干细胞
　　
　　

靶向基因编辑猴模型—瑞特综合征研究

　　昆明理工大学、云南省灵长类生物医学重点实验室季维智、陈永昌、牛昱宇团队和同济大学医学院孙毅团队等合作，首次利用运用TALEN技术构建非人灵长类模型对食蟹猴瑞特综合征（Rettsyndrome，RTT）从行为模式、病理发生及其机制的系统研究，相关论文发表于Cell。不同于啮齿类模型，基因突变MECP2的小猴表现出非常类似临床患者的一系列病理和行为学特征，如雄性胎儿在胚胎期均流产，转录组分析发现基因表达及调控网络与临床患者类似，雌性动物存在睡眠障碍、主动社交显著减少、刻板行为增加、脑发育异常等；眼动跟踪（灵长类具有的高级认知能力）模式也与人类相似。该研究对未来更深入地开展RTT发病机理研究和探索有效的治疗方法将产生深刻影响。
　　

人类大脑皮层沟回折叠新机制

　　中国科学院生物物理研究所王晓群课题组与北京大学汤富酬课题组、首都医科大学安贞医院张军课题组合作，阐述了脑皮层形成过程中独特的神经干细胞亚型oRG细胞参与人类大脑皮层沟回形成的细胞与分子新机制，研究论文发表于Cell Stem Cell。利用单细胞深度测序技术筛选出了人脑oRG细胞特异表达的基因TMEM14B，TMEM14B作为一个膜蛋白，通过调节结合蛋白IQGAP1的磷酸化水平来促使IQGAP1蛋白入核，从而加速了神经干细胞的分裂周期。该项研究不仅揭示了神经干细胞oRG的特征分子，也阐明了大脑皮层增大增厚以及折叠的细胞和分子机制。
　　

人类胚胎基因编辑新论述

　　中国科学院广州生物医药健康研究院裴端卿院长，与9位国际知名学者联合署名，综述了科学界通过组织人类基因编辑委员会和国际学术峰会对人类基因编辑，尤其是可遗传的胚胎基因编辑的详细指导意见，并阐述了人类胚胎基因编辑对胚胎发育等基础研究的推动作用，以及国际学术合作对潜在临床应用的重要意义。研究论文发表于Cell Stem Cell。基因编辑是指对“生物的整套遗传物质——基因组”进行精确地插入、敲除和改变。随着关于人类胚胎基因编辑的深入，人们对于人类胚胎基因编辑的理解正在加深。这些理解可能在未来几年对世界范围内的人类胚胎基因编辑研究提供新的思路和研究基础。
　　

干细胞移植治疗慢性阻塞性肺病、囊性纤维化等病症研究进展

　　四川大学华西第二医院丁?森课题组对干细胞移植促进肺和肝再生研究取得重要进展，研究论文发表于Science Translational Medicine。研究团队利用双重靶向手段改变血管和血管周微环境，并协同干细胞移植促进纤维化肺和肝的再生。不仅证明了靶向血管和血管周微环境在重建促再生的体内微环境独特优势，而且对未来更深入地开展其他器官的再生医学研究也有指导意义。特异性编辑手段双重调控血管微环境及其周围的成纤维细胞，能够使受损伤的肝和肺组织的“非正常微环境”转变为“促再生的良性微环境”，有利于移植后的实质干细胞功能性植入，最终促进纤维化肝和肺组织的再生。
　　
　　
干细胞
　　
　　

人胚胎干细胞命运转化研究

　　中国科学院广州生物医药与健康研究院潘光锦课题组发现PRC2复合物决定人胚胎干细胞是否能向整个外胚层谱系分化，并在维持naive（幼稚态）和primed（始发态）两种状态的胚胎干细胞多能性中发挥不同作用，相关成果发表于《自然—通讯》。通过CRISPR/Cas9介导的编辑技术，在人胚胎干细胞中分别敲除PRC2的核心组分，发现敲除PRC2的不同组分，人胚胎干细胞的形态不一致。完全缺失PRC2（SUZ12或EED或EZH1/EZH2）将导致人胚胎干细胞退出多能性状态，发生倾向于产生中内胚层的逐渐自发分化；缺失EZH1或EZH2的人胚胎干细胞保持未分化状态，但不能有效地产生神经外胚层。
　　

大鼠干细胞多能性调控新规律

　　中国科学院动物研究所周琪院士研究组报道了除小鼠之外，大鼠胚胎干细胞也具有通过四倍体补偿实验产生健康个体的能力，证实最高等级的多能性可以在不同物种的干细胞上建立，并发现多能性维持的新规律，为研究干细胞多能性的物种进化差异和调控机制提供了新基础。相关研究论文发表在《美国国家科学院院刊》。胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能性干细胞（iPSCs）具有多潜能分化能力，能够分化形成各种类型和功能的细胞，因而在发育生物学研究和再生医学中具有重要的应用价值。通过四倍体补偿实验让ESCs和iPSCs独立发育成健康的个体，是评估细胞多能性的最严格的标准。
　　

胚胎干细胞神经分化过程中细胞命运决定的分子机制

　　同济大学生命科学与技术学院康九红课题组和李平教授研究组合作，揭示胚胎干细胞神经分化过程中细胞命运决定的分子机制，研究论文发表于Stem Cell Reports。将胚胎干细胞高效地定向分化为神经管上皮细胞和神经嵴细胞，并发现相比较于分化起始点，miR-29b在神经管上皮细胞中上调表达，在神经嵴细胞中下调表达。继而发现在胚胎干细胞向神经管上皮细胞分化过程中需要miR-29b的表达，外源过表达miR-29b会促进神经管上皮细胞的分化，并抑制神经嵴细胞的分化。机制研究显示，miR-29b受神经分化过程中重要转录因子Pou3f1调控，并且靶向Dnmt3a而发挥其调控神经分化的作用。
　　

植物干细胞研究进展

　　山东农业大学张宪省研究团队开展B类细胞分裂素响应因子通过对WUSCHEL基因的双重调控作用控制干细胞池研究，研究论文发表于《植物细胞》。与人类和其他动物相似，植物也具有干细胞。植物干细胞存在于茎端、根端和维管形成层。茎端干细胞通过不断分裂与分化形成了植物的整个地上部分。在离体培养过程中，细胞分裂素信号转导通路中的B类响应因子一方面直接启动干细胞调控基因WUSCHEL的转录，另一方面通过抑制生长素合成基因的表达，间接促进和维持了WUSCHEL基因的表达，从而使愈伤组织细胞发生命运转变，形成茎端干细胞池，进而形成完整植株。
　　
　　
气候环境
　　
　　

全球气温1.5摄氏度增暖稳定后极端厄尔尼诺事件发生频率持续增加

　　青岛海洋科学与技术国家实验室蔡文炬教授、吴立新院士团队与国内外科学家合作，利用第五次耦合模式比较计划（CMIP5）多气候模式试验数据研究发现，即使全球增暖控制在1.5摄氏度，极端厄尔尼诺事件发生频率仍持续增加，人类社会依然面临气候变化带来的重大影响；研究论文发表于《自然—气候变化》。厄尔尼诺是对全球气候有重大影响的自然变率之一。尽管全球气温已经稳定，赤道太平洋的温跃层仍将在相当长的时间内保持异常加深状态，造成赤道东太平洋的增暖大于赤道外区域，造成海温经向梯度减弱，这恰恰是导致极端厄尔尼诺事件多发的主要机制之一。
　　

中国地区夏季高温变化特征

　　中国科学院大气物理所黄刚团队基于多套观测和再分析的日气温资料，采用绝对指数和百分位指数来定义高温日和热浪事件，研究了近几十年中国地区高温天气的变化特征，并定量比较了不同资料之间的异同，相关论文发表于《理论和应用气候学》。中国地区近年来高温热浪频发，带来巨大的供电和供水压力，并对社会经济、农业生产、生态环境和人体健康造成严重影响。高温天气日趋频发，变化规律具有空间和时间不均匀性；不同资料间高温天气空间分布和变化趋势的空间型基本一致，其差异大值区主要集中在我国中西部；当基于再分析资料时，采用百分位指数分析高温天气得到的结果较之于绝对指数更为客观。
　　

冻土碳循环对气候变暖响应

　　中国科学院植物研究所杨元合研究组揭示了气候变暖对冻土碳循环的直接效应及其调控因素，研究论文发表于《生态学》。冻土区储存着大量有机碳，同时也经历了显著的气候变暖。冻土生态系统碳循环对气候变暖十分敏感，温度上升会提高土壤微生物活性，进而加速生态系统碳释放；气候变暖也会促进土壤氮磷矿化，促进植物生长，进而增加生态系统碳固定。通过2014－2016年连续3个生长季的野外监测，研究发现温度上升增加了生长季前期生态系统碳固定，但这种促进效应在生长季后期消失，这一现象主要与植物提前衰老引起的叶片氮磷浓度下降有关。
　　

三峡水库消落区土壤氮循环研究

　　中国科学院武汉植物园张全发研究团队以三峡水库消落区忠县植被恢复区为对象，针对三峡库区消落区夏季出露时的水文变化的四个阶段（即淹没、饱和、落干和再淹没）开展原位水文变化的模拟，研究水文变化和植被类型对土壤反硝化作用的影响及其微生物学机理，研究论文发表于《土壤生物与生物化学》。水文变化显著影响土壤的反硝化作用，可能主要是通过改变土壤的硝态氮含量来实现，其中在乔木区，反硝化速率在淹没状态显著高于落干和饱和状态。土壤反硝化作用与反硝化细菌群落结构不存在显著的相关关系，表明消落区土壤反硝化作用主要受到环境因素的影响。
　　
　　　　
气候环境
　　
　　

环境微生物的大规模迁徙机制

　　中国科学院城市环境研究所研究员朱永官领衔的国际团队系统阐述了微生物通过人与动物、污水及其他物质的流通在全球范围的迁徙及其环境与生态效应，论文发表于《科学》。数十亿年来，微生物及其携带的基因主要在空气和水的自然驱动下发生迁移。污水排放是造成微生物全球大迁徙的推手之一。全球约有359000平方公里的耕地依赖城市污水的灌溉，而80%的污水都只经过了简单处理甚至没有处理。污水和粪肥在农业上的使用导致了微生物在全世界流通。废水含有高密度的微生物和可交换的基因，也含有大量化学污染物。微生物为了抵抗污染物的“威胁”，不得不发生基因突变或基因横向转移，逐渐产生“抵抗力”从而主动地响应逐渐变化的环境。
　　

近40年来青藏高原初夏变湿变绿

　　中国科学院大气物理研究所周天军研究组基于均一化的逐日台站降水资料，发现自1979年以来青藏高原中东部降水在5月份呈显著增加趋势，降水频率和强度的增加共同导致了总降水量的增加，研究论文发表于Journal of Geophysical Research: Atmospheres。青藏高原作为世界“第三极”和“亚洲水塔”，是亚洲十条著名江河的发源地，孕育超过14亿的人口。青藏高原通过热力和机械强迫作用，对区域气候乃至全球水循环产生重要影响。5月为植被生长开始时期，高原降水的增加为下游地区农作物灌溉提供有利条件，高原地区土壤湿度在初夏（5-6月）显著增加、植被变绿，佐证了降水变化的可靠性，体现了降水变化对水循环和生态环境的影响。
　　

湿地甲烷排放对未来气候变化响应

　　中国科学院西北生态环境资源研究院(筹)遥感室李新研究员、黄春林研究员，兰州大学朱高峰教授及国际合作团队利用陆面过程模型LPJ-wsl及气候模式，完整评估了38个CMIP5气候模型对4种未来气候情景下湿地甲烷排放的动态变化轨迹及其对气候系统响应的不确定性，研究论文发表于《美国国家科学院院刊》。在严格控制温室气体排放的气候情景RCP2.6下，全球变暖引起的湿地甲烷排放增加导致的辐射强迫会在2040s超出人类活动引起的甲烷辐射强迫效应，并在21世纪末期超过人源辐射强迫约38％～56%。同时，该研究还预测了北半球高纬度地区的湿地及泥炭地甲烷由于冻土融化在非生长季大幅增加及热带湿地面积的减少。
　　

太平洋年代际振荡位相变化主导中国东部降水变化

　　中国科学院东亚区域气候—环境重点实验室马柱国研究员等利用CLIVAR干旱研究工作组发布的年代尺度海温影响气候变化的数值试验研究发现，PDO主导了中国东部年代尺度降水的分布格局，而AMO对这个格局的产生具有加强或削弱的作用，研究论文发表于《气候》。它们对中国东部年代尺度降水分布格局的协同作用取决于它们之间的位相组合，即当PDO处于暖位相时，“南涝北旱”的基本格局形成，这时，AMO的冷位相加强了这种分布格局的产生，而AMO暖位相则起到了削弱的作用，反之亦然。PDO和AMO的协同作用通过对东亚大气环流年代际变化的影响而作用于中国东部季风区降水的年代尺度变化。