新刊速覽：作物耐鹽堿等環境脅迫遺傳改良專題 | 2025年第19期

鹽堿化土地是中國重要的后備耕地資源，主要分布在東北、華北、西北內陸地區以及沿海地區。培育耐鹽堿作物品種有助于開發和利用鹽堿化土地資源，在保障國家糧食安全中具有重要意義。

《科技導報》2025年第19期推出了“作物耐鹽堿等環境脅迫遺傳改良專題”。本專題聚焦作物的“耐鹽堿性”改良，匯集了從基因挖掘、分子機制解析到育種實踐的多項前沿研究成果，涵蓋小麥、大豆、小黑麥等重要作物，不僅揭示了植物應對鹽脅迫的生理與代謝奧秘，更展示了如何通過現代生物技術與傳統育種相結合，培育出如“輪選103”、“滄麥17”、“寧豆10號”等兼具高產與耐鹽特性的優良品種。我們期待這些成果能為鹽堿土地的開發利用與糧食穩產增產提供堅實的科技支撐。

卷首語

鍛造綠色鋼鐵新質生產力：可持續鋼鐵材料的技術攻堅與產業突圍

作者：毛新平

作者信息：北京科技大學碳中和研究院，中國工程院院士，金屬壓力加工專家，現任北京科技大學碳中和研究院院長。研究方向為先進鋼鐵材料及其低碳制備。

摘要：鋼鐵材料可持續發展是全球科技創新和產業布局競爭的焦點，對保障中國資源與產業安全意義重大，是最具代表性的綠色生產力。

科技新聞

前沿動態

• 氣候治理關鍵10年中國走穩綠色轉型路

• 中國北冰洋科考揭示冰下生態與生物遷移新格局

• “穿針引線+控近擴遠”破解中國頁巖油開采難題

• 超級捕光機器讓海洋浮游植物適應深海藍綠光

• 共生微生物助白蟻構筑真菌園抗病屏障

• 機器人化探索揭開化學反應的“高維地圖”

• 煙囪、紅綠燈成為城市污染“新指示器”

卓越亮點

• 用DNA搭建三棱柱可感知神經遞質活躍區

• AI賦能超高速結構光三維成像

深度報道

• 長島的宇宙時光機停止運行

• 自閉癥治療倡議引入驗證不足的維生素療法

科技評論

現代農業“點金術”——生物質產業

作者：程序，朱萬斌，王洪亮

中國農業大學生物質工程中心

摘要：農產品單產水平、生產效率和產值是衡量農業生產力的 3 大要素。多年來，中國的農產品尤其是糧食作物的單產水平一直在穩定地提高；隨著大力普及農業機械化，農業生產效率也有可觀的提高。但是，由于多種原因，農產品的產值一直在較低水平踏步不前，提高的難度較大。分析了正在示范和推廣中的生物質熱化學轉化技術和微生物技術，生物質制造作為一種能“點石成金”技術的前景，以及克服技術瓶頸后具備成為農業新質生產力的巨大潛力。提出如果農產品能部分替代若干價值為己數倍乃至數十倍的大宗工業品、化學品和特種商品能源，尤其是石化產品，則其價值將會大幅度提高。“雙碳”目標的提出，對高碳足跡工業品依靠農林生物質實施綠色轉型提出了強制性要求；而生物質熱化學轉化等技術的突破，則為農產物對工業品實施部分綠色替代提供了可能。

本刊專稿

意識消失和重啟的生物學原理及其應用前景

作者：宋學軍

南方科技大學醫學院醫學神經科學系，南方科技大學疼痛醫學中心

摘要：深刻認識大腦意識消失和重新獲得的分子神經機制對意識障礙和有關腦疾病的防治至關重要，對超級人工智能的發展具有重大意義。綜述了大腦在麻醉藥作用下如何失去意識并重新獲得意識的研究進展。在總結麻醉和神經科學學界對麻醉藥導致大腦喪失意識和大腦重新獲得意識的生物學機制認識的基礎上，結合相關的研究成果，提出了麻醉大腦主動再獲得意識的新假說。列舉了深入研究意識消失和恢復及認知功能障礙中的關鍵科學問題：正常意識活動所依賴的分子、神經元和神經網絡活動的生物學原理是什么；麻醉藥作用于其藥理學分子靶點而抑制神經元活動、干擾或阻斷信息傳遞轉導的過程如何進一步導致大腦意識障礙、意識消失；意識消失后大腦重新獲得意識的分子神經機制，除了最新發現的丘腦腹后內側核團（VPM）神經元平衡的鉀?氯離子共轉運體（KCC2）泛素化降解，還有哪些關鍵核團和分子及其工作原理；通過外力，如光遺傳、化學遺傳技術、電刺激和藥物等，干預特定神經核團和神經環路的活動如何在大腦整體意義上顯著改變意識狀態；與從正常周期性睡眠中醒來不同，麻醉后出現認知功能障礙或認知功能不能完全恢復，阻礙認知功能恢復的分子神經機制是什么；鑒定在麻醉和睡眠及其恢復過程中哪些核團、神經元及其活動型式、神經網路和覺醒系統是麻醉和睡眠及其恢復過程所獨有和共享的機制；麻醉、昏迷、植物人狀態下，阻礙意識復蘇的分子神經機制等。

特色專題：作物耐鹽堿等環境脅迫遺傳改良

小麥耐鹽基因挖掘和種質鑒定及創制研究

作者：趙補全1,2,3，要星宇2,4，葉興國2，唐華麗2*，張雙喜3*

1 寧夏大學農學院

2 中國農業科學院作物科學研究所

3 寧夏農林科學院農作物研究所

4 河南農業大學省部共建作物逆境適應與改良國家重點實驗室

摘要：小麥作為全球主要糧食作物之一，其生產受到土壤鹽漬化的嚴重威脅，全球約 10%~20% 的小麥種植面積正遭受鹽脅迫的影響。鹽脅迫通過滲透失衡、離子毒性和氧化損傷三重機制抑制小麥生長，而小麥作為鹽敏感作物，其耐鹽遺傳基礎狹窄，制約鹽漬化土地產能提升。近年來，小麥耐鹽的分子機制和生理生化機制逐漸得到揭示，然而耐鹽性與產量等農藝性狀協同優化和鹽脅迫響應復雜性仍是主要挑戰。綜述了小麥響應鹽脅迫的生理生化機制、分子調控網絡、耐鹽遺傳基礎、耐鹽新基因的發掘與利用，以及耐鹽育種策略與新品種選育等方面的研究進展，并對該領域目前存在的傳統育種的范式與瓶頸、關鍵耐鹽基因的鑒定與克隆、基因工程與編輯技術的應用以及多學科技術的系統性整合等問題進行了剖析。鑒于植物鹽脅迫響應機制的復雜性，以及小麥耐鹽基因挖掘與功能鑒定的難度，需要整合多組學研究技術挖掘小麥耐鹽基因，并將其他植物中鑒定的重要耐鹽基因及時用于小麥耐鹽性改良。

過表達

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2

A

基因提高大豆耐鹽性

作者：魏嘉，朱旭，蔡勤安，馬瑞，于志晶*，楊向東*

吉林省農業科學院（中國農業科技東北創新中心），農業生物技術研究所

摘要：Trihelix 轉錄因子 GT2A 在植物響應非生物脅迫過程中發揮重要的調控作用。以 Williams 82 大豆品種為材料，通過同源克隆獲得

GmGT

2

A

基因，構建植物過表達載體并利用農桿菌介導的大豆遺傳轉化體系創制轉基因株系。經 Bar 試紙條初篩、PCR 檢測、Southern blot 單拷貝鑒定及 RT?qPCR 驗證后，系統比較了鹽脅迫下轉基因與野生型植株的生理響應差異。結果顯示，鹽脅迫條件 下，與對照植株相比，過表達

GmGT

2

A

大豆株系的發芽率、苗期耐鹽指數以及鮮重顯著提高，葉片中超 氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性提高 1.28~1.44 倍，丙二醛（MDA） 含量降低 38.06%，離子穩態分析表明轉基因植株根系 Na + 積累量減少，K + 保持能力提升，Na + /K + 降至對 照 61%。

GmGT

2

A

基因可能通過調節抗氧化酶活性以及離子動態平衡，從而在一定程度上提高了大 豆的耐鹽性。本研究結果為大豆抗性遺傳改良奠定了基礎。

鹽脅迫下小黑麥代謝調節機制

作者：姜杰1,2，張填天2，賈思源2，尹思媛2，賈文娟3，胡玥2，王璐2，韓蕾2，燕厚興2，肖彬彬2，林菲2，竇忠玉1*，楊春武2

1 吉林省農業科學院（中國農業科技東北創新中心）作物資源研究所

2. 東北師范大學生命科學學院

3. 寧夏西貝農林牧生態科技有限公司

摘要：土壤鹽漬化嚴重制約全球農業生產，篩選耐鹽作物對鹽堿化土地利用至關重要。以耐鹽型小黑麥晉飼草 1 號和普通型小黑麥冀飼 3 號為材料，用 300 mmol/L NaCl 溶液模擬鹽脅迫，通過生理生化及代謝組分析揭示了小黑麥適應鹽脅迫的代謝調節機制。結果表明，鹽脅迫顯著抑制 2 個品種生長，但晉飼草 1 號在鹽脅迫下能夠保持更高的生物量和水分含量、較強的抗氧化能力、較低的離子毒害。代謝組學分析發現大量差異代謝物，重點分析了耐鹽品種晉飼草 1 號在鹽脅迫下特異上調的代謝物。葉片中耐鹽品種特異上調的代謝物主要是脂肪酸、氨基酸和糖類物質，根中特異上調的代謝物主要是類黃酮、氨基酸和糖類物質。耐鹽品種根和葉均是通過積累糖類和氨基酸來進行滲透調節，但耐鹽品種在葉片中依靠積累不飽和脂肪酸清除活性氧，而在根中依靠積累類黃酮來清除活性氧。結果表明，耐鹽小黑麥品種根和葉通過協同積累不同類型的代謝物減輕鹽脅迫造成傷害。

節水高產抗寒耐鹽堿小麥品種輪選103及其育種技術

作者：于立強1，李輝利1，張娟1，趙軍濤1，郭憲瑞2，于廣軍1，周陽2*，張宏軍2

1 石家莊市農林科學研究院趙縣實驗基地

2 中國農業科學院作物科學研究所

摘要：培育節水、高產、抗寒、抗倒伏、早熟小麥新品種是中國北方冬麥區重要育種目標。以石麥12 為母本、石家莊 8 號為父本配制雜交組合，雜種后代通過減少澆水次數進行節水性選擇；通過分子標記輔助選擇技術和表型鑒定技術進行幼苗生長習性選擇；改變生長發育節奏進行早熟性選擇；采用大群體、高密度種植進行抗倒伏性和豐產性選擇；通過不同生態區異地加代種植加快育種速度，最終培育出節水、高產、抗寒、抗倒伏、早熟、耐鹽堿小麥品種輪選 103。在兼具以上優良性狀的基礎上，加強品質性狀的改良和提高品種抗寒性改良的育種效率是該麥區未來小麥育種的努力方向。

抗旱耐鹽堿小麥新品種滄麥17的選育及高效種植技術

作者：鄒景偉1，王偉偉1，張玉杰1，于亮1，朱玉2，羅政輝1，趙振杰1，劉永偉3，鈕力亞1*

1 滄州市農林科學院河北省旱堿麥重點實驗室

2 滄州市農業技術推廣站

3 河北省農林科學院生物技術與食品科學研究所

摘要：鹽堿地作為后備耕地資源，使其開發與利用變得越來越重要。小麥主要種植于干旱、半干旱及鹽堿地區，其產量常受土壤鹽漬化的影響。“以種適地”是鹽堿地治理和種業振興的核心策略之一。培育耐鹽小麥品種對保障國家糧食安全具有重要意義。滄麥 17 是滄州市農林科學院利用設施鹽池，經過多年的抗旱耐鹽性鑒定，篩選出耐鹽性好的種質資源和自育品系作為親本，使用改良版水旱兩圃平行交替選擇育種法對后代材料進行系統選育，選育出的抗旱耐鹽堿小麥新品種。概述了滄麥 17 的選育背景、選育策略以及選育過程，分析了滄麥 17 的品種特性、產量性狀、抗性表現以及品質性狀，建立了滄麥 17 的高效種植技術體系，為滄麥 17 在河北省鹽堿地區及中國其他鹽堿地區的推廣種植提供依據，對保證中國干旱地區、鹽堿地區的小麥穩產和綠色可持續生產。

高油耐鹽堿大豆新品種寧豆10號的選育及高效種植技術

作者：姬月梅1，王乾1，程浩1，朱志明2，連金番1*，羅海明3，沈靜3，張占勝2，羅瑞萍1，李彤1，蔡巧紅1

1 寧夏農林科學院農作物研究所

2 寧夏回族自治區農業技術推廣總站

3 寧夏回族自治區種子工作站

摘要：為解決寧夏及毗鄰春大豆區高油與高產難以協同、育種親本遺傳基礎狹窄的問題，發揮 ms1 雄性核不育輪回選擇技術在多基因聚合與生態適應性改良中的潛力，以大豆 ms1 雄性核不育材料為母本，寧黃 117、承豆 6 號等 70 余份國內優良大豆種質為混合父本，通過 ms1 雄性核不育輪回群體選育 法，經 12 年育成了春大豆新品種寧豆 10 號。試驗表明，該品種耐鹽堿等級達到 2 級；品質方面粗蛋白達 39.37%，粗脂肪達 22.16%；抗病鑒定結果為高抗；2019—2020 年寧夏區域試驗平均產量 4197 kg/hm2 ， 較對照承豆 6 號增產 4.5%；2021 年生產試驗平均產量 3981 kg/hm2 ，較對照承豆 6 號增產 5.2%；在寧夏、甘肅等地示范試驗中均取得較高產量。試驗結果表明，育成的寧豆 10 號具有高油、高產、穩產、耐 鹽堿、抗病和適應性廣等特點。

研究論文

航空發動機耐高溫CaO?MgO?Al2O3?SiO2腐蝕的Al2O3?YSZ涂層研制

作者：嚴旭東1,2，郭洪波2,3，劉峰斌1

1 北方工業大學機械與材料工程學院

2 高溫結構材料與涂層技術工信部重點實驗室

3 北京航空航天大學材料科學與工程學院

摘要：熱障涂層（TBCs）是先進航空發動機熱端部件核心熱防護技術之一。在高溫服役環境下，發動 機葉片涂層由于受到主要成分為 CaO?MgO?Al2O3?SiO2（CMAS）的環境沉積物的侵蝕和損傷，造成葉 片涂層早期剝落與失效，引起國內外高溫防護領域廣泛關注。特別是對于采用電子束物理氣相沉積 （EB?PVD）方法制備的常用 TBCs 材料——氧化釔穩定氧化鋯（YSZ），熔融態 CMAS 易通過柱狀晶間 隙、微裂紋滲入到涂層內部，產生嚴重腐蝕。著眼于先進航空發動機 TBCs 高溫服役過程中亟待解決 的 CMAS 腐蝕問題，通過成分改性的方法在 YSZ 材料中摻入適量的 Al2O3，形成一種 Al2O3?YSZ 復合 涂層（AYSZ 涂層），采用 EB?PVD 技術在氧化鋁陶瓷片表面分別制備出 YSZ 涂層與 AYSZ/YSZ 涂 層，研究了涂層物相、顯微組織結構演變規律，對比了 2 種涂層熱導率、高溫熱穩定性以及對熔融 CMAS 的抵抗能力。結果表明，在 AYSZ/YSZ 涂層體系中，YSZ 涂層微觀上呈“羽毛”結構，AYSZ 涂 層呈“微柱狀晶”結構，與 YSZ 涂層相比，AYSZ 涂層的孔隙率下降 12.6%，說明 AYSZ 更致密。 AYSZ 涂層在 1200℃ 下熱導率僅為 0.94 W/（m·K），比相同溫度下 YSZ 涂層隔熱性能更好，且在 1400℃ 長時間保持相穩定，具有優異的高溫穩定性。AYSZ 層表現出一定的阻熔融 CMAS 腐蝕能力， 這是因為涂層的致密“微柱狀晶”結構以及涂層與熔融 CMAS 反應形成的含有 CaAl2Si2O8、 MgAl2O4 和 CaAl4Si2O11 等高熔點化合物的反應犧牲層，共同阻礙了 CMAS 熔體向涂層內部滲入。所 研制的新型 AYSZ 陶瓷隔熱涂層實現了高效隔熱、長時高溫穩定性以及抗熔融 CMAS 腐蝕的功能，為 航空發動機長壽命抗腐蝕 TBCs 的發展提供了理論和技術指導。

陽離子協同取代策略助力錫基鈣鈦礦發光調控

作者：陸洲1,2，朱嘉樂1，周鑫1，趙璐1，張素銀1，馮旭輝3，蔡培慶3，魏欽華1，尹航1,4*，秦來順1

1 中國計量大學材料與化學學院

2 浙江工業大學材料科學與工程學院

3 中國計量大學光學與電子科技學院

4 隆德大學化學物理系

摘要：216型金屬鹵化物鈣鈦礦（即A2BX6）因其優異的環境友好性和光電性質，近年來受到廣泛關注。然而，帶隙寬、成本高、發光性能差等因素限制了此類材料在光電領域的進一步應用。為實現216型錫基鈣鈦礦光學性能的優化調控，協同取代A位和B位陽離子成為了一種有效的策略。采用低成本、高產率的溶液結晶法，在不同溫度條件下成功合成了Bi3+摻雜的Cs2SnCl6和（BTP）2SnCl6（BTP+=C25H22P+）粉末晶體。綜合結構與光學表征結果發現，Cs2SnCl6:xBi3+與（BTP）2SnCl6:xBi3+均表現出明亮的藍色自陷激子（STE）發光，在Bi3+摻雜濃度變化下，兩者均可實現對發光性能的有效調控；當Bi3+摻雜濃度為5%時，STE發光性能調節至最優。值得注意的是，由BTP+取代Cs+后，材料在Stokes位移、半峰寬、熒光衰減壽命和色度坐標等方面均表現出顯著差異，這源于不同尺寸和功能的A位陽離子引起的晶格孤立性差異，進而影響了A2SnX6的激發態載流子動力學行為。基于上述差異，進一步制備了具有溫度響應特性的雙色熒光防偽印章，展現了該類材料在防偽識別等應用場景中具有潛力。

自驅動納米發電機及其生物醫學應用研究

作者：李曉燁1，呂其英1，王征1,2，王琳1,3*

1 華中科技大學同濟醫學院協和醫院組織工程與再生醫學研究中心

2 華中科技大學同濟醫學院協和醫院胃腸外科

3 華中科技大學同濟醫學院協和醫院臨床檢驗科

摘要：穿戴式/植入式醫療設備的可持續運行對于下一代個性化醫療至關重要。然而，有限的電池容量是大多數穿戴式/植入式醫療電子設備面臨的關鍵挑戰。人體富含機械和化學能（如呼吸、運動、血液循環、葡萄糖的氧化還原等），已有多種方法從機體獲取機械能為穿戴式/植入式醫療設備供電的。綜述基于壓電效應、摩擦電效應的納米發電機能量收集器的原理，分析用于穿戴式/植入式醫療設備納米發電機材料的選擇與設計、能量輸出、耐久性及其在生物醫學上的典型應用和評估標準。PENG 更適于用作高頻振動收集能量，而 TENG 設備能更有效地將頻率低于 4 Hz 的機械能轉換為電能，這使其能夠從人體的低頻運動（如胃腸運動）中收集能量。兩者均可將機體的機械能轉化為有用的電能，為各種穿戴式和可植入式微型電子醫療設備提供動力。依據穿戴式/植入式醫療設備的實際需求，討論了納米發電機的前景和面臨的挑戰。自供電的納米發電機可以收集生物信息并充當電子醫療器件的電源，從而能夠應用于健康監測和生理功能調節，如監測生理信號（心率，血壓，呼吸節律，運動），藥物輸送，神經刺激等。隨著生物醫學設備的開發應用不斷增加，未來會繼續帶來新的診斷工具和更有效的醫學治療方式。

基于時空演變的西部地區交通碳排放分布特征及空間關聯效應研究

作者：鞏海秀，付偉*

西南林業大學經濟管理學院

摘要：以中國西部地區為研究對象，基于 2013—2022 年省級面板數據，采用“自上而下”法測算交通碳排放量，運用標準差橢圓和空間莫蘭指數方法，從時空分布、重心遷移和空間關聯 3 個維度系統分析西部交通碳排放的演變特征。結果表明：西部地區交通碳排放總體呈緩慢增長趨勢，空間上呈現“南北高、中間低”的非均衡分布格局；碳排放重心由西北向西南方向遷移，且存在明顯的向心聚集特征，研究結論可為西部地區制定差異化、協同化的交通碳減排政策提供科學依據。

政策建議

中國交通運輸安全發展效率時空演化與對策

作者：產健1，李琦1，許正中2

1 中國科協創新戰略研究院

2 中共中央黨校（國家行政學院）經濟學教研部

摘要：為科學評估中國交通運輸行業的安全發展成效，基于超效率松弛度量（SBM）模型和地理時空加權回歸（GTWR）模型，測度了 2005—2017 年中國 30 個省份交通運輸安全發展效率并分析其演化特征與影響機制。研究發現，中國整體安全發展效率雖穩步上升，但區域差異顯著，呈現“東高西低”分布格局，且效率演化表現出明顯的空間集聚和“俱樂部趨同”特征；道路密度、人均汽車擁有量等對效率提升有積極作用，教育、收入和產業結構等在多數地區反呈負效應，表明交通安全水平并不隨社會發展自動改善。基于此，提出了推進智慧治理體系建設、構建區域協同機制和激發公眾參與活力等建議，以提升交通安全治理效能。

科技人文

追蹤“錢學森之問”：版本流變及各方解答

作者：歐七斤

上海交通大學檔案文博管理中心

摘要：“錢學森之問”是 21 世紀以來教育界一個令人矚目的“現象級”事件。從錢學森晚年提出問題，到他逝世后被總結為“錢學森之問”，再到引發熱議，在流傳過程中“錢學森之問”形成不同的版本。梳理比較了各種版本的源流，在澄清了不實“添加”的基礎上指出，“錢學森之問”的意義在于引導關心教育的人士聚焦于對中國杰出人才培養模式的反思與革新，并切實推動了教育界付諸行動；同時“錢學森之問”是一個開放的長線問題，將伴隨中華民族偉大復興之路對杰出人才的渴求，短期內不會終結。

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《科技導報》創刊于1980年，中國科協學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的研究成果、權威性的科學評論、引領性的高端綜述，發表促進經濟社會發展、完善科技管理、優化科研環境、培育科學文化、促進科技創新和科技成果轉化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、科技新聞、科技評論、專稿專題、綜述、論文、政策建議、科技人文等。