今日科技话题：世界首个六倍体小麦基因组图谱完成、多摄入麸质或降低患糖尿病风险、马约拉纳任意子、探秘木星“条纹”

《科学》杂志8月17日在线刊发一篇研究论文，显示世界上首个六倍体小麦基因组图谱完成。论文由国际小麦基因组测序联盟协作完成，其中西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室宋卫宁教授团队，作为中国唯一参与并承担实质性研究工作的团队，完成了其中7DL染色体物理图谱构建及序列破译工作。

据介绍，相较于其他作物，小麦是唯一一个尚未完成全基因组测序的物种。因为小麦基因组体量特别庞大，是人类基因组的5倍，是水稻基因组的40倍，同时又是典型的异源多倍体基因组，重复序列极高。为了获得面包小麦的高质量基因组序列，从2005年开始，国际小麦基因组测序联盟将普通小麦品系“中国春”的21条染色体进行了分离，并构建了相应的细菌人工染色体文库，后续的物理图谱构建、细菌人工染色体测序和序列的组装与分析则由联盟各成员分担。

宋卫宁介绍说，小麦7DL染色体物理图谱构建及序列破译工作是一个全新的探索，没有经验可循，仅7DL染色体的大小，就相等于整个水稻基因组。而物理图谱构建及序列组装、分析和破译的工作量，要远远超过相应的水稻基因组。在国家“863”计划和其他项目的支持下，经过近10年的不懈努力，中国团队终于完成了7DL染色体物理图谱构建及序列破译工作。

专家表示，世界首个六倍体小麦基因组图谱完成，可以说是获得了研究小麦的一个“密码本”，将帮助科研人员更好地掌握小麦的生长发育规律。

——《人民日报》

▲麸质摄入与Ⅱ型糖尿病风险剂量效应关系

近日，中国科学院上海生命科学研究院宗耕课题组揭示了麸质摄入与长期Ⅱ型糖尿病风险之间呈负相关的关系。并且，研究指出，对于没有麸质过敏反应的人群而言，刻意回避日常膳食中的麸质对预防Ⅱ型糖尿病没有明显好处，反而会导致谷物纤维和其他有益于健康的营养物质摄入降低。相关研究成果发表在《糖尿病学》期刊上。据悉，这也是国内外第一个研究麸质摄入与长期Ⅱ型糖尿病风险之间关系的前瞻性队列研究。

麸质是小麦、大麦和黑麦胚乳中的主要贮藏蛋白。中国人日常饮食中，所吃的“面筋”就是面粉经过反复水洗后剩余的麸质。在全世界范围内，仅有少量人（约1%）对麸质过敏，导致自身免疫反应并引起乳糜泻。

在过去一段时间，“无麸质饮食”在许多国家越来越受欢迎。大众普遍认为摄入无麸质饮食有益健康，特别是对控制体重有好处。但是这种观点缺乏关于麸质摄入对人群健康影响的证据。一些小型干预研究报道，高剂量的麸质摄入（60～100克/天）对健康个体和血脂异常人群无明显副作用，而每天摄入60～80克麸质可降低血脂、血压，减少氧化应激。

为了研究麸质摄入对健康的潜在影响，本研究检验了人群中典型麸质摄入量（2～12克/天）与Ⅱ型糖尿病之间的关系。

通过分析三次大规模的前瞻性队列研究中利用膳食调查问卷获得的随访数据，该研究发现在20～28年的随访中，调查人群（共计199794名男性和女性）的麸质摄入相对稳定，并与碳水化合物的摄入密切相关。麸质摄入最高五分位的人比最低五分位的人患Ⅱ型糖尿病的风险低13%。

——《中国科学报》

中国科学家领导的一支研究团队首次在超导块体中观察到了马约拉纳任意子，即马约拉纳零能模，对于未来构建高度稳定的量子计算机具有重要意义。该研究成果北京时间8月17日由国际顶级学术期刊《科学》在线发表。

量子计算机将带来颠覆式突破，但传统的量子比特很容易受到外界干扰而发生“退相干”（量子状态间丧失相互干涉性质），导致计算失败。马约拉纳任意子可以用来构造拓扑量子比特，解决困扰已久的“退相干”问题，未来有望构建高稳定、高容错、可拓展的量子计算机。

中科院物理研究所高鸿钧和丁洪领导的联合研究团队，利用极低温-强磁场-扫描探针显微系统取得这一发现。该成果具有高纯度、高温度且结构简单等特点，更容易实现对马约拉纳任意子的编织操纵。进一步实验发现，该马约拉纳任意子在6T以下磁场以及4K以下温度都能稳定存在。

丁洪介绍，这是首次在单一块体超导材料中发现高纯度的马约拉纳任意子，能在相对高的温度下实现，不容易受到其他准粒子干扰。同时，这预示着在其他的多能带高温超导体里也可能存在马约拉纳任意子，为马约拉纳物理研究开辟新的方向。

斯坦福大学物理系教授张首晟表示，一年前其团队发现的手性马约拉纳费米子，或称“天使粒子”，实验体系是由常规超导体与量子反常拓扑绝缘体构成的混合器件，现象在超低温的极端条件下才出现。此次研究的实验体系，许多物理性质优于混合系统，且不需要极端的超低温条件。这项发现将大大推动马约拉纳物理的研究。

1937年，理论物理学家马约拉纳预言了一种反粒子是其自身的基本粒子，被称为马约拉纳费米子，相关研究一直是物理学最前沿的问题之一。近年来，理论研究表明在凝聚态物质中也可能存在遵守马约拉纳性质的准粒子，这些准粒子可看作宇宙中真实粒子在固体中的影子，对其研究为人们操控和利用这些独特的物理性质提供了巨大的可能性。

——新华社

▲基于朱诺飞船提供的引力场测量数据，上海天文台研究提出两类木星环流形态。上海天文台 供图

透过望远镜看木星的人，会惊叹其表面靓丽的条纹结构。其实，木星条纹是沿着纬线方向横扫木星全球的大气环流，其风力强劲(风速高达120m/s)且持久。

中国科学院上海天文台行星物理与磁流体力学课题组的孔大力研究员和他的合作者，在多年行星物理与行星磁流体力学研究的基础上，提出了两类可能的木星环流形态。该研究成果新近发表在PNAS(《美国国家科学院院报》)上。

孔大力研究员8月19日向中新网记者透露，这两类可能环流形态，其中一类范围较小，风速比较高，另一类范围很大，风速比较慢，但二者产生的引力场扰动是一样。

“木星表面看到的是‘条纹’，实际上‘条纹’里面是人们看不到的信息，我们找到的就是里面的两类可能环流形态。”孔大力说。

木星的大气环流“谜团”，关系到木星内部结构、化学成分分布、磁场产生过程乃至内核的一些物理性质，不可谓不重大。

为了研究木星内部深处的环流结构和物理性质，2011年，美国宇航局(NASA)发射了“朱诺(Juno)号”木星探测器，该探测器于2016年进入环绕木星的轨道。

基于“朱诺号”提供的高精度引力场数据，孔大力研究员和他的合作者共同发展了木星环流模型和反演方法，并得出最新研究结果。

孔大力告知，上海天文台这项研究发现的这两类环流，还可能只是众多环流形态中的两种，木星的环流结构以及内部其它物理状态仍存在更多可能性。

——中国新闻网

日本太空电梯协会近日在福岛县最新测试了太空电梯技术，成功实现了机器人从“电梯”空中跳伞降落至地面，模拟了机器人未来在其他行星着陆的场面。

日本太空电梯协会日前在福岛县一个试验场进行了太空电梯试验并在社交网站上介绍了全过程。一个白色巨大气球垂着线缆飘在高空，升降机搭载机器人在强风中沿线缆高速升至距地面数十米处。随后，机器人从升降机中跳下并在空中打开降落伞着陆。

日本太空电梯协会成立已有10年，致力于推动太空电梯的研究开发，有超过20个大学的团队加入这一项目。协会目标是到2050年建设高度可达10万千米的太空电梯，进行太空货物输送、太空采矿等。

日本太空电梯协会会长大野修一认为太空电梯将是人类探索太空资源的必要工具。太空电梯也被视为未来替代火箭的大规模太空运输工具。

2013年，日本研究人员曾试验让升降机到达1200米高空。除日本外，德国也在进行太空电梯试验。但太空电梯的构想还面临着线缆材料、宇宙工学等前所未有的种种难题。

——新华网

金属材料通过有针对性的折叠可展现全新的属性，虽然这仅是金属微观结构上的错位，不到百万分之一毫米，但对性能影响很大。现在，德国埃朗根—纽伦堡大学爱德曼·斯比克教授研究团队在石墨烯中找到了一种直接接触和移动这种错位的方法，这也为研究石墨烯纳米结构材料和拓展其性能铺平了道路。该研究已于近日发表在《科学进展》杂志上。

人们早就知道金属可以在不破裂的情况下变形，但这种变形原因直到20世纪40年代才被发现，即金属原子层面的晶体结构产生缺陷，所谓错位。当金属变形时，产生数以百万计错位并穿透材料。错位是金属材料轧制和锻造等加工技术的基础，也在日常生活中发挥重要作用，例如，汽车撞击时发生的金属材料变形吸收了撞击能量，从而可能拯救生命。

5年前，斯比克团队发现了所谓的双层石墨烯错位，这是由两个碳原子层构成的物质。斯比克教授称：“当我们在石墨烯中发现错位时，我们意识到已经找到了一种研究材料变形的理想模型系统。”但仅仅发现错位是不够的，还必须找到一种利用错位的方法。

为了能够拍摄到错位，研究人员采用了可在纳米尺度观测的电子显微镜。参与这项最新研究的博士研究生施瓦泽介绍说：“我们不仅可以看到试样纳米结构，而且可以直接与它们互动。例如，我们能够机械地移动纳米结构，定义热量或产生电势。”该装置的核心是一架小型机器人手臂，可以精确定位百万分之一毫米。机器人手臂配有细针，可以在试样表面移动，操纵单个错位。

研究人员最初对石墨烯抵抗机械应力的能力感到惊讶，设想在只有两层碳原子试样上用针尖施压，大多数材料都无法承受，但石墨烯毕竟是机械耐久性的世界纪录保持者，这使得研究人员能够用细钨尖针接触材料表面并移动错位。只有通过这种方式，科学家才能证明错位基本理论，同时也能获得关于错位如何相互影响和相互作用的新见解。

——《科技日报》