2024年度云南大学十大科技进展发布！

摘要：云南大学以习近平总书记致云南大学建校100周年重要贺信精神为指引，努力推进“双一流”高校建设，继承和发扬“会泽百家、至公天下”的办学精神，凝心聚力、攻坚克难，基础研究坚持“四个面向”，应用基础研究服务国家战略和地方经济社会发展，持续产出高水平科技成果，赋能立德

云南大学以习近平总书记致云南大学建校100周年重要贺信精神为指引，努力推进“双一流”高校建设，继承和发扬“会泽百家、至公天下”的办学精神，凝心聚力、攻坚克难，基础研究坚持“四个面向”，应用基础研究服务国家战略和地方经济社会发展，持续产出高水平科技成果，赋能立德树人，统筹推进教育、科技、人才一体化发展。通过全校范围内的征集、遴选，现发布2024年度云南大学十大科技进展：

1 ►发现寒武纪软体动物新物种并揭示软体动物的早期演化

寒武纪是软体动物快速演化的重要时期，但因其身体柔软、易腐烂，完整保存的化石极为稀少，导致其起源及早期演化存在较大争议。2024年，云南大学马晓娅团队在云南东部5.14亿年前的寒武纪关山生物群中发现并报道了一个新的软体动物物种——“多刺世山虫”（Shishania aculeata）。该物种极为罕见地保存了完整的软躯体构造，是目前已知最早的软体动物化石之一，为解决软体动物的起源及早期演化问题提供了关键证据。多刺世山虫仅几厘米长，身体扁平、两侧对称，呈椭圆形。其背部密布几丁质小尖锥骨片，腹面光滑，具有宽大且肌肉发达的足部。研究团队通过先进的成像与分析技术，揭示了这些锥形刺的微观结构，表明其生长机制与环节动物的刚毛相似，证明不同冠轮动物中硬质结构（如刚毛和生物矿化的壳）具有共同的起源。系统发育分析显示，多刺世山虫属于软体动物的干群，表明其祖先可能呈扁平形态，且背部覆盖密集的中空几丁质骨刺。这一发现推动了对软体动物在寒武纪大爆发期间快速多样化过程的理解，并为动物早期生物矿化过程提供了新的理论依据。研究成果发表于国际顶尖期刊《Science》，并受到《人民日报》《新华网》《BBC》《Nature》等中外主流媒体的广泛报道，有力提升了云南大学古生物学研究的国际知名度与影响力。

图一：寒武纪多刺世山虫（Shishania aculeata）

化石标本

图二：寒武纪多刺世山虫（Shishania aculeata）

的多方位复原图

图三：寒武纪多刺世山虫（Shishania aculeata）的锥形骨板和细微管状构造

获奖人：马晓娅团队

2 ►揭示了早期胚胎合子基因激活有序调控的新机制

“母体-胚胎转换”是胚胎从依赖母源性基因产物到自身合子基因组开始表达和调控的关键过渡期。作为动物生命过程中经历的重要早期发育事件，合子基因组激活的紊乱可导致胚胎夭折或出现特定缺陷，因此，解析早期胚胎中关键母源因子介导的相关调控机制是发育生物学研究的重要科学问题之一。然而，早期胚胎中如何建立和维持全能染色质状态，以及先驱转录因子如何被调控，使其在早期胚胎发育过程中准时、有序、精确地启动合子基因表达的机制目前还不清楚。

2024年，云南大学陈大华团队通过遗传、生化和生物信息学分析等系列方法，系统揭示了早期胚胎中dPCIF1作为监控因子，通过与HIRA竞争性结合来限制先驱转录因子GAF过早结合染色质，从而防止合子基因组的过早激活的重要功能与分子机制。该研究发现了早期胚胎发育过程中全能性染色质的建立及合子基因激活有序调控的新机制，为深入理解早期胚胎“母体-胚胎转换”这一复杂而重要的发育事件提供了新的见解，同时也回答了发育生物学研究中的一个核心科学问题。该成果以研究论文形式（Research Article）发表于《美国科学院院报》(PNAS)。

图一：HIRA和dPCIF1通过调控先驱

转录因子GAF调节合子基因激活

图二：早期胚胎合子基因激活有序调控的新机制

获奖人：陈大华团队

3 ►建立光滑空间上的Proximal变分分析理论

Proximal法锥和次微分因其作为一阶概念而体现出“二阶”变分性态在理论和应用中占居独特地位，成为变分分析中的主要内容。然而，现有Proximal次微分和法锥理论是在有内积结构的Hilbert空间上建立的，扩展Proximal次微分基本运算法则以及闭集的Proximal点在其边界中稠密的基本变分几何定理至非Hilbert空间类，被认为是变分分析中富挑战的难题。特别地，变分分析大家Borwein在其关于变分分析的综述文章中将非Hilbert空间中闭集的Proximal点在其边界中是否稠密性称为“most striking open question”. 2024年，云南大学郑喜印独立发表于Acta Mathematica Sinica 的论文在包括希尔伯特空间和所有空间在内的-光滑空间框架下建立了Proxiaml变分分析理论，该研究独辟蹊径地创立了Proxiaml次微分描述的多元变分原理，并据此在-光滑空间上建立了Proximal次微分的加法、乘法和复合等运算法则，并证明-光滑空间中任何闭集的Proximal法锥含有非零向量的点在其边界中稠密。研究还证明当时Proximal次微分的运算法则在空间上不再成立，并证明这样的空间中存在闭集在其每一点的Proximal法锥只有零向量；注意到Hilbert空间中每个闭集的Proximal点恰是其Proximal法锥含有非零向量的点, 这给出了Borwein公开问题的解答。此外，2024年，郑喜印作为通讯作者与其博士生胡春海等发表在优化和变分分析国际顶刊SIAM J. Optim.上的文章还建立了逐段线性多目标优化问题的一致weak sharp minima理论。

图一：光滑空间上的Proximal变分分析

图二：目标优化的一致weak sharp minima

获奖人：郑喜印团队

4 ►揭示了东亚夏季风过渡带近期快速增温特征及成因

东亚夏季风过渡带是季风环流和西风带环流的交汇区，同时也是湿润区向干旱区的过渡地带，是一条重要的气候-生态-地理过渡界面。以往研究多聚焦于传统季风区和干旱区的气候变化，对夏季风过渡带的气候变化特别是其年代际变化缺乏研究。

2024年云南大学陈文团队率先关注到夏季风过渡带自上世纪80年代末成为全球增温最显著的区域之一，其升温速度是北半球陆地平均升温速度的3倍。此次快速升温过程造成了该区域百年来前所未有的“干热”状态。该团队进一步揭示出气候系统内部变率的太平洋年代际振荡（IPO）和大西洋海温多年代振荡（AMO）对这次过程有重要作用，两者共同激发了中纬度大气遥相关波列，在该区域上空形成了反气旋环流趋势。该反气旋环流通过陆-气正反馈加速了地表增暖，从而造成了此次快速升温现象。该成果首次量化了气候系统内部变率和人类活动对该区域极端增温的贡献,原创性地阐明了多种气候系统内部变率在夏季风过渡带气候年代际变化中的协同作用。上述成果发表在国际著名期刊Nature Geoscience，获得ESI全球高被引论文和国家自然科学基金委员会的资助成果亮点报道。

图一. 东亚夏季风过渡带快速增温特征

图二. 东亚夏季风过渡带近期快速增温机制图

获奖人：陈文团队

5 ►发现生物多样化与生境破碎化存在单峰模式

探讨生物多样性与生境破碎化之间的关系是保护生态学研究的核心议题，但生物多样性与生境破碎化之间到底是何种关系目前仍存在激烈争议。这就是保护生态学领域著名的SLOSS（Single-Large-Or-Several-Small）争议，即单个大斑块与多个小斑块在生境总面积相等时，哪种情况可以维持更高的生物多样性。

2024年云南大学廖金宝团队通过理论模型预测与实验整合分析，发现生境损失严格调控并诱导了生物多样性对生境破碎化的单峰响应。具体而言，在生境损失较少的情况下，适度破碎化有利于定殖优势种在小斑块内存活，而不至于被强竞争者排除，从而达到景观尺度上的物种共存；而当生境损失较为严重时，生境破碎化可导致竞争优势种逐渐灭绝，从而整体上降低物种多样性。该研究发现对当前关于生物多样性-生境破碎化关系的SLOSS争议提出了全新的调解方案，从而为生物多样性保护与管理提供了新的理论视角与决策依据，具有重要的保护生物学意义。研究成果发表在国际顶级期刊《Nature Ecology & Evolution》和生态学经典期刊《Ecology》上。基于该成果，廖金宝2024年获得了第八届中国生态学学会青年科技奖。

（A）生境破碎化示意图；（B）理论模型预测；

（C）实验数据整合分析

获奖人：廖金宝团队

6 ►开发了兼顾土壤调理、作物生长促进和病害防控的系列健康栽培技术

维护耕地质量是保障国家粮食安全、维护云南省高原特色农业可持续发展的基础。基于植物连作障碍严重以及土传病害频发主要源于土壤微生态失衡这一基础认知，陈穗云团队研发出涵盖土壤调理、植物免疫提升、逆境耐受提高、植物生长促进、土传病害防控等九项专利技术，其中两项专利以100万元向企业转让并实现产业化，部分技术已纳入烟草企业技术规程。本年度，健康栽培技术在烟草、蔬菜、中药材等作物推广应用8.7万亩，并在松华坝水源地和阳宗海烟草替代种植地块实现了技术全覆盖。在改善土壤微生态的同时，防控了多种病害发生，减少了大量化学农药和化学肥料进入农田生态系统，成果的示范应用新增产值1800余万元，实现了生态效益和经济效益的双赢。在长江流经云南的最后一站——昭通，旨在提高牧草植物低温耐受性并促进牧草分蘖/生长的集成技术，在乌蒙山区高海拔草地恢复和建植工作中得到大规模应用，优质牧草的比例提升了60%，生物量提高一倍，盖度提高20%，水土流失减少20%，在乌蒙山区低温寡日照条件下构建兼顾生态效益和生产效益的生态草牧业模式起到重要示范和引领作用。以上述服务地方经济的科研实践为依托，带动学生培养，指导的《乌蒙草情--乌蒙革命老区生态草牧业振兴路》获“挑战杯”国家奖，《云南“红云一号”--超级生物有机肥》获“中国国际大学生创新大赛”省级金奖。

图一：在昭通退化草地恢复中，示范

应用生长促进/抗低温/养分回补综合技术

图二：兼顾土壤调理、病害控制和植物免疫

提升的健康栽培技术

获奖人：陈穗云团队

7 ►研发社交媒体数据的关联挖掘、知识表示与协同推荐新技术

精准高效地提取社交媒体数据中蕴含的关联关系并构建知识模型，捕获用户行为规律、实现知识推理并支持辅助决策，是当前人工智能领域亟待解决的问题和研究热点。

2024年，云南大学岳昆团队与云南移动公司合作，研发了社交媒体数据的关联关系挖掘、知识表示与协同推荐的新技术。（1）提出社交媒体数据的深度聚类和链接预测新方法，克服了大规模、高维、具有图结构信息、无标注数据聚类的效率瓶颈；研发移动5G业务投诉溯源和推荐模型并上线使用，大幅降低投诉量并增加5G业务收益。（2）开辟贝叶斯网嵌入研究新领域，构建了具有大规模数据处理能力的新型概率图模型，创立了贝叶斯网表示学习新方法，解决了社交媒体数据中知识表示难、推理效率低、可解释性差的问题；研发移动基站画像构建、故障根因分析模型并上线使用，大幅提高故障诊断和处理效率。（3）创立情景感知服务质量预测新方向，建立了基于知识推理的协同推荐新技术，解决了情境信息表征难、质量预测不准确、推荐结果精度低且缺乏多样性的问题，研发部署5G基站工程建设智能安全检测和施工质量度量系列模型、并在全省推广使用，大幅降低工程监管成本、提升检测效率和准确性。成果发表在TKDE、TSC、AAAI、CIKM、UAI和《软件学报》等期刊及会议，授权发明专利8项。

图一：整体框架

图二：产业应用

获奖人：岳昆团队

8 ► 高性能InP/InGaAs短波红外单光子探测器新突破

单光子探测技术引领着量子保密通信、量子雷达、激光雷达、生物医学影像设备、军用夜视仪、超视际成像等极微弱信号检测领域的发展。InP/InGaAs短波红外单光子探测器芯片涉及35项“卡脖子”技术的3项——芯片、激光雷达和医学影像设备元器件，属于美西方国家对中国禁运的高端芯片之一。

云南大学史衍丽团队对单光子吸收下的雪崩倍增机理进行了深入分析和模拟，发现了保持雪崩电场均匀性的新方法，并创新性地使用高电荷层浓度、厚倍增层设计和一次性扩散等工艺手段在芯片制备上实现了这一方法，最终实现了室温（293 K，下同）下工作的高性能InP/InGaAs短波红外单光子探测器。研制的探测器光敏面直径25 um，在室温下单光子探测效率20%时，暗计数率（相当于噪声）为6.82 kHz，比目前国际上报道的最好水平（韩国Worrier公司同等条件参数下的暗计数率为60 kHz）低一个数量级。这一成果不仅打破了美西方国家的技术封锁，而且将通常InP/InGaAs短波红外单光子探测器的工作温度从-40 °C提高到了20 °C，提升了我国单光子探测器的研究水平和制造水平。

本项目研制的芯片，制备工艺简化、成品率高、成本低，将促进单光子探测器在移动电话、无人机、量子通信、武器装备等轻量化、低功耗领域的应用。芯片已经提供给清华大学、山东大学等五家高校和公司进行应用开发，开发的低功率远距离激光测距仪今年参加了深圳光博会，先后有两家公司与项目组进行了成果转化谈判，有望通过成果转化实现批量生产。

图一：雪崩倍增原理示意图

图二：研制的单光子探测器芯片实物图

获奖人：史衍丽团队

9 ► 真核生物转录与翻译调控理论新突破

转录和翻译调控是生命科学"中心法则"的核心问题，围绕其中转录和翻译过程的开拓和创新对于完善生命科学基础理论和探索疾病诊治策略有着重要的意义，同时也是生物学发展的核心研究领域和国际生物学研究的主战场。

2024年，云南大学赖凡团队和党云琨团队的代表性研究成果分别发表在国际著名期刊《Nature Structure & Molecular Biology》和《Nucleic Acids Research》上。两个团队通过深入合作，在“基因转录的方向性”层面，创新性地在国际上首次提出了关键核酸内切酶与RNA剪接相互配合，在转录起始时选择正确的方向进行RNA的合成。该理论初步阐明了转录方向选择的决定性因素，为理解转录整个过程打开了一扇新的窗口（图一）。文章发表后，分子生物学顶级综述杂志立即对此发表专题评论。在“蛋白表达的多样性”层面，首次揭示了在人类基因组中存在由密码子重复序列介导的全新蛋白翻译现象。该现象产生的蛋白不仅广泛存在，而且在疾病发生、发展中起着关键的作用（图二）。这些成果通过解析“中心法则”中的关键问题，创新性地提出了具有普适意义的理论观点，为进一步完善生命科学的基础理论框架打开了全新的视野。

图一：U1 snRNP拮抗整合子复合体保证基因

转录方向的分子机制

图二：新型移码肽段在正常人体组织中的分布

获奖人：赖凡团队

10 ►绿色关键技术新突破助力云南低碳发展

碳达峰碳中和是党和国家重大战略决策，事关民族未来。云南省在此过程中面临严峻的挑战，核心之一就是受困于关键技术和路径的突破。云南大学碳中和创新中心利用学校人才和学科优势，经多年研发，实现多学科交融的新能源关键技术和技术路径新突破，构建了以绿色先进技术为底层支撑逻辑的技术型高端智策平台，较好地解决了与双碳工作中复杂、系统的关键技术和路径密切相关的政策措施，为全省、重点企业开展碳达峰路径研究、规划建议、行动计划提供顶层设计，完成云南省、省能源局省机关事务局、8个州市碳达峰实施方案。打造了以绿电直供、充分消纳可再生能源、氢能体系建设、碳足迹等绿色技术为核心的政策创新体系，承担建设了云南省绿色低碳先进技术与示范工程平台, 研发、引进和推广了一批符合云南实际的节能减碳、新能源等零碳和负碳技术，为政府相关部门、公共机构、重点用能企业园区开展能源效率提升、综合能源服务、清洁能源利用和人才培训提供了技术和人才支撑。在与玉溪高新区零碳园区建设和“百园百校万企”创新合作、大理碳达峰试点城市建设、砚山工业园等四个零碳园区建设、昆明市废旧电池资源化回收等工作中发挥了重要作用；研发的“云南大学智慧能碳管理平台”助力云南大学荣获“全国绿色公共机构”和“水效领跑者”荣誉。因成绩突出，云南大学碳中和创新中心 2024 年荣获云南省“双碳”贡献先进集体，为云南大学服务地方经济社会高质量发展作出了重要贡献。