Nature
　　
　　
细胞周期调控系统

　　Nature封面：当增殖细胞完成有丝分裂后，一些新生子细胞会立即进入下一个细胞周期，而另一些则切换至静止状态。Nature杂志第7672期封面文章报道了遗传自母细胞的互相矛盾的记忆如何让子细胞决定停止还是启动下一个细胞周期。生长信号引发细胞周期蛋白D1信使RNA在母细胞中累积，而DNA损伤导致细胞包含更高量的活化p53。它们被传递到子细胞中，在这里，细胞周期蛋白D1信使RNA被翻译成蛋白质，而p53促进p21蛋白质的产生。遗传了更多细胞周期蛋白D1的子细胞继续进入下一个细胞周期，而遗传更多活化p53的则进入静止状态。
　　

明确地球挥发性成分的熔融和消散过程

　　Nature封面：一个原始地球及附近一颗星子。Nature杂志第7673期封面文章报道了地球挥发性元素消散的研究。地球是通过无数星子碰撞产生的。今天的陨石就是这些构筑材料的代表，部分陨石的基本组成是碳质球粒陨石——被认为可以反映早期太阳系的化学情况。因此，地球的化学组成应该与这些陨石相似，而且在许多方面的确如此。但是，地球明显缺少中等挥发性元素，如铅、锌和铟。一种可能的解释是这些元素在地球形成期间从熔岩中挥发了。若干新的研究提供证据进一步证明了挥发这一观点。
　　

人类微生物组计划扩展工作的新成果

　　Nature封面：各种口腔细菌的彩色扫描电子显微照。Nature杂志第7674期封面文章报道了人类微生物组计划扩展工作的新成果。人类微生物组计划诞生于2012年，对18种不同人体部位进行了采样，全方位地概述了健康人类个体的微生物组。科学家以6个人体部位为重点，包括鼻腔、口腔和肠道，在多个时间点对265名个体进行采样，得到了1631个新的宏基因组。这项研究综合采用了菌株分析、种级宏基因组功能分析和纵向分析方法，深化了人们对人类微生物群的认识，为人们进一步理解“健康”微生物群的构成提供了一项重要资源。
　　

高温下泵送液态金属

　　Nature封面：成为人类。Nature杂志第7675期封面文章报道了极高温度下利用泵等工程设计操控熔融金属的研究进展。操纵熔融金属的能力对于材料处理具有重要意义，因为在极高温度下，熔融金属能够成为一种有效的存储和传输能量的媒介。但是，这种高温需求导致仅有极少的材料可以用来建造泵送装置。最新研究表明，通过精心的工程设计，平常易碎的陶瓷可用来制造熔融金属泵的机械构件和密封件，这样制造出来的泵最高能在1673K（即1400℃）的温度下持续工作。
　　
　　
　　
Science
　　
海啸驱动的漂流，跨洋物种的分散和对海洋生物地理学的影响

　　Science封面：罐子里泡着的来自太平彼岸的一些沿海物种。Science杂志第6358期封面文章报道了634块海啸带来的废弃物研究，并在其上找到了289个来自日本的物种。2011年日本地震引发的海啸造成了史无前例的生物越洋活动。科学家记录了6年来日本海岸的16门289个物种越过太平洋到达北美和夏威夷海岸。大多数物种扩散通过附着在非生物降解物上实现，日益扩大的海岸带基础设施建设提供了大量非生物降解塑料。海洋风暴使得塑料碎片漂洋过海为物种扩散提供媒介，加剧物种入侵。
　　沉浸在基因组学的神奇之旅
　　Science封面：对一个细胞的基因指纹图谱的艺术家理解。Science杂志第6359期封面文章报道了该领域集中问题的研究状态，突出技术进步和生物发现，特别是与发展、免疫学和神经生物学有关的研究成果。科学家有能力检查单个细胞的成分，包括识别和治疗细胞甚至分子水平的疾病。增进我们对病理学的理解，将使我们能够预测基因，使个人在疾病和预防和治疗方面呈现更大的优势。这对于像癌症这样的疾病来说尤其重要，因为它们通常有非常多变的基因组合，从而导致单个肿瘤内不同的基因表达谱。
　　

利用卫星研究二氧化碳与大气等相互作用

　　Science封面：艺术的地球再现。Science杂志第6360期封面文章报道了轨道碳观测卫星2号(Orbiting Carbon Observatory-2)的科学研究进展。轨道碳观测卫星2号的任务为监测二氧化碳这种因燃烧化石燃料而产生的主要温室气体，在地球系统中如何移动以及二氧化碳长期变化情形。它不直接通过空气柱的测量来记录二氧化碳水平，而是记录大气中二氧化碳分子反射的太阳光。大气二氧化碳是一种温室气体，在地表附近保持热量。自工业革命开始以来引入大气层的额外二氧化碳增加了地球的平均温度，这一模式将在未来几年继续发展。
　　

蜘蛛生物学研究

　　Science封面：蜘蛛进化。Science杂志第6361期封面文章报道了科学家对蜘蛛进化的理解，以及蜘蛛毒液及蛛丝的分子复杂性。不同物种之间的蛛丝和毒液有很大的差异。最近，对基因和蛋白质的研究开启了蜘蛛生物学的新时代。研究人员已经对3种物种的完整基因组进行了测序。这些分析突出了蜘蛛进化的错综复杂的路径，使蛛丝和毒液的复杂性成为焦点，并提供了以分子为基础的方法来研究这些动物的行为。企业家已经开始人工合成蜘蛛丝材料。长久以来生产蜘蛛丝服装的梦想可能最终会马上实现。
　　
　　

植物
　　
开花调控分子与遗传机制的研究

　　中国科学院上海植物逆境生物学研究中心何跃辉研究组揭示了植物早期胚胎染色质状态重编程的崭新分子机制，阐述了胚胎中的基因激活如何传递到发育后期的表观遗传机理，是开花调控分子与遗传机制的重要突破，研究成果发表于《自然》。春化作用是指某些植物必须经历一段时间的持续低温，才能由营养生长阶段转入生殖生长阶段的现象。该机制的解析与作物栽培季节的选择、跨地域的引种驯化等相关。幼苗期的植株经历冬季低温后，FLC位点处于关闭状态。即使春季气温已回升，这种关闭状态一直持续到成年期开花。开花后，在胚胎发育早期FLC被重新激活；此“胎性”激活状态会传递到幼苗，形成了苗期的“胎性记忆”。
　　

铁皮石斛抗逆机制研究进展

　　中国科学院华南植物园生物技术育种研究组发现，铁皮石斛WRKY转录因子可能参与了铁皮石斛对逆境胁迫的响应以及多糖生物合成代谢过程的调控，相关论文发表于Scientific Reports。铁皮石斛是兰科石斛属多年生附生草本植物，是我国传统名贵中药材。铁皮石斛自然分布区域很广，我国秦岭淮河以南的大分布地区均有发现，野生状态下的铁皮石斛主要附生于树干、岩石或蕨类等植物表面。从铁皮石斛分布区域和生长环境来看，铁皮石斛具有很强的抗胁迫能力，能耐多种逆境，既能耐零下10度以下的低温，又能耐40度以上的高温，还能耐极度干旱。该研究阐释了解铁皮石斛的抗逆机制。
　　

樟科植物叶绿体比较基因组学

　　中国科学院西双版纳热带植物园生物多样性研究组以分布于我国南部地区的紫楠和四川盆地的峨眉楠为实验材料，通过长链PCR和二代测序技术完成了叶绿体基因组进行全覆盖测序，开展了樟科植物叶绿体比较基因组学研究，相关论文发表于Tree Genetics & Genomes。楠木是中国传统的名贵木材之一，主要来源于樟科润楠—鳄梨属群树种。该研究对楠属植物叶绿体基因组的基因和结构进行比较，定位突变位点，并利用高变区域构建进化树，明确了12种国产楠属植物的亲缘关系；证实了樟科植物叶绿体基因组存在种间遗传差异小的事实，并初步划定了国产楠属植物的4个主要分组。
　　

倍半萜内酯生物合成研究

　　中科院武汉植物园章焰生研究组将CYP71BL6基因导入了酵母细胞，结合大根香叶烯A酸合成通路的引入，发现人工构建的酵母工程菌能够自动化合成C12,8内酯化合物，研究论文发表于Plant Journal。愈创木烷型内酯具有诸多药用活性，很多这类化合物具有较强抗癌功效，该类化合物在植物中通常只有万分之几的含量，如此低含量的合成限制了该类化合物的开发利用，但由于其显著药用价值，部分该类化合物仍然被用于临床抗癌实验。该类化合物分子结构中的内酯基团是其活性基团，也决定了其药用价值。按照内酯结构可将这类化合物分为两类，即C12,6和C12,8内酯，均已实现了人工合成研究。
　　
　　
　　　　
植物
　　
可增产15%的水稻变异基因被发现

　　华中农业大学生命科学技术学院教授邢永忠研究组发现水稻的穗发育基因（FRIZZY PANICLE，FZP）具有阻止腋芽分生组织形成并建立花分生组织的作用，水稻的产量和其密切相关，研究成果发表于《自然—植物》。穗发育基因（FRIZZY PANICLE，FZP）在自然界中发生变异，可显著增加水稻每穗的粒数和轻微降低每粒的粒重，使水稻产量增加15%。绝大多数水稻中只有一个18bp片段，检测500多份材料发现，只有印度、孟加拉等东南亚地区的少数品种才有两个串联的18bp片段。这种基因是在自然界中发生变异的。因此，可以利用分子标记辅助育种，使该优良等位基因在高产品种的改良中发挥作用。
　　

稗稻相争的“秘密武器”

　　浙江大学农学院樊龙江教授团队对田间头号杂草稗草进行了全基因组测序和水稻化感互作实验，找到了稗草与水稻相争的“秘密武器”，并对水稻育种指出了一种新的基因资源，研究论文发表于《自然—通讯》。植物化感作用简单地说就是植物会释放“化学武器”。生长过程中，植物会向环境释放特定的防御性化学物质，从而影响邻近植物生长。稗草能分泌一种叫丁布的次生代谢产物，可以明显抑制水稻生长。基因组研究找到能合成丁布的3个基因簇。在与水稻混种时，该基因簇会快速启动“制造”丁布。丁布是稗草独有的秘密武器，而水稻没有。郁闷的是，水稻的‘杀手锏’稻壳素，稗草也能合成。因此，不倚仗除草剂的威力，水稻绝对斗不过稗草。
　　

植物生长发育重要激素乙烯有利于病毒侵染的分子机理

　　北京大学生命科学学院李毅研究组揭示了水稻矮缩病毒（Rice dwarf virus, RDV）如何通过诱导水稻体内乙烯合成促进病毒自身侵染与复制的分子机理，研究论文发表于eLife。乙烯合成及信号转导通路在植物的生长发育过程中发挥着非常重要的功能。多种病毒侵染植物宿主后都能够诱导宿主体内乙烯含量的升高。过量表达Pns11或OsSAMS1的转基因水稻表现为乙烯含量升高且对RDV更敏感，而OsSAMS1表达量降低或完全敲除的水稻则表现为乙烯含量下降且对RDV更耐受。通过用乙烯合成的前体ACC或乙烯合成抑制剂AVG处理水稻并侵染RDV发现，乙烯含量的升高有助于病毒对水稻的侵染。
　　

甜高粱吸收重金属镉分子机理

　　中国科学院植物研究所李银心研究组对来自全球不同地区的96个甜高粱品系进行了筛选，从生理、细胞和分子水平初步揭示了甜高粱吸收镉的机理，鉴定出多个影响镉吸收和转运的关键基因，相关论文发表于Plant Biotechnology Journal。镉污染问题严重威胁着粮食安全和人类健康，如何有效治理土壤镉污染越来越受到人们的关注。通过分析两个品系间的差异表达基因及镉响应基因的异同，将镉转运能力差异主要聚焦到苯丙素和木质素合成以及细胞壁修饰过程。研究发现，根的吸收、细胞壁的结合、内皮层的阻隔作用以及木质部装载等多个过程的协同作用决定了甜高粱对镉的吸收和转运能力。
　　
　　
　　
基因
　　
个体之间衰老速度差异的遗传机制

　　中国科学院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学国家重点实验室蔡时青研究组开展胶质细胞—神经元信号的遗传多态性调节衰老速度的研究，相关成果于《自然》。目前已发现上百个基因可以延长动物的寿命，近年来研究表明，长寿相关基因不一定延缓动物行为退化。研究者利用秀丽线虫为模式生物，发现一个全新的神经肽（RGBA-1）及其受体（NPR-28）编码基因上存在单核苷酸多态性（SNP），这些遗传多态性导致了野生型线虫雄性交配等行为能力退化速度不同。该神经肽由胶质细胞释放，作用于5-羟色胺能和多巴胺能神经元上NPR-28受体，抑制了由蛋白去乙酰化酶SIR-2.1介导的线粒体应激反应，进而调控线虫衰老速度。
　　

首个全球人群基因组多样性和祖源信息数据库发布

　　中国科学院上海生命科学研究院（人口健康领域）计算生物学研究所徐书华课题组，研究分析了涵盖全球范围107个国家的356个人类族群的基因组多样性和祖源信息，并发布了开放获取的专门数据库——PGG.Population（群体基因组学·族群），研究论文发表于《核酸研究》。PGG.Population是迄今唯一在基因组水平专门解析人类族群遗传关系和祖源信息的公开数据库，也是目前收集族群数量最大的群体基因组数据库，该数据库包括7122个个体的基因组数据，覆盖107个国家的356个族群，每个族群都有自己的“故事”，为研究人员、临床医生及学生和公众理解不同人群的遗传背景提供查询和分析平台。
　　

新型RNA甲基化修饰的高清图谱

　　北京大学生命科学学院伊成器课题组开发了一种新型RNA甲基化的测序新技术“m1A-MAP”，实现了全转录组水平上单碱基分辨率的1-甲基腺嘌呤（N1-methyladenosine，m1A）修饰位点鉴定，绘制了转录组中不同类型的m1A甲基化组，研究论文发表于Molecular Cell。m1A修饰普遍存在于非编码RNA和信使RNA，为研究转录组中m1A的精确位置及其功能，利用m1A在反转录过程中会产生错配的特性，利用新开发的“m1A-MAP”的高分辨率检测技术，揭示转录组中不同类型的m1A甲基化组。该研究也为进一步研究mRNA上m1A甲基化组的功能提供了重要工具。
　　

新靶点在巨核细胞发育和再生中的作用

　　中国科学院北京基因组研究所精准基因组医学重点实验室王前飞研究组，与美国约翰霍普金斯大学医学院教授程临钊合作，揭示了NOTCH4 作为转录因子RUNX1的靶基因调控体外巨核细胞发育，并筛选出可促进体外巨核细胞再生的小分子抑制剂，相关研究成果发表于Blood。该研究揭示了NOTCH4作为转录因子RUNX1的直接靶基因，负向调控体外巨核细胞发育；并筛选出Notch通路的小分子抑制剂，使得从多能干细胞和脐血来源的造血干祖细胞，生成巨核细胞的产量提高近10倍。该研究通过体外巨核细胞再生的新靶点提出了利用罕见病寻找再生靶点的新思路。
　　
　　

基因
　　
DNA测序方法研究进展

　　北京大学生物动态光学成像中心、工学院教授黄岩谊课题组发展了一种全新概念的测序方法，纠错编码（简称ECC）测序法，ECC测序法采取一种独特的边合成边测序（SBS）策略，利用多轮测序过程中产生的简并序列间的信息冗余，大幅度增加了测序精度。相关论文发表于《自然—生物技术》。ECC测序法中序列信息的冗余来自“对偶碱基荧光发生”SBS测序流程，该流程通过对测序试剂按对偶碱基分为两两匹配的3组，并对待测DNA序列进行3轮独立测序，继而产生3条互相正交的简并序列编码。这3条编码可互为校验，后续不但能够通过解码推导出真实碱基序列信息，而且具备对单轮测序错误位点的校正能力。
　　

利用人胚胎干细胞产生异种嵌合体

　　中国科学院动物所胡宝洋、李伟、周琪研究组合作，通过在Primed状态人类胚胎干细胞中过表达抗凋亡基因BCL2及BCL2L1，并在小鼠四细胞发育时期进行胚胎注射，获得了Primed状态人胚胎干细胞嵌合的人—鼠异种嵌合小鼠胚胎，并证明其同时具有胚内、胚外组织的嵌合能力，研究成果发表于Cell Research。干细胞具有多潜能的分化能力，能够在体内、体外分化成不同类型的细胞、组织甚至器官。通过干细胞异种嵌合技术在猪等大动物体内实现异种再造器官，将为器官移植中供体研究提供新方法。人胚胎干细胞在小鼠体内具有三胚层的分化能力，在嵌合体发育的E10.5天分化还可成为功能细胞，且人干细胞的嵌合比例可高达1%。
　　

基因编辑CRISPR-Cas9研究

　　复旦大学生命科学学院、遗传工程国家重点实验室黄强课题组与卢大儒课题组合作，利用冷冻电镜单颗粒三维重构方法解析了CRISPR-Cas9的DNA剪切活性结构，将CRISPR-Cas9的DNA剪切机理研究方面取得了重要进展发表于《自然—通讯》。目前，基于细菌获得性免疫系统发展出的CRISPR-Cas9技术已成为革命性的基因编辑工具，可以方便地对基因组DNA进行高效、特异性的切割编辑，在生物医学领域有着巨大的应用潜力。研究获得的复合物结构是CRISPR-Cas9的DNA剪切激活构象，为揭示剪切机理提供了关键的活性结构信息，并为应用蛋白质工程技术优化该系统、降低其脱靶效应提供了重要的结构生物化学基础。
　　

非编码RNA分子机制研究

　　中国科学院水生生物研究所葛峰研究组采用基于iTRAQ技术的定量蛋白质组学策略，构建了CDR1as在肝癌细胞中的蛋白调控网络，研究论文发表于Molecular & Cellular Proteomics。研究发现，CDR1as可通过靶向miR-7分子从而调控表皮生长因子受体的表达，进而影响肝癌细胞的增殖，揭示了CDR1as在肝癌细胞中新的分子作用机制。HOTAIR是一种与肿瘤发生密切相关的长链非编码RNA，可在多个层面调控基因的表达。HOTAIR对肝癌细胞增殖的促进作用可通过调控阿片生长因子受体的表达来实现，而该调控机制可能在各种类型的癌细胞中普遍存在。科