封面简介：面向碳中和的低碳、零碳乃至负碳技术将成为未来全球产业革命与科技竞争的关键. 低碳生物合成以可再生碳资源为原料, 利用生物体合成材料、燃料、食品等, 在减少CO2排放和降低资源消耗方面具有巨大潜力. 封面设计充分体现了以二氧化碳、生物质、有机废弃物等可再生资源为原料, 利用工业菌种、工业酶等生物体为工具进行物质低碳合成与制造, 生产经济社会发展所需要的生物燃料、生物基材料、生物基化学品等产品, 可以实现工业生物碳汇与低碳循环工业. 该生产过程清洁, 污染废弃物大幅度减少, 降低物质制造过程中的碳排放, 减少碳足迹. 详见本期专题.

亮点述评

关注餐后高血糖控制利器: 超速效胰岛素

周利华, 瞿朵朵, 赵晓龙

悦读科学

新型受体介导甲病毒跨物种传播的作用机制

曹端方, 马丙婷, 曹紫怡, 向烨, 章新政

香山科学会议专栏· 低碳生物合成专题

进展

低碳生物合成: 机遇与挑战

王钦宏, 张以恒, 田朝光, 孙周通, 马延和

低碳生物合成以C O2 等可再生碳资源为原料, 以生物体为工具进行物质合成, 是CO2高效利用转化的工业碳汇新路径. 本文分析了低碳生物合成的发展机遇, 综述了低碳生物合成科技进展与发展趋势, 探讨了低碳生物合成的科技挑战与重点方向.

氧化还原调控促进低碳生物合成

张延平, 张天瑞, 赵同心, 赵秋伟, 朱泰承, 李寅

从目标产物和原料碳原子“还原度”匹配性的角度, 探讨限制目标产物合成的本质, 阐述氧化还原平衡调控对生物合成的重要性, 概括了近年来氧化还原调控策略提高产品得率的重要进展, 讨论了低碳生物合成面临的挑战.

合成生物学优化微生物碳代谢过程中的碳保存与碳固定

高华潇, 王倩, 祁庆生

本文总结了近年来人工碳保留途径和人工固碳途径设计合成方面取得的最新进展, 进行了比较分析, 讨论了以微生物作为细胞工厂实现绿色低碳可持续生产的价值, 并展望了微生物碳保留和碳固定的主要挑战及其前景.

生物合成科技与应用的监管

陈大明, 朱成姝, 汪哲, 李德茂, 尤晓颜, 熊燕, 赵国屏

本文以合成科技监管体系发展的历史、现状及问题为主线, 系统梳理了生物合成监管的内涵, 探讨了生物合成技术在医药、传染病防控、食品、环境应用场景的监管挑战及应对策略, 明确了监管政策衔接、调整、突破或创新的重点, 为完善我国生物合成的监管体系提供参考.

评述

基于CO2等碳一底物的化学品生物合成技术进展及挑战

刘永飞, 刘建明, 聂晶磊, 曾安平

“碳达峰”与“碳中和”是绿色发展的必由之路, 合成生物学及低碳生物制造是其核心技术. 本文围绕基于二氧化碳及相关C1化合物为原料的低碳生物合成, 综述了其研究进展, 讨论了面临的技术挑战, 以实例展示了其应用前景.

第三代生物炼制的挑战与机遇

史硕博, 王禹博, 乔玮博, 吴龙昊, 刘子鹤, 谭天伟

介绍固定二氧化碳的不同天然途径, 概述基于合成生物学理念设计的不同人工固碳途径, 讨论固碳途径能量的来源, 列举第三代生物炼制的生产实例, 并讨论微生物固定二氧化碳的主要挑战及其未来前景.

自然科学基金项目进展专栏

进展/物理学与天文学

生物启发的被动式微型飞行器

徐世威, 籍梓垚, 张一慧

受生物启发的被动式微型飞行器依赖自身结构的空气动力学特性以实现无动力飞行, 具有质量轻、成本低、无噪音、能耗低等优势, 还可通过集成微电子系统以实现环境探测和疾病追踪等功能. 本文从被动式微型飞行器的分类出发, 将其分为滑翔机形、直升机形和降落伞形微型飞行器, 阐述了其仿生学原理, 介绍了该领域的研究进展, 对未来发展方向与挑战进行了展望.

应变扭转双层石墨烯

薛敏珉, 于茂林, 张助华

扭转石墨烯具有许多莫尔超晶格依赖的奇异物理性质. 然而, 扭转石墨烯的微结构不可避免存在形式多样的应变, 严重影响了人们对这类材料的本征性质及其器件性能的认识. 本文总结了扭转双层石墨烯结构中晶格应变的起源、莫尔超晶格的结构相转变以及外加应变对材料电学性能的调控等相关研究进展, 旨在促进该领域的快速发展.

观点

生命科学

青藏高原高寒草地适应性管理释义: 概念及实现途径

杨晓霞, 赵新全, 董全民, 俞旸, 刘文亭, 张春平, 曹铨

青藏高原高寒草地生态系统管理正面临着气候变化和人类活动影响两大挑战. 依据高寒草地的自然地理属性和动态特征, 草地的当前状态和阶段性管理目标, 因地、因时、因情制定管理措施, 对高寒草地进行适应性管理, 将是解决青藏高原高寒草地管理中存在的迫切问题, 发挥其作为生态屏障和畜牧业发展基地重要作用的有效途径.

医学科学

医学科学研究的牵引力和驱动力建模: 健康需求与未知探索

杜建, 赵文静, 郭欣, 董尔丹

以健康需求为导向分配医学研究资金成为近年来国际上关注的热点政策议题. 但数据显示, 当前的基金资助和科学活动并未完全与疾病负担相匹配, 存在着“欠资助-过资助”“欠研究-过研究”的疾病领域. 本文试图对造成这种不平衡性的机理进行分析, 引入“未解决的科学问题”这一维度, 提出从健康需求和未知探索两个角度对医学科学研究的牵引力和驱动力进行数据建模和综合分析的思路.

地球与环境科学

人类古基因组学研究发展态势分析

邓诗碧, 陈方

人类古基因组学研究探索人群遗传结构及其形成机制, 追踪人类生理学特征演化, 对揭示华夏族群起源和发展过程具有重要意义. 本文对发展古基因组学研究人类演化的科学意义和现阶段全球发展态势进行分析和讨论, 并就我国发展人类古基因组学研究提出几点建议.

评述

地球与环境科学

中国喀斯特生态系统健康诊断的方法、进展与展望

白晓永, 冉晨, 陈敬安, 罗光杰, 陈飞, 肖碧琴, 龙明康, 李姿霖, 张小芸, 沈晓倩, 杨姝, 林心海, 李朝君, 张思蕊, 熊练, 王世杰

中国是喀斯特面积最大的国家, 喀斯特地貌重要而特殊, 科学诊断其健康状况对于区域可持续发展至关重要. 本文从成土速率计算、土壤水诊断、水土流失评价、石漠化解译与演变和生态系统服务科学计量5个方面进行了系统总结和梳理, 并提出了未来的研究方向和重点.

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