2006年中國高校十大科技進(jìn)展情況(下)

    南京大學(xué)數(shù)理領(lǐng)域

    銀河系英仙臂距離的高精度測定

    本項目解決了天文學(xué)領(lǐng)域英仙臂距離的長期爭論，所測得這個分子云核的三維運(yùn)動速度有力地證明了銀河系密度波理論

    南京大學(xué)鄭興武教授、徐燁博士與美國、德國科學(xué)家合作，精確地測定了銀河系旋渦結(jié)構(gòu)中離太陽最近的英仙臂中一個大質(zhì)量分子云核的距離和運(yùn)動速度，解決了天文學(xué)領(lǐng)域英仙臂距離的長期爭論，所測得這個分子云核的三維運(yùn)動速度有力地證明了銀河系密度波理論。在2006年1月6日出版的《科學(xué)》雜志上登載了這四位科學(xué)家的論文，他們的成果同時展現(xiàn)在這期雜志的封面上。《科學(xué)》雜志封面上的文章通常是該雜志內(nèi)容文章中最有意思、意義最為重大的一篇。這是以中國天文學(xué)家為第一作者的研究成果第一次出現(xiàn)在該雜志的封面上。

    銀河系是我們?nèi)祟惥幼〉男窍?。人們雖然能夠很容易地用望遠(yuǎn)鏡觀測到非常壯觀的河外旋渦星系，卻很難看清銀河系的真面貌。這是由于銀道面上有大量塵埃的遮擋，即使是世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡也不可能測量銀道面上幾千光年以外天體的距離。過去由于不能直接測量較遠(yuǎn)距離天體的距離，往往通過建立某種模型來構(gòu)架銀河系的旋渦結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代天體物理學(xué)的發(fā)展顯示出這種模型的局限性。

    徐燁博士、鄭興武教授與美國哈佛－斯密松天體物理中心的MarkReid博士和德國馬普射電天文研究所的KarlMenten教授四位科學(xué)家利用等效口徑約為8000多公里、目前世界上分辨最高的甚長基線干涉射電望遠(yuǎn)鏡，在2003年7月至2004年7月一年之內(nèi)5次觀測英仙臂中一個大質(zhì)量分子云核中的甲醇分子宇宙微波激射。在解決了一系列具有挑戰(zhàn)性的觀測技術(shù)難題后，他們用日地距離為基線的三角視差方法精確測量了這個分子云離地球的距離（約6370光年）和運(yùn)動速度。這是有史以來天文學(xué)中精度最高的距離測量，所得結(jié)果與銀河系旋渦結(jié)構(gòu)的密度波理論預(yù)計的速度場基本一致。這意味著人類能夠直接測量銀河系的大小和它的運(yùn)動狀態(tài)，對精確測量宇宙的大小和年齡具有重要的意義。另外該項觀測技術(shù)所顯露的精密射電天體測量的潛在意義也得到了天文學(xué)家的高度評價。

    上海交通大學(xué)生命科學(xué)領(lǐng)域

    井岡霉素的基因捕捉與組裝合成

    本項目利用組合生物合成和代謝工程技術(shù)來改變這類重要微生物藥物的傳統(tǒng)育種方式奠定基礎(chǔ)，提升了我國在該領(lǐng)域的研究 

 
    在我國及東南亞水稻主產(chǎn)區(qū)水稻真菌病害的防治方面，有一種水稻紋枯病菌的“克星”——井岡霉素，國外稱有效霉素。它高效無毒、環(huán)境友好、至今無真菌抗藥性發(fā)生，還兼有抗蟲活性，僅我國每年的使用面積就達(dá)2億畝，減少了巨大的農(nóng)業(yè)損失。這種藥還是生產(chǎn)治療糖尿病的良藥——弗格列波糖和阿卡泊糖的前體物，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。多年來，井岡霉素作為我國產(chǎn)業(yè)化最為成功的少數(shù)高效生物農(nóng)藥之一，年產(chǎn)量已達(dá)6-7萬噸，居世界首位并大量出口，年產(chǎn)值超4億元。從分子水平上捕捉必需基因并闡明其生物合成機(jī)理對降低井岡霉素的生產(chǎn)成本、提高其活性水平和生產(chǎn)效率，最終提升其系列產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平意義重大。 

    為了充分利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)提升我國與井岡霉素相關(guān)的基礎(chǔ)研究及產(chǎn)業(yè)水平，上海交通大學(xué)鄧子新團(tuán)隊聯(lián)合美國科學(xué)家，經(jīng)過多年堅持不懈的努力，綜合使用分子遺傳學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)等多種手段，不僅從克隆的27個基因中捕捉到8個井岡霉素生物合成的必需基因，而且通過這8個基因的異源重組裝，成功實現(xiàn)了井岡霉素及其直接前體井岡胺的異源生物合成。其成果于2006年4月發(fā)表在國際權(quán)威刊物《化學(xué)生物學(xué)》上。同年6月出版的國際權(quán)威刊物《自然——生物技術(shù)》也給予了特別報道，對這項研究成果在相關(guān)藥物及其衍生物的工程化產(chǎn)生及其植物轉(zhuǎn)基因抗真菌育種方面的重要生物技術(shù)潛力給予了高度評價。 

    本項研究獲得的能夠直接高產(chǎn)井岡胺的衍生菌株將可以簡化弗格列波糖等糖尿病良藥前體的生產(chǎn)工藝流程，完整生物合成基因簇的獲得將提供以井岡霉素為新材料模式來揭示氨基環(huán)醇類抗生素的生物合成機(jī)理，為嘗試?yán)媒M合生物合成和代謝工程技術(shù)來改變這類重要微生物藥物的傳統(tǒng)育種方式奠定基礎(chǔ)，使我國在該領(lǐng)域的研究處于國際前沿。此外，己捕捉并定位的井岡霉素基因簇已引起眾多植物學(xué)家的濃厚興趣，在水稻、棉花、煙草、擬南芥、番茄、草坪等多種植物上開始了相關(guān)轉(zhuǎn)基因研究的嘗試。 

    西北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域 

    航空發(fā)動機(jī)整體葉盤高效精密數(shù)字化冷工藝制造技術(shù) 

    本項目在國內(nèi)首次開發(fā)出與國際領(lǐng)先的MAX-SI軟件功能相當(dāng)?shù)恼w葉盤數(shù)控加工專用系統(tǒng)，實現(xiàn)了復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)件加工技術(shù)的跨越 

    整體葉盤是新一代航空發(fā)動機(jī)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與技術(shù)跨越的核心部件。與傳統(tǒng)裝配部件相比，整體葉盤將葉片和輪盤設(shè)計為一體，具有減重、減級、增效、提高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，英、美等國上世紀(jì)90年代初在新型發(fā)動機(jī)上開始應(yīng)用，并嚴(yán)密封鎖其制造技術(shù)。由于整體葉盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通道窄、葉片薄、彎扭大、易變形，材料多為鈦合金等難加工材料，其綜合制造技術(shù)屬國際性難題。 

    西北工業(yè)大學(xué)等單位經(jīng)過7年攻關(guān)，圍繞整體葉盤研制突破了18項關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)地解決了研制全過程的主要工程技術(shù)難題，獲軟件著作權(quán)1項、申報發(fā)明專利8項，建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的整體葉盤加工理論、工藝規(guī)范、專用軟件，形成了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、專業(yè)化協(xié)作的數(shù)字化制造技術(shù)體系，建成了國內(nèi)唯一的整體葉盤快速試制基地。這項成果實現(xiàn)了復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)件加工技術(shù)的跨越，屬國內(nèi)首創(chuàng)。其綜合技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。其中大尺寸閉式整體葉盤加工、多約束復(fù)雜通道最佳刀軸方向自動識別、無干涉刀位計算、葉片-刀具耦合顫振抑制及殘余應(yīng)力變形控制等技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

這項成果在國內(nèi)首次開發(fā)出與國際領(lǐng)先的MAX-SI軟件功能相當(dāng)?shù)恼w葉盤數(shù)控加工專用系統(tǒng)，突破了代表國際最高水平的閉式整體葉盤多約束復(fù)雜通道的五坐標(biāo)多面對接加工和大懸臂超寬弦結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的弱剛性薄壁葉片的變形控制等理論方法和關(guān)鍵技術(shù)。基于機(jī)床動力學(xué)特性，研制者提出了刀具五坐標(biāo)運(yùn)動過程穩(wěn)定性優(yōu)化增強(qiáng)方法，實現(xiàn)了整體葉盤的高效加工。他們還突破傳統(tǒng)工藝思路，提出了多維余量優(yōu)化等新方法，有效抑制了加工變形和顫振，實現(xiàn)了整體葉盤的無余量精密加工。