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近期学校都有哪些科研新进展？
让我们一起来看看吧！
在《Nature Communications》期刊发表论文 取得生物结构启发的柔性可穿戴骨骼追踪领域新进展
在《Science Advances》发表论文揭示海南长臂猿种群恢复的遗传机制
在《PNAS》发表科研论文 揭示多维异质性在不同公共品回报结构下对群体合作行为的差异化影响
揭示冻融区融雪径流水力侵蚀关键机制
揭示GATA8-GRF5-XTH9前馈环路调节杨树细胞大小的分子机制
在高光谱无损检测领域取得新成果
在林业外来入侵物种多模态智能识别方面取得进展
在草畜平衡研究方面取得新进展
我校科研团队在《Nature Communications》期刊发表论文 取得生物结构启发的柔性可穿戴骨骼追踪领域新进展
近日，我校材料科学与技术学院宋国勇教授团队在生物结构启发的柔性可穿戴骨骼追踪领域取得新进展，相关成果以“A liquid metal dynamic wetting strategy for spatiotemporal monitoring of hand movements”为题发表在国际知名期刊《Nature Communications》（IF=15.7，中国科学院一区Top）。
当前的手部追踪技术常因遮挡、电磁干扰以及软传感器发出的模糊信号而出现精度不稳定的状况，这些限制阻碍了高级人机交互中可靠的动作捕捉。农林作业环境复杂、目标多样、地形不平整，对机械手的姿态感知和末端操作精度提出更高要求。为解决这些问题，本团队利用天然生物独特各向异性微纳米结构，结合液态金属，提出了一种基于动态润湿的柔性可穿戴惯性骨骼追踪（FWIST）系统。该系统在手部集成了16个FWIST单元，能够实时高精度地捕捉手掌的俯仰/滚转以及手指弯曲角度。它能精确地重建指尖和关节轨迹，提供全面的手部动作分析。在实验室测试中，前馈神经网络在小数据集上实现了近乎100%的手势识别准确率，证明了该方法的潜力。FWIST方法在远程操作、机器人编程、无人机控制以及沉浸式虚拟现实体验等方面具有明显优势。此外，FWIST可与视觉、力控等多模态传感技术融合，实现更智能的环境感知与操作决策，推动无人农场、智能林业、精准农业装备的发展。该技术将显著提升农林作业的自动化水平、作业效率与安全性，具有广阔的产业应用前景。
FWIST的设计策略及潜在应用
我校材料学院2024级博士研究生展飞为论文第一作者，该同学入选2025年中国科协青年科技人才培育工程博士生专项计划。我校青年教师王磊副教授和宋国勇教授为共同通讯作者。
该研究得到了中央高校基本科研业务费专项资金(BLX202343)资助和材料学院的大力支持。该团队前期相关研究成果发表在《Advanced Materials》（https://doi.org/10.1002/adma.202409182）等期刊。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-025-68091-8
我校科研团队在《Science Advances》发表论文 揭示海南长臂猿种群恢复的遗传机制
近日，生态与自然保护学院携手中国科学院动物研究所、贵州师范大学、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、英国伦敦动物学会动物研究所等国内外多家科研机构，在国际顶级综合学术期刊《Science Advances》（近五年IF = 14.1，中科院一区Top）在线发表题为“Genetic legacy and recent cross of two ancient lineages underlie the rebound of the world’s rarest primate”（doi: 10.1126/sciadv.adw3298）的研究论文（Feature article）。该研究基于一套可靠的粪便基因组数据获取流程，系统揭示了海南长臂猿种群恢复的遗传基础。
海南长臂猿（Nomascus hainanus）是全球最濒危的灵长类动物之一。20世纪50年代以来种群锐减，2003年野外仅存约13只；经过持续保护，截至2024年恢复至约42只。然而，其种群回升背后的遗传机制仍不清晰。由于个体隐蔽分散，获取高质量DNA样本困难，粪便样本虽为非损伤性取样方式，但宿主DNA含量低、易降解，长期制约基因组研究。
图1 海南长臂猿粪便基因组数据获取
及质量控制技术流程图
为突破技术瓶颈，研究团队自2017年起开展系统采样，建立了覆盖样本采集、DNA富集与数据质量控制的标准化流程（图1），并验证粪便基因组数据具有较低误差率，可支撑种群遗传学分析。基于18只个体（约占现存种群40%）的基因组数据，研究发现海南长臂猿的恢复既源于保护措施，也得益于其长期演化形成的“遗传遗产”。过去一千年的种群扩张缓冲了末次盛冰期（LGM）遗传瓶颈影响，高重组区域有助于降低遗传负荷。现存种群包含两个古老谱系并已发生自然杂交；模型显示，持续杂交将提升种群增长潜力并降低灭绝风险。该研究强调，整合种群历史与基因组结构信息，是理解濒危物种恢复机制的关键；所建立的低误差粪便基因组流程，为非损伤性遗传研究提供了技术范式。
本研究由我校生态与自然保护学院2018级博士研究生侯羡（已毕业）、潘胜凯教授、徐基良教授为共同第一作者，中国科学院动物研究所詹祥江研究员、贵州师范大学周江教授为共同通讯作者。
我校青年教师在《PNAS》发表科研论文 揭示多维异质性在不同公共品回报结构下对群体合作行为的差异化影响
近日，理学院青年教师王晓敏以第一作者身份，在国际顶级综合性学术期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》（PNAS，IF=9.1，中科院一区Top）上发表了题为“The dynamics of cooperation in asymmetric public goods games”的研究论文。
该研究基于公共品博弈这一刻画合作与集体行动困境的经典理论框架，综合运用博弈论分析、大规模行为实验与仿真模拟方法，系统揭示了多维异质性在不同公共品回报结构下对群体合作行为的差异化影响。
图1. 公共品博弈的异质性设定
在现实社会中，参与集体行动的个体往往在资源禀赋和行动效率等方面存在显著差异。然而，现有研究多假设参与者在关键特征上是同质的，或仅关注单一维度的异质性，难以全面反映现实中的复杂情形。针对这一问题，如图1所示，该研究在公共品博弈模型中同时引入禀赋异质性与生产力异质性，系统比较了异质性“对齐”与“错位”两种配置方式，并考察了两类具有代表性的公共品情形：一类是线性公共品博弈，其回报随群体总贡献线性增长；另一类是阈值公共品博弈，仅当群体贡献超过既定阈值时才能获得回报，该结构常用于刻画气候治理等具有临界特征的集体行动问题。
实验结果表明（如图2），在线性公共品博弈中，当高生产力个体同时拥有更多禀赋时，群体能够实现更高水平的合作与更大的总体收益，表明在特定的互动环境下，异质性可能转化为效率优势。相比之下，在阈值公共品博弈中，只要存在禀赋异质性，群体的合作成功率和整体收益均显著下降，其主要原因在于个体对公平贡献方式的预期不一致，从而增加了协调难度。
图2. 行为实验结果
进一步行为学习模型与仿真模拟表明，线性公共品博弈中的合作主要由互惠行为所驱动，而阈值公共品博弈中的合作则更依赖于协调机制与公平规范的形成。这从机制层面解释了为何同样的异质性配置方式会在不同的公共品博弈中产生截然不同的效果。这一研究发现深化了对合作演化机制的理解，对公共资源治理、气候治理政策设计以及组织管理中责任分配规则的制定具有重要参考价值。
本研究由我校理学院王晓敏博士、奥地利跨学科转型大学（IT:U）/德国马普学会Christian Hilbe博士和北京师范大学张博宇教授合作完成。王晓敏为论文第一作者，北京林业大学为第二完成单位。
论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2525760123
我校科研团队揭示冻融区融雪径流水力侵蚀关键机制
近日，水保学院王彬教授研究团队在冻融区冬季融雪径流水力侵蚀机理研究方面取得进展。相关研究以“Coupling effects of freeze-thaw action and thawed soil depth on snowmelt erosion under near-surface hydrologic conditions in the Mollisol region of Northeast China”为题，发表于农林科学、土壤科学领域中国科学院一区Top期刊《Catena》（IF=6.3）。
水土流失对粮食安全与区域可持续发展构成长期威胁。在东北黑土区等高纬度季节性冻融区，水力侵蚀呈现显著季节接续特征：夏季以强降雨侵蚀为主，冬春季则由融雪径流持续驱动侵蚀过程。现阶段，降雨侵蚀机理已较为清晰，但融雪侵蚀同时受冻融作用、土壤解冻深度及近地表水文条件影响，关键过程与主控机制仍不明确，制约了冻融区侵蚀过程认知与预测评估。
针对“冻融作用是否会放大饱和与渗流条件下的侵蚀效应、这种放大如何随解冻深度变化”的关键科学问题，团队开展可控室内坡面侵蚀试验，构建排水、饱和与渗流等近地表水文条件，实现冻融作用与解冻深度的独立控制与交互组合，将宏观侵蚀速率与微观土体力学响应相结合进行机制解析。
研究表明，冻融作用可显著增强饱和与渗流条件下的侵蚀效应，且这一增强受解冻深度明显调控，呈现“解冻深度依赖”的侵蚀模式；孔隙水压力升高是冻融作用强化侵蚀效应的关键机制。该成果为冻融环境下融雪径流水力侵蚀过程的准确理解提供了重要依据，并为相关水力侵蚀模型在寒区情景下的改进与适配提供理论支撑。
不同近地表水文条件与冻融作用下土壤孔隙水压力特征
水保学院博士研究生王文刚为第一作者，王彬教授为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目（42477338, 41977060）和国家重点研发计划（2022YFF1302902）等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2026.109855
我校科研团队揭示GATA8-GRF5-XTH9前馈环路调节杨树细胞大小的分子机制
近日，我校生物学院/林木遗传育种全国重点实验室康向阳教授团队揭示了GATA8-GRF5-XTH9前馈环路调节杨树细胞大小的分子机制，相关研究成果以题为“The GATA8-GRF5-XTH9 feed-forward loop regulates cell size in poplar”的研究论文在《Horticulture Research》发表。
植物器官发生发育既依赖细胞数量的变化，也高度依赖单细胞体积的扩增。已有研究表明，GATA8影响植物生物量；GRF5调控细胞分裂分化；XTH9影响细胞壁重塑。迄今未见GATA8协同GRF5调控XTH9决定植物细胞以及叶片大小的研究报道。
众所周知，三倍体杨树的细胞和叶片大小较二倍体显著增大。该研究以杨树三倍体及其同亲本二倍体为材料进行转录组测序分析，发现转录因子PpnGATA8和PpnGRF5在三倍体杨树的顶芽中显著高表达。进一步从杨树中克隆了转录因子PpnGATA8和PpnGRF5，并通过转基因表型鉴定证实过表达PpnGATA8和PpnGRF5能够增大杨树细胞大小及叶面积，表现出与三倍体杨树一致表型。基于转录组测序和调控关系验证发现，GATA8和GRF5能够同时调控细胞壁重塑相关酶XTH9的表达，且GATA8也能直接调控GRF5的表达，这三者形成了前馈环路调控模式，可更加快速、精准、稳定调控植物细胞大小。该研究为植物细胞以及叶片大小性状变异的分子调控机制提供了重要的新见解。
图1 PpnGATA8调控杨树细胞和叶片大小及营养生长
该研究同时也为揭示植物多倍体叶片巨大性变异提供了新的依据。GATA8、GRF5、XTH9等基因剂量效应调控多倍体植物细胞体积增大，相应导致叶片剧增。该研究为细胞大小决定基因功能及其相互关系研究提出了新的路径，为植物分子设计育种和多倍体育种提供了理论基础。
图2 GATA8-GRF5-XTH9形成的FFL模块调节植物细胞大小模式图
生物学院博士后夏宇飞为本文第一作者，康向阳教授为本文通讯作者。生物学院夏新莉教授、中国农科院作科所武文琦助理研究员、生物学院博士研究生凌傲宇、江慎秀、舒江海、王顺均对本研究做出了重要贡献。本研究得到了“十四五”国家重点研发计划项目（2021YFD2200105）和国家资助博士后研究人员计划项目（GZC20251298）的资助。
论文原文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhag019
我校科研团队在高光谱无损检测领域取得新成果
近日，工学院机器视觉与人工智能（MV&AI）实验室在农林科学领域二区TOP期刊《Food Bioscience》(IF=5.9)发表了题为“Differentiation of jujube varieties using dual-hyperspectral imaging: A deep learning method based on convolutional neural network and bidirectional gated recurrent unit”的研究论文，介绍了在高光谱无损检测与深度学习领域取得的新成果。
红枣品种间差异决定了其营养价值与经济效益，建立一种高效、精准且非破坏性的品种分类模型，对于规范市场标准、防范商业欺诈以及保障消费者权益具有至关重要的意义。
本研究提出了一种创新性的融合可见光近红外（VNIR）与短波红外（SWIR）高光谱数据的深度学习分类框架。研究团队引入了二维相关光谱（2D-COS）与竞争性自适应加权采样（CARS）算法，精准解析并提取了关键特征波段。在此基础上，构建了基于特征级数据融合的PSO-CNN-BiGRU模型。实验表明，该模型通过整合VNIR和SWIR的互补信息，有效克服了单一数据源信息量不足的瓶颈，最终实现了98.26%的分类准确率。这一结果证实了多源光谱融合技术结合改进深度学习算法在农产品检测中的显著优越性。
该研究不仅为高价值农作物的无损检测与精细分类提供了强有力的技术参考，也为利用高光谱技术与深度学习实现农产品全生命周期的可追溯性奠定了坚实基础。
工学院博士研究生刘全程为论文第一作者，于春战副教授和闫磊教授为共同通讯作者。北京林业大学绿色发展与中国农村土地问题研究中心李泽媛博士和北京安州科技有限公司参与了相关合作研究。本研究得到了北京林业大学工学院研究生创新基金A类项目等经费的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.107441
我校科研团队在林业外来入侵物种多模态智能识别方面取得进展
近日，信息学院（人工智能学院）陈志泊教授课题组在林业外来入侵物种多模态精细识别研究方面取得关键突破，研究成果以“InvaderDefender: Multimodal recognition of invasive alien species via a large language model with vision-guided targeted RAG”为题，发表于人工智能应用领域TOP期刊《Expert Systems With Applications》（中国科学院一区TOP，IF=7.5）。
外来入侵物种是全球生物多样性丧失和生态系统破坏的主要驱动因素之一，对农林业经济安全构成严重威胁。实现对入侵物种的快速、准确监测，是制定有效防控策略的前提。然而，传统的形态学鉴定依赖专家经验，耗时且难以大规模推广；现有的单一视觉深度学习方法在面对自然环境下物种表型多样、背景复杂以及数据呈“长尾分布”（常见物种样本多、罕见物种样本极少）等问题时，往往难以区分形态极其相似的近似种，识别精度和鲁棒性遭遇瓶颈。
针对上述挑战，课题组提出了一种模拟生物分类学专家认知过程的“视觉识别-语义增强”两阶段多模态融合框架——InvaderDefender。该框架创新性地结合了深度卷积神经网络与大语言模型（LLM），通过引入基于小波变换的多尺度特征融合机制，强化了模型对细微纹理特征的捕捉能力；同时，设计了基于“类别感知数据重采样”与“梯度感知Focal Loss”的联合策略，有效解决了长尾数据分布导致的识别偏差问题。
在核心的语义增强阶段，团队首创了“视觉引导的靶向检索增强生成”（VGT-RAG）机制。该机制不同于传统检索方法，而是利用视觉模型的初步预测结果作为“导航信号”，从构建的入侵物种专家知识库中精准检索形态、生态及分布等关键知识，并结合用户提供的文本描述，引导GLM-4大语言模型进行类人的逻辑推理与决策。这一设计成功解决了单一视觉模态在“同谱异物”或视觉模糊场景下的识别难题。
为验证模型有效性，团队构建了首个包含20种重点林业外来入侵物种（如红脂大小蠹、美国白蛾等）的多模态基准数据集。实验结果显示，InvaderDefender在测试集上实现了99.31%的Top-1准确率和97.11%的平均精度，显著优于CLIP、Swin Transformer等当前主流模型。特别是在处理形态极度相似物种及稀有样本时，该模型展现出卓越的纠错能力与鲁棒性。
近年来，陈志泊教授团队深耕于林业人工智能与生态监测领域，致力于将前沿AI技术应用于生物多样性保护与智慧林草建设。此次成果不仅提出了一种通用的细粒度多模态分类新范式，也为开发低门槛、高精度的外来入侵物种移动监测终端提供了坚实的理论与技术支撑，对提升我国生物安全防御能力具有重要意义。
论文第一作者为信息学院（人工智能学院）2023级硕士研究生罗闻达，通讯作者为张晓宇老师和陈志泊教授，北京林业大学为唯一完成单位。该研究得到了国家重点研发计划（2023YFC2605200）的资助，同时得到了林学院石娟教授团队的大力支持和帮助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.eswa.2025.130478
我校科研团队在农牧交错景观调节害虫种群研究方面取得新进展
近日，草业与草原学院肖海军教授团队在农牧交错景观调节害虫种群研究取得新进展，相关成果以“Landscape composition and soil properties shape Monolepta hieroglyphica abundance in maize field of northern China's agro-pastoral ecotone”为题发表于《Agriculture, Ecosystems and Environment》。
害虫种群动态受景观尺度和局地尺度环境因子的共同调控。然而，农牧交错区植被景观和土壤特征如何介导害虫种群丰度的机制仍不明确。团队在内蒙古呼和浩特、乌兰察布等地农牧交错区选取22个不同的植被组成的景观站点进行了为期三年的系统监测，系统评估不同空间尺度（涵盖半径r=0.5, 1.0, 1.5和2.0 km）下景观组成和配置，以及土壤特征及其交互作用对农牧交错区重要害虫双斑萤叶甲的影响。
图1 景观样地分布及农牧交错区放牧行为
研究结果表明，与缺乏相邻牧区的玉米地相比，邻近牧区的玉米田双斑萤叶甲成虫数量显著降低。边缘密度、牧草地面积占比与害虫丰度呈负相关。土壤总磷（STP）含量对成虫丰度产生负面影响；土壤有机质、土壤总钾和大面积草地占比有交互作用：当玉米周围牧草地面积占比较高时，土壤全钾含量增加有助于促进成虫发生，而土壤有机质则有助于抑制害虫发生。本研究强调了协调景观组成和配置（边缘密度）与土壤养分管理在农牧交错区生态系统害虫种群中的重要性，建议重点保护农牧交错区中的成片牧草区域，并将景观结构和作物土壤营养管理的互作效应纳入区域害虫管理策略。
图2 图文摘要
北京林业大学草业与草原学院博士研究生种海南为论文第一作者，北京林业大学肖海军教授、中国农业科学院草原研究所林克剑研究员为论文共同通讯作者。博士研究生贺英豪、张鹏，硕士研究生郭泽阳、张海阔、薛初蕾和本硕贯通生刘晋艳参与了此项工作。研究得到内蒙古自治区科技计划项目（2025KJHZ0024）和中央高校基本科研业务费专项资金（JCYJ202505）的资助。
论文链接： https://doi.org/10.1016/j.agee.2026.110314
微信名：bfu-1952-
北京林业大学
出品｜北京林业大学党委宣传部
来源｜各单位、绿色新闻网
编辑｜张薇
校对｜张育祯
责编｜刘丽萍
审核｜刘广超
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