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  E-O转折是新生代最剧烈的气候转型事件之一,该事件表现为全球性大降温,使得地球由“温室”进入“冰室”,造成全球生态系统的巨大转变。因此与E-O转折相关的生物演化事件备受关注。今天的内陆亚洲分布有大面积的温带草原和温带荒漠,干旱问题不仅是制约当今区域经济发展的关键因素,也是影响始新世-渐新世之交动植物演化的重要外力因素。因此,其干旱化起始时间和原因同样受到地质古生物学界的关注。  目前,与E-O转折相关的动物群转换在欧洲、北美及亚洲内陆的表现并不一致,在欧洲称之为“大间断”,在亚洲则称之为“蒙古重建”。“蒙古重建”主要指始新世以中等大小的奇蹄类为主的动物群被渐新世啮齿类-兔形类为主的动物群所替代的动物群转换事件。以往的研究认为亚洲动植物群转换与E-O转折是同步变化的,但也有研究认为,全球植被在E-O转折期间的转变并不是均一而同步的。这些观点的不同,主要是由于相关环境与生物演化事件缺乏精确的年代地层控制,难以得出可靠的对应关系。因此,动物群转换与E-O转折是否同步发生,需要更加精确的时间标尺对这些事件进行约束。  近日,《地球与行星科学通讯》(EarthandPlanetaryScienceLetters)在线发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员张兆群领导的中芬合作团队完成的关于内蒙古乌兰塔塔尔古地磁及相关生物环境协同演化关系的研究成果。结果表明乌兰塔塔尔地区红层是一段跨越始新世-渐新世界线的较长且连续的沉积序列(35Ma-27Ma),乌兰塔塔尔剖面广泛分布的风尘沉积表明亚洲干旱化的起始时间早于E-O界线,新的克克阿木动物群时代(34.8Ma)表明“蒙古重建”这一新生代重大的动物群转换事件也早于E-O界线,进一步表明动物群转换与始新世-渐新世转折(E-O转折)并不同步,动物群的变化是逐步而非突然的。  乌兰塔塔尔化石点位于内蒙古阿拉善左旗、贺兰山西侧。上世纪八、九十年代黄学诗、王伴月等人对该地区化石及地层做了很好的开拓性研究。从2009年开始,课题组重新对该地区展开系统的野外调查和发掘工作,过去的10年收获了大量化石标本,为相关的生物演化及综合地层学研究提供了充分的保障。  为解决以上问题,课题组利用内蒙古乌兰塔塔尔长且连续的第三纪中期红层沉积及丰富的化石,进行了岩石地层、生物地层及磁性地层学的综合研究。  研究人员建立了首个乌兰塔塔尔古地磁年代框架,为动物群转换、代表干旱化的风尘沉积的出现提供了相对精确的年代约束。结果表明:所研究的剖面连接起来从晚始新世一直延续到晚渐新世,年代范围为35Ma-27Ma,跨越E-O界线。其中克克阿木剖面为35Ma-32.5Ma,其最底部化石层(KM01)为34.8Ma,早于蒙古国湖谷地区(ValleyofLakes)BiozoneA;上井剖面为32.5Ma-31Ma;乌兰塔塔尔主剖面为31Ma-27Ma。  岩石学分析表明,岩石主体呈块状结构、粉砂级粒度及呈双峰形态的粒度分布都非常类似典型的风成黄土和红黏土,使研究人员不得不考虑乌兰塔塔尔的沉积物源可能主要是风尘堆积。如果这一推断是正确的,那么乌兰塔塔尔的风尘沉积一直可以追溯到克克阿木剖面底部(34.8Ma),早于E-O界线,进一步暗示亚洲地区的干旱化可能早在始新世就开始了。  克克阿木动物群主要由啮齿类构成,之前的研究认为该动物群时代为早渐新世最早期,是“蒙古重建”后的代表性动物群。新的研究表明,该动物群时代为34.8Ma,早于E-O界线,说明“蒙古重建”这一新生代重大的动物群转换事件也早于E-O界线,进一步表明动物群转换与始新世-渐新世转折(E-O转折)并不同步。E-O转折期间缺乏明显的动物群变化说明动物群的变化是逐步而非突然的。  张兆群与芬兰赫尔辛基大学博士AnuKaakinen为论文共同通讯作者,论文第一作者是赫尔辛基大学博士研究生JoonasWasiljeff。该研究得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(B类)、古生物化石发掘与修理专项经费、WaldemarvonFrenckell基金和芬兰科学院等的支持。  论文链接图1 乌兰塔塔尔地理位置及各剖面位置(供图张兆群)图2 A)克克阿木剖面近照;B)乌兰塔塔尔似黄土沉积与大地湾黄土(Liuetal.,2018)及静乐红黏土(Shangetal.,2016)的质地对比;C)克克阿木亚剖面5远眺;D)乌兰塔塔尔与西峰黄土(Sunetal.,2002)及西安红黏土(Luetal.,2001)的粒度分布对比。(供图张兆群)图3 克克阿木剖面最底部化石点KM01的部分标本的电镜照片(供图张兆群)图4 乌兰塔塔尔各剖面极性带与国际地质年表GTS2004的对比(供图张兆群)图5基于岩石地层、古地磁及生物地层学数据,建立的平均沉积速率下的年代-深度模型。(供图张兆群)

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  近日,中国科学院城市环境研究所大气污染控制化学研究组(陈进生研究团队)研究发现:西太平洋副热带高压的短时移动将造成局地大气细颗粒物(PM2.5)的浓度变化,影响PM2.5的形成过程和机制。研究成果以TheairpollutiongovernedbysubtropicalhighinacoastalcityinSoutheastChina:Formationprocessesandinfluencingmechanisms为题发表在ScienceoftheTotalEnvironmental上,博士生吴鑫为第一作者,研究员陈进生及助理研究员李梦仁为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(41575146)、国家重点研发项目(2016YFC02005、2016YFE0112200)、中科院“创新交叉团队”项目及城市环境所青年人才领域前沿项目(Y8L0221B20)的资助。  西太平洋副热带高压是影响我国大部分地区的大型天气系统之一,也是制约大气变化、控制热带及副热带地区的重要环流之一。秋季和夏秋之交是副热带高压东退南移的时间,此时副热带高压的西部常伴有低槽东移。副热带高压边缘的近地面存在不稳定能量,上升运动发展较快。如果此时地面存在排放源或污染物,且空气中湿度较大,将会形成污染过程。  此次污染过程的观测依托城市环境所大气环境观测超级站的多参数、立体、高时间分辨率设备,对大气的气象条件、污染物浓度、化学组分、光学特性进行全方位观测,探讨副热带高压移动对大气细颗粒物的影响及污染过程的形成过程与影响机制。结果表明:副热带高压的短时移动主导了此次污染过程。副热带高压在波动阶段的弱辐散导致颗粒物更容易悬浮,同时副热带高压带来的高温晴热天气促使大气氧化剂Ox浓度升高,进一步促进了二次气溶胶的生成。有机物OM和二次无机离子SO42-、NO3-和NH4+是此次污染过程中PM2.5的主要组分,其中SO42-主要有气体前体物经由气相反应生成,而NO3-则由气相反应和液相/非均相反应共同生成。NO3-和NH4+是PM2.5生成的内在因素。PM2.5中的二次组分浓度升高导致大气消光系数增加,能见度下降。在副热带高压波动的过程中,伴随着气溶胶逐渐老化,消光系数逐渐增加,能见度降低,污染逐渐加剧;当副热带高压中心重新控制该区域后,副热带高压中心的大气通透性较好,具备垂直扩散的条件,污染物浓度下降,此次污染过程结束。   文章链接文章摘要图

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  茉莉酸(Jasmonate,JA)激素是植物体内一类非常重要的脂类生长调节物质,参与调控植物某些重要的生长发育过程以及对环境因子的响应,如叶片表皮毛的起始、花青素的积累及抗冻害反应等。根毛是根表皮细胞特化形成的一种单细胞管状突出物,它们能有效增加根的表面积,促进植物对水分和养分的吸收,从而在植物适应环境的过程中发挥重要作用。根毛的生长发育过程受到多种环境因子和内源信号的影响。前人研究发现茉莉酸可以影响植物根毛的发育过程,然而相应的分子调控机理及信号传导通路仍不清晰。  中国科学院西双版纳热带植物园植物环境适应性研究组近期研究发现,外源施加茉莉酸可以促进拟南芥根毛的伸长,而阻断内源茉莉酸信号通路则导致根毛异常。与此相一致的是,茉莉酸信号可以上调根毛发育相关基因的表达。进一步机理研究表明,茉莉酸信号途径重要抑制子JAZ蛋白能与RHD6和RSL1等关键转录因子相互作用,从而形成蛋白复合物。遗传表型分析发现,茉莉酸促进根毛伸长完全依赖于RHD6和RSL1转录因子。当RHD6和RSL1的功能同时缺失时,茉莉酸不能促进根毛的发育过程;高表达RHD6基因可以部分恢复茉莉酸信号缺失突变体(如coi1-2)的根毛发育缺陷。JAZ蛋白可以抑制RHD6的转录功能,进而抑制下游根毛发育相关基因(如RSL4)的表达;此外,JAZ蛋白还可以抑制RHD6与RSL1之间的蛋白相互作用,进而阻断RHD6与RSL1形成蛋白二聚体。  综上所述,该研究不仅证实了茉莉酸激素可以促进植物根毛的发育,而且进一步揭示了茉莉酸信号与根毛发育过程之间直接的内在调控关系,这对于深入理解茉莉酸信号转导网络和植物根毛发育的调控机理均具有重要的科学意义。相关研究结果近期以ArabidopsisJAZproteinsinteractwithandsuppressRHD6transcriptionfactortoregulatejasmonate-stimulatedroothairdevelopment为题在国际学术期刊PlantCell上在线发表,版纳植物园助理研究员韩笑为该文第一作者,研究员胡彦如为该文的通讯作者。  鉴于该研究在相关领域的科学创新意义,PlantCell期刊以Hormonalsolutionfor(root)hairextension为题刊发一篇同行评论性文章,对相关研究结果进行专文点评。同行专家加利福尼亚大学戴维斯分校(UniversityofCalifornia,Davis)教授DorotaKawa认为,该研究不仅为茉莉酸信号如何与生长发育过程相关联这一科学问题提供了更好的理解,更重要的是揭示了茉莉酸作为激素多样化的生物学功能,且具有细胞特异性的作用模式。  论文链接  同行评论性文章链接茉莉酸激素促进植物根毛的伸长(Hanetal.,2020,PlantCell)茉莉酸促进根毛伸长的工作模型(引自于同行评述论文Kawa,2020,PlantCell)

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  母乳喂养不仅有利于新生儿的成长和健康发育,也减少了众多新生儿疾病的发生,同时也能降低产妇众多疾病如乳腺癌等的发病率。尽管如此,只有约20%的妇女能在产后6个月时保持纯母乳喂养其新生儿,其中产妇泌乳不足是最常见和重要的原因。然而,人们对于泌乳的调控机制还知之甚少。  通过比较哺乳类和非哺乳类的基因组序列,中国科学院昆明动物研究所焦保卫团队发现,RNA结合蛋白中TDP-43可能在泌乳中发挥重要作用。利用乳腺特异性敲除小鼠,研究团队发现TDP-43敲除导致其喂养的幼鼠出现严重的营养不良甚至死亡,进一步实验证实,TDP-43基因敲除的母鼠产奶量显著下降。TDP-43敲除导致下游基因Xdh与Btn1a1的RNA稳定性下降,从而引起TDP-43敲除鼠的乳腺上皮细胞乳脂分泌异常,大量脂滴堆积在乳腺上皮细胞内,进而出现泌乳量显著下降,幼崽营养不良的现象。为确定TDP-43表达是否与临床产妇泌乳不足相关,该团队收集了临床产妇的乳汁样本,从而实现间接分析产妇乳腺上皮细胞中TDP-43的表达水平。结果显示,泌乳充足的产妇(纯母乳喂养组)的TDP-43表达显著高于泌乳量适中产妇(混合母乳喂养组),而泌乳缺乏产妇(奶粉喂养组)中TDP-43表达最低。这些数据说明,TDP-43的低表达与产妇泌乳不足显著正相关。该研究揭示了乳脂分泌的新机制,同时也为产后缺乳提供了可能的分子机制,为临床早期筛查和干预提供理论基础。  该项研究成果近期发表在《自然-通讯》(NatureCommunications)期刊上。昆明动物所博士赵丽敏和柯浩为该文的共同第一作者。昆明动物所、中科院动物进化与遗传前沿交叉卓越创新中心研究员焦保卫,云南大学副研究员王璐和重庆医科大学附属第三医院主任易萍为该文的共同通讯作者。该工作受到研究员黄勋、梁斌、施鹏、李礼、陶永光、陈策实及王文的建设性帮助和支持。该研究受到科技部重点研发计划(2016YFA0100900)和中科院先导专项(XDB13030400)等的资助。图1.TDP-43在乳脂分泌中的功能及其作用机制图2.TDP-43低表达与产妇泌乳不足正相关

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  近期,中国科学院大连化学物理研究所张江威团队与美国德州农工大学周宏才团队、南京大学左景林团队合作,设计制备了具有氧化还原活性的稳定Zr-MOF,并在温和条件下将其用于贵金属纳米颗粒原位限域封装,精准构筑NP@MOF多功能复合材料。  具有氧化还原活性的MOF是一种新型多功能材料,其氧化还原活性可来源于金属节点、有机配体和孔道中的客体分子。通过有机配体调控活性是较有效灵活的策略。有机配体四硫富瓦烯(TTF)及其衍生物作为有机导体中典型的给体分子,因在光热转换、超分子开关、固相催化剂、磁性和导电材料等领域的潜在应用,受到越来越多的关注。另外,MOF材料稳固的孔道结构为一些功能型客体分子特别是金属纳米颗粒的封装提供了途径。通过封装金属纳米颗粒,能够提高MOF材料的催化能力、扩充MOF材料的反应范畴。常见的金属纳米颗粒封装策略是:将MOF材料在金属前驱物中浸泡摄取后,外加还原剂(如NaBH4或高温下H2等)进行还原。该方法因需要还原剂、高温等,反应条件比较苛刻。  该团队提出了一种NP@MOF多功能复合材料精准分级制备新策略。利用四硫富瓦烯四苯羧酸(H4TTFTB)和甲基化的四硫富瓦烯四苯羧酸(Me-H4TTFTB)与ZrCl4在溶剂热条件下自组装,获得了基于Zr6节点簇的稳定三维Zr-MOFs材料[Zr6(TTFTB)2O8(OH2)8](1)和[Zr6(Me-TTFTB)1.5O4(OH)4(COO)4](2)(以下简称Zr-MOF(2))。通过上海光源同步辐射衍射线站和高分辨粉末衍射线站,准确测定并解析其相关三维拓扑结构。  Zr-MOF(2)的多级孔结构使Zr-MOF(2)就像一个盒子,在其中装入碘进行反应,制备得到I3-@Zr-MOF(2)。从I3-@Zr-MOF(2)结构发现,Zr-MOF(2)与单质碘之间发生了氧化还原反应,并揭示了碘氧化后Zr-MOF(2)中TTF.+和I3-@的结构,从原子层面阐述了该固-液氧化还原反应机理。  该团队进一步利用这类新型Zr-MOFs材料的氧化还原活性,在室温、无需外加还原剂的温和条件下,高效地将一系列不同贵金属离子(Auz3+、Pd2+、Ag+)原位限域自还原成纳米颗粒,并固定在孔道中,也就是在Zr-MOFs材料这个盒子里装入不同的贵金属离子,在有限的空间内原位生成相应的纳米颗粒物MOF复合材料,即NPs@Zr-MOF。初步研究表明,在一系列具有不同取代基苯甲醇及其衍生物的异相氧化催化中,使用Pd-NPs@Zr-MOF可得到优异的转化率与选择性。该工作为设计具有氧化还原活性的稳定MOF材料,并将其用于贵金属纳米颗粒原位限域封装、形成NP@MOF多功能复合材料和器件提供了新的策略。  相关成果发表在《化学科学》(ChemicalScience)上。该工作得到国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金、大连市高层次人才创新支持计划项目等的支持。图:四硫富瓦烯配体修饰调控Zr-MOF空间拓扑结构及一系列贵金属纳米颗粒原位限域封装NP@MOF多功能复合材料空间拓扑结构及其相应单晶形貌

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  近日,中国科学技术大学物理学院及合肥微尺度物质科学国家研究中心国际功能材料量子设计中心(ICQD)教授赵瑾团队在钙钛矿太阳能电池电子空穴复合机理研究工作中取得新进展,他们利用团队自主发展的第一性原理激发态动力学程序,揭示了低频振动声子在电子空穴复合机制中的重要作用,该结果以Low-frequencylatticephononsinhalideperovskitesexplainhighdefecttolerancetowardelectron-holerecombination为题,发表在ScienceAdvances上,第一作者褚维斌在合肥微尺度物质科学国家研究中心取得博士学位,赵瑾与匹兹堡大学教授WissamA.Saidi为共同通讯作者。  半导体材料缺陷与杂质如何影响电子空穴复合是这个领域的重要科学问题。早在19世纪50年代,著名的科学家Shockley,Read和Hall就提出了Shockley-Read-Hall(SRH)模型,在这个模型中,他们认为能量位于能隙中间的“深能级”会形成电子-空穴复合中心,多年来,半导体科学界的许多科学家都在使用这个简单的判据。然而,在SRH模型中,电声耦合效应并没有被考虑进来,而电声耦合却是电子空穴通过非辐射跃迁复合的决定性因素。在本工作中,赵瑾团队利用自主研发的第一性原理激发态动力学软件Hefei-NAMD研究了铅卤钙钛矿电池MAPbI3中缺陷对电子空穴复合的影响,准确地考虑了电声耦合、能级差、原子运动速度、电子退相干、载流子浓度等因素,发现在这个体系中,缺陷并不会形成电子空穴复合中心,出现了SRH模型完全失效的情况。通过定量的电声耦合分析发现,由于材料硬度低,无论有没有缺陷,对电子空穴复合有贡献的声子都是低频声子,对应的非绝热耦合量小,使电子空穴复合变慢,这也是铅卤钙钛矿电池虽然有很多缺陷,却仍然拥有较好的太阳能转化效率的原因。  在本工作中,WissamA.Saidi负责体系缺陷结构的搭建及基态的计算,赵瑾课题组负责激发态动力学计算。本工作是Hefei-NAMD软件的又一重要应用,自2016年起,利用该软件发表的学术论文已接近30篇。  本工作受到基金委、科技部、安徽省等的支持。  文章链接图:铅卤钙钛矿太阳能电池体系中缺陷不能形成电子空穴复合中心。(a)电子空穴通过缺陷复合示意图;(b)2ns之内不同体系电子空穴复合概率;(c)电子空穴直接复合概率;(d)电子空穴通过缺陷复合概率。

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