发布者:发布时间:

  植物内生真菌(Endophyticfungi)是指在其生活史的一定阶段或全部阶段生活于健康植物的各种组织和器官内部而不引起被感染宿主植物出现明显病变的真菌。内生菌在与宿主长期的协同进化过程中建立了丰富的以次生代谢产物为载体的化学沟通机制,这种沟通机制的存在从而导致了内生真菌本身物种的多样性,进而导致其次生代谢产物结构与生物功能的多样性。因此,近年来,内生真菌作为结构新颖活性分子的重要来源备受研究者们的关注。  中国科学院昆明植物研究所重要类群植物化学及功能研究团队普诺·白玛丹增研究组长期以来着重关注于“一科一属”,即“五味子科和香茶菜属”植物次生代谢产物的系统性研究,作为拓展性的研究内容,研究组近期通过使用多级筛选策略,即LC-UV、LC-MS/MS以及GlobalNaturalProductsSocialMolecularNetworking(GNPS)数据分析平台构建分子网络(Molecularnetworking)对香茶菜属植物内生真菌进行了大量的筛选,并对筛选后的重点菌株开展了新颖次生代谢产物的深度挖掘,近期的代表性研究成果如下:  1.具有Wnt信号通路抑制活性新颖杂二萜的发现  从疏花毛萼香茶菜(Isodoneriocalyxvar.laxiflora)一株内生青霉菌Penicilliumsp.sh18中的分子网络中检测到了杂萜类化合物AndrastinA(图-1),其最早是由2015年诺贝尔生理学或医学奖获得者大村智(Satoshiōmura)从一株青霉菌(Penicilliumsp.FO-3929)中所发现,且其具有显著抑制法尼基转移酶活性(FarnesyltransferaseInhibitors)(TheJournalofAntibiotics,1996,49,414-417)。为了获得该类杂萜的类似物,研究组对Penicilliumsp.sh18进行了大量发酵,并从其大米发酵物中发现了两类结构新颖的杂萜,分别为杂萜-呋喃酮杂聚型IsopenicinsA和B及杂萜-聚酮杂聚型IsopenicinC(图-1)。其中IsopenicinA利用X-单晶衍射分析确定了其结构及绝对构型,IsopenicinsB和C则通过量子化学计算NMR数据结合ANN-PRA(artificialneuralnetworkspatternrecognitionanalysis)分析及量子化学计算电子圆二色谱(ECD)确定了其结构及绝对构型。此外,该研究工作还与昆明植物所李艳研究组合作,针对Wnt信号通路开展其活性研究,结果发现IsopenicinA是一个新颖的Wnt信号通路抑制剂,并能选择性地通过抑制Wnt信号通路从而显著抑制结肠癌细胞的生长(图-2)。  以上研究成果以IsopenicinsA–C:TwoTypesofAntitumorMeroterpenoidsfromthePlantEndophyticFungusPenicilliumsp.sh18为题发表于OrganicLetters(2019,21,771-775)。唐健维和孔令梅为该文章的并列第一作者,普诺·白玛丹增和李艳为该文章的共同通讯作者。  2.利用OSMAC策略发现一对新颖的二苯并-α-吡喃酮对映异构体  通过LC-UV筛选发现来自于黄花香茶菜(I.sculponeatus)中的一株内生链格孢菌(Alternariasp.hh930)具有较为丰富的次生代谢产物,随后通过利用OSMAC(Onestrain-manycompounds)研究策略优化其发酵条件,从其大米培养基中发现了一对具有二环氧笼状结构的二苯并-α-吡喃酮对映异构体,(+)-和(-)-alternarilactoneA(图-3)。该化合物的核心片段由于具有连续季碳且出现了多个具有欺骗性的HMBC信号,如出现了罕见的C-H四键相关(4JCH),因此对其结构解析带来了不小挑战。最终研究组通过利用量子化学计算NMR数据结合DP4+可能性分析及X-单晶衍射分析确定了其结构,同时通过手性色谱柱拆分结合量子化学计算电子圆二色谱(ECD)从而确定了其绝对构型。研究组还利用量子化学计算耦合常数证实了出现的4JCH耦合是由于“W”耦合(“W”couplings)会显著增加4JCH的耦合常数导致的(图-4)。另外,多种活性模型筛选发现,(+)-和(-)-alternarilactoneA具有一定的抑制皮质酮诱导的PC12细胞凋亡的活性。  以上研究成果以(+)-and(-)-AlternarilactoneA:EnantiomerswithaDiepoxy-Cage-likeScaffoldfromanEndophyticAlternariasp.为题在线发表于JournalofNaturalProducts(DOI:10.1021/acs.jnatprod.8b00571)。唐健维为该文章的第一作者,普诺·白玛丹增为该文章的通讯作者。 图-1.Penicilliumsp.sh18分子网络及isopenicinsA–C结构式  图-2.IsopenicinA抑制Wnt信号通路  图-3.(+)-和(-)-alternarilactoneA的结构式  图-4.(+)-和(-)-alternarilactoneA中出现的“W”耦合

发布者:发布时间:

  聚丙烯是一种综合性能优异的通用塑料,在汽车、包装、家电、电子产品、家具等领域应用广泛。然而聚丙烯本身是一种易燃材料,一旦发生火灾,将严重危及人类生命财产安全,因此对聚丙烯进行阻燃改性尤为重要。目前,在绿色环保的背景下,无卤、低烟、抗滴落的膨胀型阻燃剂仍是阻燃聚丙烯材料的主要添加剂。但是由于膨胀型阻燃剂和聚丙烯基体极性相反,相容性差,故而膨胀型阻燃剂在聚丙烯基体中团聚现象严重,大大损害了材料的阻燃性能和力学性能。因此如何有效地改善膨胀型阻燃剂在聚丙烯基体中的分散状况一直是学术界和工业界的一大难题。此外,如何设计并且大规模制备一种超轻、超强、高阻燃性能的聚丙烯泡沫具有重要意义。  中国科学院宁波材料技术与工程研究所高分子事业部郑文革研究员团队在前期制备高阻燃性能聚丙烯材料(RSCAdv.,2016,6,112184)的基础上通过超临界二氧化碳发泡技术协同单向牵伸法实现了超轻、超强、高阻燃性能的聚丙烯泡沫制备(如图1),并且其产量可高达约0.56m·s-1。所制备的聚丙烯泡沫具有独特的结构,如同甘蔗和骨头等材料一般均表现出明显的各向异性结构,从而可以撕成一朵“泡沫花”。此外,所制备的聚丙烯泡沫的密度仅为0.08g·cm-3,但是却可以举起比自己重约30000倍的砝码,其比强度(高达1813MPa/(g·cm-3))远超过已知文献报道的聚合物泡沫。不仅如此,所制备的聚丙烯泡沫在得益于分散均匀的膨胀型阻燃剂下,还表现出优异的阻燃性能,如在水平燃烧测试中可实现离焰2s内自熄灭。相关结果已经发表于国际学术期刊CompositesPartA,2019,116,180–186.  此外,在上述研究工作的基础上,郑文革研究员团队还通过超临界二氧化碳发泡技术进一步研究了气泡生长过程中所产生的不同双向拉伸作用力对阻燃剂在基体中的影响(如图2)。研究结果表明,结合超临界二氧化碳在聚合物熔体中的塑化、传质作用和泡孔生长过程中的双向拉伸作用能够有效改善难分散填料(/膨胀型阻燃剂)在聚合物基体(/聚丙烯)中的分散状况。同时,在此研究结果的基础上,郑文革团队通过热压消泡技术成功制备出优异阻燃性能和力学性能的聚丙烯材料。相关结果已经发表于国际学术期刊Compos.Sci.Technol.,2019,171,282–290.  上述工作得到了国家自然科学基金(51603222,51603218,51473181)、浙江省公益性技术应用研究项目(LGG19E030003)和宁波市自然科学基金(2018A610033)的大力资助。图1超轻、超强、高阻燃性能的聚丙烯泡沫及其性能展示图2工艺流程及阻燃剂在基体中分散效果示意图  

发布者:发布时间:

  近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所应用等离子体研究室陈长伦课题组在国际材料期刊《材料科学进展》(ProgressinMaterialsScience)发表题为Emergingnaturalandtailoredmaterialsforuranium-contaminatedwatertreatmentandenvironmentalremediation的长篇综述论文。  在核电的快速发展以及核能的和平利用过程中,不可避免会产生大量放射性废物,其中,铀是主要的污染物之一,在水体中具有高度可溶性和流动性,若释放到环境中将给生态环境和人类健康带来严重威胁。因此,如何安全和有效地去除水体环境中的铀对于公众健康和环境保护来说都具有重大的意义。几十年来,已经发现多种不同的天然材料和人工合成材料可用于放射性铀的富集与治理,引起了放射化学和环境科学家的广泛兴趣。该论文基于课题组前期发表的大量代表性研究成果,系统概述了不同材料(分为无机材料、有机材料、碳家族材料、多孔框架材料四大类)从水溶液中富集铀的国内外研究进展,目前存在的问题和未来的应用前景。  该论文第一作者是等离子体所研究生谢忆,共同通讯作者是等离子体所陈长伦与华北电力大学教授王祥科。  上述工作得到国家自然科学基金、安徽省自然科学基金等的支持。不同材料富集放射性铀

发布者:发布时间:

  能源是人类文明进步和发展的物质基础。近年来,随着化石能源的逐渐消耗和日益突出的环境污染问题,人类对绿色、清洁、可再生能源的需求急剧增长。水分解、燃料电池、金属-空气电池等高效、低成本能量存储与转换技术的开发已成为研究的前沿领域。其中,锌-空气电池使用水系电解液具有低成本、安全、环境友好的优势,理论能量高达1084Wh/kg,有望成为新一代储能设备。根据使用需求,锌-空气电池可以做成一次电池、可充放电电池以及柔性电池。锌-空气电池的放电过程涉及氧还原反应(ORR),而充电过程涉及析氧反应(OER)。目前Pt基催化剂是优良的ORR催化剂,Ir和Ru基催化剂在OER反应中具有优异的催化性能,但是铂族元素在地壳中储量稀少、价格昂贵,稳定性差,且功能单一。因此,开发低成本、高效、稳定的非贵金属催化剂对于锌-空气电池的商业化推广具有重要意义。  单原子催化剂具有高的本征活性、最大化的原子利用效率以及特定的催化剂结构。近年来,基于单原子催化剂的制备、表征和催化性能研究成为能源、材料和催化领域的研究热点。非贵金属的Fe基、Co基、Ni基、Mn基单原子催化剂显示出优异的电催化性能,有望成为铂族贵金属催化剂的替代材料。特别是Fe基单原子催化剂在碱性条件下的ORR反应中具有优于Pt基催化剂的性能,表现出更高的半波电位、更大的极限电流密度和扩散电流密度。  近日,中国科学院北京纳米能源与系统研究所孙春文课题组副研究员韩军兴等人基于金属-有机框架材料(MOF)包覆和高温裂解技术成功制备了单原子Fe基催化剂。该工作以二价的FeSO4作为Fe前躯体;1,10-邻菲罗啉作为有机配体(Phen),通过与Fe2+离子配位形成有机复合物(Fe-Phen)。在MOF晶体生长过程中,有机复合物分子(Fe-Phen)被原位包覆在具有分子尺寸的纳米腔体中,彼此被MOF骨架隔离开。在Ar气氛下经过900℃高温焙烧后得到单原子分散的Fe基催化剂。电化学测试结果表明单原子Fe基催化剂在ORR反应中的半波电位高达0.91V,比传统的Pt/C催化剂高90mV,并且优于目前文献中报道的绝大多数催化剂;电化学活性表面积约是商业Pt/C催化剂的两倍。将单原子Fe基催化剂用作一次锌-空气电池的正极催化剂,电池开路电压高达1.51V,优于Pt/C催化剂(1.45V);功率密度达到96.4mWcm-2;以10mAcm-2的电流密度进行放电,一次锌-空气电池可以在1.28V的放电电压下稳定运行2000min以上。  除了表现出优异的ORR催化性能外,单原子Fe基催化剂还具有较好的双功能(ORR/OER)催化特性,Ej10与E1/2的电位差为0.92V,小于贵金属复合催化剂(Pt/C+RuO2)的(0.94V)。将单原子Fe基催化剂用作可充放电锌-空气电池的正极,锌-空气电池在10mAcm-2的电流密度下可以稳定运行超过250h。将单原子Fe催化剂用作柔性可折叠锌-空气电池的正极,电池在1mAcm-2的电流密度下可以稳定运行超过120h。  相关研究成果以Single-AtomFe-Nx-CasanEfficientElectrocatalystforZinc-AirBatteries 为题发表在最新一期的《先进功能材料》(AdvancedFunctionalMaterials)上。该项工作得到科技部国家重点研发计划(2016YFA0202702)和国家自然科学基金(51672029,51372271)的经费支持。    文章链接 图1.a)一次锌-空气电池结构示意图;b)不同催化剂制备的电池的开路电压随时间的变化曲线;c)电池功率密度特性;d)电池放电曲线;e)在10mAcm-2的电流密度下电池恒流放电曲线;f)展示锌-空气电池可以为电子手表供电。 图2.a)柔性可折叠锌-空气电池示意图;b)在1mAcm-2的电流密度下电池充放电曲线;c)柔性锌-空气电池的折叠性能测试;d)串联的两组柔性锌-空气电池为发光二极管阵列供电。

发布者:发布时间:

  犬熊科是在中新世(2300-530万年前)叱咤风云的食肉目成员,遍布欧亚非和北美。其中分布最为广泛,种类最多的是犬熊属Amphicyon和泽犬熊属Cynelos,二者尤其在欧洲和北美繁盛。然而作为连接欧洲和北美的桥梁,东亚地区二者的化石记录非常零星。  宁夏同心地区近几十年出产了大量的中中新世哺乳动物化石,构成了著名的铲齿象动物群。在这批化石中,不乏食肉目的成员。最近,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士生江左其杲等报道了产自宁夏同心野狐狸圈子沟的一件犬熊类的上颌化石。进过详细的描述对比,确定为犬熊属的一个新种,即占祥犬熊Amphicyonzhanxiangi,种名献给为中国新生代哺乳动物做出巨大贡献的中科院院士邱占祥。占祥犬熊是一种体型中等的犬熊,稍小于欧洲的大犬熊Amphicyonmajor和巨犬熊Amphicyongiganteus,但大于北美的葛氏犬熊Amphicyongalushai。占祥犬熊的P4前附尖明显,原尖较大而靠后,M1前尖显著大于后尖,这些特征与欧洲的巨犬熊最为接近,而和欧洲的大犬熊和北美的几种犬熊都不一样。该论文最近在线发表在美国古脊椎动物学报JournalofVertebratePaleontology上。  根据形态对比和化石记录的详实考证,认为犬熊属从欧洲迁徙到亚洲至少发生过3次。第一次发生在早中新世,表现为北美首次出现犬熊属,其形态和欧洲早中新世早期的阿斯特犬熊Amphicyonastrei接近。亚洲目前还没有发现这类犬熊的化石证据,但却是它们迁徙的必经之地。第二次迁徙发生在早中新世晚期或中中新世早期,即占祥犬熊在亚洲的出现。占祥犬熊的形态与欧洲的巨犬熊接近,很可能代表巨犬熊类迁往亚洲的一支。缅甸地区晚中新世的犬熊类(未命名)和占祥犬熊一样有着宽大M2,可能为占祥犬熊迁往东南亚的后代,但这个假说还有待考证。第三次迁徙发生在中中新世,代表为新疆乌伦古地区的乌伦古犬熊Amphicyonulungurensis。乌伦古犬熊形态和占祥犬熊、巨犬熊不同,反而和欧洲的大犬熊近似,时代上也几乎一致,可能代表大犬熊类迁往亚洲的一个代表。不过需要注意的是亚洲的犬熊属化石记录仍然非常不完备,随着更多化石的发现,上述迁徙的方向可能会有所调整(比如一些欧洲的犬熊可能也是来自亚洲)。  同心地区的犬熊化石进一步证明了在中新世时期,欧亚之间存在着多次生物交流事件。这些迁徙事件的模式(物种特异性或者是时代特异性)还有待更多的化石发现来揭示。  论文链接 图1.占祥犬熊的化石(江左其杲供图)  图2.犬熊属在欧亚北美之间的迁徙示意图(江左其杲供图)

发布者:发布时间:

  据说人体内的血管首尾相接长度可达10多万公里,血液每天在其间奔跑,有的是“高速路”,有的是“国道”,有的又是“乡间小路”。“新路”往往平滑顺畅、畅通无阻,“老路”往往会坑坑洼洼、磕磕绊绊,有没有可能通过生物技术的手段对“老路”进行修补呢?  日前,《细胞干细胞》杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所刘光慧研究组、北京大学汤富酬研究组和中国科学院动物研究所曲静研究组的联合研究成果——通过靶向编辑单个长寿基因获得首例遗传增强的人类血管细胞。  “我们在人胚胎干细胞中进行基因编辑操作,对编辑后的干细胞进行定向分化,可在实验室中获得人类血管内皮细胞(血管内膜)、血管平滑肌细胞(血管中膜)及间质细胞(血管外膜)。”论文通讯作者之一的中国科学院生物物理研究所研究员刘光慧介绍,遗传增强的人类血管干细胞有望成为老弱血管“修补剂”,帮助修复衰老及受损血管,未来可能被应用于心肌梗死、缺血性中风等疾病的治疗中。  腺病毒载体介导选用“非主流”编辑器  提到基因编辑,CRISPR/Cas9技术名声在外,它与ZFN、TALEN技术并称为基因编辑“三大利器”。但此次选用的基因编辑技术却并不是其中之一,而是被称为辅助病毒依赖的腺病毒载体(HDAdV)介导的基因编辑技术。  这个一口气读不下来的名字需要拆分来理解。腺病毒载体是这款“基因编辑器”有效的核心,它能被细胞“吞”进去,并不会止步于细胞质,却能够进入到细胞核中,因为要对基因进行编辑、改写、擦除等等操作,必须走进基因的“大本营”细胞核中。  然而腺病毒载体会保持在染色体外,并不整合进入宿主细胞基因组中,这样不会对人类基因组造成损伤。  “我们使用的是第三代腺病毒载体,缺失了腺病毒的基因组序列,因此大大降低了病毒载体的毒性。”刘光慧说,可以理解为,经过技术改造,只保留了腺病毒“装卸货”的功能,而它的病毒特性已经完全摈弃了。  当“HDAdV腺病毒号”货车携带的DNA同源重组序列进入细胞核后,会自动完成基因组靶序列的搜索和置换工作。“HDAdV技术完全利用超大片段DNA同源重组的原理进行基因编辑,一般不会造成如CRISPR/Cas9一样的脱靶效应。”刘光慧介绍,它可携带长达25—37kb的超长DNA片段进入人类细胞核,置换基因组的固有片段,进而实现高效精准的基因编辑。  技术越用越纯熟,刘光慧研究组对HDAdV技术的应用研究已经积累多年。早在2011年,刘光慧等利用HDAdV基因编辑技术首次在人类疾病干细胞中实现了致病基因突变的高效精准矫正。研究组研究生颜鹏泽接受采访时表示,CRISPR/Cas9技术才刚刚问世、尚没有在人类细胞中应用时,实验室已经熟练利用HDAdV技术矫正或敲入了若干种人类致病基因突变。同时也多番证明HDAdV基因编辑技术的安全性,相关文章发表于《自然》《科学》《细胞》和《细胞干细胞》等杂志。2017年,研究组更是通过HDAdV技术产生了国际上首例遗传增强的人类间充质干细胞。  编辑FOXO3基因它是长寿界“名门闺秀”  工欲善其事、必先利其器。有了趁手的技术和精巧的技艺,要使得血管细胞“年轻化”,应该对哪段基因实施编辑呢?  “FOXO3是最保守的、也是公认的与长寿相关的基因。”刘光慧说,FOXO家族是一类转录因子,在上世纪90年代,科学家发现FOXO家族同源蛋白可能参与了动物寿命的调控。  随着研究的深入,科学家们发现FOXO3基因与人类长寿的确相关。更进一步的研究精细到单个核苷酸。基本思路是,将百岁长寿老人群体的FOXO3基因与平均寿命78.5岁的老人对比,找到这个区域内的核苷酸变异,逐步缩小与长寿直接相关的位点范围。更进一步的研究表明,许多国家地区的人在FOXO3基因中都能找到长寿相关的核苷酸变异。  研究组决定对FOXO3基因进行编辑,还由于它能发挥“一石二鸟”的作用。干细胞应用于人体其实有着很高的难度,犹如平衡“跷跷板”,干细胞的状态必须恰到好处,如果太“疯狂”可能成为肿瘤,如果太“弱小”有可能由于是外来细胞被机体消灭。  “研究发现,FOXO3具有维持血管稳态的功能。”刘光慧说,它本身是一个转录因子,能激活下游的多个细胞保护的信号通路,FOXO3的活化还可通过诱导抑癌基因表达抵抗肿瘤形成,因此选择FOXO3能同时提高细胞治疗的效率和安全性。  为了证明这一点,研究组还将多种致癌因子导入了遗传增强的血管细胞中,发现它也可以有效抵抗癌基因诱导的细胞恶性转化,这大大降低了利用这些细胞进行治疗的安全隐患,使得干细胞向临床应用迈向了坚实的一步。  是“节流”不是“开源”调控细胞运转“管理层”  FOXO3基因编码的FOXO3蛋白,实质是一种转录因子。它的工作地点是细胞核内,通过与基因的特定序列专一性结合,保证基因表达“有秩序”“有规律”。形象地说,它们是细胞生命运转中的“管理层”。  细胞内部对“管理层”也有“弹劾”制度。在一定状态下,比如细胞感到“吃饱喝足”了,就会通过PI3K/AKT通路磷酸化修饰FOXO3蛋白,让这种蛋白打上磷酸化的“标签”,随后这些FOXO3蛋白就被“夺权”了,活性被抑制,最终“下台”被请出细胞核。  “了解了这样的调控机制,我们选择了‘节流’而不是‘开源’。”刘光慧说,为了对基因组改动最小,研究组并不增强FOXO3基因表达,而是通过2个碱基的置换保证FOXO3蛋白不被“弹劾”而且“连任”。  “我们使用HDAdV介导的基因编辑技术置换了人胚胎干细胞中FOXO3基因的第3号外显子中的两个单核苷酸,使FOXO3蛋白转录因子不能有效地被AKT磷酸化,从而抑制了FOXO3蛋白的磷酸化和降解,促进FOXO3在细胞核内的聚集进而激活下游‘有益’靶基因的表达。通过对人类基因组中的两个核苷酸进行精准编辑,最大限度地保持了人类基因组的完整性。”刘光慧说。  经过基因编辑的干细胞被定向分化为不同的遗传增强型人类血管细胞后,进行了相关动物实验。实验表明,小鼠腿部大动脉血管处被人为结扎后,向腿部输送血液的道路就被封住了。把遗传增强的血管细胞注射到腿部后,与注入未经过遗传增强的未经基因编辑的血管细胞的对照组相比,前者有着更强的自我更新、抵抗氧化损伤及延缓细胞衰老等能力,可高效促进受损血管再生,迅速恢复缺血部位血流。

最新资讯
昆明植物所在香茶菜属植物内生真菌新颖活性次生代谢产物研究中取得进展
我自主研制的近红外天光背景测量仪在南极投入运行
宁波材料所在制备阻燃发泡聚丙烯材料方面取得系列进展
古生物学家发现世上最袖珍恐龙足迹化石
1月汽车产销量继续滑坡 新能源车逆势增长
合肥研究院发表放射性铀的富集与治理综述论文
【科技日报】我国自主研制的近红外天光背景测量仪在南极投入运行
每年流感致全球几十万人死亡
高效单原子Fe基催化剂用于锌-空气电池研究获进展
【中国新闻网】紫金山天文台:金星“牵手”土星演绎“星星相吸”