揭示颜料秘密，完美复刻浮世绘

       荣登封面的这项研究成果来自哈佛***神经科学家Joshua Sanes教授领衔的科学家团队。研究人员采用高通量单细胞基因测序的方法，创建了灵长类动物的视网膜细胞型态分类图谱，揭示为我们带来敏锐视觉的细胞有哪些特殊的基因特征。这项研究同时为理解人类视觉在疾病情况下如何被破坏提供了重要的基础。

      凹：让我们看得清清楚楚明明白白真真切切

人类的视觉在哺乳动物中出类拔萃，比如我们能够阅读，分辨人脸。这些功能可不简单，需要视觉能够分辨极细微的差异，并能迅速对焦。高清视觉全得归功于视网膜中间一个极小的特殊区域——***凹，也就是眼底黄斑的中心。凹的直径不到1.5毫米，面积只占视网膜的不到1%，但大脑获得的视觉信息却有50%来自这里。

     凹的特殊，还不仅是因为视线的“焦点”落在此处提供清晰影像，要知道哺乳动物中只有部分灵长类生物进化出了这个结构，比如人类。

▲“那（fovea）是个稀罕物，岂是什么生物都能有的？”

      凹为人类提供了视力的同时，却让科学家在解决人类视觉疾病时面临一个难题。就拿实验“劳模”小鼠来说，虽然它们为人类的科学研究提供了无数疾病模型，但它们“鼠目寸光”，视网膜没有***凹！这种 “先天缺陷”让它们在视觉相关疾病的模型上帮不上什么忙。再加上***凹结构太微小了，过去科学家在灵长类动物上的研究也止于形态解剖学的描述。

     终，他们在凹和外周视网膜中均鉴定出了近70种不同类型的细胞，并且还知道了每一个类型的细胞表达哪些基因。

      详尽的细胞分类图谱给科学家们提供了许多过去不知道的信息。用Sanes教授的话说，“我们现在弄清楚了凹特别在哪里。”

▲凹的细胞和外周视网膜类型相似，但组成却不同 

       尽管细胞类型九成相同，但***凹和外周视网膜的细胞类型组成不同。更关键的是，在同类型的细胞中，***凹处的细胞检测到表达与外周不一样的基因。非常有意思的是，这些基因的表达和***凹独特的视觉信息处理极为相关，科学家们相信，可能这才是***凹功能特殊的原因。

       核酸提取产品对细胞筛选的方法已日渐成熟，原理是将包被一抗的磁珠与细胞表面对应的分子特异性结合，或者将包被二抗的磁珠与已经与细胞表面分子特异性结合的一抗结合。核酸提取磁珠携带与之结合的细胞吸附与分离柱或试管上，实现阳性细胞或阴性细胞的分离。洛阳吉恩特生物自主研发生产了各类核酸提取磁珠，可以实现稳定的实验结果。

    非洲Z南端的沙漠和半沙漠是荒凉的地方，气候干旱，降雨量少，气温极高。 但这里是世界上Z奇怪的植物—石头花的产地。同时也是芬兰生物学家University of Eastern Finland Tommi Nyman博士和挪威NIBIO Svanhovd以及南非University of Stellenbosch的植物生态学家Allan Ellis教授从进化论角度研究植物的地方。

石头花的伪装

    在恶劣的环境中，所有植物都需要某种伪装以免受动物的侵害。石头花十分擅长伪装：身体大部分埋在土壤中，只将它多汁的叶子平顶突出到土壤表面，这使得石头花很难被发现。但是由于在南非、纳米比亚和博茨瓦纳的土壤性质差异很大，土壤中的砾石可以是棕色、灰色、黄色、红色或几乎是白色，粒径也可以从细砂到大卵石。随着时间的推移，一些石头花的后代会发现自己得颜色相对应周围的环境十分显眼，处于一个十分容易被天敌发现的环境中。

图1 石头花的生长环境

寻找一个准确的颜色测量工具

    研究者们提到：“在石头花的研究过程中，由于石头花和环境的颜色十分接近，必须寻找一个工具尽可能准确和客观地测量颜色，这也就是我们选择高光谱成像技术的出发点。”

    高光谱相机非常适合颜色测量，因为它比RGB相机更准确，而且不像主观的目视检查，可以定义目标的颜色，例如在实验室颜色空间中，精度可达∆E<1；与另一个目标的颜色对比，相对精度∆E=0.2。这比人类对颜色的感知（∆E=1）要好，而且明显优于只能达到∆E=8-10的RGB相机。

图2 Specim IQ测试图

 Why Specim IQ？

    当确定了利用高光谱成像技术进行研究后，下一步就是找到一个可以在南非沙漠的极端条件下工作的高光谱相机。由于恶劣的环境条件，南非研究地点多是距离长，道路崎岖不平的地方，天气条件极其恶劣，并且到处都是灰尘，光线刺眼变化很快，需要一个紧凑耐用，可以适应这些恶劣条件的高质量快速相机。当Tommi Nyman博士了解到Specim IQ时，说：“这里的地形很崎岖，所以你不想随身携带非常大和沉重的设备，Specim IQ体积小，移动方便，便于运输和现场使用，而且它非常适合进行我们想要的测量。”

图3 Specim IQ现场测试图

    Specim IQ的电池寿命也被认为是一个很大的优势，因为他们的团队有时需要在野外露营了3-4个晚上，才能得到储备和充电的机会。Nyman博士说：“在野外，你需要一整天只使用一个电池的高光谱相机。”

   Specim IQ相机成像速度也很快，这在恶劣和快速变化的光线条件下是必不可少的。非洲的光线很刺眼，白天太阳直射，阴影是尖锐而深邃的。当云层遮住太阳时，光照条件会在短时间内发生剧烈变化。因此，在特定的光照条件下，设置好曝光时间，以便在下一个云出现并完全改变光照条件之前完成数据的快速采集。

图4 Dr. Tommi Nyman

The future?

    目前，所有关于石头花项目需要的数据都已经采集完成，并且石头花项目团队正在进行进行数据分析，日后也会将研究成果分享给大家。

    高光谱成像在生态学研究方面还有很多潜在应用。这是一个广泛的研究领域，有许多与石头花研究问题类似的研究方向。便于运输和现场使用的高光谱设备为生态领域的研究提供了一个新的机遇。

小百科

    石头花：石头花又名生石花、象蹄、元宝等，是世界的多年生小型多肉植物。茎很短，常常看不见。叶肉质肥厚，两片对生联结而成为倒圆锥体，有“鞍”、“球”、“足袋”等形状，叶顶部花纹形如树枝，色彩美丽。生石花品种较多，各具特色。其外型和颜色酷似彩色卵石，故人称为“活石子”或“卵石植物”。更为有趣的是其叶片的颜色会与周围的土壤颜色相仿，来保护自己。多年生肉质植物。高2-3cm，球体卵圆形，球状叶淡灰棕色，顶面树枝状凹纹，棕色，半透明。茎较短，植株是由2片对生的肉质叶联结而成的圆锥体。花金黄色。

印度半岛碳循环之谜

The Mystery of the Indian peninsula's carbon cycle

随着全 球气候变化的日益严重，CO2排放已成为人们关注的焦点之一。了解CO2通量的分布和变化对于制定有效的环境保护政策具有重要意义。传统的观测方法存在着精度低、时间和空间分辨率不足等问题，如何提高观测精度成为了研究的重 点。

贝叶斯反演作为一种有效的数学方法，可以通过利用已知信息对未知参数进行推断，以揭示CO2通量的分布和变化。下面这篇论文的研究成果对于深入了解CO2通量的分布和变化，制定有效的环境保护政策具有重要的现实意义和应用价值，一起来看看！

揭示印度半岛碳循环之谜：

高分辨率贝叶斯反演揭示二氧化碳通量

工业时代以来，二氧化碳（CO2）浓度增加了近50%，主要归因于人类活动，尤其是化石燃料的燃烧。CO2对人为辐射强迫具有重要贡献。就过去10年国家尺度CO2排放量而言，印度排名第三，占全 球总量的7%。印度上空大气CO2的季节性变化主要受季风动力学导致的植被生长和运输的季节性变化所控制。然而，印度大气中CO2摩尔分数的精确测量是有限的。

基于此，在所附的文章中，来自印度的研究团队基于2017年-2010年印度半岛Thumba（8.5°N，76.9°E） ，Gadanki（13.5°N，79.2°E）和Pune（18.5°N，73.8°E）三个站点地面CO2高精度原位观测数据（Picarro G2401气体浓度分析仪）、用于反演的不同来源CO2先验通量（源自ODIAC的化石燃料排放、源自VPRM模型的大气-生物圈交换、源自GFED的野火排放、源自OTTM模型的海洋通量）、高分辨率拉格朗日粒子扩散模型FLEXPART（通过计算点、线、面或体积源释放的大量粒子的轨迹，来描述示踪物在大气中长距离、中尺度的传输、扩散、干湿沉降和辐射衰减等过程。该模式既可以通过时间的前向运算来模拟示踪物由源区向周围的扩散，也可以通过后向运算来确定对于固定站点有影响的潜在源区分布） ，通过贝叶斯模型反演了印度半岛的CO2通量。

在本研究中，Picarro G2401气体浓度分析仪用于测量Gadanki和Pune站的CO2混合比。测量间隔为2.5 s。在Gadanki站，使用外置真空泵和聚四氟乙烯管，以约400 SCCM流速，从树冠上方离地面约13米的建筑物顶部将环境空气引入Picarro分析仪。在Pune站，Picarro仪器安装在一座高层建筑顶部，使用外置真空泵和Synflex Decabon管将离地面约15米的环境空气输送至分析仪。两台仪器都定期使用NOAA的气瓶进行校准。

【结果】

（a）Thumba、（b）Gadanki和（c）Pune每周测量（青色）和模拟（橙色）的CO2混合比的时间变化。

(a) 先验通量，(b) 后验通量及其差异平均值。

【结论】

基于独立估计，印度半岛地区的CO2来源（3.34 TgC yr−1）比化石燃料和生态系统交换综合的来源略强。在季节尺度上，冬季、季风前、季风和季风后季节，印度半岛上空先验通量的通量修正分别为4.68、6.53、-2.28和4.41 TgC yr-1。该研究强调了使用贝叶斯法优化某个区域的地表CO2通量的重要性。强调在反演过程中需要考虑先前的通量不确定性和观测不确定性。反演实验中使用台站的CO2测量结果能够捕捉到印度半岛的足迹，有助于更好地限制反演中的通量。但也需要进行长期持续监测，以进一步降低估计通量的不确定性。

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蜻蜓落在RS1200的采样探头上

       随着国民经济的发展，环境问题日益突出，PM2.5，雾霾，VOC慢慢成为公众关注的焦点和话题。环保部门也建立了大量的自动监测站，以期监控大气环境质量。

       由于空气的流动性特质加上城市中化工园区、工业厂区、居民区的不断增加，大气自动监测站不可能覆盖到所有，监测人员也不可能24小时实时在岗或随时到岗，基于上述原因，RS1200苏码罐智能采样系统被shou选应用于河北省ZD地区环境空气挥发性有机物监测项目中， RS1200以其wan美的功能设计和技术特点以及实际采样的效果赢得了客户的认可。

RS1200各个采样现场

       RS1200苏码罐智能采样系统具有多种采样方式，程序定时采样，触发启动采样，遥控启动采样等，通过不同的采样启动方式使得苏玛罐完成各种不同环境、不同需求下的无选择性气体样品的全采样分析。

       同时，RS1200苏码罐智能采样系统具备强大的软件功能，用户可以通过电脑APP实现对RS1200苏码罐智能采样系统的控制，也可以通过手机APP进行查看控制。并且把多个采样点组成一个网，通过软件可以随时查看不同采样点的工作状态等，这对于多采样点来说显得就十分方便了。

       RS1200专用的手机App，形象直观的展现出各种功能。可以实时通过地图展现采样点GPS位置，实时查看采样罐的各种实时状态，查看采样装置电池电压及通讯状态，查看导出不同采样点的采样报告等等，整体软件方便、快捷、简单。

       手机APP展示：

       PC端APP展示：

       为了保证采样数据的真实有效是得到正确分析数据的基础，为了保证这点，RS1200苏码罐智能采样系统采用了若干措施：

       ·实时压力监测：高精度压力传感器实时监测采样罐内部压力，RS1200监测到采样罐压力不在正常范围时，可通过软件界面或采样报告提示报警，从而避免因采样罐泄漏而造成采样数据无效。

       ·备份样品采集： RS1200设置了备份选项，选择备份采样时，装置同时连接两个采样罐，通过软件实现同时采样。备份罐既可以作为平行样进行分析，也可以在主罐采样出现问题时，作为备份样品进行分析。

       ·GPS实时定位：为保证采样位置和采样分析数据相匹配，让采样更加有据可依，RS1200配备了GPS定位功能，采样时自动将采样时间、采样点位置信息记录到采样日志中，用户可以通过软件进行定位查看。

       限流采样：连接CS1200积分采样器等可实现长期限流采样功能；

       其他辅助功能介绍：

       ·大气参数采集：大气采样受天气的影响非常大，采样来的数据必须结合采样时的气候条件进行分析才更真实，才能为环保执法提供科学的依据。RS1200采样器可以将采样时的气候条件：温度、风向、风力、气压等记录到采样报告中。

       ·集成采样柜：RS1200苏码罐智能采样系统采用了专业设计的野外采样柜，防风防雨防盗窃，此外一体化的集成设计使得采样罐的连接也更加方便。

       ·多重供电系统：系统配置太阳能电池板，锂电池及电源管理模块，可实现交流电，太阳能以及电池供电的无缝切换，从而保证装置在室内，野外等任何环境下的长期使用。