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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。

本技術(shù)成果基于雌激素在魚類性腺分化發(fā)育中的關(guān)鍵作用，通過干預(yù)魚體內(nèi)雌激素水平從而達到調(diào)控 魚類性腺分化發(fā)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(nèi)雌激素水平，成功 誘導(dǎo)雌性先熟的性逆轉(zhuǎn)魚提前性逆轉(zhuǎn)，獲得人工誘導(dǎo)的雄魚

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是全球最常見的?。趋老到y(tǒng)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?；A(chǔ)研究顯示，軟骨細胞肥大分化是造成OA 病變持續(xù)進展的重要原因之一，而Cbfa1 基因是調(diào)控軟骨細胞肥大分化的關(guān)鍵基因，是各種調(diào)控因素的匯集點，Cbfa1 只在骨骼系統(tǒng)中表達，并且應(yīng)用Cbfa1(﹢/﹣)實驗小鼠研究發(fā)現(xiàn)，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(shù)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(fù)關(guān)節(jié)病變組織，并且進一步明確軟骨細胞肥大分化對OA 發(fā)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(guī)范》中指出，滑雪頭盔是必選項，滑雪頭盔市場規(guī)模和發(fā)展?jié)摿薮?。目前滑雪頭盔市場仍由國外品牌主導(dǎo)。

本發(fā)明提供核酸水凝膠在干細胞誘導(dǎo)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(lián)單元，該交聯(lián)單元具備至少兩個交聯(lián)粘性末端，以及水性介質(zhì)；所述支架單元和所述交聯(lián)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(lián)單元通過所述支架粘性末端與所述交聯(lián)粘性末端以堿基互補配對的方式交聯(lián)，從而形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；所述水凝膠用于使干細胞在所述三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中生長并進行誘導(dǎo)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(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。應(yīng)用范圍 本項目可用于誘導(dǎo)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(nèi)骨、軟骨再生；骨關(guān)節(jié)炎的早期干預(yù)和對癥治療；細胞治療；細胞分泌因子調(diào)控等領(lǐng)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(shù)，可以比傳統(tǒng)電場更加精準地控制參數(shù)，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(zhì)，發(fā)揮廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。 2.我們發(fā)現(xiàn)納秒脈沖電場的不同參數(shù)組合（場強、脈寬、頻率、刺激個數(shù)、應(yīng)用時間點等）會引起不同的生物學(xué)作用?；谠摾砟?，實驗室前期工作發(fā)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(nèi)軟骨再生的能力；e.提升細胞分泌因子能力；f. 改良傳統(tǒng)的“電擊杯”(BTX electroporationcuvette #45-0125)，開發(fā)出能夠連續(xù)為細胞施加刺激的導(dǎo)電薄膜。