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  7月30日,《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心朱健康研究组题为HistoneAcetylationRecruitstheSWR1ComplextoRegulateActiveDNADemethylationinArabidopsis的研究论文。该研究发现了植物DNA主动去甲基化的完整调控途径,详细阐述了植物DNA主动去甲基化的最新机制。同时,该研究揭示了拟南芥SWR1复合体通过识别常染色(组蛋白乙酰化)和异染色(DNA甲基化)标记物而被招募到染色质上的靶向机制。  DNA甲基化修饰发生于胞嘧啶的第五位碳原子上,是一种很重要的、保守的表观遗传学标记。DNA甲基化与DNA去甲基化决定了生物体内的甲基化水平和图谱。在植物中,DNA主动去甲基是一个在去甲基酶的作用下甲基基团被移去的过程(Zhu,AnnuRevGenet,2009)。朱健康实验室于2002年报道了首个生物体内的去甲基化酶ROS1(Gongetal.,Cell2002);随后的研究表明IDM1蛋白介导了ROS1的主动去甲基化过程(Qianetal.,Science,2012)。尽管进行了深入、系统的研究,鉴定到了首个植物DNA去甲基化复合体(Langetal.,MolCell,2015),DNA去甲基酶是如何被招募到基因组上的靶位点进行去甲基化的详细机制仍然不清楚。  为了鉴定新的DNA去甲基化因子,研究人员通过正向遗传筛选体系以寻找ROS1介导的DNA去甲基化和抗沉默所需的细胞因子。研究人员鉴定到染色质重塑SWR1复合体中的两个组分蛋白ARP6和PIE1,以及一些已知的DNA去甲基化因子,如ROS1、IDM1和MBD7。研究结果表明,含bromo结构域的蛋白NPX1和ATMBD9能够识别由IDM1建立的乙酰化组蛋白标记,乙酰化的组蛋白标记物将SWR1复合体招募到染色质上去沉积H2A.Z;最终,在这些特定基因组DNA区域中,H2A.Z和ROS1直接相互作用从而招募ROS1去执行DNA主动去甲基化,以防止高甲基化和/或DNA甲基化的传播(如图)。因此,该研究确定了由IDM复合物起始的植物DNA主动去甲基的完整调控途径。  研究还发现甲基DNA结合蛋白ATMBD9和SCBDF1同系物NPX1通过识别特定染色质标记在DNA主动去甲基化过程中具有冗余功能。ATMBD9作为拟南芥SWR1复合物的一个新成分的发现,通过识别常染色质(组蛋白乙酰化)和异染色质(DNA甲基化)标记,提供了对SWR1复合物到特定染色质区域的募集机制的重要认知。  长期以来,困扰生物学研究中的一个基本问题,就是活性的常染色质和沉默异染色质在不同基因组区域是如何建立和维持的。两个最为广泛研究的染色质标记,DNA甲基化和H2A.Z,在植物和哺乳动物中都是相互拮抗的(Zilbermanetal.,Nature,2008)。然而,这一有趣的内在机制尚未得到解决。该研究结果揭示了在许多基因组区域中H2A.Z(常染色质标记)和DNA甲基化(异染色质标记)相互排斥的机制;此外研究结果还明确了DNA甲基化修饰与H2A.Z的协同作用,发现了二者在调控DNA去甲基化过程中在染色质上的共存规律。  DNA甲基化图谱对于生物体生长发育、癌症发生和许多其他疾病,甚至对于人类衰老都是重要的,已经发现基因组上的很多位点的DNA甲基化水平的变化与人类的衰老完全相关。DNA甲基化图谱如何改变以及基因表达的调控是受到广泛关注的。从应用科学的角度来看,DNA去甲基化机制在保持转基因生物中的转基因活性进而改善生长、耐受环境变化或预防疾病等过程中有十分重要的指导价值。  该研究由上海植物逆境生物学研究中心联合美国普渡大学、浙江大学、浙江省农科院等国内外研究单位共同完成,朱健康为该研究论文的通讯作者,聂文锋和雷明光是该文章的共同第一作者,朱健康和聂文锋设计了该研究工作,浙江大学园艺系教授喻景权和奥地利科学院教授FredBerger等参与了该研究工作。该工作得到中科院、中国国家留学基金委员会等的经费资助。  论文链接 研究发现植物DNA主动去甲基化新机制

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  近期,中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室测控组唐顺兴、姜秀青等人近期采用时空色散补偿技术,消除光栅单次自相关短脉冲测量中由于光栅时空色散引入的系统误差,将单次脉冲测量时间窗口拓宽至约原来的三倍(同等尺寸晶体)。相关成果发表在[Appl.Phys.B(2019)125:162]上。相关专利于今年6月获得授权。  脉冲宽度和信噪比均是高能超短脉冲的核心技术指标。高能拍瓦激光系统必须对脉冲宽度和脉冲信噪比进行单次测量,一般采用非线性晶体进行脉冲时空变换对这两项指标进行间接测量。受限于晶体材料特性及晶体尺寸,测量时间窗口典型值为数十皮秒。为获得较大测量时间窗口,采用光栅获得脉冲前沿倾斜是一种重要技术手段,但是该方案只适用于特定对象,否则无法保证测量精度。  研究采用三镜offner展宽器结构,在获得较大脉冲前沿倾斜的同时,消除了光栅对短脉冲时空色散引起单次脉冲测量系统误差(如图)。在保证测量精度的同时,将现有单次自相关技术脉冲时间测量窗口拓宽至约原来的三倍,利用小于30mm口径BBO或LBO晶体即可获得百皮秒时间测量窗口。该方法用于高能拍瓦装置脉冲宽度或信噪比测量,可解决相关装置工程技术难题。  该项研究成果得到中科院青年创新促进会支持。  论文链接原理示意图

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   硼是生命起源必需的元素, 也是重要工业原料。 硼酸盐结构非常丰富,不仅应用在特种玻璃、陶瓷釉、木材防腐、优质阻燃剂、过氧硼酸盐漂白洗涤剂等方面都有着重要领域,而且广泛应用在激光材料、发光基质材料及非线性光学晶体材料。  长期以来,人们普遍认为影响硼酸盐溶液物种的因素很多,包括总硼浓度、pH、温度、阳离子和阴离子、甚至溶液的寿命,这些都是宏观层面的描述。对硼酸盐溶液结构微观层面及其与宏观层面结合上的阐述鲜有报道,主要原因在于其中存在很多 令人迷惑的科学问题,比如:固液同组成和固液异组成化合物如何影响溶液中的硼酸盐物种;溶剂水的结构如何影响硼酸盐物种的结构;阳离子的电荷、水合距离、水合数和几何构型如何影响硼酸盐物种;溶液中常见的各种硼酸盐物种如何水合;硼氧六元环水合过程发生在哪个原子位置;硼酸盐的缩合或聚合反应、水解或解缩反应发生在哪个原子位置;溶液中二氢键有哪些独特性质;用三元体系相图是否能描述七元卤水体系中硼酸盐的相行为;它们都服从什么科学原理等。   针对上述科学问题,近十年,青海盐湖所房春晖研究员团队采用当代先进同步辐射X射线散射法、中子散射、EXAFS、NMR、Raman、DFT、MD/CPMD及其联用进行了碱金属和镁硼酸盐水溶液结构的研究。由散射法获得了溶液的溶剂、溶质和溶剂化结构,由EXAFS获得了高原子序数的阳离子水合结构,Raman和NMR定性鉴定了硼物种,由pH测量和化学平衡计算获得了溶液中的物种分布,由DFT计算和MD/CPMD模拟获得了六元环周围水合结构的详尽图景以及分步水解机理,并与散射法和Raman进行对比研究。这些结果对硼酸盐的形成与演化、资源开发利用及其硼材料回收再利用具有重要意义。详情请见《盐湖研究》2019年第2期——第36届国际溶液化学大会专刊“研究亮点”:11-39。       图:[B5O6(OH)4-]逐步水解途径示意图

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  缅甸北部是全球生物多样性研究与保护热点之一的Indo-Burma区的关键组成部分,是生物多样性研究的重要区域,JohnKress等在整理了大量馆藏标本信息及文献的基础上,于2003年出版的缅甸植物名录,记载了273科2,371属11,800种种子植物,其中约1/3的种类分布在缅甸北部。然而,由于该地区地缘条件限制,人迹罕至,标本采集记录少,仅英国植物学家F.Kingdon-Ward于1914-1956年间对该区域的部分地区进行过较系统地采集。因此对该地区的植物多样性研究基础相对比较薄弱,本底资料匮乏,迄今仅有100多年以前编撰的英属印度植物志和缅甸森林植物志可供参考,但年代久远且记录物种数量有限。近年来中国、日本、美国的植物学工作者陆续到缅甸进行植物多样性的考察,并发现和发表了大量的新物种,自2000年以来,已经发表的缅甸植物新种及新纪录种已有500余种(其中新种100余种)。   中国科学院东南亚生物多样性研究中心自2014年正式成立以来,先后8次进入缅北无人区进行大规模的生物多样性考察,参与的团队来自中国科学院相关单位,科考人员采集了大量的植物标本,通过对标本的整理、鉴定,前期已发表新种24个,新记录科2个。近期版纳植物园植物多样性与保护研究组在PlantDiversity上以NewcontributionstothefloraofMyanmarⅠ为题发表了该团队对缅甸植物多样性研究的新进展。本次研究共发现:5个新种,1个新纪录科,13个新纪录属。   文中共记录有1个缅甸植物新纪录科,多香木科Polyosmaceae;13个缅甸新纪录属,分别为红豆杉科(Taxaceae)的穗花杉属Amentotaxus,川苔草科(Podostemaceae)的拟水石衣属Hydrobryopsis,兰科(Orchidaceae)的肉果兰属Cyrtosia和胼胝兰属Biermannia,防己科(Menispermaceae)的藤枣属Eleutharrhena和血果藤属Haematocarpus,锦葵科(Malvaceae)的滇桐属Craigia ,报春花科(Primulaceae)的连药金牛属Amblyanthopsis,安息香科(Styracaceae)的山茉莉属Huodendron和木瓜红属Rehderodendron,管花木科(Metteniusaceae)的肖榄属Platea,唇形科Lamiaceae的鳞果草属Achyrospermum,列当科(Orobanchaceae)的假野菰属Christisonia;以及5个新种:维多利亚开口箭TupistranatmataungensisY.H.Tan&H.B.Ding,缅甸胼胝兰BiermanniaburmanicaY.H.Tan&BinYang,大萼凤仙花ImpatiensmegacalyxY.H.Tan&H.B.Ding,缅甸连药金牛AmblyanthopsisburmanicaY.H.Tan&H.B.Ding和另一个乔木新种克钦肖榄PlateakachinensisY.H.Tan&H.B.Ding。新纪录科瓦氏多香木PolyosmawallichiiBenn.新纪录属及新种缅甸胼胝兰BiermanniaburmanicaY.H.Tan&BinYang新纪录属及新种缅甸连药金牛AmblyanthopsisburmanicaY.H.Tan&H.B.Ding新纪录属及新种克钦肖榄PlateakachinensisY.H.Tan&H.B.Ding新种维多利亚开口箭TupistranatmataungensisY.H.Tan&H.B.Ding新种大萼凤仙花ImpatiensmegacalyxY.H.Tan&H.B.Ding

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  据气候模型的预测结果,亚洲东南部今后遭受干旱的程度和频度将加剧。长期干旱对土壤呼吸及其自养异养组分的影响当前还知之甚少。为探究这一科学问题,理解长期干旱影响土壤呼吸组分的生物化学机制,版纳植物园博士研究生周立国在导师张一平研究员的指导下,利用全球变化研究组设置在热带雨林中的水分控制实验的多年连续观测数据,开展了自养呼吸(autotrophicrespiration)和异养呼吸(heterotrophicrespiration)对长期降雨减少的响应研究。结果表明,降雨减少(减水50%)的第7年和第8年,自养呼吸呈现减弱(-36%);而伴随着植物细根生物量的减少(36%),异养呼吸出现增加(29%),并且土壤可利用无机氮(activeinorganicN)也出现增加(31%)。研究表明,微生物群落组成(磷脂脂肪酸)(group-specificphospholipidfattyacid)可以解释土壤呼吸空间异质性的17%-59%(R2),而可溶性有机碳(dissolvedorganiccarbon),微生物碳(microbialbiomasscarbon),微生物氮(microbialbiomassnitrogen),铵态氮(ammoniumnitrogen)并不能解释自养异养呼吸的季节和年际变化。土壤温度、土壤水分、凋落物量共同决定着森林土壤呼吸的动态。该研究提升了热带北缘雨林长期干旱与生态系统土壤过程关系的认知,对增强气候模型预测干旱与土壤过程的可靠性提供了有力的支持。   本研究结果以题为SoilrespirationaftersixyearsofcontinuousdroughtstressinthetropicalrainforestinSouthwestChina在土壤学著名期刊SoilBiologyandBiochemistry上在线发表。 土壤二氧化碳通量,年均(2017:a,2018:d),干季(2017:b,2018:e),雨季(2017:c,2018:f) *显著性P<0.05,**显著性P<0.01,n=4土壤微生物群落结构和土壤环境、理化因子的冗余度分析(RDA) (a)2018年4月(b)2018年7月,红线和蓝线分别代表环境因子和磷脂脂肪酸。

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  中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室副研究员刘建国,对过去5万年孟加拉扇沉积过程的研究取得了重要进展,相关研究成果发表在“QuaternaryScienceReviews”(《第四纪科学评论》)上。  北印度洋孟加拉扇(主体位于孟加拉湾)作为世界上最大的深海扇,汇聚了大量恒河-布拉马普特拉河(G-B,输沙量居世界第一)河流系统输送的喜马拉雅山系物质,先前研究很少关注末次冰期时孟加拉扇的活动通道(ActiveChannel)对沉积物运输的作用。本次对位于活动通道上的两个重力岩芯柱进行了激光粒度、粘土矿物及Sr-Nd同位素分析研究,发现活动通道在北部大型河流沉积物进入深水盆地中发挥着至关重要的作用。  使用端元分析(EMA)方法估计不同粒度端元的变化,其中中间的粒度端元是来自G-B系统远端河流沉积物的代表,较粗的粒度端元主要反映了陆地近源物质的输入,较细的粒度端元主要与河流物质(尤其是印度半岛)的供应有关。沉积物的粘土矿物分析及Sr-Nd同位素分析证实了其主要来源于G-B系统,尤其是在50~45千年,42~37千年,31~28.5千年,24~20千年和14~9千年,具有较高含量的伊利石。在这5个阶段,来自G-B系统的大量细粒沉积物主要在气候变化而非海平面变化控制下进行输送。此外,还发现沉积物的物质来源在距今约26千年时出现显著变化,这可能与孟加拉湾深水流的转换有关。  该研究成果得到了“全球变化与海气相互作用”专项(编号:GASI-GEOGE-06-03)以及国家自然科学基金委员会-山东省联合基金项目(编号:U1606401)等项目的共同资助。  相关论文信息:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379118310527   在东北印度洋,G-B河流系统在(a)现在和(b)G-B事件条件下的扩散模式图

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