异源四倍体野生稻快速从头驯化 。当前的栽培稻是从祖先二倍体野生稻经过数千年的人工驯化而来，同时伴随着遗传多样性的降低与优异基因的丢失 。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋团队与合作者首次提出异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，对应对未来粮食危机提供了新的可行路径，开辟了全新的育种方向 。以此策略为蓝图，该项目筛选出一份四倍体高秆野生稻资源，建立了高效的组培再生、遗传转化与基因编辑体系，组装了高质量参考基因组，并成功创制了改良落粒性、芒性、株高、粒长、茎秆粗度、生育期等不同类型的四倍体水稻新材料，突破了全部技术瓶颈，证明异源四倍体野生稻快速从头驯化策略高度可行 。未来四倍体水稻新作物的成功培育将有望对世界粮食生产带来颠覆性的革命 。该成果发表于《细胞》杂志（Cell，2021，184(5):1156-1170） 。
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异源四倍体野生稻快速从头驯化路径模式图
冠状病毒的跨种识别和分子机制 。近20年，人类遭受了三次由冠状病毒引发的重大疫情 。大多数感染人的冠状病毒来源于动物，而我们发现病毒在人际间传播往往是滞后的，疾病防控的关口需要在“时间”上前移 。中国科学院微生物研究所高福院士团队建立了高效评估冠状病毒跨种识别能力的方法，利用这些方法对蝙蝠源性冠状病毒 RaTG13和穿山甲源性冠状病毒 GD/1/2019 和 GX/P2V/2017 的跨种传播潜在风险进行评估，并阐明其跨种识别的分子机制，研究发现上述三种冠状病毒存在跨种传播的潜在风险，提示我们要持续对动物源性冠状病毒进行监测，预防新的冠状病毒引发疫情，同时为理解病毒进化提供分子基础 。相关研究成果发表于《细胞》杂志（Cell,2021, 184(13):3438-3451.e10）和《欧洲分子生物学组织杂志》（EMBO J, 2021, 41(1):e109962） 。
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RaTG13、 GD/1/2019 和 GX/P2V/2017的跨种识别图谱
揭开鸟类长距离迁徙之谜 。鸟类迁徙是最受关注的自然奇观之一 。迁徙路线的形成过程、维持机制和在气候变化下的未来趋势，以及迁徙策略的遗传基础，一直是学界的研究热点和难点 。中国科学院动物研究所詹祥江团队历时12年，通过整合多年卫星追踪数据和种群基因组信息，建立了一套大陆尺度的的北极游隼（Falco peregrinus）迁徙研究系统 。研究人员阐明了气候变化在鸟类迁徙路线形成、维持及未来变化趋势中的驱动作用，发现一个和记忆能力相关的基因ADCY8在迁徙距离更长的游隼种群中受到正选择，揭示了长时记忆可能是鸟类长距离迁徙的重要基础 。该研究全面结合遥感卫星追踪、基因组学、神经生物学等新型研究手段，展现了学科交叉型的创新性研究在回答重大科学问题中的关键作用 。该成果以封面文章发表于《自然》杂志（Nature，2021，591(7849):259-264），并被《自然-生态进化》杂志评为12项年度回顾工作之一 。
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《自然》杂志封面及北极游隼迁徙路线
干涉单分子定位显微镜 。细胞的生理过程是由纳米尺度的生物分子执行的，因此对生命活动更深入的理解需要纳米分辨率的成像技术 。中国科学院生物物理研究所徐涛院士组和纪伟研究组组成的技术攻关团队，一直聚焦于突破光学显微成像分辨率的研究，前期发展的ROSE显微镜把侧向（X-Y）分辨率提高到纳米水平（Nature Methods，2019），基于干涉定位创新原理又研制出ROSE-Z显微镜，进一步突破了轴向（Z）分辨率，可解析纳米尺度的亚细胞结构，为生命科学研究提供了有力工具 。该研究表明光学显微镜已经步入纳米分辨率时代，我国科学家在该领域具备多学科交叉技术创新能力，研制的具有自主知识产权的新型超分辨成像设备处于国际领先地位 。该成果发表于《自然-方法》杂志（Nature Methods，2021，18:369-373） 。
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