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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(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題提供了創(chuàng)新解決方案。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)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(tǒng)研究平臺，創(chuàng)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(guān)系，比較基因組學(xué)結(jié)果表明：楊柳科植物的共同祖先經(jīng)過二倍化形成了楊樹，楊樹的兩條染色體發(fā)生了斷裂與重新融合，染色體重新融合的結(jié)果導(dǎo)致柳樹的產(chǎn)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(tǒng)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(tǒng)以及楊柳科植物性染色體演化的分子機制。發(fā)現(xiàn)楊樹性別決定基因定位在19 號染色體近端粒區(qū)域，為XY 性別決定系統(tǒng)；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(tǒng)。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(zhuǎn)變發(fā)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(tǒng)。 （3）發(fā)現(xiàn)了飛絮發(fā)生發(fā)育過程，揭示了楊樹性別決定基因及其作用機制。發(fā)現(xiàn)美洲黑楊性別決定區(qū)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(fā)育的功能，該基因是由一個在雌花發(fā)育早期特異表達的促雌基因（FERR）復(fù)制產(chǎn)生。楊樹雄株中，F(xiàn)ERR-R 基因通過產(chǎn)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(zhuǎn)錄產(chǎn)物，在楊樹雄株中關(guān)閉了FERR 基因的表達，從而導(dǎo)致雄株中雌蕊不發(fā)育；而雌株中沒有FERR-R 基因，F(xiàn)ERR 基因表達不受抑制，雌蕊可以正常發(fā)育。MSL 基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生長片段非編碼RNA，具有促進雄蕊發(fā)育的功能。楊樹雄株由于存在MmS 促雄基因，所以雄花原基發(fā)育，但雌株中沒有MmS 促雄基因，所以雄花原基不發(fā)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(shù)體系。選育雄株品種在生產(chǎn)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(guān)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(fā)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(xiàn)100%準確率。楊、柳性別早期鑒定技術(shù)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(yīng)用。 本項目取得的原始創(chuàng)新性研究成果，不僅使我國在相關(guān)研究領(lǐng)域處于國際領(lǐng)跑地位。通過解決技術(shù)瓶頸背后的核心科學(xué)問題，促使基礎(chǔ)研究成果走向應(yīng)用，為從根本上治理楊、柳飛絮污染，克服楊樹和柳樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題提供了創(chuàng)新解決方案，為通過科技創(chuàng)新服務(wù)生態(tài)文明和美麗中國建設(shè)提供了典型案例，將帶來巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

       成熟度：技術(shù)突破         多孔有機聚合物是一類新興的功能性高分子材料，相比傳統(tǒng)高分子交聯(lián)樹脂，其具有類似無機分子篩的微孔，具有更高的官能團密度，已被廣泛用于儲存、分離或催化等領(lǐng)域。然而當(dāng)前許多性能優(yōu)良的多孔有機聚合物成本過高，嚴重制約著其實際應(yīng)用。我們合成的價格低廉且性能優(yōu)秀的多孔有機聚合物，其性能與當(dāng)前典型多孔有機聚合物相當(dāng)，而價格為它們的幾十分之一或幾百分之一，目前在儲存氨氣、分離二氧化碳及分離水中污染物（如硼酸，Hg2+等）等方面已完成實驗室測試，這些成果將為多孔有機聚合物的真正應(yīng)用打開通道。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

隨著國家森林資源保護的進一步深入，我國木材供給結(jié)構(gòu)將發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。目前，隨著完善天然林保護制度的要求，我國已全面停止天然林的商業(yè)性采伐。這導(dǎo)致木材資源的供需矛盾，使得未來我國國內(nèi)所能提供的原料由采伐天然林向采伐人工林的歷史性轉(zhuǎn)變。人工林木材主要包括杉木、松木、楊木、泡桐等，具有生長速度快、產(chǎn)量高、采伐周期短等特點。但是其材質(zhì)較差、密度及表面硬度低，其制品的尺寸穩(wěn)定性差、產(chǎn)品性能弱、附加值低。如何利用這些低質(zhì)速生材成為木材加工企業(yè)亟待解決的問題。 浙大團隊能夠在保留木材年輪等結(jié)構(gòu)的條件下，使0.3-0.5密度的入工林木材（楊木、桐木等）強化至0.9-1.1以上（目前最高數(shù)據(jù)為1.67,但如何穩(wěn)定獲得產(chǎn)品還需進一步研究），同時均勻地染色，添加所需要的香味。用純物理技術(shù)快速地讓速生木達到高端紅木的密度、強度、顏色、香味等各項特性。采用靜流體超高壓技術(shù)所生產(chǎn)的強化木是整體強化，強化后內(nèi)外強度均勻，并且二次切割加工不受限，另一方面使強化后的產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力極低，強化后不回彈，強化品質(zhì)極高。

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(yī)學(xué)發(fā)揮著越來越重要的作用。關(guān)節(jié)軟骨損傷及其退行性病變-骨關(guān)節(jié)炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質(zhì)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(guān)節(jié)軟骨損傷及其退行性病變-骨關(guān)節(jié)炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質(zhì)量的下降。因應(yīng)這些挑戰(zhàn)，以生物材料、干細胞和生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)為基礎(chǔ)的先進治療方式逐漸涌現(xiàn)。在長期研究的基礎(chǔ)上，實驗室首先發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化了多肽（饑餓激素，ghrelin）促進干細胞軟骨分化和體內(nèi)軟骨再生的方法。多肽可以作為體外研究和體內(nèi)軟骨再生的重要手段，有良好的臨床和產(chǎn)業(yè)化價值。

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隨著體育活動普及以及生活水平提高，關(guān)節(jié)軟骨損傷及其退行性病變-骨關(guān)節(jié)炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質(zhì)量的下降。因應(yīng)這些挑戰(zhàn)，以生物材料、干細胞和生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)為基礎(chǔ)的先進治療方式逐漸涌現(xiàn)。在長期研究的基礎(chǔ)上，實驗室首先發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化了多肽（饑餓激素，ghrelin）促進干細胞軟骨分化和體內(nèi)軟骨再生的方法。多肽可以作為體外研究和體內(nèi)軟骨再生的重要手段，有良好的臨床和產(chǎn)業(yè)化價值。

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