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科学通报
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夏建白

旬刊

0023-074X

csb@scichina.org

010-64036120

100717

北京东城区东黄城根北街16号

科学通报/Journal Chinese Science BulletinCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>《科学通报》创刊于1950年，是中国科学院主办、中国科学杂志社承办的自然科学综合性学术刊物，报道自然科学各学科基础理论和应用研究方面具有创新性和和高水平的、具有重要意义的最新研究成果，要求文章的可读性强，能在一个比较宽范的学术领域产生深刻的影响。我们的目标是：成为国内外读者了解中国乃至世界范围的自然科学各研究领域最新成果的主要窗口之一。《科学通报》进入了国际上主要检索系统，如CA，EI，日本《科技速报》和美国科学信息研究所（ISI）的以下系统：Science Citation Index(SCI-CDE)，SCISearch，Current Contents(PC&E)和Research Alert。
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    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
    2421-2423页
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    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...
    2424-2426页
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    低碳生物合成:机遇与挑战

    王钦宏张以恒田朝光孙周通...
    2427-2434页
    查看更多>>摘要：低碳生物合成以CO2等可再生碳资源为原料,以生物体为工具进行物质合成,是节约化石原料的可持续路线,是现有化工、农业产品的替代性低碳生产新模式,是CO2高效利用转化的工业碳汇新路径.目前低碳生物合成的产业影响力、技术经济性等还无法与传统路线竞争,CO2等可再生碳资源的生物工业利用范围、转化效率、生物合成的工业能力等是亟待解决的关键科技问题.快速发展的工程生物学是对生物体结构和功能进行工程化设计再造的新生物学领域,正在推动生物学工程化新范式,将从根本上提升生物体将CO2等可再生碳资源转化为生物基产品的能力,引发生物工业的颠覆式突破.针对碳达峰、碳中和战略目标实施,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国内外的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,最后对发展方向提出了相关建议.

    低碳生物合成二氧化碳可再生碳资源工程生物学碳达峰碳中和

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    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...
    2435-2445页
    查看更多>>摘要：碳达峰、碳中和是我国提出的重要战略目标,时间紧、任务重,必须自主建立低碳发展路线.生物制造过程环境温和、具有低碳排放特征,可作为面向碳中和目标的重要技术手段和产业方向.但是大多数生物制造过程也会排放二氧化碳,开发低碳排放的生物制造路线需要创新思路和技术.创建新原料利用途径和新产品合成途径,不仅需要考虑生物代谢途径本身的活力,还需要考虑生物体内的氧化还原平衡和能量供给问题.尤其是二氧化碳、一氧化碳、甲酸等还原度较低的原料,其转化为生物质或其他多碳化合物的过程必须有还原力和(或)能量的净输入.设计创建氧化还原平衡的生物制造路线有助于提高生物途径效率,并尽可能提高原子经济性,从而减少生物制造过程的碳排放.本文从化学品碳原子还原度出发,分析限制目标产品生物合成的氧化还原不平衡问题,阐述了氧化还原平衡调控对微生物合成的重要性,概括了近年来从氧化还原平衡调控的角度开发生物制造细胞工厂的重要研究进展,探讨了面向低碳生物合成,尤其是一碳化合物生物转化中的氧化还原调控策略以及面临的挑战.

    氧化还原调控辅因子工程NADH/NADPH低碳生物合成生物制造

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    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
    2446-2456页
    查看更多>>摘要：随着化石资源的过度开发和利用,由CO2过度排放引起的全球变暖已经引起全世界的高度关注,亟待找到可持续的替代解决方案.利用微生物作为细胞工厂,对天然碳代谢途径进行改造以实现更大程度的碳保留及利用天然碳固定途径和人工固碳途径,将碳源转化为可利用碳物质,是减少碳排放、缓解温室效应的有效途径.本文以微生物系统在其代谢过程中优化碳保存及碳固定的能力为主要标准,主要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进展,并进行了比较分析,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.随着合成生物学的不断发展,越来越多的二氧化碳固定机制将被挖掘和开发,用于重构微生物代谢,实现高效的生物制造,开启工业脱碳的正循环.

    碳保存人工固碳合成生物学二氧化碳生物基产品

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    生物合成科技与应用的监管

    陈大明朱成姝汪哲李德茂...
    2457-2469页
    查看更多>>摘要：以生物体系为工具合成物质的生物合成技术,既是生物技术的重要组成,经历了从传统向现代的跨越;也是生物技术的重要出口,在食品、医药、化工等产业领域发挥着重要作用.合成生物学的兴起促进了生物合成技术及相关产业的变革.与基因工程技术相比,合成生物学技术会聚程度更高、赋能能力更强、产品类型更多,给现有监管体系带来的挑战也更大.如何科学有效地监管生物合成技术的研发与应用,使之在保障人民健康、保护环境、维护社会稳定的前提下,加速赋能技术研发和产业转化,已成为不可回避的紧迫问题.本文回顾了传统生物技术到近代生物技术,再到现代生物技术的三个阶段中生物合成监管的发展历史,系统梳理了生物合成监管的内涵;选取医药、传染病防控、食品和环境四个典型应用场景中的案例,就新技术、新产品带来的监管挑战进行了分析.最后,提出了明确监管政策衔接、调整、突破或创新的重点,开发科学评估的工具、标准和方法,建立综合治理与科学传播体系等针对性建议.

    生物合成合成生物学监管科学治理体系

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    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...
    2470-2488页
    查看更多>>摘要：面对不断恶化的气候危机,开展二氧化碳的减排和资源化利用,向低碳和可持续发展模式转型已经迫在眉睫.其中大力发展绿色生物经济,开发高效的生物法固定二氧化碳和其衍生的碳一底物策略,并驱动化学品规模化生物制造,将发挥举足轻重的作用.本文围绕生物基化学品低碳合成,特别是以基于碳一化合物为原料的高附加值产品生物合成为重点,首先简要回顾了近几年相关领域的研究进展,包括提高自养微生物固碳效率、赋能大肠杆菌和酵母菌等异养微生物固碳效能、体外组装多酶体系进行固碳合成等;然后讨论了利用碳一化合物进行生物合成面临的科技挑战,包括固碳途径能量和还原力的消耗、较低的固碳效率与工业应用实际需求之间的巨大差异,并从工业应用角度讨论了混合底物及混合培养发酵的可行性.重点提出并探讨了聚焦甲醛为核心中间体的代谢途径的人工设计和优化策略,强调了甲醛在从无机碳到有机碳的转化以及碳链延长等方面的重要作用.作为能量供给及甲醛的来源之一,本文还介绍了电生物合成技术在低碳生物合成方面的潜力及面临的挑战.以1,3-丙二醇的生物合成为例,阐述了C1和C2以及电生物合成技术在这一重要大宗化学品生物合成中的应用途径.最后,讨论了从基础研究的0到1的原理突破进步到1到100的工业应用的挑战以及值得关注的核心科学和技术问题.

    碳一化合物生物固碳甲醛混合营养培养电生物合成1,3丙二醇

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    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...
    2489-2503页
    查看更多>>摘要：化学品和燃料的可持续生产以及缓解温室效应是目前人类面临的两大挑战.传统生物炼制技术可进行石化产品的替代生产,且绿色低碳;然而有些人类活动不可避免地产生碳排放,为了实现碳中和目标,迫切需要发展负排放技术以抵消这些排放.近年来,可直接将二氧化碳转化为燃料和化学品的第三代生物炼制技术为我们塑造低碳经济、实现碳中和提供了一个良好的解决方案.本文首先介绍固定二氧化碳的不同天然途径,随后概述可用于基于合成生物学理念设计的不同人工固碳途径;接着,讨论固碳途径能量的来源,特别强调非生物过程辅助的新型能量供给方式;随后,列举第三代生物炼制的生产实例,并讨论其在工业应用过程中值得注意的问题;最后,展望第三代生物炼制的主要优势和面临的挑战,并对未来的研究方向进行讨论.

    第三代生物炼制碳中和二氧化碳固碳途径电催化固碳光催化固碳

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    生物启发的被动式微型飞行器

    徐世威籍梓垚张一慧
    2504-2514页
    查看更多>>摘要：随着仿生学和空气动力学的发展以及制造技术的不断进步,微型飞行器的一个重要发展趋势是更加小型化和更加智能化.传统的主动式微型飞行器通常使用喷气、旋翼或扑翼的驱动方式提供飞行的动力,但往往需要较大的能量供给,难以实现较长时间滞空与远距离巡航.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,还可以通过集成微电子系统以实现环境探测、人口监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,阐述其仿生学原理,介绍了该领域的研究进展,最后对被动式微型飞行器领域的未来发展方向与挑战进行了展望.通过结合柔性电子技术以及更加先进的制备工艺,集成电源、传感、运算、存储和通信等模块,并结合环境中的大范围部署,可望构建具有超高空间深度与时间广度的低成本实时监测系统,对环境和生态学研究具有重要的意义.

    被动式微型飞行器滑翔机形微型飞行器直升机形微型飞行器降落伞形微型飞行器

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    应变扭转双层石墨烯

    薛敏珉于茂林张助华
    2515-2525页
    查看更多>>摘要：扭转双层石墨烯是由两层石墨烯进行简单旋转再堆叠形成的二维莫尔超晶格材料,具有一系列超晶格依赖的奇特物理性质,如超导态、磁性态、局域态等,是近年来凝聚态物理和材料等研究领域最令人振奋的进展之一.然而,石墨烯莫尔超晶格材料与器件的研究依然面临着诸多挑战,其中最大的困扰在于扭转角和应变的无序性,严重影响了材料和器件的目标性能.围绕扭转双层石墨烯中的应变,本文总结了近年来相关理论和实验研究的进展,重点介绍了内在应变的起源和存在形式、莫尔超晶格结构的公度-非公度相转变、层间结构弛豫以及外加应变对材料性能的影响和调控.本文进一步讨论了该领域现存的问题,展望了未来的发展趋势,旨在促进应变扭转双层石墨烯的基础研究与实际应用.

    扭转双层石墨烯莫尔超晶格应变平带结构孤子边界公度-非公度转变

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