4. 揭示人類遺傳物質(zhì)傳遞的關(guān)鍵步驟

DNA復(fù)制是人類遺傳物質(zhì)在細(xì)胞之間得以精確傳遞的基礎(chǔ)，人們對(duì)高等生物中識(shí)別DNA復(fù)制起始位點(diǎn)的具體過(guò)程并不清楚，這在一定程度上也阻礙了人們對(duì)癌癥發(fā)生發(fā)展機(jī)制的理解。

中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所李國(guó)紅團(tuán)隊(duì)及其合作者揭示了一種精細(xì)的DNA復(fù)制起始位點(diǎn)的識(shí)別調(diào)控機(jī)制。該研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白變體H2A.Z能夠通過(guò)結(jié)合組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶SUV420H1，促進(jìn)組蛋白H4的第二十位氨基酸發(fā)生二甲基化修飾。而帶有二甲基化修飾的H2A.Z核小體能進(jìn)一步招募復(fù)制起始位點(diǎn)識(shí)別蛋白，從而幫助DNA復(fù)制起始位點(diǎn)的識(shí)別。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，被H2A.Z-SUV420H1-H4K20me2通路調(diào)控的復(fù)制起始位點(diǎn)具有很強(qiáng)的復(fù)制活性，并偏向在復(fù)制期早期被激活使用。在癌細(xì)胞中破壞該調(diào)控機(jī)制后，癌細(xì)胞的DNA復(fù)制和細(xì)胞生長(zhǎng)都受到了抑制。在T細(xì)胞中破壞該調(diào)控機(jī)制后，T細(xì)胞的免疫激活也受到了抑制。

該研究闡述了一個(gè)新穎的由H2A.Z介導(dǎo)的DNA復(fù)制表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，對(duì)理解高等生物DNA復(fù)制起始位點(diǎn)的識(shí)別提供了新的視角，為解決長(zhǎng)期存在的真核細(xì)胞DNA復(fù)制起始點(diǎn)選擇啟動(dòng)問(wèn)題做出了重要貢獻(xiàn)。

DNA復(fù)制起始調(diào)控的表觀遺傳機(jī)制，圖|科學(xué)網(wǎng)

5. 研發(fā)出具有超高壓電性能的透明鐵電單晶

弛豫鐵電單晶[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, PMN－PT]具有優(yōu)異的壓電效應(yīng)，已廣泛應(yīng)用于超聲成像、聲吶裝備和微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）等領(lǐng)域。

然而，自其發(fā)現(xiàn)20多年以來(lái)，壓電性能就再?zèng)]有新的突破，并且由于鐵電疇壁的存在，導(dǎo)致其透光率低，無(wú)法滿足當(dāng)前壓電器件多功能、高靈敏度的發(fā)展需求，急需新的理論和設(shè)計(jì)方法。西安交通大學(xué)徐卓教授研究團(tuán)隊(duì)揭示了弛豫鐵電單晶高壓電效應(yīng)的起源，研發(fā)出了釤摻雜的PMN－PT單晶，其壓電性能超過(guò)4000 pC/N，相比未摻雜單晶提高了一倍。在此基礎(chǔ)上，利用電疇結(jié)構(gòu)調(diào)控，消除了單晶中對(duì)光起散射作用的鐵電疇壁，首次在PMN－PT單晶中同時(shí)獲得了高壓電性和高透光性，突破了長(zhǎng)期以來(lái)二者難以共存的國(guó)際難題。其壓電系數(shù)比現(xiàn)有的透明壓電單晶LiNbO3提高了100倍，電光系數(shù)最大可提高40倍，同時(shí)還具有更高的抗光損傷閾值和非線性光學(xué)效應(yīng)。

這種透明鐵電單晶可大幅提升光聲成像系統(tǒng)在乳腺癌、黑色素瘤和血液疾病診斷中的成像分辨率，也為研制高性能電光調(diào)制器、光學(xué)相控陣和量子光學(xué)器件提供了一種全新的關(guān)鍵材料。這種具有優(yōu)異電光、聲光和聲－光－電耦合效應(yīng)的單晶材料，有望進(jìn)一步開(kāi)辟更多新的應(yīng)用領(lǐng)域。

高壓電性透明鐵電單晶與傳統(tǒng)鐵電單晶的對(duì)比，圖|科學(xué)網(wǎng)

6. 2020珠峰高程測(cè)定

珠峰高度長(zhǎng)期以來(lái)受到全世界關(guān)注，精確測(cè)定珠峰高度并向全世界公布，彰顯國(guó)家綜合實(shí)力和科技水平。

2020珠峰高程測(cè)量，中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用多種現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)重大技術(shù)創(chuàng)新突破，獲取了歷史上最高精度的珠峰高程成果。此次珠峰高程測(cè)量，北斗衛(wèi)星定位技術(shù)和國(guó)產(chǎn)測(cè)量裝備首次全面擔(dān)綱主力，國(guó)產(chǎn)測(cè)量裝備應(yīng)用實(shí)現(xiàn)重大突破。首次完成了峰頂?shù)孛嬷亓y(cè)量，獲取了人類歷史上第一個(gè)珠峰峰頂?shù)闹亓y(cè)量結(jié)果，有助于提升珠峰高程測(cè)量精度。科學(xué)家團(tuán)隊(duì)克服珠峰地區(qū)極端氣象和惡劣環(huán)境，首次實(shí)現(xiàn)珠峰峰頂及周邊區(qū)域1.27萬(wàn)平方千米的航空重力、光學(xué)和激光遙感測(cè)量的歷史性突破，填補(bǔ)了珠峰地區(qū)重力資料空白，大幅提升了珠峰高程測(cè)量的精度。

與2005年珠峰高程測(cè)量相比，珠峰地區(qū)大地水準(zhǔn)面精度提升幅度達(dá)300%。中國(guó)和尼泊爾科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)展科技合作，首次建立了基于全球高程基準(zhǔn)的珠峰地區(qū)大地水準(zhǔn)面，歷史上首次共同確定了基于全球高程基準(zhǔn)的珠峰雪面高程8848.86米。除此之外，珠峰測(cè)量獲取的豐富觀測(cè)數(shù)據(jù)成果，將為珠峰地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)、自然資源管理、地質(zhì)研究與調(diào)查、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、氣候變化和冰川凍土研究等領(lǐng)域提供寶貴、翔實(shí)的第一手資料。

5月27日，2020珠峰高程測(cè)量登山隊(duì)在峰頂合影留念。新華社特約記者扎西次仁攝

7. 古基因組揭示近萬(wàn)年來(lái)中國(guó)人群的演化與遷徙歷史

在國(guó)際古基因組學(xué)領(lǐng)域，有關(guān)東亞，尤其是中國(guó)史前人群的古基因組研究非常匱乏。

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所付巧妹研究團(tuán)隊(duì)首次針對(duì)中國(guó)南北方史前人群展開(kāi)時(shí)間跨度最大、規(guī)模性、系統(tǒng)性的古基因組研究，通過(guò)前沿實(shí)驗(yàn)方法成功獲取我國(guó)南北方11個(gè)遺址25個(gè)9500-4200年前的個(gè)體和1個(gè)300年前個(gè)體的基因組，揭示中國(guó)人群自9500年以來(lái)的南北分化格局、主體連續(xù)性與遷徙融合史。研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)南北方主體人群9500年前已分化，但南、北方同期人群的演化基本是連續(xù)的，沒(méi)有受到明顯的外來(lái)人群的影響，遷徙互動(dòng)主要發(fā)生在東亞區(qū)域內(nèi)各人群間；此外明確以臺(tái)灣島原住民為代表、廣泛分布在太平洋島嶼的南島語(yǔ)系人群，起源于中國(guó)南方沿海地區(qū)且可追溯至8400年前。

該項(xiàng)成果填補(bǔ)了東方尤其是中國(guó)地區(qū)史前人類遺傳、演化、適應(yīng)的重要信息缺環(huán)，為闡明中華民族的形成過(guò)程及修正東亞南方人群演化模式做出重要科學(xué)貢獻(xiàn)。

東亞南北方不同時(shí)期人群的遺傳特點(diǎn)變化示意圖，圖|科學(xué)網(wǎng)