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[成果] 1800220325 安徽
Q25 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:信息传递在现代人类社会的生产与生活中扮演者重要的角色,信息安全是信息传递中的至关重要的问题,一直是人类信息学中的研究热点,伴随着量子计算的出现与发展,经典信息的安全已经受到巨大威胁,量子通信的安全虽有保证,但量子密钥分配的BB84协议也在一定程度上受到量子克隆的影响,因此量子克隆的研究对量子通信安全有着重要的意义。该项目针对量子克隆中的关键问题-量子克隆机的设计,提出的研究目标是设计多功能的确定性量子克隆机,在具体的研究过程中,课题组首先研究利用通用量子门实现多功能的量子克隆机。与经典计算相似,量子计算也可以简化由一些通用量子门组合来实现。经过研究,项目组提出一种理论可行的方案,利用单量子比特逻辑门和两量子比特逻辑门设计多功能量子克隆机,通过对一个单量子比特逻辑门和一个两量子比特逻辑门进行参数控制。就可以依据对拷贝目标量子态的了解程度改变这些参数就能够实现多种最优的确定性量子克隆,例如:最优对称与非对称1→2普适量子克隆、最优对称和非对称1→2相位协变量子克隆以及1→3经济性相位协变量子克隆。由于采用通用量子逻辑门来设计量子克隆机,所以这一实现过程既可以在单一系统中实现,也可以在多种系统组成的量子网络中实现。其次,结合具体的物理系统研究多功能量子克隆机,如:利用超导量子干涉器件(SQUID)与腔的共振耦合相互作用,或是非共振耦合相互作用来设计多功能量子克隆机;组合两种量子系统研究多功能量子克隆机,组合线性光学元件与腔量子电动力学系统设计可以拷贝光量子态与原子量子态的多功能量子克隆机,也研究可用于远程隐形传态量子克隆的多功能量子克隆机。并将多功能量子克隆的设计思路,应用于量子纠缠态的纯化与制备,利用一种设计纯化包括GHZ态,W态,Cluster态,或是制备多种纠缠态。所设计的多功能确性定量子克隆机的优势有两点:一是这种量子克隆机可以依据对拷贝目标量子态的了解程度选择不同的克隆过程,从而获得最优的量子拷贝复本;其次,也可要据需要令不同的量子拷贝复本携带不等的原量子态信息,虽然所得量子拷贝复本携带信息可能相对较少,却让原信息的发送与接收者更不易发现通信被干扰。研究成果也获得了国内外学者的认可,有学者在公开发表的论文中认为课题组的设计是量子克隆机的重要进展和非常有用的,著名学者范桁发表在国际著名期刊《Phys Rep-Rev Sec Phys Lett》上文章引用课题组多篇代表作,并有多个学者对课题组设计中加入的光学器件感兴趣,并最终采用组合光学器件与腔量子电动力学系统做出了非常有意义的工作,该项目共发表SCI收录论文35篇,8篇代表性论文被国内外专家学者SCI他引76次,单篇最高他引38次。
[成果] 1800180019 上海
Q75 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于生命科学分子遗传学领域。人类大约两米长的线性基因组如何有机折叠在直径约5微米的细胞核内形成复杂的三维结构是生命科学国际前沿的重大科学问题。该团队长期从事复杂蛋白质群调控与功能的分子遗传学研究,共发表40余篇高水平论文,SCI他引超过2800次。该项目在国家重大科学研究计划(973)项目的支持下,开发了DNA大片段在体遗传操作新技术新方法,研究了基因簇编码复杂蛋白质群的转录调控机制,发现了一个重要的三维基因组染色质高级结构形成的自然规律:人类基因组的一维序列包含有决定三维基因组结构的遗传信息,通过CTCF的方向性结合能够形成长距离染色质环,进而形成三维染色质高级结构,最终调控基因表达。主要科学发现如下: (1)发现了CTCF结合DNA具有方向性。证明了CTCF结合成千上万的基因组位点对于三维基因组的染色质折叠至关重要,CTCF结合位点的位置和方向决定了长距离染色质环化的特异性,并且大多数CTCF介导的染色质相互作用都建立在正向与反向的CTCF位点之间,揭示了基因组三维立体结构是如何由一维DNA序列所“编码”,因而阐明了DNA遗传信息在三维基因组结构建立与形成中的重要作用。三维基因组奠基人,HHMI研究员Dekker和MIT教授Mirny在一篇Cell文章中就四处强调了这一重大发现。 (2)发现了增强子具有方向性。通过自主开发的DNA片段遗传编辑技术,对增强子进行了原位反转,证明其方向性能够决定染色质拓扑结构域的架构和增强子与启动子之间特异性的远距离相互作用,从而在细胞核内物理空间上靠近启动子并激活其特异性转录。内源染色质DNA片段反转实验清楚地证明了增强子的方向性,修正了教科书中关于增强子没有方向性的概念,在学术届引起了广泛的反响。Nature Reviews把这一发现作为研究亮点进行了专门特别评述:“增强子的方向性对于基因调控至关重要”。 (3)发现了染色质环化在“细胞克隆特异性”启动子选择中的调控机理。阐明了原钙粘蛋白是在大脑皮层和苍白球神经元神经元迁移、连接、树突和轴突发育的新功能。每一个原钙粘蛋白的启动子选择是通过与下游远端的增强子形成的特异性染色质环实现的,从而决定了大脑神经元的单细胞“身份密码”和“自我排斥”。美国科学院院士、HHMI前主席、基因转录领域开拓者、伯克利加州大学Tjian教授在Cell论文中高度肯定了这一发现。 该项目第一完成人曾任973首席科学家,上海市优秀学科带头人,享受国务院政府特殊津贴。研究成果已发表一系列包括Cell、PNAS等国际著名学术杂志研究论文,得到了包括哈佛、MIT、牛津、剑桥、伯克利、UCSF、UCLA等著名高校国际同行的高度认可。8篇代表性论文被他引386次,包括17篇国际顶级期刊(14篇Cell,3篇Nature),47篇Cell和Nature子刊以及8篇PNAS。
[成果] 1800290176 北京
Q93-3 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:随着生物技术的迅猛发展,生物安全已经成为全世界共同关注的问题。对于病原微生物实验室来说,忽视生物安全可能导致病原微生物感染实验室操作人员、或泄露到周围环境中造成严重后果。我国拥有大量的病原微生物实验室,涉及医院、食药监部门、疾病预防控制部门、出入境检验检疫部门、动物疫控和药监部门、动卫中心以及高校科研院所等,这些实验室都必须通过配置生物安全柜,为实验人员配备生物防护服、生物防护口罩等措施来进行安全防护。为了保障微生物实验室的安全运行,使用模式微生物标准物质对个人防护装备的防护性能进行测试评价显得尤为重要。 为此,中国计量院医学生物所王晶研究员带领课题组,历时3年,成功研制出微米级和纳米级两种模式微生物标准物质,用于生物防护服、生物防护口罩等人员防护装备防护性能评价,保证我国人员防护装备防护性能评价生物监测数据的准确、可靠、可比,为安全监测提供计量技术支撑。 课题研究成果: (1)研究建立了模式微生物精准测量新方法: 传统的微生物测量方法是基于微生物培养,是常用的方法,但测量过程繁琐复杂、耗时、重复性差和不确定度大。课题组利用膜选择通透性原理的荧光染料标记模式细菌-粘质沙雷氏菌,采用针对衣壳蛋白和核酸的荧光染料标记模式病毒-噬菌体ΦX174,建立了粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174流式测量方法。粘质沙雷氏菌流式测量方法的测量范围是103-106个/毫升,线性系数(R2)大于0.99,相对扩展不确定度为2.7%。噬菌体ΦX174流式测量方法的测量范围为104-108个/毫升,线性系数(R2)大于0.99,相对扩展不确定度为3.7%。流式测量新方法只需30分钟即可完成,比传统测量方法快上百倍,此外,新方法的测量范围、重复性和不确定度均优于常用的平板计数法和噬斑计数法。模式微生物精准测量新方法,操作方便快捷、测量结果稳定且重复性强,因此,它们不仅有利于提升粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174的测量效率,也大大提高了测量结果的准确性和可靠性,具有广阔的应用前景。 (2)成功研制出微米级和纳米级两种模式微生物标准物质: 微生物的稳定保存是制备标准物质的重要前提和技术关键。课题组采用Plackett-Burman法和Box-Behnken响应面分析法,建立了微生物冻干保护剂的多变量系统寻优试验方法,研制出具有自主知识产权的模式细菌粘质沙雷氏菌和模式病毒噬菌体ΦX174保护剂。将研制的保护剂与粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174混合后经冻干制备成的饼状固体标准物质,其量值分别为(1.07±0.20)×1010CFU/mL和(2.40±0.48)×109PFU/mL。经均匀性检验和稳定性评估,粘质沙雷氏菌和噬菌体ΦX174标准物质均匀,并在-20℃温度条件下可稳定保存6个月以上。 (3)成果与知识产权: 课题研究过程中,发表文章4篇;研制噬菌体ΦX174标准物质和粘质沙雷氏菌标准物质2种,现已通过全国标准物质管理委员会审批,列入《中华人民共和国标准物质目录》,并统一编号分别为GBW(E)090823和GBW(E) 090824,颁发“国家标准物质定级证书”和“制造计量器具许可证”。
[成果] 1800290182 陕西
Q50 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:微流控芯片是一种微流体界面精确操作技术,即在微米尺度空间对流体进行操控。微流控芯片技术的特点在于可实现常规实验室诸多基本功能的微型化和集成化。该技术涉及多学科交叉研究领域,在有机合成、疾病诊断、药物筛选、环境监测等方面均有广泛应用。值得注意的是,微流控芯片技术正向生命科学研究领域大范围地发展。微流控芯片技术能够完成微米级尺度下多种细胞、亚细胞及分子水平的细胞研究。芯片单元的大规模集成,使实时、高通量细胞监测与分析应用成为可能。微流控芯片已应用于不同种类组织的细胞增殖、运动、通讯与信号转导和细胞分类筛选及组织微环境仿生模拟等研究。 以构建生命分析多功能集成微流控芯片为主线,以建立生命分析化学新技术和新方法为目的,在芯片设计与控制、微操作与分析平台构建及其应用等方面进行了系统深入的研究。该项目研究建立了一系列微流控芯片表面功能化的新方法;建立了一系列时间和空间可控的“细胞-微环境”相互作用研究多功能集成微流控芯片和人类重大疾病仿生平台构建新方法,并实现了芯片内心肌缺氧/再灌注与细胞移植模型的构建、中枢神经化学损伤与胶质细胞和药物原位修复的研究,以及肿瘤细胞与基质细胞相互作用的研究,发展了一系列基于多功能集成微流控芯片的外周血循环肿瘤细胞分离、肿瘤细胞与药物作用、高通量细菌分析、植物原生质体培养与融合、以及肿瘤细胞膜超微结构研究的新技术与新分析方法,初步揭示了动物细胞、植物细胞、细菌在微环境下的外界刺激应答规律;发展了一种急性心肌梗塞早期标志蛋白(肌红蛋白与脂肪酸结合蛋白)分析多功能集成微流控芯片和4种分析新方法,降低了试剂用量与检测时间,提高了肌红蛋白与脂肪酸结合蛋白检测的灵敏度与特异性。该研究成果在生命分析微流控芯片设计原理、微平台构建理念、精确控制策略及分析应用等方面有多项原始性创新,研制了16种新型生命分析微流控芯片和多种微分析新方法,为微流控芯片在生命分析化学中的应用提供了新的研究思路和基础性研究资料,特别是为分析化学家在细胞与分子水平研究生命活动规律,实时检测生命体内特异性标志物水平提供了新的技术平台和新的分析方法。该项目成果包括48篇SCI论文(其中SCI一区论文29篇,SCI二区论文11篇)和2项发明技术,包括在《分析化学》(Analytical Chemistry)(6篇)、《芯片实验室》(Lab on a Chip)(4篇)、《生物材料》(Biomaterials)(3篇)、《生物传感器和生物电子学》(Biosensors and Bioelectronics)(5篇)等IF>5.0期刊发表论文20篇。 主要成果与创新点: (1)微流控芯片表面功能化的研究。 (2)集成微流控芯片细胞与微环境相互作用的研究。 (3)多功能集成微流控芯片急性心肌梗塞早期标志蛋白分析的研究。 在今后的研究工作中,该项目将着重于建立系列疾病即时诊断芯片,探索多种简单、快捷、廉价的微型化生物分析新技术与新方法,加快多种疾病诊断技术的“家庭化”与“现场化”应用发展进程;同时,结合多种人畜共患病(如禽流感、狂犬病)和人类重大疾病(如癌症、糖尿病、脑中风)研究微操作平台技术和临床分析诊断技术发展现状,拟基于多功能集成微流控芯片技术,建立系列微型化生物仿生病理模型,重点探索可模拟体内微环境的、影响因素可控的实时分析研究新方法,为重大疾病发生、发展与治疗研究构建实用型新技术平台。
[成果] 1800290197 天津
Q93 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:微生物普遍以多细胞体系存在于自然界,99%的微生物不可纯培养。利用广泛分布于自然界的微生物多细胞体系为人类生产生活服务,是一种低成本、高效益的经济模式,已经在医药、食品酿造、环境保护、能源资源等领域得到广泛应用,同时人类也在根据需求不断创造新的多细胞体系。 现有的多细胞体系如维生素C二步法发酵、生活垃圾资源化利用、石油污染土壤的生物修复等使用的是自然形成或人工驯化的微生物混合菌群,普遍存在运行周期长、转化效率低、稳定性及可控性差等问题。运用合成生物学的方法和理论,以自然生命规律为蓝本,对多细胞体系进行有目标的设计、改造乃至重新合成,能够实现纯培养微生物无法完成的任务或提高现有多细胞体系的代谢功能,创造出针对生物医药、环境能源、生物材料等领域的新“生命体系”,带来新一轮工程技术革命,对解决与国计民生相关的重大生物技术问题具有长远的战略意义和现实的生态文明建设意义。 为解决合成微生物多细胞体系设计与构建、适配与调控等关键问题,研究团队开展了多细胞体系的设计与功能再造、细胞间信息互作的调控、细胞间物质流和能量流的优化等研究,使微生物多细胞体系内部细胞间达到互惠、偏利和协作等关系,并使所构建的多细胞体系的细胞间代谢物质、能量物质、信息物质实现相互作用协同,已在微生物电合成、木质纤维素产丁醇为代表的复杂底物利用等几个微生物多细胞体系的设计与构建上取得了一些阶段性成果。 项目主要阶段性成果: (1)微生物电合成: 以“劳动分工”(division-of-labor)为基本原则,设计、构建了一个由大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和希瓦氏菌3种微生物组成的合成型混菌产电体系,能够将葡萄糖中的化学能高效的转化为稳定、持续的电能。 构建的三菌体系能够将总共0.28克(11mM)的葡萄糖转化为超过15天稳定、高效的电输出,输出电压为理论电压的71%,效率为理论值的55.7%。对于“分工”策略的探索以及体系的设计、优化的方法,能够为未来设计更加复杂并且高效的、能够应用于生物能源、环境修复以及生产高附加值生物产品等领域的人工合成混菌体系提供一个很好的模型参考。 (2)复杂底物利用: 按照协作原则,设计构建了嗜纤维梭菌和拜氏梭菌偏利共生人工双菌系统,实现了利用混菌从玉米芯到丁醇的直接高效生产,无需外源添加纤维素酶,溶剂终浓度达到22克/升(与用淀粉糖培养基同样水平),为降低利用废弃农林生物质产溶剂丁醇的生产成本提供了一条新途径。实施效果: 团队从微生物互惠共生、偏利共生和协作等生态关系入手,基于细细胞间代谢物质、能量物质和信息物质相互作用的分子基础,提出并完善了微生物多细胞体系的工程设计原则;以多细胞体系功能最优化为导向,通过研究细胞间物质流、能量流和信息流的适配和优化机制,阐明了合成微生物多细胞体系的构造机制及调控策略;在电合成、复杂原料利用、生物转化3种类型的多细胞体系应用上实现突破,克服了微生物多细胞体系生物化工产品生产的技术瓶颈,可实现生物化工产品的工艺改进、效率提升和节能降耗,为多细胞体系应用的长远目标奠定基础,同时实现了合成微生物多细胞体系研究的方法创新、理论创新和应用创新。 项目实施4年时间内,已发表SCI收录论文225篇,培养博士毕业34人,硕士毕业99人。
[成果] 1700240709 广西
Q78 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:课题的来源及背景:2013年广西科学基金(青年基金项目)资助开展“三七中RNase-like贮藏蛋白基因克隆及表达”(2013GXNSFBA019087)课题研究,由广西壮族自治区药用植物园独立承担。研究的目的和意义:三七为主产云、桂地区的重要名贵中药材。三七根茎的蛋白质差异定量分析表明,RNase-like贮藏蛋白等差异表达蛋白质在其次生代谢及品质形成中发挥关键作用。该蛋白在红血细胞溶血方面具有抗补体活性、作为贮藏蛋白能增强对环境的适应性、构成gintonin糖脂蛋白参与广泛的生理过程等。克隆该蛋白相应基因对应深入其功能分析、三七种质品质及适应性改良具有重要意义。主要论点及论据:三七中RNase-like贮藏蛋白基因cDNA全长717bp(GenBank,kc751542),DNA基因全长1074 bp,包含有3个外显子和2个内含子,编码238个氨基酸,含有核苷酸结合的保守区域,属于RNase-T2超家族成员;RNase-like贮藏蛋白基因在三七根、茎、叶等组织中均有表达,且在3年生根组织中表达量最高;体外表达显示RNase-like贮藏蛋白具有核酸酶活性。创见与创新:项目从基因水平上对三七中具有生物活性的蛋白进行研究,其结果可以为应用现代生物技术实现三七的遗传改良奠定基础。社会经济效益及存在问题:社会经济效益:项目为应用基础研究,暂不产生直接的经济效益。存在的问题:项目实施中发现, RNase-like贮藏蛋白在原核系统中可能受到细菌限制修饰系统的影响而不表达,在真核表达系统中表达量低,其最佳的诱导表达条件尚需摸索。历年获奖情况:未获得任何奖项。成果简介:项目采用同源克隆法和RACE技术相结合,从三七根茎总RNA中成功的获得了RNase-like贮藏蛋白基因(GenBank,kc751542),其ORF全长717bp, DNA基因全长1074bp,包含有3个外显子和2个内含子,编码238个氨基酸,含有核苷酸结合的保守区域,属于RNase-T2超家族成员;实时荧光定量PCR确定RNase-like贮藏蛋白基因在三七根、茎、叶等组织中均有表达,且3年生三七根中表达量最高;在毕赤酵母GS115中进行甲醇诱导分泌表达,纯化后的蛋白具有核酸酶活性。该成果可以为深入研究该蛋白质的酶活性、免疫定位等分子功能,以及通过遗传工程技术创制三七优良新品种奠定基础。
[成果] 1700240788 广西
Q-33 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:技术领域:该实用新型属于灌装设备领域,具体的提供了一种培养基自动分装器。背景技术:生物培养基通常含有琼脂、卡拉胶等凝固剂,混匀过程中常温下不易溶解,易结成块状,传统的培养基分装前,通常需进行加热、使培养基溶解均匀后再灌装。该方法所需设备成本高,且耗能量大,不符合低碳环保的大众需求。近年来,也有些人提出以搅拌代替加热,但普通的搅拌装置搅拌效率低、使用时间长后容易出现泄漏等问题,且无法实现配置、搅拌和灌装的一体化。实用新型内容:该实用新型的目的是克服上述缺陷,提供一种轻便、实用的培养基自动分装器。该实用新型的技术方案:一种培养基自动分装器,包括支架、搅拌桶和由电机带动的搅拌装置,所述搅拌桶外侧设有控制面板,搅拌桶内侧间隔设有纵向挡条,搅拌桶底部设有分装孔,所述分装孔连接有分装管,所述分装管上依次设有开关、水泵和电磁阀,所述水泵、电磁阀与控制面板相连,所述控制面板上设有调量开关和调频开关。即通过控制面板来调节水泵、电磁阀的运转,从而控制培养基的分装量和分装频率等。使用时,将各种材料按一定配比倒入搅拌桶后,启动电机,搅拌装置将培养基搅碎并混匀。接着在控制面板上设置培养基的分装量、分装频率等,将分装瓶套在分装管上即可实现培养基的自动分装。纵向挡条的设置,在搅拌时通过对凝块琼脂或卡拉胶的不断撞击,增加阻力,促进其分散溶解,可缩短搅拌时间、提高搅拌质量。该实用新型优点:纵向挡条的设置,可缩短搅拌时间、提高搅拌质量。大、小分装管的设计,可很好地调节分装时培养基的流速,避免从分装管喷出的培养基力度太大而造成浪费甚至影响分装工人的人身安全。可同时设置多组分装孔和分装管,并分别控制每组分装管的分装频率和分装量,提高分装效率。搅拌桶内侧设有标尺,可按规定配比直接对各种原材料进行调配,减少量具的使用,方便操作。螺旋状搅拌叶片与螺旋锯齿状纵向挡条的配合,大大提高了搅拌效率和搅拌质量。
[成果] 1700240830 广西
Q945 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:菊花(特别是秋菊)是典型的短日照植物,其花芽分化和开花期受光周期调控,当自然日长少于菊花花芽分化的临界日长时,植株进入花芽分化期,所以生产上采用人工补光延长每天光照时间进行抑制花芽分化,达到延迟开花的目的。普遍采用高压钠灯、卤素灯、白炽灯等普通热光源进行补光,能耗高。植物对光的吸收是有选择性的,只有波长在400~700nm的光可用于光合作用,称为光合有效辐射,波长小于400nm的紫外光和700~800nm的远红光不能直接作用于光合作用,但可作为环境信号调节植物生长发育进程及代谢;波长大于800nm的光植物不能利用多以热辐射的形式耗散。因此,对于高压钠灯、卤素灯、白炽灯等能耗大的连续波长(300~1500nm或更宽波长范围)发光的光源(以下称普通光源),植物对其光能利用率低,同时由于其属于热光源,容易引起环境温度升高,不能接近植物照射,不利于精确调控植物的生长发育。该发明专利应用不同波长和光量子通量密度的1种蓝光和2种红光LED灯按照一定比例配制成照射单元,对菊花生长点进行照射处理,可有效抑制花芽分化,达到人工调控开花,按照预定日期上市目的,并且其效果显著优于普通光源白炽灯,并可极大降低能耗(用电量)。主要技术内容包括:在菊花开始花芽分化前,在植株垂直上方500px-2000px高的地方按照每平方米栽培面积安装一个照射单元,每天晚上22:00-2:00对菊花进行照射4个小时,在菊花计划收获日之前40-45天停止照射。照射单元由蓝光、红光A、红光B三种LED灯按灯的个数比例为蓝光:红光A:红光B=3:6:6的比例组合成1个照射单元,每个照射单元中三种LED灯平均分布在同一平面。蓝光LED灯平均分布在直径为75px-125px的圆周上,红光A的LED灯平均分布在直径为175px-225px的圆周上,红光B的LED灯平均分布在直径为275px-325px的圆周上,三个LED灯所在的圆周圆心重合。LED灯的技术指标为:蓝光波长450±10nm、光量子通量密度0.78μmol·m-2·s-1;红光A波长630±10nm、光量子通量密度0.79μmol·m-2·s-1;红光B波长660±10nm、光量子通量密度0.15μmol·m-2·s-1。
[成果] 1700450704 广西
[Q78, R28] 应用技术 医学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:该项目是广西自然科学基金面上项目“三七转录组、表达谱的高通量测序及皂苷合成关键酶的克隆研究”,(任务书编号:2013GXNSFAA019207)的经费资助而完成的。由广西壮族自治区药用植物园独立承担。技术原理及性能指标:技术原理:利用第二代高通量Solexa测序技术对1-4年生三七根的转录组和表达谱进行了研究,发现三七皂苷生物合成通路中已知基因;研究转录组数据中大量Unigenes的实时表达,结合三七皂苷的含量变化规律,从CYP450基因Unigene中和UDPG基因Unigene中筛选出候选基因;利用RT-PCR技术,克隆出三七皂苷生物合成相关的基因,并对全长基因进行功能分析。阐述了三七皂苷生物合成的分子机制。探讨三七中皂苷含量的HPLC分析方法、海拔对三七抗氧化酶活性与光合色素的影响、打破三七休眠和三七避雨栽培技术等研究,为三七育种和种植服务。性能指标:转录组测序得到55,155,156条reads,碱基数为4,963,964,040个bp,约合4.9G的数据,最终得到96704条Unigene。发现与次生代谢相关的unigene共2517条,其中涉及萜类骨架合成的Unigene有111条;发现了其他CYP450基因Unigene 384个、glycosyltransferase基因Unigene 120个和glucosyltransferase基因Unigene 219个。在研究大量Unigenes的实时表达中,1-4年生四种年龄之三七根的表达谱均得到500万个以上表达标签(Clean Tags)。结合三七皂苷的含量变化规律,已从384条CYP450基因Unigene中选出9条候选基因,219条UDPG基因Unigene中选出8条候选基因。利用RT-PCR技术,克隆出三七皂苷生物合成相关的基因----PnFPP、PnSQE、PnSQS、PnCAS的一共4条基因全长,并对全长基因进行了功能分析。初步阐述了三七皂苷生物合成的分子机制。完成广西不同年限三七中皂苷含量的HPLC分析、海拔对三七抗氧化酶活性与光合色素的研究和三七避雨栽培技术研究;申请了国家发明专利一种打破三七块根休眠方法及其诱导剂,起草广西地方标准“中药材田七松树林下种植技术规程。技术的创造性与先进性:通过测序,获得了4.9G的原始数据,拼接获得96704条Unigene序列,发现与次生代谢相关的unigene。通过实时表达和含量变化规律的研究,筛选出共17条候选基因。克隆出4条三七皂苷生物合成相关基因的基因全长,并对全长基因进行了功能分析。申请了国家发明专利一种打破三七块根休眠方法及其诱导剂;起草广西地方标准“中药材田七松树林下种植技术规程。技术的成熟程度,适用范围和安全性:技术的成熟度:通过三年的研究,技术上已较成熟,克隆出4条三七皂苷生物合成相关基因的基因全长,并对全长基因进行了功能分析。申请了国家发明专利一种打破三七块根休眠方法及其诱导剂,起草广西地方标准“中药材田七松树林下种植技术规程。发表论文3篇。适用范围:适用于广西境内的三七育种和种植。安全性:该研究对大气、土壤、水分不造成污染。应用情况及存在的问题:应用情况:利用该研究方法能有效地克隆皂苷合成关键酶基因,加快了三七分子育种、生物合成和抑制其分支途径来提高产量和含量研究进程。发明专利一种打破三七块根休眠方法及其诱导剂和“中药材田七松树林下种植技术规程,在广西药用植物园科研种植基地、那坡三七生态种植基地得到已小规模应用。存在的问题:该研究虽已阐述了三七皂苷生物合成的分子机制。但三七基因功能验证、蛋白质组和miRNA测序等环节没有做好。有待于进一步研究。历年获奖情况:该项目暂未获得任何的奖项。成果简介:该项目利用第二代高通量Solexa测序技术对1-4年生三七根的转录组和表达谱进行了研究,发现三七皂苷生物合成通路中已知基因;研究转录组数据中大量Unigenes的实时表达,结合三七皂苷的含量变化规律,从CYP450基因Unigene中和UDPG基因Unigene中筛选出候选基因;利用RT-PCR技术,克隆出三七皂苷生物合成相关的基因,并对全长基因进行功能分析。阐述了三七皂苷生物合成的分子机制。完成广西不同年限三七中皂苷含量的HPLC分析、海拔的三七抗氧化酶活性与光合色素的研究和三七避雨栽培技术研究;申请了国家发明专利一种打破三七块根休眠方法及其诱导剂,起草广西地方标准“中药材田七松树林下种植技术规程。为三七育种和种植服务。
[成果] 1700470338 北京
Q78 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 随着新一代的测序技术的发展,越来越多的编码和非编码基因被科研人员所发现。但是面对海量的基因库,科研人员无从下手去研究如此巨大数量的基因。之前常用的基于慢病毒载体的RNA干扰文库虽然广为应用,但是由于RNA干扰技术对于基因表达的抑制能力有限,常常不足以展示出基因相对应的性状。 CRISPR/Cas9技术是第三代基因组编辑技术,也是现在世界上最为前沿的生物技术。基于CRISPR/Cas9技术的高通量遗传筛选平台的出现能够帮助科研人员大规模的快速和高效的分析出编码和非编码基因的功能以及基因在复杂的环境中同其他基因相互作用的机制。 主要技术创新点: 该项目在CRISPR/Cas9技术基础上开发了高通量的遗传筛选技术。该技术分为两种,一种是针对编码基因的高通量遗传筛选技术,另外一种是针对非编辑基因的高通量筛选技术。 针对编码基因的高通量筛选技术使用的是设计并合成完备的sgRNA文库,该文库针对的是编码基因的序列,通过病毒进入到Cas9稳定表达的细胞系中去,控制好病毒滴度,获得大规模的基因移码突变的细胞库。通过对细胞库进行筛选可以高通量的研究基因功能。 对非编码元件进行简单的移码突变并不能起到作用,所以该项目又设计并建立了paired-guide RNA(pgRNA)文库的构建方法,通过pgRNA引入的基因组大片段删除来破坏lncRNA表达及功能,并由慢病毒介导在多个癌细胞系中实现了功能筛选。 有了以上两种高通量筛选的方法,科研人员可以快速高效的对编码基因或者非编码基因进行功能研究,信号通路研究以及其他方面的研究。 成果产生的价值: 该项目开发的这两种高通量筛选平台,依托于现在世界上最为前沿的CRISPR/Cas9技术,已经广泛被全世界各大科研机构所使用。到现在为止,该项目已获得了三项国家发明专利授权,一项发明专利正在受理当中,8篇高水平的文章在《nature》《nature biotechnology》上面发表。同时该项目紧跟时代步伐和政府的领导,实现了产学研用的科研成果转化,将专利转让给博雅辑因(北京)生物科技有限公司,实现了一定的经济效益和社会效益。 基因编辑是近年来在生命科学领域里最为前沿的技术,是科技创新的一个标志性的技术,同时也是应用前景最为广阔的技术。高通量筛选技术能够研究编码基因和非编码基因的功能,帮助药物的研发和靶点的筛选,十分契合首都作为科技创新中心和开放创新核心区的目标,也为首都的经济发展带来强大的驱动力。
[成果] 1700470448 北京
Q78 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 1.针对证书只能进行身份验证,不能进行访问控制等问题,对现有证书加以改进,提出了基因证书。研究基因证书的构成、初始化和管理,研究将身份鉴别和访问控制于一体的机制。 2.传统的认证过程需要第三方中介机构介入,使得这类信任模型的身份验证、授权过程复杂。针对上述问退,提出了一种基于家族基因的信任方法,该种信任方法不需要第三方进行验证。研究该信任方法的家族基因实现机理及其算法实现和数据结构等。 3.为了解决入侵者绕过身份认证机制而存取网格资源的问题,合法用户越级扩大自己的访控权限滥用网格资源等问题,以身份认证、访问控制等为主要研究对象,提出了一种基于家族基因的信任模型。该模型按照家族基因确定家族成员的血源关系,并把这种血缘关系的远近作为家族中某个家族成员(族长)对各种事务(身份鉴别、访问控制)进行管理时和与其他家族成员交往(访问资源)时的一种依据。 主要科学发现点: 1.从基因技术中发现其可以在信任领域应用的特性,人类是按照家族基因,也就是血亲关系确定人类之间关系的远近的,对这一特性提炼,用计算机方法模拟,将它与信任技术结合在一起,提出用其来确定网格中各个用户关系的信任关系,提出了一种新的信任关系,基于家族基因的信任关系。 2.从基因技术中发现基因的遗传规律——父辈的基因在往下一代遗传的过程中,父辈的家族基因一直不变,可以检测其家族基因来确定某个孩子是某一家族的子孙,对这一特性提炼,将其用计算机方法模拟,与信任技术结合在一起,给网格中的每个计算机用户分配一个基因(遗传密码),并用检测其家族基因的方法来确定这个网格用户是否是这个家族的的成员,提出了一种新的信任方法,基于家族基因的信任方法。 成果产生的价值: 1.项目成果将为电子商务企业、政府、高校等信息系统安全提供决策支持;为简化繁琐的网格信任计算过程、建立新一代网格计算安全的、简洁的理论和实现提供技术支撑;对中国经济和社会发展营造健康的网络环境具有重大的理论和现实意义。 2.新的信任模型弥补了现有模型安全方面的不足,解决了网格环境下信任系统所面临的假冒合法用户,虚假服务等的一系列问题,保护网格用户的合法利益。 3.信任模型能够动态的描述网格计算实体之间的信任关系,进而提高信任计算的成功率和整个网格计算信任系统的安全性,使处于网格计算中的信任系统变得更加健壮、安全。因此,对信任模型的研究可以促进中国网格服务中信任技术的发展。
[成果] 1700450264 广西
Q52 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:课题来源:广西自然科学基金青年基金项目“广西蜘蛛抱蛋属植物的DNA条形码研究”(2011GXNSFB018051)。广义百合科(Liliaceae)蜘蛛抱蛋属Aspidistra Ker-Gawl.是典型的东南亚植物种类。本属植物四季青翠,故有“万年青”之称,其叶形优美,株形挺拔整齐,整体观赏效果极佳,现国内外广泛栽培,多作公园、庭院和室内的观赏植物;有些种类的花大而美丽,堪称花中珍品。此外,该属植物的近1/3的种类已作民间用药。同时,由于本属植物分布狭域性的特点,近半数种类已处于濒危和受威胁状态。然而,因其花出现于地表面,大多数较小而不显眼,易被枯枝落叶掩盖,并且在同一居群的众多植株中,常常仅少数开花,不易采集标本,增加了分类研究工作的难度。与传统形态分类学相比,DNA条形码技术的最大优势在于数据丰富准确,易于解释,通过不同的基因分别对同一个类群的系统发育进行研究,给出较为可靠或得以证明的聚类,从而指出根据形态性状确定的分类中那些错误的归类,或对于那些用形态性状无法确定系统关系的类群,给出他们的系统位置。该项目的实施不仅有助于对整个蜘蛛抱蛋属进行系统发育树的重建,而且必将对园艺和医药事业的发展以及生物多样性的保护产生深远的影响。通过对项目的实施获得了广西蜘蛛抱蛋属植物30种的三个叶绿体基因(rbcL、psbA-trnH和matK基因),其扩增成功率分别为80%、85%和100%。通过实验室研究发现,ITS1和ITS2在蜘蛛抱蛋属植物中的扩增成功率为0,并结合已有的研究报道,表明报道的ITS1和ITS2通用引物或反应条件不适用于该属物种,筛选通用引物和探索合适的反应条件需要进一步深入的研究。此外,通过对单拷贝编码蛋白基因的筛选,获得适用于本属植物的单拷贝基因。通过单基因之间的比较,课题组发现已获得的单拷贝核基因提供的信息位点数目高于3个常用的叶绿体基因。通过比对法分析,单一序列的鉴定成功率以单拷贝核基因最高,为80%,matK其次,为70%,psbA-trnH和rbcL均低于40%;条形码组合序列的鉴定成功率均较单一序列高,其中,matK +单拷贝核基因的组合序列的鉴定成功率最高,达到100%,较之之前的研究有着很大的优势。此外,通过利用单拷贝核基因与叶绿体基因的联合分析,探讨了广西蜘蛛抱蛋属物种间的系统发育关系。
[成果] 1700450795 广西
Q78 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:研究目的与意义:该研究借助人17K全基因组表达谱芯片,通过对中医“补肾安胎圣药”菟丝子含药血清作用于肿瘤坏死因子α(TNF-α)介导下的人体外子宫蜕膜基质细胞、血管内皮细胞的基因表达谱与TNF-α介导下以及菟丝子含药血清作用下基因表达谱行行对比分析,找出差异表达基因,并对差异达基因进行归类分析,以期阐明菟丝子在妊娠蜕膜重塑、胎盘血管重铸、妊娠免疫等方面所作用的靶基因,在基因水平上研究菟丝子补肾安胎的内在分子机制,探讨中医学“补肾安胎”的科学内涵。

。主要论点与依据:菟丝子为补肾安胎的要药,其安胎的效果为大量的临床实践证实,药理研究表明其有性激素样作用,能够改善生殖内分泌物功能,对母胎界面免疫因子具有一定调节作用。在母胎界面,对于其发生药效的机制特别是分子机制研究较少,尚不足以阐明药物作用的机制,因而疗效难以重复,从单一药物作用延伸到复方药物作用的机理,是中医药研究的可行路线之一。基于此,该研究菟丝子作用于肿瘤坏死因子-α介导下体外诱导培养的人子宫蜕膜基质细胞、血管内皮细胞基因表达谱分析,以期阐明菟丝子在妊娠蜕膜重塑、胎盘血管重铸等方面所可能作用的靶基因,在基因水平上研究菟丝子补肾安胎的内在分子机制。创见与创新:该技术以人全基因组芯片对比确定药物作用后转录水平基因表达谱及其差异,并进行生物信息学分析,确定药物关联性转录谱特征,成功建立体外细胞培养体系及细胞模型。从分子水平初步确定菟丝子补肾安胎的可能药物靶标。社会经济效益,存在的问题:该研究属于临床用基础研究,菟丝子已在临床广泛应用,通过研究,初步了解菟丝子在母胎界面母胎免疫调节、蜕膜细胞凋亡、胎盘血管重铸等方面所可能作用的靶基因,为进一步研究其可能作用的分子机制奠定基础,为丰富中医药理论内涵,为临床用药提供可靠依据,也为临床开发中医药新药及对复方进一步研究打下基础。但因芯片数据分析难度较大,全基因芯片基因数量多,还需进一步数据挖掘及聚类、分类集群分析等,确定筛选可能作用的表达差异的基因群,反向用western blot进行蛋白表达的逐一验证。历年获奖情况:该研究成功的进行了人体外蜕膜细胞、血管内皮细胞的培养及鉴定,病进行了细胞造模。通过基因杂交,基因表达谱芯片分析,菟丝子含药血清作用于TNF-α诱导的人早孕蜕膜细胞后与正常空白组对比的基因表达谱共检出基因9856条,其中上调基因81条,下调基因62条,表达上调的已知基因主要为细胞周期依赖性蛋白激酶和抑制剂基因,DNA损伤及修复基因,另外还有氧化压力和炎症损伤基因等。表达下调的基因与细胞营养、生长,细胞周期、信号转导相关。作用于人血管内皮细胞基因表达谱共检出基因7346条,其中上调基因78条,下调基因45条。表达上调的已知基因主要为细胞因子及受体、生长分化相关基因、转录相关基因、凋亡相关基因、信号转导相关基因,表达下调的主要为细胞周期相关基因、凋亡相关基因、核酸酶相关基因等。研究成果公开发表学术论文4篇,中文核心1篇,一般国家级杂志1篇,省级论文2篇。培养硕士研究生1名,已毕业。

[成果] 1700441063 浙江
Q811 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:生物序列分析的数学模型研究是数学和生物学的一个交叉领域,也是生物数学、生物信息学以及计算分子生物学的热门课题。项目组成员在该项目的资助下在“转换成图”这一思想的基础上,进一步发展和改进已有的方法,得到若干具有可视性好、易于数值刻画等优点的蛋白质序列图形表示,使蛋白质序列的比较更有效,更容易操作,在蛋白质序列分析研究中越来越受到关注。主要贡献如下:1)数据描述是生物数据分析的关键。为此,项目组根据密码子编译蛋白质的偏好性,设计密码子非重叠表示,通过可调控参数,实现数据的高维描述,提高了数据处理的效率;通过对数值刻画方法与描述模型的同步研究,发现描述模型的模式与数值刻画有很强的相关性,提出基于"零模式"的数据数值刻画方法,避免不同模式变化带来的DNA数据数值刻画的影响。2)在RNA功能研究中,发现和阐明新的microRNA功能是研究的重点。项目组根据RNA结构组件特点,设计结构单元和系统,首创实现RNA二级结构线性化解码方法,简化后的RNA线性表示方法具有简单、有效且便于计算等特点。首次在家蚕基因组中鉴定了46个保守的家蚕microRNAs和21个新的microRNAs,分析了46个家蚕microRNA的547个靶标基因及其功能,这为系统的发掘和阐明microRNA在家蚕发育过程中的调控机制提供了理论依据。项目组还构建了家蚕RNAs谱,识别了mir-2/mir-13族的新成员mir-2b。3)蛋白质数据表征是蛋白质结构功能预测中最重要、最基本的一个环节。项目组通过几何中心和转动惯量矩阵表征蛋白质结构,对于其旋转运动实现"定量"分析,发现蛋白质序列、结构和功能之间的关系;根据重要的遗传和进化功能区域将蛋白质数据约化为多组小数据,运用多元约化策略综合统计分析各类约化数据的位置分布,避免了预测中单一因素、单一层面的缺陷。4)针对序列中重要的遗传和进化功能片段,项目组设计多元统计模型,实现在不同层次用不同尺度描述序列中特殊的组成成分和伪周期模式,并判断给定数据与模型的理论能否达到同步,从而识别过高表达的序列片段。相关论文在BMC Bioinformatics发表10天就被评为高访问率论文,发表1个月论文下载和被访问的次数就高达1400多次,这充分说明了课题组的研究成果得到了学术界的认可。
[成果] 1700440700 浙江
[Q78, R-33] 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:1.建立了一定规模抑郁模型大鼠大脑额叶及海马组织标本库,为后续研究打下了基础。2.行为学研究发现罗布麻总黄酮提取物与山奈酚均具有抗大鼠抑郁作用,尤其高剂量预防给药。3.液质联检分析发现罗布麻总黄酮提取物高剂量预防给药,除了增加前额叶皮质部位的DA、NE、5-HT含量,还能增高海马组织的5-HT含量,早期、积极治疗将有助于神经修复。4.抑郁症大鼠相关基因芯片表达谱制备并筛选出差异基因S100A10,使用实时荧光定量PCR方法检测大鼠海马S100A10 mRNA的表达,发现S100A10基因表达与抑郁行为及罗布麻叶总黄酮提取物的治疗存在一定的关系,可能是罗布麻叶总黄酮提取物的治疗靶点。5.核心期刊已发表论文3篇。
[成果] 1800120476 湖北
Q51 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:中国在蛋白质动态学研究中发展了一系列高精度、高灵敏度、应用普适度高的新技术新方法,不仅能够在体外对蛋白质的动态构象进行准确表征,还能捕获并研究活细胞水平的蛋白质动态特征。研究揭示了以泛素、多聚泛素为代表的几类重要的蛋白质体系的动态构象及其对应的生物学功能机制;系统揭示了细胞自噬相关蛋白在活细胞的结构和动态过程;在活细胞水平解析了离子通道蛋白的门控机制。(1)发展了一系列高性能顺磁探针,并整合多种技术手段研究蛋白质动态学。(2)发展了在活细胞水平研究蛋白质动态结构的一系列创新方法。(3)发展蛋白质复合体的表达纯化技术,应用冷冻电镜解析了若干高度动态蛋白质复合物的结构并揭示其功能。(4)在活细胞水平系统揭示了细胞自噬相关蛋白的结构和动态过程以及离子通道蛋白的门控机制。
[成果] 1800120360 北京
Q15 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目围绕网络海量图像的共性分割方法开展了深入研究,在面向大规模图像共性重要性区域检测和共性分割两方面取得了一定的进展,已完成了研究内容:(1)为了能够对复杂的大规模图像进行有效的重要性区域检测,研究了一种具有方向性的各向异性特征度量方法,能够对显著物体的边缘进行更准确地描述,减少背景纹理的干扰,从而提高重要性区域检测的准确性。为了提高重要性区域检测的效率,研究了一种基于空间填充曲线的重要性计算方法,将二维图像域转化为一维曲线进行计算,从而降低了计算复杂度,更好地适用于大规模图像重要性区域检测。(2)图割优化是图像共分割的常用方法,但传统的图割方法需要建立复杂的图结构以准确描述图像之间的共性特征,从而影响了分割效率。该项目研究了一种基于超图的图结构方法,利用图中的超边描述图像间的共性特征,而且构造这种超图相对简单,能够更有利于大量图像之间的图结构化,提高了图像共分割的效率。
[成果] 1700390173 青海
Q948 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:固沙草属是青藏高原及其邻近地区高山特有属,是这些地区极端沙地环境下生长的关键或唯一类群,不仅具有重要的生态价值,而且同时也是野生牧草利用、极端环境植物基因资源利用最具潜在价值的研究对象。第四纪冰期全球气候的反复变化对青藏高原及其邻近地区物种的地理分布及遗传结构产生了重大影响,进而影响了其进化历史,然而该地区多数类群的进化历史至今仍不清楚,据此该项目以固沙草属6个物种作为研究对象,通过野外调查,在居群水平上对该属所有物种进行了物种界定、分类修订及物种形成过程研究,揭示了它们遗传变异分布式样和单倍型与基因型的系统发育关系,确定了物种和种群水平上的分布格局,构建了各自的谱系进化历史,鉴定了它们的冰期避难所和冰期后的扩散或者回迁路线,探讨了气候变迁对分布区域的影响。结果显示,6个固沙草属物种应被划分为2个独立的物种以及第3个新描述的物种;固沙草和鸡爪草的分化大约发生在2.51百万年前,居间固沙草的杂交起源大约发生在0.689百万年前,青藏高原的持续隆升及气候的反复剧烈变化可能造成并促进了固沙草属祖先类群的异域分化以及它们分化之后的杂交;固沙草物种存在明显的物种分化,东西两大谱系分支的分化发生在大约0.64百万年;鸡爪草物种居间群的遗传分化显著高于居群内的遗传分化。成果达到国际先进水平。
[成果] 1700390186 青海
[Q78, S82] 应用技术 牲畜的饲养 公布年份:2017
成果简介:克隆出藏羊源EgAgB8/2基因,经BLAST比对后同源性为98%-100%,构建了pET-EgAgB8/2载体,获得了EgAgB8/2蛋白,进行了生物信息学分析及结构和功能预测;用纯化的蛋白免疫BALB/c小鼠,获得9株能稳定分泌抗EgAgB8/2蛋白的单克隆抗体杂交瘤细胞株,筛选出1株性能优良的单抗用于抗体制备,抗体效价达到1:100000;建立了单抗夹心ELISA检测方法,检测结果表明与羊多头蚴病、羊细颈囊尾蚴病、羊肝片吸虫病阳性血清均无交叉反应,特异性100%,敏感性为95.3%,可用于包虫病的临床诊断和检测。成果达到国内领先水平。
[成果] 1700430057 湖北
Q78 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:基因合成技术将会在越来越多的领域得到应用,并且发挥巨大的作用,但是合成基因中碱基的高错误率与昂贵的成本限制了全基因合成方法的应用,有必要寻找新的基因合成方法来解决现有技术存在的问题,使基因合成技术得到更广泛的应用。该发明中提出了一种基于质粒库的无引物基因合成方法,该方法通过构建一个包含有16384个质粒的质粒库,从已构建好的含有7个bp的质粒出发,将选定目标基因按照每82bp进行划分,通过酶切酶连操作依次进行四种抗性基因Kana、cam、gem、spc的重构,得到若干82bp的质粒,再把这些82bp质粒组装合成长片段基因,该发明构建了含有16384(47,7bp的四个碱基的任意组合序列)个质粒的质粒库后,无需任何引物,能合成各种目标基因。该发明操作简单,突变率极低,无需测序,成本低,筛选量少,有利于构建突变体文库,可以实现溶液操作,便于实现自动化。
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