“2023年度湖北十大科技进展”发布

为广泛调动科技工作者的积极性和创造性，全面反映湖北科技发展成就，营造良好的科技创新氛围，湖北省科协组织开展了“2023年度湖北十大科技进展”遴选活动。经全省学会，高校、科研院所和企业科协等多渠道推荐，专家评审、院士投票、公示，确定“人体肺部气体多核磁共振成像装备”等十项科技进展为2023年度湖北十大科技进展，现公布如下：

1 人体肺部气体多核磁共振成像装备

肺，是人体“生命之树”。然而，肺功能早期损伤检测技术壁垒高，在传统核磁共振成像检查中，肺部犹如一个“黑洞”，对“肺部黑洞”的“探照”一直是全球最前沿的临床技术难题。

中国科学院精密测量科学与技术创新研究院周欣团队成功研制出可用于气体成像的临床多核磁共振成像装备。该装备一举突破了肺部检测中气体密度低导致MRI信号极弱的瓶颈，成功“点亮”肺部，并于2023年获批国家三类创新医疗器械。实现了单核向多核MRI系统的拓展，发现了CT无法探测的肺交换功能损伤、肺功能检查（PFTs）不能获取的局域功能信息，解决了临床无创、无辐射、精准定量检测肺部疾病的难题。该装备已应用全国多家医院，开展了新冠肺炎、慢阻肺、肿瘤等临床应用，为肺部疾病的早期检测提供了全新的医学影像手段与策略，该装备还将陆续升级为多核“彩色影像”，为人体疾病诊断提供“一双慧眼”。

2 发现黑洞辐射的新现象

黑洞是宇宙中最神秘的天体，具有巨大的引力，任何光都无法逃逸出黑洞，但可以吸积周围恒星的物质产生高温的吸积盘及相对论性的喷流，在观测上表现为变化的X射线和射电辐射，是研究强引力场和相对论物理的宇宙天然实验室。

武汉大学物理科学与技术学院天文学系王伟教授和游贝教授团队利用中国大型天文望远镜发现了黑洞辐射的新现象，直接揭示黑洞附近物质的运动和辐射规律，极大促进黑洞物理和相对论天体物理的研究，系列研究成果于2023年发表在国际顶级期刊。团队利用世界上最大的天文望远镜中国天眼FAST对黑洞系统首次开展高精度的射电光变监测，发现银河系中一颗黑洞存在周期为0.2秒的射电脉搏，该成果是在世界上首次观测到黑洞亚秒级的射电准周期振荡的现象，并揭示该现象与相对论性喷流直接相关，打开黑洞射电观测新窗口；利用中国慧眼科学卫星，发现其来自黑洞喷流的射电辐射滞后来自吸积盘热吸积流的硬X射线辐射8天，首次观测到黑洞磁囚禁吸积盘（MAD）形成的证据，揭示了黑洞热吸积流中的磁场输运过程，有助于理解吸积盘大尺度磁场形成机制和MAD中的物理过程；利用流体力学数值模拟定量研究了银河系中心四百万个太阳质量的超大质量黑洞在一千万年前的活跃特征，首次揭示星系周介质相对于银河系存在明显的横向运动，从而影响银河系的演化。

3 揭示水稻感知和抵抗褐飞乱的分子机制

稻飞虱是我国水稻生产的头号害虫，年发生面积达4-5亿亩次，常常造成严重的产量和经济损失。培育和种植抗褐飞虱水稻品种是绿色防治褐飞虱、确保水稻生产安全的有效途径。然而，水稻如何抗虫的分子机理一直不明，阻碍了抗虫品种的培育。

武汉大学生命科学学院杂交水稻国家重点实验室何光存教授课题组在成功克隆抗褐飞虱基因的基础上，发现水稻抗褐飞虱基因编码的受体BPH14与褐飞虱唾液蛋白BISP能特异性识别和结合，从而激活抗虫信号通路；进而，BISP-BPH14与OsNBR1互作激发细胞自噬，精细调控水稻抗虫反应与生长发育的平衡。研究结果2023年6月发表后获得国内外广泛关注，该成果为培育抗褐飞虱的高产水稻品种提供了理论基础与基因资源，创制了抗虫新种质和分子育种技术体系，在全国水稻育种单位广泛应用，成效显著，推动我国抗褐飞虱育种实现零的突破和快速发展。

4 利用基因编辑创制新型作物广谱抗病基因

稻瘟病、稻曲病和白叶枯病等常年造成水稻减产及品质降低，其中仅稻瘟病年均可造成10-30亿公斤产量损失，严重威胁我国粮食安全。培育和种植抗病品种是作物病害绿色防控最为经济有效的措施。

华中农业大学李国田教授团队利用人工诱变技术和全基因组测序技术快速克隆到水稻广谱抗病基因RBL1，并运用多种技术揭示了水稻RBL1基因通过调控水稻磷脂代谢、参与病原菌特异侵染结构形成而介导广谱抗病的新机制。该研究进而利用基因编辑技术创制了平衡广谱抗病性与产量的新基因RBL1Δ12，该基因显著增强对稻瘟病、白叶枯病和稻曲病抗性且不影响产量，在田间可提高稻瘟病抗性等级3级，病害发生时可减少约39%的产量损失，全国推广应用可挽救8亿公斤粮食，满足1500万人一年粮食需求。该基因在作物中高度保守，与传统抗病基因相比能够打破物种界限、快速推广至其他作物的优势，具有巨大抗病育种应用潜力。2023年研究成果发表并获授权国家发明专利1项，对推动作物抗病育种、作物病害绿色防控，保障国家粮食安全有重要意义。

5 控制蓝藻水华的非经典生物操纵理论及其成功应用

湖泊蓝藻水华治理是一个耗资巨大且缓慢的过程，水华的生态控制更是世界性难题。湖北是千湖之省，蓝藻水华频发是社会关切的重大生态环境问题。

中科院水生生物研究所谢平团队基于跨尺度的整合研究，创造性的提出了以滤食性鱼类为核心的非经典生物操纵理论，将有害蓝藻的生物控制转变为一种人与自然良好共生的循环、可再生型的生产系统管理模式，是目前国内应用最广的蓝藻生物控制技术的理论基础，为武汉市及全国富营养湖泊蓝藻水华防控做出了突出贡献。主要成果于2023年发表。该成果实现了从零到一的突破，解决了水污染防治中的一个重大科技难题，具有快速、稳定、绿色和经济等优点，应用前景广阔。

6 高铁动车组走行部”安全状态综合检测与诊断关键技术

我国高铁已进入超大规模线网时代，运营里程超4万公里，占世界70%。高铁动车组核心安全部件“走行部”面临运行速度高、连续运行时间长、载荷大、环境多变的严苛服役工况，一旦细微缺陷突变为部件失效，将导致严重的行车事故。

中铁第四勘察设计院集团有限公司研究团队对走行部的安全状态在线监测、细微缺陷检测及综合诊断进行研究，取得了重大进展：一是提出了真实服役环境下走行部安全状态高敏参数及其综合检测技术体系，指导了走行部安全保障基础设施建设；二是突破了强背景噪声干扰下的走行部微弱故障信号精准提取技术，研发了填补国内外空白的350km/h动车组走行部实时状态车载监测系统；三是研制了适应走行部复杂外部廓形及内部缺陷的高精、高效成套检测装备，打破了高铁领域高端检测装备的技术壁垒并实现销售海外；四是开发了全球管控列车最多、数据量最大的走行部故障预测与运维管理平台，实现了走行部故障预警与健康状态定量评价。该研究成果在各铁路局和主机厂全面应用，保障了4000余列动车组年均安全运行50余万公里，形成了高铁动车组走行部安全保障的“中国标准”。目前已产生经济效益79亿元，在湖北省相关领域创造了大量就业岗位。

7 妇科恶性肿瘤精准诊治体系的建立与转化应用

占据妇女“半边天”的妇科恶性肿瘤是严重危害我国妇女健康的重大疾病，包括最常见的宫颈癌和最难治的卵巢癌。

为实现妇科恶性肿瘤患者长生存的终极目标，华中科技大学同济医学院附属同济医院高庆蕾教授和马丁院士团队，研发了首个基于液相捕获-高通量测序技术的高危HPV整合检测试剂盒，开发了可有效预测宫颈癌对免疫治疗响应性的评分系统，首创了溶瘤腺病毒创新基因治疗技术精准治疗耐药妇科肿瘤患者，并撰写中国第一个卵巢癌行业标准，建立“女娲”大数据平台，服务于全国170家医院的卵巢癌单病种质控建设，实现了妇科肿瘤患者手术联合优化的治疗方案显著改善患者长期生存。上述系列临床转化成果打通了“临床-科研-转化-再临床”通道，获批国家药监局创新药临床试验审批3项，应用至全国60余家大型三甲医院。2023年相关成果写入《中国妇科肿瘤临床实践指南》。

8 大型复杂碳化硅构件整体增材制造成套技术

碳化硅属于难加工材料，其大型复杂构件广泛用于国家重大战略装备。

华中科技大学史玉升教授团队提出碳化硅复合粉材的制备及其大型复杂构件的增材制造创新思路，采用增材制造技术整体成形复杂预制体，通过碳纤维强化和反应熔渗致密化获得复杂碳化硅陶瓷基复合材料构件。从材料、软件、装备和工艺等方面开展系统研究，突破了增材制造专用碳化硅陶瓷复合粉材的溶液包覆制备方法、多激光协同扫描的增材制造数据处理与工艺规划软件、复杂碳化硅陶瓷构件增材制造装备等关键技术，创建了大型复杂碳化硅陶瓷复合材料构件整体成形的材料-软件-装备-工艺成套技术，在2023年实现了直径1.6米多的复杂碳化硅渣浆泵叶轮的整体制造，渣浆泵叶轮的输送磨蚀性、腐蚀性和使用寿命为特种合金渣浆泵的6-8倍，缩短其制造周期60%以上。解决了大型复杂碳化硅陶瓷构件整体制造的世界性难题，引领了其发展方向。

9 寒区隧道冻融损伤破坏机理与防控方法

我国是世界上冻土面积分布最大的国家之一，受冻融影响的区域占国土总面积七成以上。在高海拔、严寒地区，隧道冻害易导致其内设备挂冰、衬砌剥落、甚至冰塞废弃等严重破坏，严重威胁寒区隧道安全与高效运营。

中科院武汉岩土力学研究所陈卫忠、谭贤君研究团队，针对隧道冻害机理复杂，防寒保温层设计理论尚不完善等问题，首次在试验室成功获取了岩体内水分冻结过程中的“过冷”温度和冻融循环过程中“滞回曲线”演化规律；提出了临界冻结孔径、未冻水膜厚度和过冷温度理论计算方法，建立了新的具有明确物理意义的岩体冻结状态计算模型，提升了岩体未冻水含量认识水平；建立了“冰梁形成→冰楔滑移→裂纹扩展”的三阶段冻胀力演化模型，系统揭示了低温及冻融循环作用下岩体损伤演化机理；提出了寒区隧道围岩和支护结构多场耦合冻胀破坏理论，实现了对既有寒区隧道冻胀理论的有益补充；首创了基于时均化湍流模型和温度壁面函数法的寒区隧道“气-固”耦合风温场求解方法，构建了防寒保温层定量设计理论，实现了寒区隧道防寒保温层科学设计。2023年发表论文12篇，获授权美国发明专利2项、中国发明专利5项。研究成果指导了黑龙江虎峰岭隧道、吉林拉法山等隧道的冻害评估与处治方案制定，产生了显著的经济与社会效益。

10 互联网智能遥感卫星关键技术及应用

互联网智能遥感卫星是将遥感卫星接入卫星通信和地面通信的融合网络，通过软件定义、人工智能和在轨实时处理等技术，实现从原始数据获取到用户终端遥感信息实时智能服务，是国家重大战略需求和世界科技前沿。

武汉大学李德仁院士、王密教授团队围绕卫星遥感系统“响应快、处理准、服务灵”的三大核心目标，经过近十年技术攻关，首创互联网智能遥感卫星直接服务手机智能终端的遥感信息服务模式和服务架构，创立了星地协同的“校正－提取－压缩”在轨处理技术体系，突破了“多模、开放、智能、互联”光学智能遥感卫星键技术，在航天东方红卫星有限公司等单位共同努力下，研制并发射全球首颗互联网智能遥感卫星（珞珈三号01星，2023年1月15日发射），率先实现面向移动终端的“快、准、灵”遥感信息服务，推动了遥感技术从事后到实时、从专业到大众的跨越式发展。珞珈三号01星为全国科研单位提供开放实验验证平台，实现了机场飞机、港口船舶、道路车辆监测、城市三维实景构建、全球热点区域卫星视频发布等多样化智能遥感信息服务，在智慧城市、应急救灾等10余个领域与行业中取得成功示范应用。此外，珞珈三号01星的成功发射与创新应用，牵引了约185亿元的“东方慧眼”商业遥感星座立项和工程实施，有力推动了我国智能遥感卫星商业化发展。