牛！复旦大学、西安交通大学在《Science》杂志上各发表文章

近年来，随着国家科研经费的增加，我国基础科学研究取得了显着进展，在多个领域取得了大量研究成果。中国科学家在国际顶级学术期刊上发表的高水平学术论文也越来越多。 ，包括《细胞》、《细胞》、《细胞》等著名学术期刊。

此前，清塔统计过，2018年以来，中国大陆高校和科研机构在Cell、Cell、Cell三大顶级期刊上发表论文近70篇，而且这一数字还在持续增加。

继昨天发表华中科技大学/中山大学罗军院士团队蛰伏30年测出常数G最准确值的最新成果后，今日发布最新研究成果两所大学在互联网上发布。这两篇文章来自复旦大学化学系教授周明飞研究组和西安交通大学叶凯研究组。

复旦大学化学系周明飞教授课题组发表文章

近日，复旦大学化学系周明飞教授课题组通过实验发现，主族碱土金属元素钙、锶、钡可以形成稳定的八羰基化合物分子，满足18电子规则，表现出典型的过渡金属键合特征。这一发现表明，碱土金属元素可能具有比一般认识更丰富的化学性质，并且主族元素和过渡金属元素之间的界限比元素周期表的简单划分更加模糊。

8月31日，相关研究成果以“类似于过渡金属的碱土金属八羰基化合物的观察”（“of Earth M(CO)8 (M=Ca,Sr,Ba) ”）在线发表于主要刊物《科学》()。该研究由周明非课题组与南京工业大学、德国马格德堡大学教授课题组共同完成。

突破常识：碱土金属也能形成18电子羰基化合物

由于“来回”σ-π键合，过渡金属可以与CO配体形成稳定的羰基配合物。具体来说，CO 向对称匹配的中心金属原子的空轨道提供一对孤电子，形成 σ 供体键；中心金属原子d轨道上的电子反馈到CO的空反键π轨道中，形成π反馈键。协同作用下，复合物稳定存在。由于具有σ对称性的s轨道有电子而d轨道为空，因此碱土金属元素几乎与形成稳定σ-π键的预期条件完全相反。因此，一般认为碱土金属元素不能像过渡金属那样与CO配位。形成稳定的羰基配位化合物。

不过，据周明飞介绍，钡在早期研究中已被用作“荣誉过渡金属”，称其可能在一定程度上利用其5d轨道参与成键。研究团队在实验观察中还发现，正是5d轨道在让钡形成羰基钡离子Ba(CO)q（q=+1和-1）方面发挥着至关重要的作用。 “如果碱土金属元素s轨道上的两个电子被激发到能量更高的d轨道，原来不满足的成键条件就可以逆转，使σ-π键合成为可能。”基于现有发现，本着这一思路，八羰基钡化合物Ba(CO)8的制备成为研究团队突破固有思维惯性的一次尝试。

相关实验最终表明，不仅是钡，比钡轻的碱土金属钙、锶在低温氖基体条件下也能形成八羰基化合物。这一结果与课题组的量子化学理论计算一致。 “这是合理的。”周明飞打了个比方来解释：“其实，只要配合物的结合能大于将s轨道电子激发到d轨道的能量，就是‘赚钱的生意’。”报道称，除了中国的化合物之外，研究团队利用气相质量选择红外光解光谱实验证实了相应的17电子碱土金属八羰基化合物阳离子的存在[M(CO)8]+（M=Ca、Sr、Ba）。

碱土金属八羰基化合物能级结构图

激发更多思考：跨越主族元素与过渡金属元素的界限

根据价层轨道排列规则，众所周知的元素周期表分为s区和p区的主族元素，d区的过渡金属元素，f区的镧系和锕系元素。一般认为，主族元素一般遵循八角法则，利用ns和np轨道形成键，使每个原子的价电子层有8个电子以达到稳定。具有d价轨道的过渡金属则不同。对于过渡金属元素，18 电子规则取代了 8 电子规则。为了形成稳定的配位化合物，当其原子与配体键合时，它们会倾向于填充尽可能多的价电子层轨道，总共可容纳18个电子。

按照上述传统认识，(n)s2电子构型的碱土金属钙、锶、钡原本是一组化学性质比较“明确”的主族元素：它们常常形成离子键，或者传递两个ns价态。电子形成极性共价键。然而，符合18电子规则的八羰基化合物是一个例外。这种配合物的发现表明，钙、锶、钡在一定程度上也具有过渡金属元素的化学性质。在周明飞看来，这种模糊主族元素和过渡金属元素界限的新认识将有助于更好地理解碱土金属化合物的相关物理和化学性质，意味着它们可能比目前的认识有更好的认识。丰富的化学反应。

周明非团队（右三为周明非）

论文链接：

西安交通大学叶凯教授团队发表文章

8月31日，最新一期《科学》杂志发表的学术论文《罂粟与》，在全球首次发表了罂粟的高质量全基因组序列，揭示了罂粟的主要加倍和揭示其进化史上的重排事件，阐明吗啡生物碱的进化和合成基因簇的历史，为进一步开发罂粟的药用价值、揭示罂粟的进化历史奠定重要基础。罂粟科甚至早期双子叶植物。

其中，叶凯青年科学家工作室郭力副教授和杨晓飞讲师为本文的共同第一作者，叶凯教授为共同通讯作者，西安交通大学为第一作者单位。从收到该作品到在线发表仅用了8天的时间。

“我们致力于让物种造福人类”

罂粟通常被称为“邪恶之花”。虽然看起来很漂亮，但很容易让人上瘾。另一方面，它又是解除人类疾病痛苦的良药。新石器时代在阿尔卑斯山脚下的洞穴中发现了使用罂粟的痕迹。唐朝时期，罂粟通过食品贡品传入中国。 《本草纲目·秋原》曾记载罂粟的良好功效，“其性与粟壳相同，但止痢、止痛、行气特别有效”。事实上，从罂粟中提取的吗啡生物碱是强效镇痛药。除了镇痛作用外，罂粟中的那可品成分还具有显着的止咳和抗癌作用。遗憾的是，人们对罂粟的药用价值还没有系统、全面的认识，因此无法物尽其用，发挥更大的价值。

破译罂粟基因组是当今科学界需要解决的世界性难题。由于罂粟基因组含有大量（约70%）的重复序列，并且经历了多次大规模的结构变化，因此对基因组进行分析极其困难。

以英国本土罂粟植物为目标，叶凯团队利用多种前沿的基因组测序技术、复杂的数学模型、深入的挖掘和分析方法，成功破译了罂粟基因组，揭示了其进化历史。叶凯团队在国际上首次完成了罂粟全基因组测序和高科技研究。质量装配分析。

罂粟基因组特征和主要进化事件

研究表明，罂粟基因组在780万年前经历了一次全基因组加倍事件，而基因组片段加倍事件至少在1.1亿年前发生过。此外，首次发现罂粟合成镇咳那可丁和镇痛吗啡生物碱的15个基因在11号染色体上形成超级基因簇。该基因簇在根和茎中特异性表达和共表达。

正是因为罂粟在进化过程中经历了基因组加倍事件和多个基因片段的扩增、丢失、融合和重排，导致两个代谢途径基因聚集共表达，形成超级基因簇，可以协同高效合成新的次生代谢产物，罂粟中效力最强的吗啡生物碱和鼻孔生物碱都是罂粟的次生代谢产物。

叶凯团队发表了罂粟全基因组序列，破译了罂粟次生代谢产物合成的秘密。这不仅对分子植物育种工具的开发和新品种的培育有很大帮助，而且对工业合成中不同药效的生物碱的选择性改良有很大帮助。产量具有很大的指导意义。 “我们团队的研究目的和定位是让植物满足医疗需求，让物种造福人类。”叶开坚定的说道。

“成功研究的秘诀在于跨学科和国际合作。”

叶凯团队的罂粟基因组计划研究历时两年多。 2015年底开始规划设计，2017年6月获取全部数据，2018年2月正式完成，团队收集完数据后，仅用了8个月的时间，高效地完成了这个极其困难和挑战的研究分析过程完全的。叶凯团队快速成功的秘诀在于充分利用国际团队合作和跨学科融合的优势。目前，叶凯的团队规模不大，但通过跨学科、国际化的合作，这个小团队在短时间内取得了很大的成果。

叶凯教授团队

仔细分析叶凯的团队和合作伙伴发现，团队成员学科背景丰富多样，涵盖多个学科领域，包括自动化、计算机科学、生物、药学、数学等，缺一不可。正是因为团队成员运用在各自领域多年积累的知识和经验，保证了罂粟项目从植物种植、测序、组装注释、数据分析到最终结果的每一个环节的创新性和严谨性。通过国际合作，选取最具代表性的优质研究样本，可以在最短的时间内将各方的优势发挥到最大。

叶凯团队取得的成果得益于国际合作和多学科融合，展示了跨学科研究出大成果的潜力，也体现了西安交通大学“双一流”建设的前瞻性布局，鼓励跨学科发展，培养跨学科人才的知情决策。叶凯团队所在的电信学院智能网络与网络安全教育部重点实验室包括信息领域、数学、生物信息学、法学等四个一级学科，是典型的交叉学科实验室。叶凯团队充分利用实验室的跨学科研究条件和环境，与学校第一附属医院研究团队密切合作。跨学科的融合，为团队的科研工作开辟了新思路。

多年来，西安交通大学积极实施开放包容的人才政策，通过一系列引进和培养计划，为青年教师搭建了完整的成长阶梯。 2016年初，在海外学习、工作了12年的叶凯决定回到祖国，扎根三秦。为打破学科壁垒，营造有利于综合性、跨学科研究的工作氛围，学校于2015年开始探索“科学家工作室”模式，成立了由叶凯教授领衔的首个青年科学家工作室。

叶凯青年科学家工作室成立后，在学校“双一流”学科建设工程的支持下，以国家“精准医学”和“中医药”战略发展规划为指导，积极形成跨学科交叉学科群。研究团队开展生物信息学和基因组学领域的前沿交叉研究，基于大数据处理和模式识别的最新理论，研究包括药用植物基因组大数据处理和精准医疗的系统方法。已在国际国内基因组计划中得到应用，并取得上述国际领先成果。

当前，叶凯教授的团队正在砥砺前行，在广阔的跨学科世界中持续加强国际交流与合作，探索和发现新知识，不断编织报效国家、服务人民的伟大梦想。

论文链接：