科研進(jìn)展
  • 亞熱帶所在西南喀斯特土壤和表層巖溶帶對(duì)植物蒸騰的影響機(jī)制取得進(jìn)展
    近年來(lái)，巖石水在地球關(guān)鍵帶發(fā)揮的作用受到越來(lái)越多的關(guān)注。西南喀斯特地區(qū)受地質(zhì)背景的制約，成土速度慢，土壤淺薄且不連續(xù)。另一方面，喀斯特區(qū)巖石裂隙、管道充分發(fā)育，具有區(qū)別于非喀斯特地區(qū)的表層巖溶帶，在水文調(diào)蓄等方面發(fā)揮著重要作用。團(tuán)隊(duì)前期主要基于氫氧穩(wěn)定同位素，建立根區(qū)水分與降水的關(guān)系，解析水分來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)喀斯特土石混合生境植物多吸收淺層水源，而在基巖出露生境植物依賴深層水源緩解水分脅迫（Nie et al., 2019; Ding et al., 2021; Luo et al., 2021; 2023）。但目前對(duì)不同生境土壤和表層巖溶帶對(duì)植物蒸騰的作用機(jī)制尚不清楚，沒(méi)有從植物水分獲取和耗散連續(xù)體的角度定量分析植物對(duì)不同生境及干旱的響應(yīng)。細(xì)根和氣孔是植物吸水和蒸騰的重要通道，其生理特性的變化對(duì)植物獲取和耗散水分具有極強(qiáng)的敏感性。因此，基于根系分布和葉片水勢(shì)等生理特性，判斷多石少土環(huán)境下土壤和表層巖溶帶對(duì)植物的作用，對(duì)全球氣候變化背景下植被恢復(fù)的可持續(xù)性評(píng)價(jià)和生態(tài)水文功能評(píng)估具有重要意義。近年來(lái)，巖石水在地球關(guān)鍵帶發(fā)揮的作用受到越來(lái)越多的關(guān)注。西南喀斯特地區(qū)受地質(zhì)背景的制約，成土速度慢，土壤淺薄且不連續(xù)。另一方面，喀斯特區(qū)巖石裂隙、管道充分發(fā)育，具有區(qū)別于非喀斯特地區(qū)的表層巖溶帶，在水文調(diào)蓄等方面發(fā)揮著重要作用。團(tuán)隊(duì)前期主要基于氫氧穩(wěn)定同位素，建立根區(qū)水分與降水的關(guān)系，解析水分來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)喀斯特土石混合生境植物多吸收淺層水源，而在基巖出露生境植物依賴深層水源緩解水分脅迫（Nie et al.,2019;Ding et al.,2021;Luo et al.,2021;2023）。但目前對(duì)不同生境土壤和表層巖溶帶對(duì)植物蒸騰的作用機(jī)制尚不清楚，沒(méi)有從植物水分獲取和耗散連續(xù)體的角度定量分析植物對(duì)不同生境及干旱的響應(yīng)。細(xì)根和氣孔分別是植物吸水和蒸騰的重要通道，二者生理特性的變化對(duì)植物獲取和耗散水分具有極強(qiáng)的敏感性。因此，基于根系和葉片的生理特性，判斷多石少土環(huán)境下土壤和表層巖溶帶對(duì)植物蒸騰的作用，對(duì)全球氣候變化背景下植被恢復(fù)的可持續(xù)性評(píng)價(jià)和生態(tài)水文功能評(píng)估具有重要意義。近期，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所陳洪松團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)期刊Plant Cell &Environment在線發(fā)表了題為Species-specific root distribution and leaf iso/anisohydric tendencies shape transpiration patterns across heterogeneous karst habitats的研究性論文，旨在通過(guò)植物生理特性揭示土壤和表層巖溶帶對(duì)植物蒸騰的作用機(jī)制。該研究以喀斯特基巖出露生境（以下簡(jiǎn)稱石生境）為主，以臨近土石混合生境（以下簡(jiǎn)稱土生境）為對(duì)照，選擇兩種生境中共有典型代表性植物紫彈樹(shù)（Celtis biondii）和粗糠柴（Mallotus philippensis）為研究對(duì)象，其中紫彈樹(shù)為石生境優(yōu)勢(shì)種，粗糠柴為土生境優(yōu)勢(shì)種。研究發(fā)現(xiàn)，石生境中平均土壤厚度和含水量均低于土生境，土壤儲(chǔ)水量?jī)H約為土生境的70%。相應(yīng)地，粗糠柴在石生境的蒸騰量也約為土生境的74%。但紫彈樹(shù)相反，在石生境的蒸騰量是土生境的1.15倍。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，根系各參數(shù)與蒸騰量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。紫彈樹(shù)根系穿插巖石的能力較強(qiáng)，細(xì)根緊貼巖壁，在石生境更加發(fā)達(dá)，其水分獲取方式并不局限于土壤中，可通過(guò)細(xì)根直接吸收表層巖溶水。同時(shí)，紫彈樹(shù)葉片具有較大的水力面積，呈非等水勢(shì)行為，可支撐其氣孔開(kāi)放，便于獲取水分。正因如此，在極端干旱時(shí)（2022年），表層巖溶水降低了干旱對(duì)紫彈樹(shù)的影響，在石生境的蒸騰量較正常水文年僅下降11%（土生境降低25%）；而粗糠柴在兩種生境均降低30%以上。以上研究定量解析了低土壤儲(chǔ)水環(huán)境下，喀斯特石生優(yōu)勢(shì)種能通過(guò)較強(qiáng)的根系穿插巖石能力和葉片非等水勢(shì)行為，利用表層巖溶水來(lái)緩解土壤水分不足的影響。研究結(jié)果揭示了表層巖溶水對(duì)石生生境植物的重要作用，為深入理解喀斯特植物對(duì)干旱的響應(yīng)機(jī)制提供了重要理論依據(jù)。在全球氣候變化背景下，應(yīng)當(dāng)因地制宜的優(yōu)化物種配置，促進(jìn)植被的可持續(xù)性恢復(fù)。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)基金、面上項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)優(yōu)秀會(huì)員的資助。論文鏈接2021（正常水文年）和2022（極端干旱年）年粗糠柴與紫彈樹(shù)在石生境（RD）和土生境（SD）蒸騰月變化粗糠柴和紫彈樹(shù)根系參數(shù)與蒸騰的相關(guān)關(guān)系粗糠柴和紫彈樹(shù)在石生境（RD）和土生境（SD）水力面積
    2024-09-14
  • 廣州健康院發(fā)現(xiàn)調(diào)控基因組穩(wěn)定性的新的細(xì)胞質(zhì)因子
    近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院王濤課題組在Cell&Bioscience期刊發(fā)表了題為YIPF2 Regulates Genome Integrity?的文章。近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院王濤課題組在Cell & Bioscience期刊發(fā)表了題為 “YIPF2 Regulates Genome Integrity”?的文章。該研究發(fā)現(xiàn)了參與DNA損傷修復(fù)及維持基因組穩(wěn)定性的一個(gè)新的定位在細(xì)胞質(zhì)中的因子YIPF2?；蚪M經(jīng)常受到內(nèi)源和外源因子的影響而發(fā)生損傷，持續(xù)DNA損傷會(huì)引起基因組不穩(wěn)定性增加，激活DNA損傷反應(yīng)（DDR），最終會(huì)抑制細(xì)胞周期進(jìn)程。維持基因組穩(wěn)定性對(duì)于防止癌癥發(fā)生及過(guò)早衰老十分重要，探究維持基因組穩(wěn)定性的新機(jī)制對(duì)于理解衰老及衰老相關(guān)疾病具有重要意義。研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用siRNA文庫(kù)進(jìn)行了全基因組范圍篩選，發(fā)現(xiàn)了一些尚未報(bào)道的維持基因組穩(wěn)定性的蛋白，高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白YIPF2是其中之一。YIPF2缺失會(huì)引起DNA雙鏈斷裂和胞質(zhì)中雙鏈DNA片段增多。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，YIPF2促進(jìn)BRCA1及Rad51等核心蛋白介導(dǎo)的同源重組修復(fù)（HR），減少雙鏈斷裂DSB的形成。YIPF2蛋白還調(diào)控了與DNA復(fù)制密切相關(guān)的MCM家族蛋白及范科尼貧血蛋白（Fanconi anemia）從而影響DNA的復(fù)制進(jìn)程。這些結(jié)果說(shuō)明YIPF2通過(guò)對(duì)這兩個(gè)過(guò)程的調(diào)控促進(jìn)DNA損傷修復(fù)，從而參與基因組穩(wěn)定性維持。另外，在細(xì)胞中過(guò)表達(dá)YIPF2蛋白能夠有效促進(jìn)DNA損傷修復(fù)，延緩DNA損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞衰老。該研究結(jié)果揭示了細(xì)胞質(zhì)因子如何通過(guò)與細(xì)胞核的交流來(lái)調(diào)控和維持基因組的穩(wěn)定性。王濤研究員為論文的通訊作者，博士研究生張曉為論文的第一作者。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金的資助。論文鏈接YIPF2通過(guò)調(diào)控HR修復(fù)與DNA復(fù)制影響基因組穩(wěn)定性示意圖
    2024-09-13
  • 華南植物園揭示全球尺度下不同菌根類(lèi)型木本植物抗旱性的差異
    ????叢枝菌根（AM）和外生菌根(EcM)樹(shù)種具有顯著不同的養(yǎng)分吸收和利用策略，被認(rèn)為是影響這兩類(lèi)菌根樹(shù)種全球分布的關(guān)鍵因素之一。同時(shí)，菌根真菌幫助宿主植物吸收水分，并提升植物抗旱性。然而，全球尺度下AM和EcM木本植物在抗旱性上是否存在差異，以及植物的抗旱策略是否影響不同菌根類(lèi)型樹(shù)種的分布格局尚不清楚。????中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心植物生理生態(tài)研究組博士后劉小容，建立了包含全球308個(gè)樣地1457種木本植物（其中1139種AM和318種EcM植物）水力性狀的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)比AM和EcM植物水力性狀的差異探究這兩類(lèi)植物在抗旱性上的差異，發(fā)現(xiàn)AM被子植物比EcM被子植物具有顯著更低的抗旱性，特別是在濕潤(rùn)的地區(qū)或生物群系；然而AM裸子植物比EcM裸子植物具有顯著更高的抗旱性，特別是在干旱的地區(qū)或生物群系。同時(shí)，相比于EcM木本植物，AM木本植物的水力性狀具有更高的變異范圍，包括種間和種內(nèi)變異性，以及對(duì)環(huán)境水分條件更高的敏感性。該研究厘清了全球尺度下AM和EcM木本植物在抗旱性上的差異，以及進(jìn)化歷史和生物地理對(duì)AM和EcM木本植物抗旱性的影響，揭示了植物的抗旱策略也是影響不同菌根類(lèi)型樹(shù)種的分布格局和響應(yīng)全球氣候變化的重要因子。????該研究將不同菌根類(lèi)型樹(shù)種抗旱性的差異從個(gè)體水平擴(kuò)展到了全球尺度，對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化背景下植物生長(zhǎng)、存活和分布具有重要意義。相關(guān)研究結(jié)果已近期在線發(fā)表于國(guó)際主流刊物New Phytologist（《新植物學(xué)家》）（IF5-year=10.2）。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的資助，論文鏈接： https://doi.org/10.1111/nph.20097圖1. 全球尺度下不同水分條件和生物群系中叢枝菌根（AM）和外生菌根(EcM)木本植物水力性狀的差異。
    2024-09-11
  • 南海所牽頭實(shí)施的國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)“中沙群島綜合科學(xué)考察”項(xiàng)目綜合績(jī)效評(píng)價(jià)獲評(píng)“優(yōu)秀”
    2024月8月，由中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所牽頭實(shí)施的科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)“中沙群島綜合科學(xué)考察”項(xiàng)目順利通過(guò)科技部相關(guān)部門(mén)組織的科學(xué)數(shù)據(jù)匯交和綜合績(jī)效評(píng)價(jià)，獲評(píng)“優(yōu)秀”。“中沙群島綜合科學(xué)考察”項(xiàng)目于2019年1月啟動(dòng)實(shí)施，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)匯集了南海科學(xué)考察和研究領(lǐng)域9 家優(yōu)勢(shì)單位，對(duì)中沙大環(huán)礁、黃巖島、一統(tǒng)暗沙、神狐暗沙及其臨近海域的珊瑚礁地形地貌、水文動(dòng)力、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、環(huán)境化學(xué)、生物生態(tài)、漁業(yè)資源等開(kāi)展了7 個(gè)航次的系統(tǒng)性綜合科學(xué)考察。通過(guò)考察，研究團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)中沙群島全海域珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的普查，在中沙大環(huán)礁發(fā)現(xiàn)了23個(gè)新增暗沙，完成了中沙群島高精度地形地貌圖的繪制，并持續(xù)追蹤了該海域的長(zhǎng)棘海星生態(tài)災(zāi)害爆發(fā)過(guò)程。通過(guò)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)與歷史資料的綜合整理、分析和匯編，研究團(tuán)隊(duì)出版了《中沙群島綜合科學(xué)考察研究報(bào)告》、《中沙群島海洋生物多樣性》、《中沙群島造礁石珊瑚》等4部專(zhuān)著，發(fā)表了80余篇相關(guān)高水平學(xué)術(shù)論文，向有關(guān)部門(mén)提交專(zhuān)報(bào)2份；并依托中國(guó)科學(xué)院的“數(shù)字南?！睌?shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了科考數(shù)據(jù)的開(kāi)放共享?；陧?xiàng)目成果，研究團(tuán)隊(duì)還參與了對(duì)外發(fā)布的《黃巖島海域生態(tài)環(huán)境狀況調(diào)查評(píng)估報(bào)告》的編制工作，為國(guó)家維護(hù)中沙群島國(guó)土權(quán)益與生態(tài)安全提供了最直接的科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所長(zhǎng)期以來(lái)，堅(jiān)持“立足島礁、深耕南海、跨越深藍(lán)”使命定位，不斷深化對(duì)南海的科學(xué)考察、研究與認(rèn)知，科技支撐南海的權(quán)益維護(hù)、資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，努力發(fā)揮著國(guó)家海洋戰(zhàn)略科技力量的應(yīng)有作用。《中沙群島綜合科學(xué)考察研究報(bào)告》等科考專(zhuān)著
    2024-09-09
  • 深圳先進(jìn)院王成團(tuán)隊(duì)等聯(lián)合揭示海馬編碼時(shí)空信息機(jī)制（Neuron）
    海馬體作為情景記憶的關(guān)鍵腦區(qū)，海馬體能夠編碼空間和時(shí)間信息，對(duì)于情景記憶至關(guān)重要。然而，空間和時(shí)間表征在海馬記憶系統(tǒng)中的相互作用機(jī)制仍然不明確。海馬體作為情景記憶的關(guān)鍵腦區(qū)，海馬體能夠編碼空間和時(shí)間信息，對(duì)于情景記憶至關(guān)重要。然而，空間和時(shí)間表征在海馬記憶系統(tǒng)中的相互作用機(jī)制仍然不明確。9月5日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所王成研究員團(tuán)隊(duì)和南方科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陳小菁助理教授團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合在Neuron雜志發(fā)表題為“Integration and competition between space and time in the hippocampus”的研究論文，首次報(bào)道了：1)海馬神經(jīng)元在多個(gè)一維導(dǎo)航任務(wù)中能同時(shí)編碼空間和時(shí)間信息；2）空間編碼與時(shí)間編碼之間存在負(fù)相關(guān)性。該研究揭示了單個(gè)海馬神經(jīng)元對(duì)空間-時(shí)間編碼的競(jìng)爭(zhēng)-整合機(jī)制，為理解以時(shí)空信息為背景的情景記憶表征提供了重要的神經(jīng)基礎(chǔ)。文章上線截圖早期研究發(fā)現(xiàn)，海馬體中存在位置細(xì)胞和時(shí)間細(xì)胞，可以表征生物體在環(huán)境中的位置和特定時(shí)間段內(nèi)的某個(gè)時(shí)刻。當(dāng)使用不同的時(shí)間間隔時(shí)，時(shí)間細(xì)胞可能出現(xiàn)保持不變、重新計(jì)時(shí)，或按比例重新調(diào)整的情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間體驗(yàn)的靈活表征。位置細(xì)胞和時(shí)間細(xì)胞構(gòu)成了情景記憶中空間和時(shí)間背景信號(hào)的可能神經(jīng)基礎(chǔ)。然而，海馬神經(jīng)元在時(shí)空連續(xù)體中表征空間和時(shí)間的程度以及時(shí)空表征如何相互作用仍然是未解之謎。大多數(shù)傳統(tǒng)研究在不同任務(wù)階段分別考察空間或時(shí)間的表征。但是心理物理學(xué)研究表明，空間和時(shí)間的感知之間存在相互影響（如，距離判斷往往隨刺激的時(shí)間間隔增加而增加；同樣，時(shí)間判斷也隨刺激的空間間隔增加而增加），這引發(fā)了關(guān)于海馬表征中是否存在類(lèi)似交互作用的問(wèn)題。王成研究員和陳小菁助理教授長(zhǎng)期從事海馬相關(guān)腦區(qū)的空間和時(shí)間信息處理的神經(jīng)機(jī)制的研究。團(tuán)隊(duì)的前期工作報(bào)道了外側(cè)內(nèi)嗅皮層和內(nèi)側(cè)內(nèi)嗅皮層分別基于自我中心和世界中心參考系編碼空間信息（Science?2018），壓后皮層對(duì)多場(chǎng)景多物體空間感知的自我中心編碼及微環(huán)路整合機(jī)制（Neuron 2024），以及外側(cè)內(nèi)嗅皮層的多尺度時(shí)間編碼與任務(wù)經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系（Nature 2018）。為了進(jìn)一步研究空間信息與時(shí)間信息編碼的相互作用機(jī)制，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了多種虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)航任務(wù)及現(xiàn)實(shí)世界任務(wù)，使用在體單光子顯微鏡技術(shù)，記錄和研究了不同運(yùn)動(dòng)速度下海馬CA1腦區(qū)神經(jīng)元的時(shí)空表征。研究示意圖研究發(fā)現(xiàn)，不論是純粹的空間導(dǎo)航任務(wù)（固定距離長(zhǎng)度的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有明確的時(shí)間信息線索）還是純粹的時(shí)間感知任務(wù)（固定時(shí)間周期的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有空間視覺(jué)輸入線索），海馬CA1的許多神經(jīng)元存在空間-時(shí)間信息的共同表征，即在同一個(gè)任務(wù)里可以同時(shí)表現(xiàn)為位置細(xì)胞（編碼跑道中的具體位置）和時(shí)間細(xì)胞（編碼從起始位置開(kāi)始的已逝運(yùn)動(dòng)時(shí)間）。此外，時(shí)間表征能夠捕捉行為任務(wù)中時(shí)間結(jié)構(gòu)的相似性，可能有助于遷移學(xué)習(xí)。這些結(jié)果提供了位置細(xì)胞和時(shí)間細(xì)胞的統(tǒng)一處理，并與基于海馬體時(shí)空框架組織情景記憶的理論相一致。研究還發(fā)現(xiàn)，海馬的空間編碼與時(shí)間編碼之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。例如對(duì)于某些位置細(xì)胞，偏好空間位置與已逝時(shí)間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即在更短的時(shí)間周期下位置場(chǎng)會(huì)往后發(fā)生位移。同樣，對(duì)于某些時(shí)間細(xì)胞，偏好時(shí)間與行進(jìn)距離之間也存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。這種競(jìng)爭(zhēng)性的負(fù)相關(guān)性可以顯著增強(qiáng)另一個(gè)維度的信息量。這些結(jié)果表明，空間和時(shí)間編碼存在競(jìng)爭(zhēng)-整合機(jī)制，符合不同腦區(qū)中認(rèn)知變量的多重編碼，可能作為時(shí)空軌跡或背景更好地服務(wù)于情景記憶。南方科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生陳士杰和中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所助理研究員程寧為論文共同第一作者，王成研究員和陳小菁助理教授為論文共同通訊作者。該研究是在國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、科技部腦計(jì)劃重大專(zhuān)項(xiàng)、廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、深圳市抑郁障礙精準(zhǔn)診療重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等資助下完成。<!--!doctype-->
    2024-09-09
  • 深圳先進(jìn)院| 基于再生代謝微環(huán)境的適配MAM材料設(shè)計(jì)和研發(fā)轉(zhuǎn)化（Trends in Biotechnology ）
    創(chuàng)傷、感染、腫瘤等造成的大面積骨缺損嚴(yán)重危害人類(lèi)健康和生活質(zhì)量。在臨床治療中，基于原位成骨的理念，發(fā)展高成骨活性骨修復(fù)支架基質(zhì)材料是臨床治療大面積骨缺損的有效方案。從能量供應(yīng)和物質(zhì)合成轉(zhuǎn)化角度，研發(fā)能夠驅(qū)動(dòng)骨再生合成代謝進(jìn)而加速成骨作用的創(chuàng)新生物材料，是骨組織工程與再生的新興方向之一。創(chuàng)傷、感染、腫瘤等造成的大面積骨缺損嚴(yán)重危害人類(lèi)健康和生活質(zhì)量。在臨床治療中，基于原位成骨的理念，發(fā)展高成骨活性骨修復(fù)支架基質(zhì)材料是臨床治療大面積骨缺損的有效方案。從能量供應(yīng)和物質(zhì)合成轉(zhuǎn)化角度，研發(fā)能夠驅(qū)動(dòng)骨再生合成代謝進(jìn)而加速成骨作用的創(chuàng)新生物材料，是骨組織工程與再生的新興方向之一。9月5日，深圳理工大學(xué)張鵬教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué)陳國(guó)強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)，以及北京大學(xué)口腔醫(yī)院張旭助理教授團(tuán)隊(duì)在Cell Press出版社旗下期刊Trends in Biotechnology上在線發(fā)表題為“Metabolically activated energetic materials mediate cellular anabolism for bone regeneration”的研究成果。文章上線截圖該研究通過(guò)多組學(xué)測(cè)序，同位素示蹤以及多種動(dòng)物模型解析了生物共聚酯P(3HB-co-4HB)促進(jìn)骨再生的作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)P(3HB-co-4HB)植入體內(nèi)后通過(guò)降解產(chǎn)生三羥基丁酸（3HB）作為內(nèi)源性生物能量原料來(lái)源，增強(qiáng)細(xì)胞合成代謝，提高ATP的產(chǎn)生，促進(jìn)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(hBMSCs)向成骨細(xì)胞分化和EA.hy926細(xì)胞類(lèi)毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)形成。此外，3HB通過(guò)TCA循環(huán)代謝成檸檬酸鹽，從而促進(jìn)hBMSCs成骨分化過(guò)程中含檸檬酸鹽的磷灰石合成，并最終以檸檬酸鹽的形式參與了新生骨天然成分的形成?；谝陨系难芯砍晒?，團(tuán)隊(duì)提出了“代謝激活能量材料（MAM）”的學(xué)術(shù)理論。該理論有助于基于再生代謝微環(huán)境的適配MAM材料設(shè)計(jì)和研發(fā)轉(zhuǎn)化，可為再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供新的思路。研究示意圖張鵬教授為該論文的第一通訊作者，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院助理研究員李健博士，以及陳國(guó)強(qiáng)教授、張旭助理教授為該論文的共同通訊作者，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院為該論文的第一完成單位。香港中文大學(xué)秦嶺教授對(duì)論文修改給出了建設(shè)性意見(jiàn)。基于該研究的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，張鵬課題組也積極和產(chǎn)業(yè)對(duì)接，該項(xiàng)目先后獲得深圳市創(chuàng)新南山2021“創(chuàng)業(yè)之星”創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)、第二屆“率先杯”未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新大賽優(yōu)勝獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)，體現(xiàn)了新型代謝激活能量材料的良好轉(zhuǎn)化價(jià)值和臨床應(yīng)用前景。本研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目、廣東省重點(diǎn)項(xiàng)目、深圳市科技局國(guó)際合作等項(xiàng)目的支持。<!--!doctype-->
    2024-09-09
  • 亞熱帶生態(tài)所在西南喀斯特區(qū)植被生長(zhǎng)的降水敏感性閾值識(shí)別取得新進(jìn)展
    中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站王克林研究員團(tuán)隊(duì)在我國(guó)西南喀斯特地區(qū)植被生長(zhǎng)對(duì)降水的敏感性差異取得重要進(jìn)展，明確了不同地質(zhì)背景下植被生長(zhǎng)的降水敏感性閾值，相關(guān)研究成果近期以Precipitation sensitivity of vegetation growth in southern China depends on geological settings為題發(fā)表在國(guó)際水文學(xué)領(lǐng)域知名期刊Journal of Hydrology上。中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站王克林研究員團(tuán)隊(duì)在我國(guó)西南喀斯特地區(qū)植被生長(zhǎng)對(duì)降水的敏感性差異取得重要進(jìn)展，明確了不同地質(zhì)背景下植被生長(zhǎng)的降水敏感性閾值，相關(guān)研究成果近期以Precipitation sensitivity of vegetation growth in southern China depends on geological settings為題發(fā)表在國(guó)際水文學(xué)領(lǐng)域知名期刊Journal of Hydrology上。中國(guó)西南地區(qū)擁有全球最廣泛的喀斯特地貌，其生態(tài)系統(tǒng)因獨(dú)特的地質(zhì)條件而對(duì)氣候變化表現(xiàn)出高度敏感性。王克林研究員團(tuán)隊(duì)的前期工作顯示，大規(guī)模生態(tài)工程已使該地區(qū)在過(guò)去20年里顯著“變綠”。然而，全球變化背景下近年來(lái)該地區(qū)極端干旱事件頻發(fā)，加劇了植被恢復(fù)生長(zhǎng)的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)。因此，科學(xué)區(qū)分不同地質(zhì)背景下植被對(duì)氣象干旱的敏感性，確定植被敏感的降水閾值，對(duì)支撐西南地區(qū)“變綠”的可持續(xù)性至關(guān)重要。針對(duì)上述問(wèn)題，王克林團(tuán)隊(duì)王璐特別研究助理選取了葉面積指數(shù)（LAI）和核歸一化植被指數(shù)（kernel NDVI）作為植被生長(zhǎng)指標(biāo)，探討了西南八省中喀斯特地區(qū)與非喀斯特地區(qū)植被生長(zhǎng)對(duì)降水的區(qū)域響應(yīng)差異。研究發(fā)現(xiàn)，喀斯特地區(qū)的植被生長(zhǎng)對(duì)降水量及其季節(jié)性變化更為敏感，而非喀斯特地區(qū)植被生長(zhǎng)更多受到溫度的控制。通過(guò)控制溫度效應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)確立了平均年降水量（MAP）閾值為1337至1438毫米，用以識(shí)別降水敏感區(qū)域。在喀斯特地區(qū)，此閾值稍高，顯示出該區(qū)域植被對(duì)持續(xù)干旱的脆弱性更加明顯（圖1）。過(guò)去20年的數(shù)據(jù)顯示，降水低于閾值的喀斯特區(qū)域的比例遠(yuǎn)高于非喀斯特地區(qū)，特別是在如2011年這樣的極端干旱年份，喀斯特地區(qū)幾乎全面低于該閾值，顯示出對(duì)降水變化的極端敏感性，凸顯了全球變化背景下喀斯特地區(qū)面臨的干旱風(fēng)險(xiǎn)更為嚴(yán)峻（圖2）。上述發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了在制定氣候變化適應(yīng)策略和森林管理措施時(shí)，需考慮地質(zhì)背景的重要性。特別是在喀斯特地區(qū)，在實(shí)現(xiàn)初步“變綠”基礎(chǔ)上，采取提升生態(tài)恢復(fù)持續(xù)性和穩(wěn)定性的適應(yīng)性管理措施至關(guān)重要，以緩解降水變化帶來(lái)的影響，鞏固和提升喀斯特生態(tài)脆弱區(qū)的綠化成果。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目及湖南省科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才項(xiàng)目(2023RC1075)等資助。論文鏈接圖1. 不同地質(zhì)背景下植被生長(zhǎng)降水敏感性閾值圖2. 年降水量低于閾值的喀斯特區(qū)域/非喀斯特區(qū)的比例
    2024-09-08
  • 南海所在珊瑚共生微生物與噬菌體相互作用研究取得新進(jìn)展
    全球變暖導(dǎo)致海水溫度的升高對(duì)全世界的珊瑚礁構(gòu)成重大威脅。海水升溫致使珊瑚共生微生物群落結(jié)構(gòu)和功能改變，珊瑚條件致病菌趁機(jī)爆發(fā)，引發(fā)珊瑚疾病。珊瑚益生菌可以有效增強(qiáng)珊瑚對(duì)熱脅迫的耐受性，從而延緩珊瑚熱白化進(jìn)程。中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所王曉雪團(tuán)隊(duì)圍繞造礁珊瑚叢生盔形珊瑚的益生菌和條件致病菌深入研究，取得了一系列新的研究進(jìn)展：1. 在珊瑚益生菌鹽單胞菌（Hm43005）中鑒定到一種新型溫和噬菌體Phm3，并詳細(xì)解析了溫和噬菌體Phm3復(fù)制、裂解和釋放過(guò)程的新機(jī)制。這一類(lèi)噬菌體的誘導(dǎo)激活遵循“復(fù)制-包裝-切離”（Replication-package-excision,RPE）的途徑，這種切離前的復(fù)制途徑賦予了噬菌體擴(kuò)增并包裝宿主側(cè)翼基因進(jìn)行側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)的能力，并且這種側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)的效率顯著高于普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。此外，四個(gè)裂解基因組成的裂解模塊調(diào)控該類(lèi)噬菌體的裂解，Phm3噬菌體裂解宿主的同時(shí)會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生外膜囊泡OMV，形成獨(dú)特的具有側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)能力的噬菌體“搭載”O(jiān)MV的復(fù)合形式（圖1）。這類(lèi)溫和噬菌體在海洋生態(tài)系統(tǒng)中分布非常廣泛，其介導(dǎo)的側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)可以在珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮重要的生態(tài)作用（圖1）。相關(guān)研究成果以“Active prophages in coral-associated Halomonas capable of lateral transduction”為題，于2024年5月13日在線發(fā)表于《The ISME Journal》。中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所博士劉自堯?yàn)檎撐牡谝蛔髡撸芯繂T王曉雪和副研究員湯開(kāi)浩為論文的共同通訊作者。圖1.? 嗜鹽單胞菌噬菌體的側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)功能及其搭載OMV影響珊瑚共生菌群的組成2. 在珊瑚益生菌鹽單胞菌（Hm43005）中發(fā)現(xiàn)新型噬菌體防御系統(tǒng)。在噬菌體與珊瑚共生細(xì)菌的軍備競(jìng)賽過(guò)程中，細(xì)菌演化出高度多樣的噬菌體防御系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)噬菌體侵染壓力。Hm43005具有廣譜的抗噬菌體能力，本研究從Hm43005中鑒定到一種新型噬菌體防御系統(tǒng)-Hma。該系統(tǒng)由單基因hma構(gòu)成，hma編碼融合Swi2/Snf2解旋酶的核酸酶HmaA，該核酸酶可以通過(guò)流產(chǎn)感染的方式發(fā)揮抗噬菌體的能力。突變分析顯示HmaA核酸酶結(jié)構(gòu)域（屬于PDD/EXK超家族）的缺刻酶活性在噬菌體防御中至關(guān)重要。此外，HmaA同源物廣泛分布于珊瑚共生細(xì)菌的基因組上，表明這種防御系統(tǒng)可被應(yīng)用于設(shè)計(jì)具有高噬菌體抗性的珊瑚益生菌制劑（圖2）。相關(guān)研究成果以“A nuclease domain fused to the Snf2 helicase confers antiphage defence in coral-associated Halomonas meridiana”為題，2024年7月9日在線發(fā)表在生物學(xué)期刊《Microbial Biotechnology》。中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所博士劉天朗為論文的第一作者，研究員王曉雪為論文通訊作者。圖2. ?嗜鹽單胞菌（Hm43005）中新型抗噬菌體基因Hma3. 受?chē)?guó)際知名生物領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《PLoS Biology》邀請(qǐng)，結(jié)合近年來(lái)課題組對(duì)珊瑚條件病原菌的研究進(jìn)展和同期發(fā)表的Mass等對(duì)珊瑚病原菌T6SS系統(tǒng)的工作，發(fā)表了評(píng)述文章。文章對(duì)溫度依賴的珊瑚條件病原菌在溫度升高的條件下，突破珊瑚宿主和共生細(xì)菌的免疫屏障的機(jī)制進(jìn)行了總結(jié)和展望。Mass等人發(fā)現(xiàn)當(dāng)海水溫度升高時(shí)，溶珊瑚弧菌可激活兩套自身編碼的六型分泌系統(tǒng)，其中T6SS1攜帶靶向原核生物的效應(yīng)蛋白，可用于殺死棲息在同一生態(tài)位的其他共生菌；而另外一套則攜帶靶向真核生物的效應(yīng)蛋白，可用于抵抗珊瑚宿主的免疫系統(tǒng)（圖3）。該評(píng)論文章題為“High temperatures increase the virulence of Vibrio bacteria towards their coral host and competing bacteria via type VI secretion systems”，9月5日在《PLoS Biology》期刊正式發(fā)表。中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所博士后王偉權(quán)為論文的第一作者，研究員王曉雪為論文通訊作者。圖3.? 海水溫度升高激活溶珊瑚弧菌編碼的兩套T6SS系統(tǒng)以上研究對(duì)珊瑚致病菌的致病機(jī)理，以及開(kāi)發(fā)珊瑚益生菌制劑提供了科學(xué)依據(jù)。研究同時(shí)也為維護(hù)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的健康提供了新的科學(xué)視角，具有重要的科學(xué)價(jià)值和生態(tài)意義。工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技部科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)、博新計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
    2024-09-06
  • 深圳先進(jìn)院朱英杰團(tuán)隊(duì)揭示“減肥藥”GLP-1R激動(dòng)劑的全新中樞作用靶點(diǎn)
    肥胖作為全球十大慢性疾病之一，全球在減重藥物方面的研究歷史已超百年。2014年后，胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）受體激動(dòng)劑異軍突起，無(wú)論從療效還是安全性方面均遠(yuǎn)超其他減重藥物，也帶動(dòng)了減重藥物的研發(fā)和上市熱潮。肥胖作為全球十大慢性疾病之一，全球在減重藥物方面的研究歷史已超百年。2014年后，胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）受體激動(dòng)劑異軍突起，無(wú)論從療效還是安全性方面均遠(yuǎn)超其他減重藥物，也帶動(dòng)了減重藥物的研發(fā)和上市熱潮。GLP-1作為一種腸促胰島素激素，是前胰高血糖素基因（GCG）編碼的前胰高血糖素的翻譯后裂解生成，主要由腸道L細(xì)胞和腦干孤束核（NTS）中一部分神經(jīng)元分泌。GLP-1的作用由GLP-1受體（GLP-1R）介導(dǎo)，廣泛分布于外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。利拉魯肽是短效GLP-1R激動(dòng)劑，作用于中樞神經(jīng)降低食欲，減緩胃排空，是第一個(gè)進(jìn)入市場(chǎng)的基于GLP-1的抗肥胖藥物。盡管GLP-1R在大腦中廣泛表達(dá)，但其激動(dòng)劑類(lèi)藥物在調(diào)節(jié)食物攝入和體重方面的具體神經(jīng)機(jī)制仍不完全明了。9月3日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所/深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院朱英杰團(tuán)隊(duì)在The?Journal of Clinical Investigation期刊上發(fā)表了題為“GLP-1R–positive neurons in the lateral septum mediate the anorectic and weight-lowering effects of liraglutide in mice”的研究論文。該研究揭示了大腦外側(cè)隔核（lateral septum,LS）中的GLP-1R陽(yáng)性神經(jīng)元，在利拉魯肽發(fā)揮厭食和減重功能中的關(guān)鍵作用。文章上線截圖以往對(duì)GLP-1類(lèi)藥物作用機(jī)制的研究大多集中在下丘腦（如弓狀核，室旁核和內(nèi)側(cè)核）或后腦的背側(cè)迷走神經(jīng)復(fù)合體等區(qū)域。朱英杰課題組前期利用單細(xì)胞測(cè)序、光遺傳等前沿技術(shù)對(duì)外側(cè)隔核（LS）腦區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)的解析，發(fā)現(xiàn)該腦區(qū)的Nts陽(yáng)性神經(jīng)元調(diào)控享樂(lè)性進(jìn)食（Chen Z. et al.,2022 Molecular Psychiatry）,Esr1陽(yáng)性神經(jīng)元調(diào)控甲基苯丙胺獎(jiǎng)賞效應(yīng)（Chen G. et al.,2024 Neuron）。研究過(guò)程中，課題組注意到LS區(qū)域內(nèi)存在大量的GLP-1R陽(yáng)性神經(jīng)元?？紤]到LS腦區(qū)在調(diào)控進(jìn)食中的重要作用，研究人員推測(cè)LS的GLP-1R神經(jīng)元是否參與介導(dǎo)了利拉魯肽的抑制食欲和減肥的效果。通過(guò)設(shè)計(jì)一系列實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)：LS腦區(qū)的GLP-1R陽(yáng)性神經(jīng)元（LSGLP-1R神經(jīng)元）在利拉魯肽局部或系統(tǒng)給藥后都被顯著激活。通過(guò)敲除LS腦區(qū)的GLP-1R，研究團(tuán)隊(duì)觀察到利拉魯肽的厭食和減重效應(yīng)被顯著減弱，表明LS腦區(qū)GLP-1R是利拉魯肽一個(gè)新的中樞作用靶點(diǎn)。研究示意圖進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，LSGLP-1R神經(jīng)元在攝食開(kāi)始時(shí)的活動(dòng)顯著下降，并在攝食過(guò)程中維持在較低水平，直到攝食結(jié)束后恢復(fù)到基線水平。通過(guò)光遺傳學(xué)和化學(xué)遺傳學(xué)方法激活神經(jīng)元的活動(dòng)，能夠模擬利拉魯肽的效應(yīng)，顯著減少攝食量和降低體重。而當(dāng)失活該群神經(jīng)元時(shí)，利拉魯肽的作用則被顯著削弱。該研究為理解進(jìn)食行為的神經(jīng)機(jī)制、開(kāi)發(fā)治療進(jìn)食障礙和肥胖的新藥物，以及研究GLP-1R信號(hào)通路提供了新的見(jiàn)解和啟示。朱英杰課題組的副研究員陳子君、助理研究員鄧瀟斐為論文的共同第一作者，朱英杰研究員為該論文的通訊作者。<!--!doctype-->
    2024-09-04
  • 深圳先進(jìn)院?|?梯度納米等離子成像超構(gòu)表面：實(shí)現(xiàn)SARS-CoV-2序列的快速無(wú)標(biāo)記檢測(cè)（Talanta）
    近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所傳感中心陳艷研究員團(tuán)隊(duì)與香港大學(xué)李文迪教授團(tuán)隊(duì)，在梯度納米等離子成像超構(gòu)表面?zhèn)鞲衅鞯纳瘧?yīng)用方向取得新進(jìn)展。近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所傳感中心陳艷研究員團(tuán)隊(duì)與香港大學(xué)李文迪教授團(tuán)隊(duì)，在梯度納米等離子成像超構(gòu)表面?zhèn)鞲衅鞯纳瘧?yīng)用方向取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Gradient nanoplasmonic imaging metasurface for rapid and label-free detection of SARS-CoV-2 sequences”為題，發(fā)表在生化領(lǐng)域的高水平期刊《Talanta》 上。深圳先進(jìn)院馮鴻濤副研究員和香港大學(xué)的閔思怡博士為論文共同第一作者，陳艷研究員和李文迪教授為論文的通訊作者。論文上線截圖論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039914024009123自COVID-19大流行以來(lái)，公共衛(wèi)生體系面臨了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，病例和死亡人數(shù)激增，對(duì)快速、準(zhǔn)確、低成本的診斷工具的需求急劇增加。盡管納米光子超構(gòu)表面生物傳感器憑借其獨(dú)特的光學(xué)操控能力和對(duì)折射率變化的高度敏感性，成為了新的研究熱點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)超構(gòu)表面?zhèn)鞲衅魅愿叨纫蕾嚢嘿F的光譜儀設(shè)備，這大大限制它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中的普及。因此，高靈敏、無(wú)光譜儀和經(jīng)濟(jì)高效的新型傳感策略在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的應(yīng)用中具有極大的潛力。圖：檢測(cè)原理示意圖為此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一種梯度納米等離子成像（GNI）超構(gòu)表面?zhèn)鞲衅?，開(kāi)創(chuàng)性地提出了一種光學(xué)勢(shì)阱的新概念，實(shí)現(xiàn)了對(duì)SARS-CoV-2序列的無(wú)標(biāo)記和一步式檢測(cè)。該傳感器的核心元件由一系列直徑漸變的納米柱陣列構(gòu)成，這些納米柱共同構(gòu)筑了一個(gè)獨(dú)特的光學(xué)勢(shì)阱，能夠在厘米級(jí)尺度上生成清晰可見(jiàn)的暗環(huán)圖案。這一精心設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)光學(xué)勢(shì)阱對(duì)傳感器局部折射率的變化呈現(xiàn)出極高的靈敏度，其圖案變化可通過(guò)高靈敏度的CCD相機(jī)實(shí)時(shí)捕獲并記錄。此外，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)計(jì)精確的核酸探針，成功地在目標(biāo)序列存在時(shí)將納米金顆粒（AuNPs）錨定在傳感器表面。這一納米金信號(hào)增強(qiáng)策略顯著提高了傳感器對(duì)折射率變化的響應(yīng)，使得原本微量的折射率變動(dòng)轉(zhuǎn)化為顯著的圖案變化，從而大大提升了檢測(cè)的靈敏度，并展示出極高的特異性。圖：工作范圍和特異性能展示這種新型的成像檢測(cè)方案無(wú)需使用復(fù)雜光譜儀裝置，不僅降低了設(shè)備成本，還促進(jìn)了便攜式現(xiàn)場(chǎng)診斷工具的發(fā)展，為COVID-19及其他傳染病的精準(zhǔn)診斷提供了新途徑，并在生物標(biāo)志物檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基金委、深圳市科技創(chuàng)新委、香港研究資助局等多個(gè)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的資助。<!--!doctype-->
    2024-09-04