发布者:发布时间:

  在怀孕的过程中,母体受到外界的压力会转化为对胎儿发育的刺激。比如母体的营养状况,怀孕期间的情绪,酒精摄入,病毒感染等情况都会引起胎儿发育状况的改变。然而在这些不同的条件中,怀孕过程中母体的体温保持恒定是胎儿发育的关键因素之一。怀孕时持续数周暴露于低温环境中会增加流产或者早产的风险,而且新生儿的体重也会降低。母体低体温是如何影响胎儿发育,尤其是如何影响胎儿大脑发育的目前还不清楚。  近期,中国科学院动物研究所焦建伟研究团队发现母体低体温与胎儿大脑皮层的发育密切相关。在诱导孕鼠低体温后,胎鼠大脑皮层内神经干细胞增殖比例增加,而分化的神经元的比例减少,并且会促进胎鼠大脑内一种冷激活蛋白——RBM3的表达量增加。此前已有报道称,RBM3参与保护大脑神经元的可塑性,调控生物体昼夜节律过程中的转录活动,参与体内温度相关的转录活动的调节等。为了进一步研究母体低体温状态下RBM3和胎儿大脑皮层发育的关系,研究人员通过特异性敲降胎鼠大脑神经干细胞内的RBM3来研究其功能。结果发现在敲降了RBM3之后,诱导母体低体温会抑制胎鼠神经干细胞的增殖和分化,神经元的发育也会受到影响,但是在正常温度的母体环境下不会引起这种表型。进一步的研究表明,在母体低体温状态下,RBM3会通过调控YAP1这种转录因子辅因子的mRNA的稳定性。以往的报道表明,YAP1蛋白会受到多种因素的调控,比如细胞内能量状态、细胞受到的机械力、细胞生长的密度等都会影响YAP1的生物活性,进而调控细胞或者组织的生长。  RBM3作为一种RNA结合蛋白,通过结合RNA的不同区域发挥其生物学功能。通过分析RBM3的RNA结合motif和YAP1mRNA的3‘端非转录区域(3’-UTR)的序列,研究人员发现在YAP1的3’-UTR区域包含有7个RBM3的结合序列,并且通过使用化合物抑制mRNA的转录发现RBM3确实可以影响细胞内YAP1mRNA的含量。之后研究人员又通过双荧光素酶报告基因系统验证了低温状态下RBM3的含量对于YAPmRNA的调控机制。研究人员进一步通过使用CRISPER-Cas9系统构建了RBM3敲除小鼠的模型,并且在RBM3敲除鼠中验证了诱导母体低体温状态会抑制胎鼠神经干细胞的增殖和神经元的分化。在诱导低体温的RBM3敲除鼠中通过胚胎电转将RBM3和YAP1的过表达质粒导入到神经干细胞中可以部分恢复胎鼠的神经干细胞和神经元在大脑皮层中的比例。  这项研究表明母体的体温会调控胎儿大脑皮层的发育,明确了RBM3这种神经性保护因子参与低体温状态下神经干细胞的发育调控,为预防母体低体温导致的胎儿发育异常提供了新的思路。  该项研究工作近期以Cold-inducedproteinRBM3orchestratesneurogenesisviamodulatingYapmRNAstabilityincoldstress(DOI:10.1083/jcb.201801143)为题发表于JCellBiol。夏文龙为论文第一作者,焦建伟为论文通讯作者。该项研究得到中科院先导专项、科技部国家重大科学研究计划、国家自然科学基金的支持。科研人员揭示母体低温影响胎儿脑发育

发布者:发布时间:

  近日,中国科学技术大学教授曾杰研究团队和中国科学院上海应用物理研究所教授司锐合作,通过构筑原子级分散的钌催化剂实现高效氮气电还原合成氨。这种钌单原子催化剂在电催化还原氮气反应中表现出的产氨速率是现有报道的最高值。该成果以AchievingaRecord-HighYieldRateof120.9μgNH3mg-1cat.h-1forN2ElectrochemicalReductionoverRuSingle-atomCatalysts为题,发表在《先进材料》杂志上(Adv.Mater.2018,30,1803498),并被选为卷首插图。论文的共同第一作者是中国科大特任副研究员耿志刚和博士研究生刘彦。  目前,在工业上通过哈伯法合成氨需要高温高压(150-350atm,350-550oC)。这种苛刻的条件每年需要消耗全世界1-2%的能源供应。此外,传统的哈伯法合成氨需要氢气作为原料之一,而传统制氢的过程会排放大量CO2。因此,探索在温和条件下合成氨的催化反应显得尤为重要。氮气电化学还原合成氨反应可在常温常压下进行,并且可以选择水作为氢的来源,从而引起了科学工作者的广泛关注。然而,迄今为止,所报道的电催化剂在氮气电化学还原反应中的产氨速率很低,难以满足工业需求。因此,研发能够高效电化学还原氮气合成氨的电催化剂是一项非常有挑战性的任务。  针对这一难题,研究人员选择金属有机框架(ZIF-8)为基体,通过在反应前驱体中加入钌基化合物,调控钌在金属有机框架中的存在形式。研究人员发现,当加入的钌基化合物较少时,可以得到高度分散的氮配位钌单原子催化剂(RuSAs/N-C)。而增加钌基化合物的投入量后,钌将以小颗粒形式分散于金属有机框架中(RuNPs/N-C)。随后,研究人员将这两种催化剂应用于氮气电化学还原反应中,发现RuSAs/N-C催化剂在相对标准氢电极-0.2V的电压下,可以高效电催化还原氮气合成氨,产氨速率高达120.9μgNH3mg-1cat.h-1,产氨速率是RuNPs/N-C的1.98倍。实验和理论计算研究进一步揭示出氮配位钌单原子催化剂的高效催化性能主要来源于单原子催化剂对氮气分子的高效解离。该项研究工作不仅开辟了单原子催化剂在电化学合成氨反应中的新途径,而且进一步推进了电化学方法合成氨在实际应用中的可能。  该项研究得到了中科院前沿科学重点研究项目、科技部、国家自然科学基金委、安徽省重点研究与开发计划等的资助。电化学合成氨催化剂研究获进展

发布者:发布时间:

  土壤生物多样性和组成在维持生态系统功能中起着重要作用,对土壤养分过程产生巨大的影响。在全球气候变暖的背景下,干旱胁迫对土壤生物维持正常的生态系统结构和功能与植物获取可利用养分构成严重威胁。土壤中的磷是限制生态系统生产力的重要因子,有效磷的改变可以通过改变土壤碳氮和其他养分循环不可避免地影响土壤生物如土壤线虫。尽管磷和土壤线虫对维持生态系统生产力和稳定性十分重要,但很少有人研究磷、干旱和树种特性协同影响土壤线虫对干旱环境的响应过程。因此,有必要研究土壤线虫如何应对生态系统结构和过程受全球气候变化带来的影响。  中国科学院成都生物研究所生态过程与生物多样性保育学科团组来自尼日尼亚的博士研究生OlusanyaAbiodunOlatunji在博士生导师潘开文的指导下,研究了磷添加、水分亏缺、种植固氮树种桤木、非固氮树种巨桉对土壤线虫群落结构和相关化学过程的影响。研究表明,磷添加与水分亏缺处理的交互作用对土壤线虫群落无显著影响,但在适宜水分处理下,磷添加对种植固氮树种的土壤线虫总密度显著降低(p<0.05)。同时,种植固氮树种的土壤食细菌、植物寄生、杂食性线虫和土壤线虫富集指数均显著高于种植非固氮树种。此外,土壤线虫的密度和群落组成受植物类型的影响大于磷添加及其与水分亏缺处理的交互作用。总的来说,虽然干旱对土壤线虫的总密度、优势种密度和营养类群数量有不利影响,但这项研究表明,在干旱条件下,线虫群落受林木种类的影响更大,固氮树种仍能维持土壤食物网结构,而不受环境变化的影响。  该研究得到国家重点研发计划(2016YFC0502101,2017YFC0505000)、国家自然科学基金(31370632,31500517)等的资助。近日以Theeffectofphosphorusaddition,soilmoisture,andplanttypeonsoilnematodeabundanceandcommunitycomposition为题发表在国际期刊JournalofSoilsandSediments上。

发布者:发布时间:

  甲醇作为一种替代碳源,与现有发酵原料相比,具有来源丰富、价格低廉、还原性高等优势。因此,研究甲醇生物转化技术,发展基于甲醇的生物制造产业,具有重大的社会经济意义。甲醇氧化生成甲醛是甲醇生物转化的第一步,也是限速步骤。提高甲醇氧化速度,同时避免高毒性中间物甲醛的积累,是提高甲醇生物转化速度的关键。  近日,中国科学院天津工业生物技术研究所研究员郑平带领的系统与合成生物技术研究团队和研究员孙际宾带领的系统生物学中心研究团队合作,理性设计并构建了核酮糖单磷酸甲醇利用途径关键酶的融合蛋白,提高了甲醇到关键代谢中间物果糖-6-磷酸(F6P)的转化速度。研究人员对不同来源的NAD+依赖型甲醇脱氢酶(Mdh)、3-己酮糖-6-磷酸合成酶(Hps)和6-磷酸-3-己酮糖异构酶(Phi)进行了活性筛选,择优构建了双功能融合蛋白(Mdh-Hps和Hps-Phi)和三功能融合蛋白(Mdh-Hps-Phi),并评估了不同长度柔性linker对融合蛋白催化效率的影响。最优融合蛋白的甲醇氧化活性提高了4.8倍,F6P生成速度提高了30%。动态光散射和透射电镜分析表明,蛋白融合表达改变了蛋白的聚体状态,形成了较大的组装体,进而可能影响了催化活性。该研究为解决甲醛毒性及提高甲醇生物转化速度提供了有效策略。  该研究得到国家自然科学基金、中科院重点部署项目、中科院国际合作局对外合作重点项目、天津市青年拔尖人才计划和天津市特支计划项目的支持,相关研究成果已经发表在期刊ChemBioChem上。天津工生所和中国科学技术大学联合培养博士生凡立稳、天津工生所助理研究员王钰为论文的共同第一作者,天津工生所技术支撑中心工程师翟欢欢为透射电镜分析提供了帮助。利用人工融合蛋白提高甲醇生物转化效率示意图

发布者:发布时间:

  固碳微生物是一类与植物相似将大气CO2转化为有机质的微生物。土壤微生物固碳功能的重要性最近几年才逐渐被认识,但土壤固碳微生物群落特征、固碳潜力及其环境因子驱动机制尚未被认识。干旱半干旱生态系统约占全球陆地面积的41%,该生态系统植被生长受到包括土壤水分在内的多种环境因子限制,凸显土壤微生物固碳的重要性。青藏高原属寒冷型干旱半干旱生态系统(冷漠,年均温低于零度),其低温、干旱和强紫外等极端环境极大限制了草地植被固碳潜力,是生态脆弱带和气候变化放大器。  最近,中国科学院青藏高原研究所高寒生态重点实验室研究员孔维栋课题组以青藏高原这一典型冷漠生态系统为例,采用微生物分子生态学和13CO2稳定同位素标记技术,深入研究了草地土壤固碳微生物群落特征及其固碳潜力。研究表明,荒漠草地和草原土壤固碳微生物数量远低于草甸土壤,但其固碳潜力却比草甸土壤高61%(图1)。土壤微生物固碳量与地上植被生物量和土壤氨浓度显著负相关,表明越贫瘠土壤中微生物固碳潜力越大,如荒漠草地。土壤固碳微生物数量随年均降水量、地上植被生物量和土壤铵态氮浓度增加而显著升高,但随干旱度指数(1-AI)增加而降低(图2)。采用结构方程模型耦合所有环境因子进一步分析表明,年均降水量可直接提高土壤固碳微生物数量,也可通过驱动地上植被生物量、土壤有机质和土壤养分而间接提高土壤固碳微生物数量(图3)。不同草地类型,formIAB及IC类固碳微生物群落结构差异显著;两个固碳微生物类群的群落结构均由年均降水量及干旱度指数驱动(图4)。  该研究量化了青藏高原草地土壤微生物的固碳潜力,阐明了气候因子是驱动土壤固碳微生物数量、群落结构和固碳潜力的主控因子,从土壤碳循环过程和功能微生物类群角度证实了青藏高原草地冷漠生态系统对气候变化敏感。此外,由于遥感技术目前不能捕捉土壤微生物固碳信号,故植被遥感会低估全球干旱半干旱生态系统土壤固碳潜力。因此,目前基于植被遥感技术测算的全球陆地碳储量可能会被低估,从而加大地球系统模型评估土壤碳循环过程的不确定性和偏差。  该研究成果最近以DesertandsteppesoilsexhibitlowerautotrophicmicrobialabundancebuthigheratmosphericCO2fixationcapacitythanmeadowsoils为题发表于SoilBiologyandBiochemistry。该研究得到中科院先导专项、中科院地球科学前沿重点项目和国家自然科学基金委多个项目联合资助。图1青藏高原草地土壤中cbbL基因丰度(A)和土壤13CO2固定速率(B)图2青藏高原草地土壤固碳微生物数量(以cbbL基因表示)与环境因子的相关性。图3气候、植物和土壤因子对青藏高原草地土壤微生物数量的直接及间接影响。图4青藏高原草地土壤固碳微生物群落结构及其驱动因子。A:FormIAB类固碳微生物,B:formIC类固碳微生物。

发布者:发布时间:

  近年来,二维材料以其优异的电学、光学以及力学性质被广泛关注和研究。得益于二维材料层状结构及弱层间范德华相互作用,不同的二维材料可以像乐高积木一样相互组合形成各种二维材料异质结。正如乐高积木有无穷种搭建方式,二维材料也可以组合出具有不同性能的二维材料异质结,这为器件应用和诸多基础物理现象研究提供了一个绝佳的材料体系。另外,通过调节二维材料异质结堆叠结构,二维材料异质结的性能可以进一步被改变,甚至产生许多新奇的物理现象。其中,二维材料异质结的堆叠转角调控作为一种重要手段,引起了二维材料研究领域的广泛关注。目前已经报道了有许多有趣的异质结堆叠转角调控现象,例如零转角石墨烯/六方氮化硼异质结的量子输运性质、转角控制下的石墨烯/六方氮化硼/石墨烯异质结共振隧穿、转角二硒化钼/二硒化钨层间激子形成、以及小转角(魔角)双层石墨烯中的莫特绝缘体转变和超导现象等。因此研究堆叠转角对二维材料异质结性质的影响具有重大意义。  近日,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心纳米物理与器件重点实验室张广宇研究组博士研究生廖梦舟与北京理工大学姚裕贵研究组博士研究生吴泽文合作,结合扫描探针技术和第一性原理计算,研究了堆叠转角调控下的单层二硫化钼/石墨烯异质结的垂直电学行为。实验获得的结果为理解堆叠转角对异质结性能影响提供了重要的信息。  实验利用原子力显微镜原位操纵与测量,可以连续调控石墨烯上外延生长的单层二硫化钼,形成堆叠转角可调的异质结,并原位测量了异质结的垂直电导。研究发现单层二硫化钼/石墨烯异质结的垂直导电行为强烈依赖于异质结的堆叠转角,其垂直电阻随堆叠转角从0度到30度单调递增。30度堆叠转角异质结的垂直电阻大约是0度堆叠转角的5倍。第一性原理计算表明,产生不同堆叠转角下二硫化钼/石墨烯异质结垂直电阻变化的原因在于不同转角下隧穿电流通过硫化钼层的隧穿系数不同,即隧穿系数从0度至30度堆叠转角逐渐减小。不同隧穿系数的产生是由不同堆叠转角下隧穿电流在二硫化钼层K空间上分布不同所造成的,最终影响了隧穿电流的大小。  由于石墨烯/二硫化钼异质结具有良好的光电和气体传感应用潜力,同时石墨烯电极被广泛应用于降低二位过渡金属硫属化物接触电阻。因此这一研究为调节二硫化钼/石墨烯异质结性能提供了指导,同时为利用石墨烯作为二维过渡金属硫属化物的接触电极以降低接触电阻提供了一种新的思路,对二维过渡金属硫属化物的电子和光电器件应用具有重大意义。相关工作发表在《自然-通讯》(NatureCommunications9,4068,doi:10.1038/s41467-018-06555-w(2018))上。  上述工作得到国家重点研发计划(GrantNo.2016YFA0300904)、中科院前沿科学研究重点项目(GrantNo.QYZDB-SSW-SLH004)、中科院先导B项目(GrantNos.XDPB06、XDB07010100)、国家自然科学基金(GrantNos.51572289、61734001、11574029、11574361)、科技部(GrantsNo.2014CB920903)和中科院青年创新促进会(GrantsNo.2018013)等的资助。图1.原子力显微镜旋转二硫化钼/石墨烯异质结。a,原理图。b-f,不同转角二硫化钼/石墨烯异质结。图2.堆叠转角调控二硫化钼/石墨烯异质结电学行为。a,导电原子力显微镜图。b,不同堆叠转角二硫化钼/石墨烯异质结的电阻分布。c,d,0度和30度堆叠转角二硫化钼/石墨烯异质结隧穿系数热力分布图。e,计算的隧穿系数随堆叠转角的变化。

最新资讯
研究人员发现中国西南石灰岩地区藤本竹类一个独特的新属——纪如竹属
动物所揭示母体低温影响胎儿脑发育
电化学合成氨催化剂研究获进展
成都生物所在磷添加、干旱对不同树种土壤线虫群落影响效应研究中获进展
天津工生所在利用人工融合蛋白提高甲醇生物转化速度方面获进展
青藏高原所高寒荒漠和草原土壤固碳微生物研究获进展
物理所等转角二硫化钼石墨烯异质结的垂直电导研究获进展
研究发现硝酸盐抑制共生结瘤的新机制
生物技术引领2018诺奖
我国科学家成功研制了维生素系列快速检测试剂盒