定性因素，為理解轉(zhuǎn)錄整個過程打開了一扇新的窗口（圖一）。文章發(fā)表后，分子生物學頂級綜述雜志立即對此發(fā)表專題評論。在“蛋白表達的多樣性”層面，首次揭示了在人類基因組中存在由密碼子重復序列介導的全新蛋白翻譯現(xiàn)象。該現(xiàn)象產(chǎn)生的蛋白不僅廣泛存在，而且在疾病發(fā)生、發(fā)展中起著關(guān)鍵的作用（圖二）。這些成果通過解析“中心法則”中的關(guān)鍵問題，創(chuàng)新性地提出了具有普適意義的理論觀點，為進一步完善生命科學的基礎(chǔ)理論框架打開了全新的視野。
圖一：U1 snRNP拮抗整合子復合體保證基因
轉(zhuǎn)錄方向的分子機制
圖二：新型移碼肽段在正常人體組織中的分布
獲獎人：賴凡團隊
10 ?綠色關(guān)鍵技術(shù)新突破助力云南低碳發(fā)展
碳達峰碳中和是黨和國家重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)民族未來。云南省在此過程中面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，核心之一就是受困于關(guān)鍵技術(shù)和路徑的突破。云南大學碳中和創(chuàng)新中心利用學校人才和學科優(yōu)勢，經(jīng)多年研發(fā)，實現(xiàn)多學科交融的新能源關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)路徑新突破，構(gòu)建了以綠色先進技術(shù)為底層支撐邏輯的技術(shù)型高端智策平臺，較好地解決了與雙碳工作中復雜、系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和路徑密切相關(guān)的政策措施，為全省、重點企業(yè)開展碳達峰路徑研究、規(guī)劃建議、行動計劃提供頂層設計，完成云南省、省能源局省機關(guān)事務局、8個州市碳達峰實施方案。打造了以綠電直供、充分消納可再生能源、氫能體系建設、碳足跡等綠色技術(shù)為核心的政策創(chuàng)新體系，承擔建設了云南省綠色低碳先進技術(shù)與示范工程平臺, 研發(fā)、引進和推廣了一批符合云南實際的節(jié)能減碳、新能源等零碳和負碳技術(shù)，為政府相關(guān)部門、公共機構(gòu)、重點用能企業(yè)園區(qū)開展能源效率提升、綜合能源服務、清潔能源利用和人才培訓提供了技術(shù)和人才支撐。在與玉溪高新區(qū)零碳園區(qū)建設和“百園百校萬企”創(chuàng)新合作、大理碳達峰試點城市建設、硯山工業(yè)園等四個零碳園區(qū)建設、昆明市廢舊電池資源化回收等工作中發(fā)揮了重要作用；研發(fā)的“云南大學智慧能碳管理平臺”助力云南大學榮獲“全國綠色公共機構(gòu)”和“水效領(lǐng)跑者”榮譽。因成績突出，云南大學碳中和創(chuàng)新中心 2024 年榮獲云南省“雙碳”貢獻先進集體，為云南大學服務地方經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展作出了重要貢獻。
圖：簽約儀式
獲獎人：張俊團隊
責任編輯：馮亮
返回頂部