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  最近,中国科学院微生物研究所钱韦研究组在PLoSPathogens上在线发表了一项题为Cyclic-di-GMPbindshistidinekinaseRavStocontrolRavS-RavRphosphotransferandregulatesthebacteriallifestyletransitionbetweenvirulenceandswimming的成果,该研究发现一种细菌控制生活方式转变的生物化学新机制。  绝大多数动、植物病原细菌是所谓条件型致病菌(opportunisticpathogen)。这类病原在正常生存(free-living)时对寄主无害甚至有益。但是,当它们侵入到寄主体内,或进入到非正常生活的寄主组织中,细菌可能因生境发生剧烈变化(比如受到免疫系统的攻击)而表达毒力因子,转而用毒性生活(virulence)来保护自己。例如,共生于人类皮肤表面的金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、链球菌等细菌对人体无害,而一旦通过伤口进入体内则可能导致严重感染和各种机体炎症。因此,对于条件致病型细菌而言,从自由生存到毒性生活的相互转变是其生存斗争的需要,受到细菌细胞感知系统的精细控制。  这项新研究发现:植物病原细菌-野油菜黄单胞菌细胞内一个名为RavS的受体在控制细菌生存方式转变中发挥着重要作用:RavS是一种组氨酸激酶,当其处于高磷酸化水平时,它控制细菌游动,但抑制细菌的毒力;但当RavS处于低磷酸化水平时,它虽然对毒力没有控制作用,但却抑制细菌的游动性。因此,当细菌需要从自由生存状态向毒性状态转变时,RavS的磷酸化水平必须下降到较低水平。研究发现,这一下降过程是由细菌细胞内第二信使分子c-di-GMP(环二鸟苷单磷酸)严格控制的:c-di-GMP直接接合到RavS的ATP酶区,显著增强了它的磷酸转移酶活性。在将磷酸基团“甩”给下游反应调节蛋白RavR以后,RavS的磷酸化水平自然回归到较低水平,从而解除对细菌毒力因子表达的抑制作用。因此,c-di-GMP信号分子与受体RavS的相互作用是调控细菌自由生活向毒性转变的关键环节。  值得注意的是,在上述控制过程中,细菌双组分信号转导系统RavS-RavR之间的特异性关系不但决定于这两个蛋白的一级序列,而且需要c-di-GMP信号分子的驱动。因此,研究新发现了一种控制细菌双组分信号转导系统特异性的生物化学机制,并为发展新型抗菌化合物提供了关键分子作用靶标。  该研究主要由钱韦研究组的博士后程寿廷完成。此项研究得到国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项和国家杰出青年科学基金等的联合资助。  论文链接

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  我国西南地区具有丰富的报春花资源,同时该地区也被认为是世界报春花属植物的起源和分布中心。尽管自然杂交一直被认为是该地区物种多样性形成的一个重要方式,但在该属中,真正的自然杂交研究实例却报道很少。同时,作为世界著名的观赏植物和“云南八大名花”,在种质资源创新利用与新品种开发方面研究相对滞后。  中国科学院昆明植物研究所极小种群野生植物综合保护团队近年来关注该属植物的自然杂交与杂交后代的园艺利用。前期以橘红灯台报春、霞红灯台报春及其两者形成的杂交后代为研究对象,通过片段测序、分子标记以及大量的野外试验揭示了这一杂交过程及其可能的维持原因(Maetal.,2014,AnnalsofBotany;Maetal.,2015,JournalofSystematicsandEvolution)。   另外,团队以极小种群野生植物茴香灯台报春与广布种海仙花的天然杂交区为研究对象,探讨了自然杂交与“极小种群”形成与维持的关系。研究发现,茴香灯台报春目前仅有1个居群保持较纯的遗传背景,其余2个居群均检测到杂交渐渗的存在;尤其是在白水台居群,大部分形态鉴定为茴香灯台报春的个体检测到回交渐渗,且其比例远大于广布种海仙花,暗示遗传沼泽(geneticswamping)会加速茴香灯台报春的濒危。另外,这种不对称杂交渐渗与合子后种间杂交亲和性差异相关。相关研究成果近期发表在植物学期刊BMCPlantBiology上。  最后,团队对这些遗传背景清晰、引种成功的杂交后代建立了观赏性状评价体系;筛选出了观赏性状突出、具有广泛园艺利用前景的天然杂交后代单株;突破了这些优良单株的高效营养繁殖技术;掌握了其高效集成栽培技术。近日通过了报春花新品种的评审并获得了3个云南省园艺植物新品种授权证书。分别是橘红灯台报春和霞红灯台报春的天然杂交后代“红粉佳人”和“金粉佳人”,以及茴香灯台报春与海仙花的天然杂交后代“白水紫霞”。   这一系列研究成果得到云南省对外科技合作重点项目(2016IA021)、中科院青年创新促进会(2018428)和环保部生物多样性调查与评估项目(2019HJ2096001006)的支持。  文章链接 昆明植物所在报春花属植物自然杂交与新品种选育方面取得进展

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  8月13日获悉,由中国科学院华南植物园张丹丹等科研人员完成的“一种安全高效的荔枝防腐方法”获得国家发明专利授权(专利号:ZL201410568901.0)。  该发明公开了一种安全高效的荔枝防腐方法。它包括:a、选择晴天采收、八至九成熟、无机械损伤和病虫害的荔枝果实;b、将荔枝果实置于保鲜剂中浸泡5-15min,所述的保鲜剂含有丙酸,其浓度为质量百分数0.01%-1%、4-己基间苯二酚,其浓度为质量百分数0.01%-0.5%、柠檬酸,其浓度为质量百分数0.01%-1%、聚乙二醇,其浓度为质量百分数0.05%-0.5%,其余为水;c、再将保鲜处理后的荔枝果实晾干,包装,贮藏。采用本发明的方法对荔枝果实进行贮藏保鲜,荔枝果实在低温下贮藏40天后,腐烂率减少了85%,果皮褐变相对减少了80%;在常温下可以贮藏10天,腐烂率减少了90%,果皮褐变相对减少了90%。

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  肿瘤缺氧是人以及动物实体瘤的共同特征之一,可作为一个有效的治疗靶点。乏氧敏感前体药物具有选择性杀伤缺氧细胞的潜能,从而将肿瘤缺氧由一个劣势转化为选择性治疗的优势。然而,肿瘤内缺氧程度不足会导致药物失效。因此,如果能够选择性地提高肿瘤缺氧程度,将为基于乏氧敏感前体药物的策略提供有效性支持。  近年来,中国科学院长春应用化学研究所研究员陈学思和汤朝晖研究团队致力于研究血管阻断剂纳米药物,特别是聚(L-谷氨酸)接枝聚(乙二醇)单甲醚/康普瑞汀(PLG-g-mPEG/CA4,CA4-NPs)。CA4是一种代表性的血管阻断剂,该研究团队之前研究证实了CA4-NPs静脉给药后主要分布在实体瘤的肿瘤血管周围,能够选择性破坏肿瘤血管(ActaBiomater,2017,53,179)。近日报道了利用CA4-NPs选择性增加肿瘤区域缺氧,增效乏氧敏感前体药物TPZ(替拉扎明),用于转移性乳腺癌(4T1肿瘤模型)的治疗(AdvMater,2019,31,1805955)。该研究团队利用小鼠活体光声成像、肿瘤组织缺氧免疫荧光染色和缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)三种手段验证了CA4-NPs能够诱导肿瘤乏氧。对于4T1荷瘤小鼠,起始肿瘤体积为180mm3时,大剂量的CA4-NPs联合TPZ治疗,可以实现肿瘤的完全抑制;起始体积为500mm3时,一次给药即可以使得肿瘤皱缩到140mm3。该研究说明,血管阻断剂纳米药物治疗可以选择性地增加肿瘤部位缺氧程度,从而使乏氧敏感前体药物发挥更强药效,血管阻断剂和乏氧敏感前体药物的联合治疗在实体肿瘤临床治疗方面具有应用前景。  另外,该研究团队在血管阻断剂纳米药物的宿主反应方面也取得了进展。基于CA4-NPs能选择性调控血管内皮生长因子A(VEGF-A)的表达,创新地采用CA4-NPs联合索拉菲尼在肝癌治疗上取得了显著的抑瘤效果(ActaBiomater,2019,92,229)。该研究团队发现CA4-NPs能够引发肿瘤免疫抑制的微环境,诱导肿瘤内巨噬细胞向M2型转化,加入PI3Kγ抑制剂能够降低肿瘤内M2型肿瘤相关巨噬细胞的数量,使得CA4-NPs和PI3Kγ抑制剂发挥协同抗肿瘤作用(AdvSci,2019,6,1900327)。  该系列工作指出了血管阻断剂纳米药物具有高肿瘤血管靶向性,并与乏氧敏感前体药物、血管新生抑制剂以及PI3Kγ抑制剂有协同抗肿瘤作用,这为CA4-NPs的临床转化打下了理论基础。该系列工作得到国家自然科学基金委、科技部和中科院项目的支持。 CA4-NPs诱导肿瘤缺氧增效TPZ的治疗效果示意图

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  阿尔瓦雷斯龙类(Alvarezsauria)是一类高度特化的小型兽脚类恐龙,具有高度特化的前肢和修长的后肢,化石记录分布于中-上侏罗统至上白垩统,时间跨度近一亿年。阿根廷科学家约瑟夫波拿巴(JoséFernandoBonaparte)于1991年报道了此类群的第一种恐龙——卡氏阿尔瓦雷斯龙(Alvarezsauruscalvoi)。然而,此类群恐龙的后续研究波折不断,部分晚白垩世的属种被错误地鉴定为鸟类,这个类群在虚骨龙类的位置也迟迟不能确定。因此,这类恐龙也被称为“谜一样的恐龙”。随着更多化石的发现和兽脚类恐龙系统学研究进步,学界目前公认阿尔瓦雷斯龙类是一类相对原始的虚骨龙类。然而,受限于稀缺的早期演化记录和稀少的化石数量,阿尔瓦雷斯类仍然“充满谜团”。  幸运的是,来自中国西部中晚侏罗世到早白垩世的化石记录,包括灵巧简手龙、赵氏敖闰龙、乌拉特半爪龙、彭氏西域爪龙等,逐步填补了阿尔瓦雷斯龙类演化历史中的大段空白。继这一系列重要发现之后,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星研究团队又于近日在《科学报告》(ScientificReports)杂志发表了关于阿尔瓦雷斯龙类的最新研究成果,报道了又一件基干的阿尔瓦雷斯龙类化石标本。  古脊椎所硕士研究生秦子川、南非金山大学教授约拿·乔尼尔、美国乔治华盛顿大学教授詹姆斯·克拉克和徐星的论文详细描述并命名了侏罗纪阿尔瓦雷斯龙类一新属种——意外石树沟爪龙(Shishugounykusinexpectus)。这类恐龙的属名用以纪念此化石所产层位,也是世界上研究中-晚侏罗世恐龙动物群最为重要的组——石树沟组。种名“inexpectus”寓意这种恐龙是在石树沟组系列科考发掘当中的“意外之喜”。  意外石树沟爪龙是继灵巧简手龙和赵氏敖闰龙之后,中国新疆准噶尔盆地石树沟组地层中发现的第三种阿尔瓦雷斯龙类恐龙,也与它们一起构成了世界范围内已知最早的阿尔瓦雷斯龙类化石分布。这三种阿尔瓦雷斯龙类在形态和体型上都差异明显,表明阿尔瓦雷斯龙类恐龙在目前已知最早的化石记录就已具有较高多样性。  阿尔瓦雷斯龙类高度特化的前肢,是它们最具代表性的特征。意外石树沟爪龙保存完好的前肢化石,为人们了解阿尔瓦雷斯龙类前肢演化打开了一扇新的窗口。研究发现,意外石树沟爪龙的前肢不仅具有与其他阿尔瓦雷斯龙类相近的特点,也具有与典型虚骨龙类前肢类似的特征。结合其他两类侏罗纪阿尔瓦雷斯龙类的前肢特征,这类恐龙前肢的早期演化可能呈“镶嵌式”演化。  另一方面,论文还对意外石树沟爪龙进行了详细的骨组织学研究工作。骨组织学证据显示,意外石树沟爪龙的正型标本是一个明确的成年个体。然而,这件标本的体型却仅为同层位发现的灵巧简手龙正型标本体型的三分之一。这表明在目前已知的阿尔瓦雷斯龙类最早的化石记录当中,不同种的阿尔瓦雷斯龙类之间已经存在巨大的体型差异。这为后续探究阿尔瓦雷斯龙类体型演化过程,提供了非常重要的信息。  此研究得到国家自然科学基金(41688103,91514302,41120124002)、中科院战略性先导科技专项(B类)(XDB18030504)、美国国家科学基金(EAR0922187)和南非国家研究基金(IRG95449)的资助。  论文链接 图1意外石树沟爪龙正型标本及骨骼线图。比例尺分别为200毫米(骨骼线图)和20毫米(化石)(秦子川供图)图2在系统演化树上呈现的阿尔瓦雷斯龙类前肢演化和体型演化历程(秦子川供图)

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  近期,中国科学技术大学近代物理系副教授刘国柱课题组在凝聚态体系中量子临界现象理论研究方面取得新进展,提出了一个在量子临界体系中实现衍生超对称的必要条件,为在凝聚态物理中找寻有效超对称提供了有价值的限制和理论指导,相关研究结果以AbsenceofemergentsupersymmetryinsuperconductingquantumcriticalpointsinDiracandWeylsemimetals为题,于7月22日发表于npjQuantumMaterials4,37(2019)。  超对称是基本粒子物理学家于上世纪70年代提出的概念,它将时空对称性和内部对称性结合起来。超对称理论预言,任何一种基本粒子都有与之相伴的超对称伙伴(superpartner),它们质量相等但自旋相差1/2。超对称有望解决标准模型的等级问题(hierarchyproblem),并以很巧妙的方式消除量子场论计算过程中遇到的各种发散,是弦论的基础。由于这些原因,超对称在粒子物理领域具有重要地位。遗憾的是,经过近半个世纪的探索,科学家从未在高能物理实验中发现超对称存在的迹象,甚至连间接实验证据都没有找到。  近几十年来,凝聚态物理学家逐渐形成一个共识,通过调节某些参数,可操控粒子的运动和粒子间的相互作用,由此可在凝聚态物理体系中实现高能粒子物理领域提出和发展的重要概念。实际上,狄拉克费米子、外尔费米子、磁单极、手征反常等高能物理概念,都已在凝聚态体系得以实现。一个有趣的问题是,超对称能否在凝聚态体系中实现?2014年,有研究者提出可通过如下途径实现超对称:三维拓扑绝缘体的表面态是二维空间中的狄拉克费米子,如果粒子间的吸引力足够强,可导致库珀配对(Cooperpairing),该表面将经历从半金属态到超导态的量子相变,在该相变的量子临界点处,狄拉克费米子质量为零,而超导序参量涨落对应的有效玻色子也是无质量的,两者质量相同(均为零)且自旋相差1/2,满足超对称的基本前提条件。重整化群计算发现,尽管在微观层次(小尺度范围)体系不满足超对称,但通过粒子间的相互作用,在宏观层次(大尺度范围)体系跑动到满足超对称的固定点。这种仅在宏观层次展现的有效超对称,被称为衍生超对称(emergentsupersymmetry)。这一理论提议的潜在意义在于,可通过相对简单的凝聚态物理实验,检验超对称量子场论的诸多有趣的理论预言,并将其用于研究丰富多彩的量子临界现象。上述理论进展立刻引起广泛关注,激发了一系列后续研究,在凝聚态体系中寻找衍生超对称很快成为一个新兴的研究方向。  刘国柱课题组多年来一直从事量子相变和量子临界现象的基础理论研究,从长期的研究经验可知,如果一个量子多体系统中所有的费米型和玻色型元激发都是无质量(无能隙)的,那么该体系通常是热力学不稳定的,因为粒子间的相互作用在低能区域(对应于大尺度范围)变得特别强,导致计算诸多物理量的过程中都会遇到严重的红外发散。其后果是,描述量子临界体系的有效低能模型可能包括非解析的相互作用项,这会阻止时空超对称的出现。前人的理论研究没有发现红外发散,原因在于他们未能恰当地考虑大量重要的极低能粒子散射过程。基于上述想法,刘国柱课题组仔细研究了狄拉克和外尔半金属体系中超导量子临界点处的物理性质,证实无质量的费米子和玻色子间的相互作用确实能导致红外发散,并因此产生无穷多的非定域(non-local)相互作用项,从而使得体系无法满足超对称。想在凝聚态体系中实现超对称,必须首先保证红外发散和非定域相互作用项均不存在,这为衍生超对称的探索提供了一个严重的约束条件。一般而言,如果费米子和玻色子均有质量(能隙),则体系不存在任何红外发散,这样的体系才是实现衍生超对称的理想候选者。该成果得到npjQuantumMaterials审稿人的高度评价,认为作者们做了重要的、技术上很清晰的分析,所得到的结果非常有趣和令人惊奇,提供了原创、重要的见解。  该论文第一作者为中国科大2019届博士毕业生赵鹏露,刘国柱为通讯作者和第二作者。该项研究得到国家自然科学基金的支持。  论文链接

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