科技进展

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1. 基于水凝胶“固相”PCR多重快速检测技术

许波, 李蕤耀, 巫金波

自然杂志 DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.015
预出版日期: 2026-08-14

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2. MASLD与CVD共病中的肠道菌群：肠-肝-心轴的机制探索与干预前景

赵昕曈, 范晨敏, 陈昭阳

自然杂志 DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.011
预出版日期: 2026-08-14

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3. 给DNA 装上“导航系统”——DNA 纳米结构的靶向修饰

梁偲, 唐子圣, 刘霞

自然杂志 2026, 48 (3): 241-246. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.013

摘要（134）

PDF（pc）（3462KB）（113）

在精准医学时代，治疗与诊断的有效性不仅取决于药物或探针本身的功能，更取决于其能否准确到达目标部位。而如何实现分子在体内的精准定位，已成为制约多种生物医学技术进一步发展的核心问题之一。DNA纳米结构是一类由DNA构筑的可编程纳米结构材料，具有结构精确、生物相容性好以及功能单元可空间编排等优势，为构建精准递送体系提供了新的材料基础。本文系统阐述DNA纳米结构的基本概念、靶向性修饰的原理与方法，重点分析其通过分子识别标签、物理特性调控及细胞内定位策略实现多级靶向的机制，并展望其在疾病治疗、成像诊断与细胞操控中的潜在应用。同时，本文也探讨了当前面临的稳定性、安全性及规模化挑战，并展望DNA纳米技术与人工智能、动态响应系统结合的未来发展方向。

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4. 手性碳点的控制合成及其生物应用

莫尊理, 张曾栋

自然杂志 2026, 48 (2): 152-162. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.011

摘要（357）

PDF（pc）（4723KB）（723）

手性碳点是在传统碳点基础上引入手性结构或手性超结构的一类新型碳基纳米发光材料，兼具碳点的优良光学特性与手性光学响应，在手性识别、生物成像和生物医学工程等领域展现出广阔应用前景。围绕“控制合成”这一主线，文章概述手性碳点的结构特征与光学基础，系统梳理手性前驱体直接碳化、表面手性修饰、手性模板/超分子自组装等几类主要合成策略，重点讨论影响发光波长、量子产率与手性不对称因子的关键调控参数。在生物应用部分，介绍手性碳点在细胞成像、手性选择性传感、手性电化学界面构筑等方面的代表性进展，并简要评述其在药物递送、手性光疗及生物信息编码中的潜在用途。最后，从结构–性能构效关系、合成可重复性、长期安全性与跨学科协同等角度分析当前存在的主要问题，并展望通过精准分子设计、绿色可持续前驱体、多模态成像与治疗一体化等方向推动手性碳点走向更高层次生物应用的可能路径。

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5. 从“啤酒灵魂”到健康守护者——啤酒花的药食同源新发现

辛海量, 夏天爽, 尉凯宁, 朱革新, 赵凯, 林景超

自然杂志 2026, 48 (2): 162-168. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.013

摘要（276）

PDF（pc）（5263KB）（249）

在“食”的领域，作为药食同源植物，啤酒花(Humulus lupulus L., hops)是啤酒酿造不可或缺的辅料，被称为“啤酒灵魂”。在健康领域，过去的一个世纪中，其多方面的药理作用被发现并受到关注。近年来，作者研究团队创新性地揭示了啤酒花“一体两面”的调节尿酸代谢作用：其所含树脂类成分(苦味酸)具有升尿酸作用，而黄酮类成分呈现“一石四鸟”式的降尿酸、抗痛风作用。啤酒花的价值正快速从啤酒酿造延伸至功能食品和创新药物研发等领域，具有更广阔的开发应用前景。

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6. 磁性斯格明子材料及其研究进展

刘加琪, 奚忆莲, 张靖伟, 石含清, 杜轶

自然杂志 2026, 48 (1): 64-78. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.009

摘要（437）

PDF（pc）（8862KB）（334）

对高存储密度的迫切需求促使人们对新型自旋电子器件进行了广泛的研究。磁性斯格明子是一种具有涡旋的磁结构，具有准粒子特性并且受到拓扑保护。因其具有小尺寸、拓扑稳定性，以及低电流阈值驱动等优势，有望应用于自旋电子学等相关领域。本文结合该领域最新研究，对磁性斯格明子的种类与性质、产生机制、材料体系和诱导调控方法等内容进行了较为详细的综述，并总结了斯格明子应用于赛道存储所面临的挑战与前景。

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7.

古生物学与地层学大数据及其应用

徐洪河, 刘炳材, 王凯

自然杂志 2025, 47 (6): 469-476. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.007

摘要（605）

PDF（pc）（2935KB）（407）

古生物学与地层学是地球科学领域的传统学科，也是基础学科，以岩石、地层和化石为研究对象，以认识生命演化、开展地质调查为研究目的。随着信息时代的到来，大数据相关的理念、方法与技术已经融入并深刻改变着古生物学与地层学的发展。古生物学与地层学数据体量大，类型多样，专业性强，应用门槛高。近年来，大数据在古生物学与地层学研究中得到广泛应用，基于数据分析的研究也逐渐开展，在古生物多样性、形态空间、时空分布、网络关系、地层的高分辨率对比、古地理重建、古生态系统演化、机器视觉、三维形态与功能重建等领域取得让人耳目一新的认识。这些研究积极推动着定量化甚至数据驱动的古生物学与地层学的发展。

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8.

纳米层状Al_xCoCuFeNi高熵合金强度和塑性的分子动力学模拟

陈兆彦, 林星睿, 孙雅轩, 张文宇, 刁可欣, 钱文星, 王乙同, 陈帅

自然杂志 2025, 47 (6): 477-487. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.015

摘要（517）

PDF（pc）（4363KB）（468）

在高熵合金的设计中，纳米层状结构与其力学性能之间的关联是一个至关重要的考量因素。深入理解这一关系有助于优化合金性能，从而满足特定应用需求。本文研究了具有不同纳米层状结构的Al_xCoCuFeNi高熵合金的力学性能，构建出一种高铝(H_Al)和低铝(L_Al)浓度层交替排列的高熵合金纳米层状结构。采用分子动力学模拟方法，详细研究了该结构的力学性能。研究结果表明，在Al_xCoCuFeNi高熵合金中，影响材料强度和进入塑性区域的关键因素是H_Al层的Al含量。在H_Al层的Al含量不变的情况下，随着L_Al层Al含量增加塑性应变平台长度呈现缩短趋势，材料会更早进入失效区域。同时，本文还探究了塑性区应力平台斜率的影响因素及塑性区出现应力平台的原因。结果表明，位错的穿层现象是影响塑性区应力平台斜率正负的重要因素，而应力平台的产生主要受合金各层之间Al含量差异的影响。这项工作能为纳米层状高熵合金的设计提供指导。

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9.

探秘沙漠微生物——从多样性到开发应用

董雷, 韩嘉瑞, 李帅, 蒋宏忱, 连文慧, 黄杰, 李梅香, 李文均

自然杂志 2025, 47 (6): 488-496. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.05.013

摘要（574）

PDF（pc）（2165KB）（178）

沙漠作为典型的极端生态系统，孕育了具有卓越环境适应性与开发潜力的独特微生物群落。本文系统综述了沙漠微生物多样性、功能机制与资源利用的研究进展。通过整合高通量测序、多组学与培养技术创新，揭示了微生物在极端胁迫下的适应策略，并构建了“多样性—功能—开发”一体化研究框架。研究显示，沙漠微生物代谢产物涵盖抗菌、抗肿瘤及抗辐射等活性化合物，在医药、农业和工业领域具有广阔的应用前景，在碳氮循环、生态修复及响应全球变化中也扮演关键角色。传统培养限制了大量“微生物暗物质”的挖掘，而跨学科技术融合正逐步突破该瓶颈。未来研究应聚焦于资源库建设、功能基因挖掘与绿色生物技术转化，为应对全球挑战提供科技支撑。

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10.

SMILE术后干眼及相关机制研究进展

武静, 张朝阳, 张敬法

自然杂志 2025, 47 (6): 497-503. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.010

摘要（614）

PDF（pc）（1896KB）（850）

近年来，飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术(femtosecond laser small incision lenticule extraction, SMILE) 以其微创、舒适、安全有效的特点逐渐成为屈光矫正的主流手术之一。然而，与其他屈光矫正手术类似，患者SMILE术后也存在干眼症状，严重者可导致患者视觉质量下降。术中角膜神经损伤是导致患者术后干眼的主要原因。此外，炎症介质产生、黏蛋白分泌减少和睑板腺功能障碍等病理机制导致泪膜中水样层和脂质层分泌不足和眼表润滑度下降，加重泪膜不稳定和术源性干眼症。本文主要阐述SMILE术后干眼临床特点和发生机制，并探讨SMILE应用于既往干眼症患者的安全性和有效性，以期为患者提供更好的视觉质量。最后，本文就SMILE围手术期干眼症的预防和治疗进行了展望。

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11. 植物孢粉素组分和结构研究进展

陈枭, 薛景石, 杨仲南

自然杂志 2025, 47 (5): 373-380. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.02.011

摘要（1090）

PDF（pc）（2538KB）（594）

孢粉素是一种生物高聚物，被认为是地球上最稳定的有机物之一。作为陆生植物孢子和花粉细胞壁的主要成分，孢粉素在植物从水生环境向陆地环境演化过程中扮演了关键角色。它通过独特的化学稳定性，增强了花粉和孢子细胞壁的抵抗能力，从而帮助植物适应陆地上的各种胁迫，如高温、干旱和紫外辐射等。尽管孢粉素在植物生殖过程中发挥着至关重要的保护作用，但其高稳定性一直成为解析其化学成分的重大挑战。然而，通过一系列结构、化学和遗传实验，研究人员在揭示这种生物聚合物的分子结构及其合成机制方面取得显著进展。科学家们利用基因定位技术，解析了参与孢粉素生物合成的途径，包括脂肪酸途径、苯丙烷途径和黄酮途径，这些途径在陆生植物中表现出相当的保守性。通过化学溶解方法结合核磁共振和质谱技术最近解析了孢粉素的核心结构——苯丙烷衍生物通过碳-碳键交叉偶联形成聚合物，而羟基脂肪酸通过交联这些聚合物，构成孢粉素的核心结构。这些新发现不仅为理解植物如何在陆地环境中应对胁迫的生殖机制提供了基础，也开启了利用这种丰富且稳定性极高的生物材料的新途径。

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12. 被子植物传粉综合征及其改变的分子机制

马艺荥, 侯星慧, 李朝斌

自然杂志 2025, 47 (5): 381-395. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.04.011

摘要（845）

PDF（pc）（2652KB）（1136）

大多数被子植物依靠动物传粉者将花粉传递到同种个体的柱头，从而确保繁殖成功。传粉者为植物提供传粉服务，植物则以花蜜等资源作为回报，这种互惠关系推动了植物花部特征(如花色、形态、气味和花蜜等)和传粉者的协同进化。不同的传粉者对上述特征有各自的偏好，这些与特定传粉者相适应的花部性状的集合被称为传粉综合征(pollination syndrome)。当环境条件或传粉者发生改变时，植物可能通过传粉者转变(pollinator shift)重塑传粉综合征，以适应新的传粉者。不同科属的研究均表明，传粉者转变不仅驱动花部性状的创新，还可以通过传粉者介导的生殖隔离促进不同种群间的分化，进而成为被子植物物种快速辐射分化的重要机制之一。然而，目前人们对传粉系统转变如何驱动物种形成的机制仍缺乏深入的研究。随着基因组学和分子遗传学的快速发展，驱动传粉者转变的关键基因的鉴定极大促进了人们对传粉者介导的生殖隔离形成机制的理解。本文首先简要介绍传粉综合征与传粉者转变的概念，然后重点回顾近年来传粉综合征转变的分子机制方面的研究进展，最后探讨传粉者介导的生殖隔离与其他生殖隔离机制的关系，以及其对物种形成的意义。

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13. 硅量子点及其在发光领域的研究进展

朱成祥, 金守义, 徐杰, 陈泽卿, 马凤阳, 陆明, 王松有

自然杂志 2025, 47 (5): 396-411. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.05.010

摘要（632）

PDF（pc）（22646KB）（591）

硅量子点(SiQDs)作为新兴的纳米半导体材料，因其优异的光致发光和电致发光特性、低毒性、环境友好性以及与硅基微电子工艺的良好兼容性，在光电子器件、发光二极管(LED)等领域受到广泛关注。相比传统III-V族半导体量子点，SiQDs的发光特性可通过尺寸调控、表面修饰及掺杂等手段进行优化，使其在多种应用场景中展现出极大的潜力。近年来，研究者们通过实验与理论相结合的方法深入探索SiQDs的发光机制，包括量子限制效应和表面配体等引起的发光，并在提升量子产率、增强发光稳定性等方面取得一系列突破。然而，如何进一步优化SiQDs的光电性能、提升其在实际器件中的适用性仍然是当前研究的重要挑战。本文综述了SiQDs的制备方法、光电特性及其最新应用进展，分析了其发展过程中面临的关键问题，并探讨了未来可能的发展方向。

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14. 弱毒真菌病毒在植物病害防治中的应用潜力

向阳建, 邹何, 徐波, 魏云林

自然杂志 2025, 47 (5): 412-418. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.04.012

摘要（746）

PDF（pc）（2359KB）（489）

植物病原真菌与真菌病毒的互作在生态系统中扮演着重要角色。研究表明，弱毒真菌病毒能够显著降低植物致病真菌的毒力和侵染能力。部分病原真菌在病毒感染后，甚至可以转化为对植物有益的内生真菌。因此，利用弱毒真菌病毒作为生物防治剂已成为控制植物真菌病害的一种新兴且有应用潜力的策略。近年来，随着环境采样和分子生物学技术的飞速发展，真菌病毒的研究已取得显著进展，尤其在病毒、真菌与植物之间的复杂相互作用方面。本文综述了植物-真菌-病毒相互作用的研究进展，并探讨了该领域在植物病害防治中的应用前景。

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15. 电驱动智能窗

姜利海, 刘培荣, 王志浩, 巫金波

自然杂志 2025, 47 (4): 281-288. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.02.013

摘要（1209）

PDF（pc）（3644KB）（594）

随着全球能源消耗、能源短缺和环境污染的加剧，中国政府郑重提出“双碳”战略，以促进可持续发展。建筑能耗是能源消耗的主要部分，而窗户是能效最低的部分，因此研发兼具生态效益与舒适性的智能窗户成为迫切需求。智能窗种类丰富，而与光热刺激相比，电作为最可控的驱动力脱颖而出。电与电致变色材料和器件结构的组合，使电致变色材料成为智能调节光线的合适选择。由于传统的低辐射玻璃对光线无法调节，人们开始寻找其他种类的电驱动智能窗。基于此，本文分别介绍电致变色、聚合物分散液晶、悬浮颗粒装置三种电驱动智能窗的概念、结构、反应机理及应用，并简要介绍其性能指标。相信在不久的将来，电驱动智能窗会有更广阔的应用前景。

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16. 基于光栅芯片的冷原子真空计量

王云鹤, 李哲涵, 邓书金, 武海斌

自然杂志 2025, 47 (4): 289-293. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.04.006

摘要（655）

PDF（pc）（3709KB）（511）

真空计量在尖端制造业和前沿科学研究中具有不可或缺的作用。与传统计量手段相比，冷原子真空计量具备更低的计量下限和不偏移的校准稳定性等独特优势。本文通过自主设计的光栅芯片实现芯片冷原子的制备，研究了该紧凑型芯片冷原子系统的装载和耗散过程，并测量了系统的背景真空。实验结果表明，该紧凑型光栅芯片冷原子真空计量系统可满足真空计量的相关要求，真空测量结果可达3.2×10^-9 Pa。这项工作为未来冷原子真空计量的便携化、商用化提供重要参考。

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17. 硫族元素替换及双层堆垛对二维TMDs材料PtS₂电子结构及迁移率影响的理论研究

代玟, 裴田甜, 乔君毅, 方荣巍, 奚晋扬

自然杂志 2025, 47 (4): 294-302. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.02.012

摘要（679）

PDF（pc）（3838KB）（522）

近年来二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides, TMDs)展现了优异的电输运性质。为了理解其结构与性能的关系，本文利用第一性原理计算，深入研究了Se元素替换及双层堆垛对单层TMDs材料PtS₂电子结构及迁移率的影响，同时阐明了其背后的机理。研究发现，Se元素替换和双层堆垛均对价带顶附近的电子结构影响较大。电子结构的变化，使得单层结构的空穴迁移率随着元素替换数量的增加而减小，而双层堆垛能够较大幅度提升空穴迁移率。例如，在300 K下，由于等效电声耦合强度的减弱，在单层PtS₂上堆垛一层PtS₂或PtSe₂均可将空穴迁移率提升一个数量级。因此，堆垛是一种提升TMDs电输运性质的有效策略。我们的工作为进一步优化二维TMDs材料的电输运性质提供了理论指导。

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18. 晋北地区全新世中期遗址时空分布与气候演化的关系

李莲, 田庆春, 郭磊, 曹维明

自然杂志 2025, 47 (2): 139-146. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.03.015

摘要（711）

PDF（pc）（10216KB）（1620）

基于ArcGIS10.8软件并结合最近邻指数、核密度分析等方法，研究晋北地区全新世中期546处遗址的时空演变。结果表明：仰韶时期，遗址集中分布在研究区西部黄河沿岸；龙山时期，遗址数量激增，分布范围扩大，忻定盆地遗址分布最为集中；夏商时期，遗址数量减少，分布密度减小，大同盆地遗址数量明显减少，集中分布在忻定盆地。虽然龙山文化时期暖湿程度下降，但由于农业技术的进步以及生业经济的多样化，人类适应环境变化的能力提高，龙山文化逐渐繁荣。 4.0 ka BP前后，气候极端事件导致降水和温度都呈下降趋势，耕地面积减少，人地关系紧张，进一步引发社会动荡，导致夏商时期遗址数量骤减、文化衰落。

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19. 伊犁河流域山区径流的影响及其对气候变化的响应

席海洋, 许宝荣, 黄法融, 杨玉忠, 陈亚鹏, 陆志翔, 齐识, 宋斐, 陈雨晴, 曲林博

自然杂志 2025, 47 (2): 147-156. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.05.014

摘要（1218）

PDF（pc）（9371KB）（1748）

伊犁河流域是径流比较丰富的内陆河流域。伊犁河流域山区径流主要受气候、积雪、冰川、冻土、植被等影响。近年来随着全球气候变暖，该地区冬季温度上升，可能改变降水模式，增加冬季径流量的同时减少夏季径流量。伊犁河流域的冰川正在减少，短期内可能增加径流量，但长期将导致径流量减少。近年来该地区1月到3月的雪水当量减少，影响夏季基流量和径流量。此外，温度升高导致积雪融水量变化，增加径流不确定性。多年冻土退化影响地下水补给和径流路径，而植被退化则增加地表径流量，减少地下径流量，导致河流流量季节性波动加大。因此，气候变化对伊犁河流域径流的影响是多方面的，未来径流变化将更加复杂。

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20. 红细胞SDE形态转变的实验研究和数值模型

文海舟, 胡国辉, 刘心悦

自然杂志 2024, 46 (6): 448-460. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.05.012

摘要（1126）

PDF（pc）（3972KB）（1054）

红细胞的口形-双凹-刺突(stomatocyte-discocyte-echinocyte, SDE)形态转变对血液动力学及相关疾病有显著影响。红细胞膜的力学性质，如剪切模量、弯曲模量和膜蛋白连接能力等，对红细胞的形态起着至关重要的作用，并决定了红细胞在血液循环中的正常功能。如何基于红细胞微观结构的实验观测结果，建立一个能够描述SDE形态转变的数值模型来解释其生理学机制是一个具有挑战性的问题。文章概述了早中期关于红细胞SDE形态转变的实验和理论研究、近期基于物理化学因素和亚细胞结构变化的实验观测、红细胞黏弹性力学性质和血液黏度的测量方法，并介绍了各种研究红细胞SDE形态转变的数值模型，从实验和数值两个方面对红细胞SDE形态转变研究的进展和局限进行了综述，旨在为进一步深入研究SDE形态转变的力学生物学耦合机制提供一定的参考。

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