北疆草原看創新 這一年,內蒙古走出了技術派

剛剛過去的2020年是極不平凡的一年。突如其來的新冠肺炎疫情打破了人們的正常生活和工作規律,嚴重影響了經濟社會的正常發展。在此背景下,內蒙古自治區廣大科研工作者凝心聚力、披荊斬棘,取得了一批重大科學技術突破,實現了一批重點領域技術成果轉化應用,為我國北疆創新發展注入了源源不斷的強勁動力。

2020年,內蒙古自治區黨委政府堅定不移貫徹落實黨的十九大精神和十九屆五中全會精神,以創新引領地區高質量發展,將科技創新放在經濟社會發展的核心位置。內蒙古自治區科技管理部門緊緊抓住“科技興蒙”行動這一國家區域創新發展戰略機遇,緊跟中央和自治區黨委政府的戰略部署,加大基礎研究支持力度,積極爭取和承擔一大批國家重大科研任務,啟動實施稀土、新能源等五大領域科技專項,凝練技術攻關方向,取得了一批重要領域核心技術的重大突破。

科技日報社以全年綜合報道和其他國家級主要媒體的報道為事實基礎,以內蒙古最新科學技術突破及技術工程化產業化應用在工業、農業、社會發展等領域發揮的重要引領作用為依據,盤點出2020年內蒙古十大關鍵技術突破。

新材料+新工藝

極薄取向電工鋼制備技術達國際先進水平

2020年10月,中國金屬學會在內蒙古組織召開了由包頭市威豐稀土電磁材料股份有限公司、全球能源互聯網研究院有限公司聯合完成的“國產極薄取向電工鋼關鍵制造技術研究與產業化”項目科技成果評價會。達到國際先進水平的極薄取向電工鋼制備技術開始為人所熟知。

極薄取向電工鋼是一種應用頻率在400赫茲以上的、支撐我國現代化建設的關鍵磁性材料,是一種電力、電子工業、軌道交通、現代醫療、大數據中心建設等領域中必不可少的軟磁材料,也是國家重要的戰略資源,應用范圍極廣,屬于國家緊缺類產品。長期以來,由于制造技術要求高、制備工藝難度大,關鍵生產技術一直受國外封鎖。內蒙古研發團隊針對極薄取向電工鋼的磁性與原始材料的取向度、磁性、冷軋壓下率及退火工藝密切相關這一事實,在關鍵技術、生產工藝和創新方面取得了重大突破。

內蒙古威豐電磁的極薄取向電工鋼生產線

研發團隊采用添加氧化物抑制硅酸鎂形成的特殊工藝,研制出了極薄取向電工鋼專用CGO原材料。在鋼帶專用涂層制備技術上,團隊開發了高耐熱涂層配方,基于優化的涂敷與燒結固化工藝,產品涂層附著性A級占比95%以上,表面平均絕緣電阻每平方厘米5歐姆以上,最高可耐820℃去應力退火,解決了滿足極薄帶服役條件的涂層從無到有的難題。

為鋼鐵找到“最佳伴侶”

稀土鐵合金制備技術獲廣泛應用

2020年,內蒙古包頭稀土研究院科研團隊經過長期攻關和反復嘗試,成功開發出適宜稀土鋼生產使用的高潔凈稀土鐵合金新產品及其低成本制備技術,該技術可細化鋼材的晶粒尺寸,變質夾雜物,提高低溫沖擊柔韌性、強度、強塑性、耐磨等性能,該技術在耐磨鋼、高強鋼、風電鋼、管線鋼等產品中實現批量應用。專家介紹,這一技術在行業內尚屬首創,達到國際領先水平。

稀土鐵合金制備整體工藝采用熔鹽電解及中頻爐成分調控雙聯法,利用熔鹽電解法制備高稀土鐵中間合金,而后以高稀土鐵中間合金為原料在中頻爐內進行成分調控,最終制備出符合稀土鋼生產過程應用所需的稀土鐵合金產品。基于非自耗陰極電解技術、雜質元素控制技術、合金中組元偏析控制技術,稀土鐵合金稀土含量能夠控制在±1%以內,硫、氧等雜質含量極低。

內蒙古的稀土鋼生產線

包頭稀土研究院開發出三大類40余種鐵合金產品,在國內多個院校企業得到應用,實現了稀土鋼十五爐次連續穩定生產,鋼中稀土收率均在50%以上,在鑄鐵中加入稀土鐵合金,其抗拉強度可以提高40%以上、抗壓能力提高80%以上,產品受到國外客戶的青睞。

讓人與草的距離更親近

“走路草坪”能踩踏、可停車

2020年11月,內蒙古蒙草(生態)集團(以下簡稱蒙草)旗下快樂小草團隊的發明專利《混合草走路草坪及其建造方法》從第二十四屆全國發明展覽會——“一帶一路”暨金磚國家技能發展與技術創新大賽的2000多項發明中脫穎而出,獲得最佳發明獎。這是由世界知識產權組織(WIPO)為本次發明展覽會設立的最高級別獎項。

“走路草坪”具有多層結構,混合了不同品種的鄉土草種,具有節水、耐踏、低養護等特點,具備特殊的承重與排水系統結構,能在降雨時有效緩解降雨徑流,也為營造海綿城市與生物多樣性提供更多創新可能性。

蒙草研發團隊通過選育耐踏、綠期長、高節水、低養護、適地性強的鄉土草種,并依托蒙草20余年構建的鄉土植物種質資源科研體系和生態產業大數據平臺,打造研發、設計、施工、養護和運營的完整生產線,可針對不同地區的水質、土壤、氣候等條件,適地適情、科學搭配不同比例的鄉土植物草種,輸出冷季型、暖季型、冷暖交播型草坪,涵蓋華南、華北、西北、東北等不同生態氣候區域。

“走路草坪”的技術發明貼近需求,是深耕草坪全領域、專業性的科技創新,未來能走路、能停車、能親近的草坪,將會引領草坪領域的新需求、大市場。

助海員實現身心健康

益生菌與航海焦慮癥關聯被發現

2020年4月,內蒙古農業大學傳來好消息,該校張和平教授團隊研究發現,在長時間的海上航行過程中,益生菌可通過抑制腸道菌群組成及功能改善水手腸道健康,緩解水手的航海壓力及焦慮。

研究團隊利用深度宏基因組測序技術研究了益生菌對船員腸道菌群的調控作用,揭示了有助于改善船員海上作業適應度的可能機制。研究發現,與安慰劑組相比,益生菌的干預可以有效維護遠航船員腸道微生態平衡,使長雙歧桿菌、動物雙歧桿菌和植物乳桿菌的豐度持續增加,而肺炎克雷白桿菌、人體普氏菌的豐度顯著降低。同時,益生菌的干預可有效緩解由遠航造成的船員腸道微生物碳水化合物—活性酶基因多樣性銳減問題。

研究還發現,柔嫩梭菌、沙氏別樣桿菌和肺炎克雷白桿菌等有害菌株和船員焦慮程度呈正相關,雙歧桿菌等有益菌株和船員焦慮程度呈負相關,這表明益生菌可通過調節特定腸道菌群緩解船員的焦慮癥狀。該研究成果為維護遠航船員腸道微生態健康,緩解船員航海期間精神焦慮提供了一種有效解決方案,并為益生菌個性化選擇提供了新的視野。

優化農牧業結構

世界首例低溫保存駱駝胚胎移植獲得成功

2020年3月16日,世界首例低溫保存駱駝胚胎移植在內蒙古阿拉善盟獲得成功,這也是我國駱駝胚胎移植實驗的首次成功。阿拉善雙峰駝作為受體被移植了經低溫保存35—38小時的駱駝胚胎,并順利產下2峰駝羔,駝羔健康狀況良好。

阿拉善雙峰駝作為被移植受體順利產下2峰駝羔

動物胚胎低溫保存(4℃)和冷凍保存(-196℃)一直是相關技術產業化的瓶頸。為攻克這些技術難關,內蒙古駱駝研究院、阿拉善盟畜牧研究所、內蒙古農業大學與澳大利亞的何牧仁博士、阿聯酋的穆哈穆德博士、伊朗的阿米爾博士共同聯手,采用當前世界上最先進的動物胚胎低溫保存技術,解決了供體和受體繁殖周期同步性難題。

這項最新的胚胎移植技術可增加高產奶駝數量,提高產奶量和產奶駝群整體質量,對于優化農牧業結構,促進農牧民增收具有十分重要的意義。

抗逆培肥豐產增效

創新研究做好玉米種植“加減法”

長期以來,以內蒙古農業大學玉米創新團隊為代表的科研團隊,針對內蒙古玉米生產中存在土壤肥力低、早熟耐密宜機收品種短缺、寒旱頻發、機械化籽粒直收質量差等限制玉米高產高效的瓶頸問題,以及環境、土壤、氣候變化對玉米生產系統的影響問題,在東北、華北地區主要玉米生產區開展宜機收品種種植區劃及品種鑒選、玉米秸稈原位還田培肥地力、玉米抗旱抗寒減災,以及水、肥、光、熱資源高效利用和機械化籽粒直收等相關理論研究和技術攻關。

在此基礎上,科研團隊通過連續5年秸稈全量原位深翻還田,使土壤肥力、土壤蓄水保肥能力明顯提升,肥料生產效率提高18.78%,水分生產效率提高29.63%,光能利用率提高15.45%。在不覆膜條件下顯著提升了灌溉水和肥料利用效率,有效破解了西北灌區水肥過量投入和殘膜污染問題,實現了在不同生態區域的“藏糧于地”。

2020年,科研團隊在包頭市土默特右旗薩拉齊鎮北只圖村示范基地開展現場觀摩會,對技術模式進行展示和測產驗收。測產專家實地測產結果表明,玉米機械粒收產量均密植高產達到1000千克/畝以上,較當地農民種植模式增產11%—15%,勞動生產率提高20%以上,收獲時籽粒含水量17%—19%。

科研觸角細致入“微”

開發RNA端帽表觀轉錄組新方法

2020年,內蒙古省部共建草原家畜生殖調控與繁育國家重點實驗室課題組的一項研究成果,發現了靈敏而準確地定量分析5’端帽表觀轉錄組的新方法——CapQuant。該方法結合離線HPLC富集、同位素稀釋和LC-MS/MS分析,能夠準確、特異而靈敏地量化所有類型的RNA端帽結構。在此基礎上,課題組實現了阿摩爾水平(低至600納克RNA)以上廣闊的動態響應范圍內端帽分析的高覆蓋和絕對定量。

團隊通過定量分析人類細胞、細菌、酵母、老鼠組織及病毒等樣本的26種端帽結構,成功檢測到了其中14種不同的端帽結構,并且在人類細胞和老鼠組織中首次發現了4種新端帽結構,揭示了RNA端帽甲基化修飾的組織特異性。

同時,課題組還首次發現哺乳動物和登革熱病毒中均存在占比高的不含2’-O甲基化的端帽,這表明,2’-O甲基化可能在特定細胞環境中不是抑制先天宿主抗病毒應答所必需的。此外,該研究還揭示了CapQuant技術可用來分析轉錄起始位點,并初步探討了端帽圖譜的調控機制。

新型膜材料實現水油高效分離

用椰果解決海洋石油污染問題

2020年10月,內蒙古科技大學一項名為“具有超潤濕性的細菌纖維素基油水分離膜材料的簡便綠色合成”的創新成果引發廣泛關注,該科研成果采用將微生物發酵而成的纖維素水凝膠進行機械打漿,從而抽濾成具有水下超疏油特性的膜材料,油水分離膜具有綠色、便捷、節能、高效、節約成本等特點。

實現油水兩相的有效分離,要求分離膜具備特殊的浸潤性,即具有超疏水性或者水下超疏油性。科研團隊研究發現,由椰汁經微生物發酵而成的椰果,其微觀結構為直徑僅有20—80納米的超細納米纖維絲構成的三維網絡。這種獨特的微觀結構以及纖維自身良好的親水特性使其呈現出優異的水下疏油特性,當把椰果泡進食用油中再撈出,發現椰果塊表面完全不沾油。該技術有助于解決海洋石油污染問題。

基于這一浸潤現象,科研團隊在不破壞椰果塊微觀結構的情況下,通過打漿、抽濾工藝將其加工成薄膜,整個制備過程綠色、簡便,所得的薄膜可以實現水流快速通過而油滴不通過,油水混合物及水包油(O/W)型乳液的油水分離效率均超過99.7%。

種質創新有突破

馬鈴薯被發現新的二倍體

馬鈴薯是內蒙古重要的菜糧兼用作物,也是當地農業領域中最重要的作物之一。廣泛栽培的馬鈴薯商業品種是基因組高度雜合的四倍體,遺傳分離復雜,且存在嚴重的自交衰退。缺乏合適的模式研究材料,是目前馬鈴薯功能基因遺傳定位與分離克隆工作面臨的主要難題。

2020年10月,內蒙古大學馬鈴薯工程技術研究中心齊建建教授課題組的“利用小孢子培養技術創制用于馬鈴薯遺傳研究的新體系”最新科研成果在馬鈴薯種質創新方面取得重要突破。

科研團隊以雜合二倍體馬鈴薯為供體,通過小孢子誘導培養獲得23份再生材料。經根尖染色體計數、流式細胞等方法鑒定,從中發現6份二倍體再生植株。多態性標記分析表明,這6份二倍體的理論純合度接近100%。科研團隊對這些材料進行了為期2年的表型評價,包括株型、自交親和性、實生種結籽率、結薯情況等,最終成功篩選出表現優良的二倍體SVA4和SVA32。

全基因組重測序進一步證明SVA4和SVA32是完全純合的二倍體。此外,科研團隊還開發了基于重測序數據的再生植物材料純合度鑒定方法。與傳統的凝膠電泳相比,該方法可將遺傳位點檢測數量提高1000倍以上,并且可用于其他物種后代群體的純合度評估。

消除養牛業“隱性炸彈”

這種滅活疫苗一針兩防填補國內空白

長期以來,牛病毒性腹瀉病和牛傳染性鼻氣管炎給我國養牛業造成了巨大經濟損失,同時也因持續性感染,導致病牛機體免疫機能受損害,甚至終身帶毒、散毒,成為養牛業的“隱形炸彈”,嚴重影響了養牛業的發展。

2020年8月,由內蒙古金宇保靈生物技術研究院有限公司牽頭的“高純化、高效價牛病毒性腹瀉、牛傳染性鼻氣管炎二聯滅活疫苗研發”項目通過驗收。項目成功研制出一針兩防——防牛病毒性腹瀉、牛傳染性鼻氣管炎的高效安全的滅活疫苗,并獲得了國家二類新獸藥證書及生產文號,填補了國內空白,改寫了國內無牛病毒性腹瀉、牛傳染性鼻氣管炎二聯滅活疫苗的歷史。

一針兩防滅活疫苗新產品

項目開展期間,科研團隊經過理化特性、免疫原性、佐劑選型、免疫程序、生產工藝技術等多個程序對牛病毒性腹瀉病和牛傳染性鼻氣管炎的兩種抗原進行了充分論證和可行性研究,廣泛篩選分離并獲得與流行毒株高度匹配、免疫原性良好的兩個疫苗毒株。在此基礎上,團隊通過細胞微載體培養、組合型純化濃縮集成技術、進口佐劑乳化工藝等先進的工藝技術,最終研制出含有牛群中常見病毒性腹瀉和傳染性鼻氣管炎的抗原。

該疫苗的問世,為我國防控牛病毒性腹瀉和牛傳染性鼻氣管炎的傳播和流行,以及促進養牛業健康、快速發展提供了強有力的技術支撐。

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