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年度报告

2014年年度报告

新闻类型:年度报告    发布时间:2015/4/27 0:00:00    作者:SKLBC     浏览次数:339

 

有害生物控制与资源利用国家重点实验室

2014年年度报告

一、研究水平与贡献

实验室全年在研课题176项,其中省部级以上项目125项,横向协作项目41项,国际合作项目10项,实到科研项目经费9964.54元,其中国家级课题经费7489万元占75.2%。以本室为第一单位署名发表的SCI收录论文共217篇,其中IF>5的59篇,实验室在本学科领域1区发表的论文总论文数的16.8%。获得国家自然科学奖二等奖1项,省部级奖6项,出版专著5部,获得授权发明专利35项。

实验室自主课题包括两部分:一是利用国家重点实验室科研业务费设立方向成果凝练和系统性课题,对实验室内部各团队分别进行普遍支持和重点支持;二是利用国家重点实验室运行费设立开放课题与访问学者基金,用于支持国内外同行来室开展研究。其中2014年全年支持四个方向设立方向成果凝练4项,系统性课题8项,开放课题4项。

1. 承担任务

课题

名称

项目(课题)编号

负责

人及

单位

起止

时间

总 经

费(万

元)

本 年

度 经

费(万元)

经费

来源

类别

类型

研究

方向

1

生物适应持续变化环境的基因组机制及物种形成新理论研究

91331202

施苏华SKLBC

2014-01-01     2017/12/31

    

370

148

国家自然科学基金委员会

主要负责

国家自然科学基金

生物适应性进化

2

虹彩病毒ISKNV免疫逃避与致病的分子机制

31330080

何建国SKLBC

2014-01-01到2018-12-31

298

119.2

国家自然科学基金委

主要负责

国家自然科学基金委

水产畜禽病害控制

3

基于脂质组学的植物鞘脂调控低氧响应的分子机制研究

31461143001

肖仕SKLBC

2014/10/1     2017/9/30

200

120

国家自然科学基金委员会

主要负责

国家自然科学基金

植物病虫害生物防治

4

水稻籽粒大小关键microRNA的功能及其调控机制

91335104

陈月琴SKLBC

2014/1/1     2016/12/30

100

60

国家自然科学基金委员会

主要负责

国家自然科学基金

植物病虫害生物防治

5

控制豆科作物花型关键基因的克隆及其在大豆分子设计育种中的应用

2014ZX0800943B

罗达SKLBC

2014/1/1     2016/12/31

181.11

62.3

农业部

主要负责

国家科技重大专项

生物适应性进化




2.研究工作水平
(1)代表性研究工作进展

鞘脂是细胞膜的重要组成成分之一,参与细胞信号转导、生长发育以及胁迫应答等多种生物学过程,作为植物的一种重要初生代谢物,是植物生长发育的必须物质,然而鞘脂占整个脂质中很小的一部分,具有低丰度和检测基质复杂性的特点。由于目前还没有文献系统的分析水稻鞘脂的组成,姚楠教授首先利用模式植物拟南芥,系统地分析了发育过程中以及病原菌互作过程中的鞘脂变化规律,结果表明位于鞘脂代谢中心的神经酰胺含量的稳定对于维持细胞的正常生理状态是必须的;植物受病原菌侵染后鞘脂的含量发生了很大变化,其细胞的代谢异常导致最终的细胞死亡。论文“Loss of ceramide kinase in Arabidopsis impairs defenses and promotes ceramide accumulation and mitochondrial H2O2 burst”发表在植物学领域国际权威杂志The Plant Cell上(Bi et al., 2014)。

病原菌感染病死是造成水产养殖最大经济损失的主要原因。如何建立水产生物对病原菌感染的免疫系统对于控制病原菌感染和提高食品质量与安全显得尤为重要。彭宣宪教授以鲫鱼为例来探索哪种代谢通路可以很好地控制与预防EIB202迟缓爱德华菌感染。在研究中建立鲫鱼的代谢轮廓来标记活鱼和病菌感染死鱼的代谢通路的区别。通过提高不饱和脂肪酸生物合成和减少果糖及甘露糖代谢为最关键通路和增加棕榈酸和减少D-mannose 为最关键代谢物来区分和标记爱德华菌感染鱼群的活体。这一发现大大提高了病原菌防治代谢战略的重要性。相关研究成果“GC/MS-based metabolomics approach to identify biomarkers differentiating survivals from death in crucian carps infected by Edwardsiella tarda”已经发表在FISH & SHELLFISH IMMUNOLOGY 杂志上。

屈良鹄教授全面更新miRNA与mRNA相互作用及生物学功能靶标组分析平台及数据库starBase。在我们原有的miRNA功能靶标组分析平台starBase(2011年ESI Top paper)的基础上,我们在国际上率先整合紫外交联与免疫共沉淀相偶联并辅以高通测序技术的CLIP-Seq(或HITS-CLIP)和mRNA降解组测序技术(Degradome-Seq)等多维高通量数据,推出starBase v2.0版(Nucleic Acids Res,2014论文),深入系统地解析了 miRNA与ceRNA、miRNA与其他ncRNA以及关键信号蛋白与RNA的相互作用及功能网络,是目前微RNA功能靶标组研究的国际先进平台。starBase v2.0发表后,被选为2014年ESI的Top paper。伦照荣教授与屈良鹄教授团队,美国加州大学Irvine分校的F. Ayala教授(美国科学院院士)团队合作,证明原始单细胞寄生原虫蓝氏贾第鞭毛虫的内源性siRNA和小RNA来源的tRNA对该虫的发育具有重要的调控作用, 成果发表在杂志PNAS上。通过生物信息学的方法对布氏锥虫的大规模测序的小RNA数据库进行分析,发现在布氏锥虫有一些类microRNA小分子的存在。

长链非编码RNA(lncRNA)是近2年新发现的功能RNA分子,目前在拟南芥和小麦等物种中已有报道,小麦中还发现这类新的功能RNA分子与抗病相关,而在水稻中尚未见有报道。陈月琴教授获取40个水稻不同组织或不同生理阶段的转录组数据,采用新的分析手段和方法,系统鉴定水稻中的lncRNA, 同时整合mRNA数据,分析其可能对蛋白基因的调控,为进一步开展水稻对病害抗病的研究提供新的基因资源,研究结果Genome-wide screening and functional analysis identify a large number of long noncoding RNAs involved in the sexual reproduction of rice已在Genome Biology上接受发表。

以多个文昌鱼全基因组序列为参照,徐安龙教授发现脊椎动物在早期演化中表现出很高的氨基酸替代率、基因组重排率和蛋白质结构域重组率,但在后期演化中,特别是有颌类和无颌类分开之后,脊椎动物的基因组演化速率大幅下降。现代脊椎动物还丢失了大部分转座子类型,而文昌鱼则保有高度的转座子多样性,甚至还保留了传说中的RAG转座子。相比现代脊椎动物,文昌鱼还表现出高得多的基因周转率,而且文昌鱼还拥有已知动物中最高的外显子重排率。相关研究结果发表在Nature Communications上(Huang S, et al. 2014. Nat Commun)。

余世孝教授选择黄果厚壳桂等4个树种,通过野外观测证明新萌生苗的死亡率并没有呈现距离依赖性。选取上述4种树另加上光叶红豆和橄榄,进行2个控制实验:A. 寄主专一性实验:每种树选择成树的野外土壤灭菌后进行4种微生物处理,然后进行完全的交互作用实验。B. 距离依赖性实验:土壤采自成树0, 5, 10, 15 and 20 m处,每处的土壤同样进行4种微生物处理,然后进行交互作用实验。结果表明土壤病原菌明显抑制幼苗的存活与生长,而AMF明显促进幼苗的生长,而且这种作用呈专一性且随离母树的距离而减弱,也即AMF可以抵消病原菌的负作用。论文“Arbuscular mycorrhizal fungi counteract the Janzen-Connell effect of soil pathogens”在Ecology发表,编辑一致认为该研究结果将会用于教科书。

束文圣教授研究通过第二代高通量测序方法对凡口AMD群落进行深度测序,结合宏基因组学及宏转录组学分析技术,了解AMD微生物群落组成及α多样性;并对AMD微生物群落中优势及稀有物种进行基因组信息重构,并结合各微生物的基因表达情况,揭示各微生物在群落中各自生态学角色。首次利用分而治之的拼接策略对海量组学数据进行生物信息学处理,重构出在AMD系统中有深远影响的11株优势及稀有物种基因组信息;其中包含对AMD系统中铁硫循环具有重要作用的Ferrovum spp.基因组,并重构其代谢通路;通过其它菌株基因组信息的重构和物种特异性的功能比较揭示了各菌株在微生物群落中独有的生态学角色。为了适应在此寡营养生境生长,各种群进化出不同的基础代谢途径以获取能量;同时,基于物种特异性的功能剖析,发现不同种群间存在着功能重合,以适应在较强重金属的极端酸性环境下生存,首次结合宏基因组和宏转录组技术重构群落内优势及稀有种的基因组信息,通过功能间的比较分析找到物种特异性表达以及共有的基因,揭示了各微生物在群落间的竞争和协作。相关研究成果“Ecological roles of dominant and rare prokaryotes in acid mine drainage revealed by metagenomics and metatranscriptomics”发表在权威期刊ISME Journal(2014, 1-15)。

激活转录因子/环腺3’,5’一磷酸影响元素结合蛋白(ATF /分子)引起的压力信号和功能效应分子。因此,细胞的变化发生在响应离散的指令集。何建国教授发现了对虾在ATF转录中的转录因子LvATFβ。LvATFβ全长1388 bp,有开放阅读框939bp,编码一个假定的含有313个氨基酸的蛋白质。包含一个基本的bZip领域中,这是一个常见的特性ATF /分子转录因子。LvATFβ高度表达对虾的肠、鳃和心脏。LvATFβ表达显著调节了白斑综合症病毒(头)感染。下拉分析显示,LvATF对WSSV基因启动子(wsv059 wsv166)有强烈的亲和作用。Dual-luciferase报告分析表明LvATFβ促进wsv059和wsv166的表达。敲除LvATFβ导致wsv059 wsv166的表达减少,通过RNA干扰抑制wsv059和wsv166的表达减少了对虾的复制,并且降低了死亡率。敲除WSSV基因中wsv059和wsv166的对照组的复制数目明显低于未敲出组。结果表明,LvATF可能通过调节wsv059和wsv166的表达参与WSSV的复制。相关研究成果“An activating transcription factor of Litopenaeus vannamei involved in WSSV genes Wsv059 and Wsv166 regulation”已经在杂志Fish & Shellfish Immunology上接收发表。

 

序号

成果名称

完成人

刊物、出版社

年、卷、期、页

类型

类别

研究方向

1

starBasev2.0:decoding microRNA-RNA and protein-RNA interaction networks from large-scale CLIP-Seq data.

屈良鹄

Nucleic Acids Res

42:92-97

论文

独立完成

海洋生物基因资源与功能

2

Loss of ceramide kinase in Arabidopsis impairs defenses and promotes ceramide accumulation and mitochondrial H2O2 burst

姚楠

The Plant Cell

26(8): 3449-3467

论文

第一完成人(非独立完成)

植物病虫害生物防治

3

Decelerated genome evolution in modern vertebrates revealed by analysis of multiple lancelet genomes

徐安龙

Nature Communications

55896

论文

第一完成人(非独立完成)

海洋生物基因资源与功能

4

Both endo-siRNAs and tRNA-derived small RNAs are involved in the differentiation of primitive eukaryote Giardia lamblia

伦照荣

PNAS

111(39):14159–14164

论文

独立完成

生物适应性进化

5

Genome-wide screening and functional analysis identify a large number of long noncoding RNAs involved in the sexual reproduction of rice

陈月琴

Genome Biology

15(12):512

论文

独立完成

植物病虫害生物防治

(2)标志性成果

 

二、队伍建设和人才培养

实验室始终坚持引进与培养相结合,加强高层次人才引进,重点培养优秀中青年人才。现有固定人员78名,包括67名研究人员、8名技术人员和 3名管理人员。包括中国工程院院士1人、中组部“千人计划”7人(3名青年千人)、长江学者特聘教授 5人,长江学者讲座教授2人、国家杰出青年基金获得者9人、国家人事部“百千万人才工程”国家级人员4人、广东省珠江学者特聘教授3人、教育部新(跨)世纪优秀人才11人。现有教育部创新团队2个,广东省创新科研团队2个,广东省高等学校千百十工程先进团队2个。一批中青年优秀人才逐渐脱颖而出,为实验室的长远发展奠定了人才基础。

为进一步凝聚实验室研究方向,客观评价PI-团队制的实施成效,继续保持团队创新活力,引入国际同行专家评议机制对PI团队进行全面评价;设立团队学术交流专项资金,鼓励团队间甚至方向间的交叉融合,为青年教师和研究生提供更多机会参与国际学术交流;全年共发放博士生津贴71万元,年度研究生奖18.3万元,在缓解研究生生活压力的同时更增强了他们对实验室的归属感,并起到了一定的激励作用。

十年磨一剑,王宏斌教授一举获得本年度国家杰出青年科学基金资助。长江学者讲座教授、千人计划吴仲义教授已在年内全职到岗,李剑锋、李文钧两位教授双双加盟,为实验室增添强劲活力。其中,中山大学百人计划“青年杰出人才”李剑峰,2014年入选中组部“青年千人计划”,在植物天生免疫信号转导、植物基因组靶向基因功能调控技术,在实验室(特别是分子免疫学)和计算生物学领域均做出了多项杰出工作,自2005年起,以第一作者或通讯作者在Nature,Nature Biotechnology, PlantCell, NatureProtocols, Plant Jornal, JBC, Journal of Experimental Botany等SCI期刊上发表论文14篇,影响因子总和为146;目前担任植物分子生物学专业期刊Plant Signaling &Behavior副主编,Plant Methods(影响因子:2.6)编委,担任PNAS(9.7),PloS Pathogens(8.1),Plant Physiology(6.6),Molecular Plant(6.2)等21中SCI期刊的审稿人。

三、开放与合作交流
1.概述本年度实验室国内外学术交流与合作的主要情况。

依循国家重点实验室“开放、流动、联合、竞争”运行机制,实验室与国际上多家知名科研机构开展交流合作,全年在研国际合作项目10项,年度经费274万元。主办或承办了7次全国性或国际性学术会议,开设学术系列讲座18场,邀请专家包括国际著名的鞘翅目分类学家、澳大利亚国立昆虫标本馆首席研究员Adam Ślipiński、柏林洪堡大学生物系植物生理研究所Bernhard Grimm、美国密苏里大学圣路易斯分校教授Robert E. Ricklefs、中国农业大学植物生理学与生物化学国家重点实验室杨淑华教授等。全年师生出访共179人次(教师57+学生122),共参加国内讲学13次,国外来室讲学44次,派出国外讲学7次,参加国内会议20次,参加国外会议29次。此外还有来自美国、加拿大、德国、澳大利亚等10多个国家的专家学者来访交流。如7月3日,加州大学河滨分校教授陈雪梅应陈月琴教授邀请来室进行系列学术讲座“Plant microRNAs:bionenesis degradation,and modes of action”,全场座无虚席。张文庆教授于11月16日在美国俄勒冈州波特兰参加了全球性会议The 62nd Annual Meeting of The Entomological Society of America,并在大会上做了重要报告:“Developmental control of Spodoptera exigua by ingestion of bacteria expressing dsRNA of the Chitin Synthase Gene A”。

2.公众开放活动的目的意义,开放对象,活动内容,取得成效。

实验室作为生物知识的宏观展现、传播和传接,在面向全社会普及生物知识方面发挥重大作用。实验室全年共接待大学生1264人、中学生2493人、小学生7855人和社会其他人员5294人,参观访问61次、科技夏令营3次、科普讲座46次和3次学生实践。

“2014年中山大学生命科学夏令营”活动收到了来自全国67所高校近300多名大三学生的申请,其中80%以上为“985”、“211”工程院校的优秀学子,经实验室资格筛选、专家评审,最终遴选出100名优秀学生参加此次活动,不仅增进了他们对实验室的了解,实现了与心仪导师面对面沟通的愿望,更重要的是夏令营成为了营员们相互交流和学习的平台。

4月,实验室组建培育的软件队SYSU-Software因连续两年在国际iGEM大赛中夺冠,与实验队SYSU-China联合摘得2014年度全国大学生小平科技创新团队称号,11月,软件队再度摘桂获总决赛金奖。 6月,温俊志博士带领的SKLBC-CHINA队在MIT的iGEM-HS世界锦标赛总决赛荣获最佳软件工具奖(Best software tool)。7月,实验室继续协办由中国科协发起、广东省科协主办的中学生科学营(生物营)活动,100余名中学生在实验室渡过了充实、温馨、趣味、“学术高大上”的一周,在青春记忆中留下了一道清新的大学大师印记。8月,实验室参与承办了广州市科技之星中学生特训营活动,4位来自广州市不同中学进入我室微生物物团队与生物多样性团队开展科技创新实验。9月,中山大学附属中学科技节传统节目——走进国家重点实验室,共12个班的600余名中学生走访实验室各科研团队。

生物博物馆室内展厅共接待参观1.3万人次,接待国内外来馆的科研人员研究馆藏标本共约50人次,来自捷克共和国、英国、德国、比利时、俄罗斯、澳大利亚、美国等以及中国科学院、河南农业科学院、南京农业大学、厦门大学、西南大学以及香港、澳门等。向国内外同行提供借阅出馆标本3958号,提供数字化资源服务4158条。中国动物学会年会在中山大学召开期间,特联合社会学与人类学学院举办“中山大学2014年度本科生灵长类学野外实习成果展”临展,内容涉及灵长类形态特征、社会网络及其拟人文化对生态旅游的影响等,既展示了学科交叉之种种有趣,又普及了生态和谐旅游之种种技巧;“科普讲座进校园活动”今年继续开展并获得广州市科信局的项目资助,新增《我们身边的小邻居》、《自然界的伪装高手(二)》等7个讲座,向外公布17个讲座,并受执信中学生物竞赛小组和《小主人报》华南站相关负责人邀请组织生物学和“红领巾学生——生物博闻”等系列讲座,赴执信中学、中山大学附属中学、顺德大良实验小学、邓世昌小学、宝玉直小学和同福中路第一小学等开展讲座22场,参与讲座学生3160人次。

总之,通过实验室开放活动,使政府和相关组织更加了解生命科学与生物产业,促进政府科学决策与资源合理配置;知识传播和科学普及活动的开展,更增进了公众对食品安全、生态安全的理解;为中小学生提供了更多走近前沿科学的机会,开阔眼界,珍惜生命,关爱健康。
3.实验室作为本领域公共研究平台的作用,大型仪器设备的开放与共享情况

本着“集中管理、开放共享”的管理理念,继续推行并完善公共平台建设。在自主开发的公共试剂耗材集中管理系统(STOREROOM)与大型仪器预约成功推出并正常运行三年之后,随着管理的高效常态化要求不断提升,实验室将两套系统整合在统一平台运行,形成“有害生物控制与资源利用国家重点实验室公共平台管理系统”。STOREROOM坚持“相同产品最低价准入、包退包换与及时获取”原则, 在清退不良业绩商家2家之后,重新优选5家优质商家入场,现有21个商家共9万余种商品在线,为科研工作中试剂耗材的选择和购置提供了便利。“新技术新方法系列讲座”、大型仪器设备管理系统,已成为大型仪器稳定使用的两大支柱性保障,大大提高了大型仪器管理效率与设备使用率,室内外专项技术交流日渐频繁。斑马鱼养殖系统和鱼虾养殖系统全年无休运行,高通量实时荧光定量PCR仪、透射电镜数字成像系统、细胞生物反应器的使用率都高达80%左右,占总数三分之一的仪器设备能够达到30%-50%的使用率。

根据实验室科研实际需要,充分利用珠三角的技术与金融优势,分别在深圳大鹏新区、珠海唐家湾建立了“南方海水经济动物育繁推一体化示范中心”、“红树林研究中心”和“有害生物控制与资源利用国家重点实验室珠海野外试验基地”,为实验室技术需求信息采集与科技成果转化奠定了基础。目前,珠海野外试验基地已入驻4个科研团队开展各种水稻育种及植物病虫害生物防治试验,深圳大鹏基地基础设施建设业已基本完成,预计2015年可入驻科研团队。深圳、珠海两基地虽只初步建成,但通过基地向实验室表达合作意向的企业远比往年更多。深、珠两基地的成立必将与广州本部以及先期与企业共建基地形成良好的互动与互补。按照开放共享的原测,基地同样面向全社会开放,密切联系科学研究与生产实践,为实验室实现技术转移、科普宣传,服务社会、服务公众的目标提供更加便利的条件。

 

四、专项经费执行情况与效益分析

随着科研经费制度改革的不断深入,实验室进一步加强财务内控管理,提前做好预算安排,加大核算管理力度。结合校、室财务实际工作流程,实验室率先自主开发并实施了财务内部记账管理系统,与先前开发的公共试剂耗材集中管理系统(STOREROOM)、大型仪器设备预约管理系统,构成了实验室信息化平台的雏形,大大提高了实验室与团队内部的管理效率,提高了经费分配与使用的公正性、公平性、公开性。为进一步提高信息化管理水平,实验室专门设立了信息化建设岗位,聘请了博士毕业生温俊志担纲此任,拟对各系统进行全面整合,以期在管理上更上一层楼。

本年度,实验室将科研业务费与运行费统筹安排,共安排600万元用于自主科研课题研究,在持续支持系统性课题的基础上,新增设了方向成果凝练课题,每个方向支持150万元,其中包括方向内各PI团队的基本业务支持与代表性成果培育。由实验室指定各方向协调人,由协调人召集本方向团队进行充分研讨、酝酿、布局、凝练,形成各方向的研究计划与经费预算方案。同时规定,每个方向必须设立开放课题1-2项,年度新增4项开放课题,资助金额15万元。合作单位包括山东省烟台市芝罘区鲁东大学、陕西师范大学、海南省海洋与渔业科学院等。开放课题“对比入侵种粗毛牛膝菊在不同海拔梯度上的生长和遗传差异”,研究粗毛牛膝菊向高海拔地区扩散过程中的生态位变化规律,及人为干扰对其次级入侵进程的潜在影响,以期最终揭示粗毛牛膝菊向秦岭南坡高海拔地区扩散的潜力及“生态位进化”机制,为预测粗毛牛膝菊在秦岭山区和关中平原的入侵进程和制定合理的防控措施提供坚实的科学依据。验证入侵种通过快速进化、可塑性或者人为干扰等突破“生态位保守性”限制的理论假设,发展和完善入侵种次级入侵胁迫生境的“生态位进化”理论。

运行费方面,将学校运行配套支持与实验室专项经费相结合,除补充科研业务费(400万元)中方向成果凝练(600万元)不足经费外,主要用于实验室运行环境建设与科研学术氛围营造。除安排实验室日常运行业务预算外,继续坚持对取得重要成果的团队进行成果奖励,进一步完善博士生科研津贴发放办法。其中,专项发放博士生科研津贴71万元、研究生奖18余万元,全国高校本科生生命科学学术夏令营6万元,高中生iGEM竞赛12万元,对各团队学术交流共计支持 26万元(开放课题以外的)。

仪器设备专项经费方面,由国家重点实验室设备专项经费支持的RNA组学计算机平台所需服务器、高效液相色谱仪、自动化液体处理工作站、高分辨率熔解度曲线、全自动正置荧光显微镜等设备购置项目顺利完成。自主开发研制的鱼类疫苗注射机已研制出第一代实体样机。鱼类生理活动动态观察系统已投入使用,用于观察待研究因子对罗非鱼摄食行为的影响。通过自主设计建立的生态养殖系统用于对虾白斑综合症及肝胰腺坏死症进行生态防控试验,已初步验证是一套较完整的防控技术方案。

五、依托单位的支持
1.依托单位在人、财、物条件方面的保障和支持(应与填报的数据一致)

  类别

2013年度

2014

增长数

增长比率

  专职管理人员(个)

 2

3

 1

 100%

  专职技术人员(个)

 6

8

 2

 33.3%

  硕士研究生招生(个)

 378

307

 -71

 -18.8%

  博士研究生招生(个)

 308

315

 7

  2.27%

  单位配套运行费(万元)

 40

40

 0

 0

  单位配套设备费(万元)

 0

0

 0

 0

  实验室总面积(平米)

 20518

20518

 0

 0

  实验室总资产(万元)

 7792

8044

 517

 7.1%

2.依托单位给予的其他支持
    在人才引进、人才培养、后勤保障等各方面,依托单位对实验室始终给予大量的倾斜。特别是在土地资源十分珍贵的情况下,学校决定将珠海校区沕水湖地块近100亩土地用于实验室野外试验基地建设,这对于实验室未来的科学研究与社会服务将起到极其重要的作用,意义甚为深远。

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