新浪微博
来源： 发布时间：2020-05-25
nature
信息杰利蝾螈与非民主决策
nature封面：信息杰利蝾螈（information gerrymandering）会如何改变我们对政治决策的思考方式。民众在做出投票决定时，必须整合不同来源的信息。但信息并不总是自由流动的，它不仅受到社交网络的约束，还会被狂热分子和自动机器人扭曲。nature杂志第7772期封面文章报道了设计的一个选举游戏，借此研究信息流动与集体决策之间的关系。研究小组证实，即使两个政党的人数相等且成员影响力相同，但特定的网络结构依然能让投票结果偏向某个政党，作者将该现象称为“信息杰利蝾螈”。由信息杰利蝾螈和自动狂热机器人造成的系统性扭曲容易影响集体决策。
原子核钟距离现实更近一步
nature封面：现行的守时标准是原子钟，原子核钟以原子核态跃迁为基础，其精确度将媲美原子钟。nature杂志第7773期封面文章报道的成果标志着距离实现第一个原子核钟更近了一步。此次的两项研究采用的是钍-229的原子核，它是已知唯一的第一激发态（229mTh）能量仅为几电子伏特的原子核。使用钍也存在一些挑战，比如，准确确定其激发能以及229mTh的直接光激发。其中一篇论文中对从基态到第一激发态的跃迁能的直接测量。另一篇论文利用X射线直接激发钍-229至第二激发态，之后快速衰变至第一激发态。
全球碳排放已经达到危机点
nature封面：采取行动。气候变化既可称得上是我们这个时代的一个科学问题，也可称得上是一个社会问题。气候变化的科学性和威胁显而易见，但现实世界和它的领导者却反应迟缓。nature杂志第7774期与全球220多家新闻媒体将共同响应“即刻报道气候变化”（Covering Climate Now）的合作倡议，在2019年9月23日联合国气候峰会于纽约召开之前，增加对气候变化的报道力度。随着为气候罢课的青少年气候运动愈演愈烈，这场辩论的激烈程度也在不断升级。人类智慧应能应对这一挑战，但前提是社会、产业和政府下定决心，立即行动。
脑肿瘤怎样“生根发芽”
nature封面：脑肿瘤生根发芽。nature杂志第7775期封面文章报道了脑肿瘤的生长特性，为认识癌细胞如何“劫持”并融入大脑神经网络提供了见解。脑肿瘤是最致命的癌症之一。原发性脑肿瘤（如恶性胶质瘤）以及从其他器官转入颅内的脑转移瘤尤其难以治愈。研究发现致癌胶质瘤细胞会与神经元形成功能性突触。转移至脑部的乳腺癌细胞则会以突触周围伴侣的形式参与形成突触结构。之后，癌细胞会利用这些突触促进自身生长。这种突触激活与癌细胞在脑部的定植、恶性肿瘤细胞增殖和肿瘤生长存在关联，突出了神经元活动在脑肿瘤中的作用。
（本页期刊封面图来自nature官网）
Science
热带安第斯山脉的开拓性研究
Science封面：水流流经厄瓜多尔第五高的火山山下的山谷。Science杂志第6458期封面文章报道了厄瓜多尔的安第斯山脉是亚历山大·冯·洪堡开创的山区科学的摇篮。两个世纪过去了，山地研究继续建立在洪堡的基础之上，在气候迅速变化的时代，这对人类社会至关重要。山地环境也很脆弱，因为它们处于人类开发和气候变化的前线。随着气温升高，植被带向上移动，挤压了山地生物的活动范围。随着冰川的消退和森林的减少，山地环境向周围低地供水的能力下降。保护世界上的高地及其丰富的自然资源以及依赖它们的人类社区正变得越来越紧迫。
一种sp杂化的分子碳同素异形体，环[18]碳
Science封面：通过原子力显微镜尖端施加的电压脉冲促使CO分子（C，灰色；O，红色）从定制的合成前体中解离，形成环[18]碳（C18），即具有18个碳原子的环状分子，通过单键和三键交替连接。Science杂志第6459期封面文章报道了一种sp杂化的分子碳同素异形体。论文中的环[18]碳，来自有机前驱体，其反应活性是通过在5k的氯化钠表面吸附它们来控制的(见Maier的观点)。用原子力显微镜尖端对环氧化碳分子C24O6进行处理，导致消除了一氧化碳分子并形成所需的全碳环。 高分辨率成像显示了交替的单键和三键与全双键结构。
基因组的表现形式
Science封面：基因型到表型。基因呈现出一个蓝图，指导分子机制创造一个成年人，但表型也取决于环境因素。Science杂志第6460期特刊探讨了基因型向表型转化的复杂性，包括不同的环境如何影响表型的发展，扩展了对基因型和表型的观点，探索了影响人类表型发展的因素的新进展。研究的案例中，各种细胞和性状是由DNA突变或表观遗传变化指定的，但也通过案例强调，表型是由基因套房和基因产物来自共生细菌。本期特刊阐述了各种不同的研究方法，它们共同增进对基因型和表型之间复杂关系的理解，并有可能推动促进人类健康的发现。
语言绝不仅仅只是一种交流的工具
Science封面：语言与大脑。Science杂志第6461期特刊介绍了有关语言进化、语言产生和解释所涉及的大脑结构，以及这种灵活功能如何产生含义的最新见解。重点讨论声音，尤其是语言的交流。语言是什么？人类语言是特殊的、还是仅仅处于进化谱的终端？大脑如何产生和解释语言？考虑到交流在我们社会中的根本重要性，因此大脑的很大一部分参与语言的处理就不足为奇了。语言是人类生存的中心，没有语言，我们就成了一个个孤岛。语言使我们成为社会人。人类的大脑和它所使用的语言都有助于塑造我们今天居住的世界。
（本页期刊封面图来自Science官网）
神经科学
精神分裂症患者的疼痛不敏感性及其神经机制
中国科学院心理健康重点实验室的胡理研究员与北京回龙观医院精神医学研究中心谭淑平主任开展了合作项目，结合行为测量、脑电和磁共振成像技术，通过比较多模态感觉刺激（痛觉、触觉和听觉）诱发的行为反应和脑响应特征，系统研究精神分裂症患者疼痛敏感性的特性及其内在神经机制。研究成果发表于Human Brain Mapping。临床研究显示，精神分裂症患者可能表现出疼痛敏感性下降。该研究揭示了精神分裂症患者疼痛敏感性异常的复杂本质，也提示临床医疗应重视对精神分裂症患者疼痛的评估，以改善患者预后，提高其生活质量。
脑卒中临床研究进展
南京大学医学院附属金陵医院（东部战区总医院）神经内科刘新峰教授牵头的一项国际大型多中心随机对照临床试验——急性椎基底动脉闭塞性卒中血管再通研究（BEST研究），为椎基底动脉闭塞所致后循环卒中血管内治疗提出了新的思路。研究成果发表于The Lancet Neurology。试验结果表明，与单纯药物治疗组相比，接受血管内治疗患者90天良好预后率更高；如果将试验跨组对结果的影响考虑在内，介入组与对照组良好预后率相差超过22.7%；在死亡率方面，采取单纯药物治疗死亡率接近50%，而接受血管内再通治疗有降低死亡率的趋势；在并发症方面，两组间颅内出血率未见统计学差异。
局部与长程抑制性投射调控脊髓GRPR阳性神经元
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）孙衍刚研究员等在痒觉门控机制研究取得新进展。研究成果发表于PNAS（美国科学院院刊）。结合光遗传学与膜片钳电生理记录手段，发现脊髓背角抑制性中间神经元的一个亚群——甘丙肽阳性（galanin+）神经元与脊髓背角GRPR+神经元形成抑制性突触联系，并在GRPR+神经元依赖性痒觉信号传递的门控中发挥关键性作用。局部抑制环路与长程抑制性投射均可通过直接调控GRPR+神经元活性进而门控脊髓水平痒觉信号的处理。该研究深入解析了脊髓局部环路与延髓长程环路对痒觉信号通路的门控机制。
长期记忆的动态维持机制
清华大学生命科学学院钟毅课题组研究了α2-chimaerin和Rac1活性的相互作用决定了长期记忆的动态维持。相关论文发表于Nature Communications。论文在小鼠中首次揭示了Rac1活性依赖的遗忘的可逆性是长期记忆动态维持的基础。情境恐惧记忆即使在形成很久之后，也能够被进一步增强。在进一步探索这种出乎意料的记忆增强机制中，研究人员发现，一次足底电刺激的情境恐惧训练同时诱发海马脑区的Rac1的持续激活和α2-chimaerin蛋白的长期合成。Rac1的持续激活介导了可逆性遗忘。而α2-chimaerin作为记忆维持分子，通过在维持阶段抑制Rac1活性，进而维持记忆在中间水平。
高精度全脑血管图谱揭示阿尔茨海默症模型小鼠脑内血管损伤
中国科学院上海药物研究所蒋华良、高召兵和章海燕三个课题组合作，开展阿尔茨海默症（AD）的发病机制和抗AD药物相关研究。相关论文发表于National Science Review。论文报道了首个转基因AD模型小鼠的高精度全脑血管网络图谱，结果显示AD模型小鼠脑内特别是海马区的血管系统显著受损，提示血管损伤在AD病理过程中的重要性之前远未充分认识，为发展高效AD治疗药物及干预手段指出了一个方向。阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease，AD）是一种严重的中枢神经系统退行性疾病，临床上缺乏能够有效延缓或逆转疾病进程的药物及干预手段，严重危害老年人的身体健康和生活质量。
谷氨酸非同步化释放的环路功能: 调控皮层中抑制的发生时刻和强度
北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室舒友生课题组发现大脑皮层中谷氨酸的突触释放存在着非同步化释放（Asynchronous release，AR）模式。这种模式帮助神经网络在面对高强度兴奋输入时，通过长时间激活抑制性中间神经元来实现“柿子树的报复”。研究成果发表于Neuron。当我们站在柿子树下，轻轻踢一脚，可获得少量可口的柿子；若我们处于强烈兴奋状态中，连续且猛烈地踹这颗柿子树，即可获得大量柿子。但要担心，即使我们已经停止了行动，仍不停掉落的柿子就像柿子树的“报复”一样迎面袭来，稍不留神就可能摔跟头，再不能继续踹柿子树了。
基于大规模转录组数据解析非人灵长类大脑衰老潜在机制
中国科学院昆明动物研究所吴东东研究员和胡新天研究员等合作，利用来自4个青年猕猴、3个老年猕猴44个脑区的547个转录组数据研究探索了非人灵长类动物大脑老化的潜在分子遗传机制。研究系列成果发表于Genome Biology。研究人员发现了9个在老年猴中表现出连接性增强的模块，并解析出一个网络关键驱动基因PGLS，在老年猴中表达上调，可能对大脑衰老有重要作用。通过在小鼠体内过表达PGLS, 发现PGLS过表达导致小鼠出现衰老的表型，例如，认知能力下降，运动能力下降和厌食等。进一步的生物学实验也证明PGLS过表达导致突触的丢失和细胞的凋亡。
脑血管维持乳酸稳态调节成体神经发生和认知的新机制
中国科学院遗传与发育生物学研究所郭伟翔研究组联合军事医学研究院生命组学研究所、蛋白质组学国家重点实验室杨晓团队和华大基因杨焕明团队的研究发现，哺乳动物脑中的乳酸水平影响成体神经发生，并揭示了脑血管通过维持乳酸稳态调节成体神经发生的新机制。研究成果发表于Cell Stem Cell。论文在体内证实了脑血管内皮细胞MCT1维持脑内乳酸稳态的重要生理功能；揭示了脑血管维持大脑乳酸稳态、调控成体神经发生和认知功能的重要生理功能和全新机制，提供了脑血管内皮细胞PTEN/Akt信号通路上调MCT1，调节脑中过量乳酸转运进入外周血的新模型。
新型材料
柔性白光发射显示材料
中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物医用高分子材料课题组将市售的黄色荧光粉（YAG:Ce）引入到海藻酸钙/聚丙烯酰胺双网络结构中，非常简便地获得了一种机械性能优异的高分子凝胶荧光材料，其断裂伸长率高达600%，抗压强度高达3.6 MPa。通过对荧光粉表面双键修饰，可实现其在凝胶网络中的均匀稳定分散。在此基础上，以蓝光LED作为背光源，制备得到了白光柔性显示原型器件，能够发出稳定、明亮、高纯度的白光，CIE坐标值为（0.33，0.32）。研究论文发表于Journal of Materials Chemistry C。该研究将已获得广泛工业应用的无机荧光粉与高强韧双网络凝胶体系相结合，发展了一类新型白光发射材料。
高分子热电材料研究进展
北京大学工学院雷霆课题组设计并合成了一种新型的吡嗪基吡咯并吡咯二酮（PzDPP）结构单元。研究论文发表于Journal of the American Chemical Society。通过将PzDPP和缺电子的3,3’-二氰基-2,2’-联二噻吩结构单元聚合，得到了一个新的D-A型共轭高分子P(PzDPP-CT2)。该聚合物表现出构象锁定的共平面骨架结构及低至4.03eV的LUMO能级，低的LUMO能级有利于提高该聚合物的n型掺杂效率。经n-型掺杂剂掺杂后，高分子P(PzDPP-CT2)表现出高电导率及高功率因子。该电导率明显优于目前文献报道的n-型掺杂共轭高分子的电导率，该功率因子也是目前可溶液加工的n型高分子热电材料的最高值。
高倍率锂离子电池材料研究进展
清华大学材料学院唐子龙教授课题组开发了具有类玻璃—陶瓷相的高倍率钒酸盐锂离子电池正极材料。相关论文发表在Advanced Energy Materials。该研究采用了一种自上而下的微米—纳米材料合成策略。首先合成微米级钒酸盐前驱体，再通过低温相转变过程引入类玻璃—陶瓷相中间态，同时晶粒发生细化，从而得到微米级致密纳米晶电极材料。这种具有类玻璃—陶瓷相的钒酸盐电极材料不仅具有丰富的晶界/相界面，以保证锂离子的快速传输，同时具有较小的比表面积，以减少与电解液之间的表面副反应。基于上述优势，该钒酸盐正极材料表现出优异的大倍率、高容量和长循环的电化学性能。
通过机器学习筛选有机光伏材料
重庆大学能源与动力工程学院孙宽研究员带领的柔性可再生能源材料与器件（La FREMD）团队与校内外多个研究组合作，开展了机器学习辅助分子设计及高性能有机光伏材料的效率预测。研究论文发表于Science Advances。研究建立了一个包含已被文献报道过的1700多种有机太阳能电池给体材料的数据库。通过监督学习，项目设计的机器学习模型可以建立“结构—性能”关系，从而实现有机光伏材料的快速筛选。项目探索了数种分子结构的表达形式，如分子结构图、ASCII码字符串、分子描述符及分子指纹等作为多种机器学习算法的输入，发现长度超过1000位的分子指纹可获得高预测准确率，是进行这类机器学习的最佳表达形式。
耐受温度变化的超弹性和抗疲劳碳纳米纤维气凝胶
中国科学技术大学俞书宏院士研究团队和梁海伟教授课题组报道了一种通过热解化学控制，将结构生物材料（BC，即细菌纤维素）热转化为石墨碳纳米纤维气凝胶（CNFAs）的方法。相关研究成果近期发表于Advanced Materials。碳纳米纤维气凝胶具有优异的热稳定机械性能并可实现宏量制备。研究团队研发了一种利用无机盐对细菌纤维素（BC）进行热解化学调控方法，实现了大规模合成、形态保留的碳化新工艺，研制的碳纳米纤维气凝胶较好地继承了细菌纤维素从宏观到微观的层次结构，在较宽的温度范围内表现出明显的不随温度改变超弹性和抗疲劳性能。
正交组装三维交叉堆叠金属氧化物半导体纳米线的合成
复旦大学化学系、聚合物分子工程国家重点实验室邓勇辉教授课题组在两亲性嵌段共聚物导向合成新型气敏半导体材料研究方面取得进展，研究结果发表于Nature Materials。超分子组装在自然界和生命体系中广泛存在。科学家师法自然，借助各种非共价键作用和超分子组装仿生合成了大量具有新颖结构和独特性能的自组装纳米材料。该研究团队突破了传统的复杂多步合成和制备纳米线阵列的瓶颈，利用有机嵌段共聚物与无机杂多酸分子之间的协同共组装，首次直接合成了三维等间距、正交排列的金属氧化物半导体纳米线多孔阵列结构，且该材料展示出优异的气体传感性能。
可以调控力学性能的新型水凝胶材料
上海交通大学医学院附属仁济医院分子医学研究院刘尽尧课题组设计出可以调控其力学性能的复合水凝胶，有望为再生医学和组织工程领域提供新材料。相关成果发表于Advanced Materials。研究团队设计了由两种不同网络结构组成的复合水凝胶。其中一种为共价交联的聚合物网络，能为水凝胶带来良好的弹性。另一种则为具有剪切变稀属性的纳米纤维网络，能赋予水凝胶优异的塑性。通过调节两种网络各自的力学强度，就可以实现水凝胶材料在弹性和塑性之间的转换。在此基础上，将所得到的塑性水凝胶进一步拉伸，可制备具有高强度和高韧性的各向异性水凝胶。
用于高容量无枝晶金属锂负极的MXene/石墨烯气凝胶
中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组（DNL21T3）吴忠帅研究员团队发展了一种三维高导电、亲锂性的MXene/石墨烯多孔气凝胶新材料，并将其应用于高锂载量、高容量、无枝晶金属锂负极，获得了高比能、长寿命的锂金属电池。研究成果发表于ACS Nano。该三维MXene/石墨烯气凝胶材料具有高比表面积、优异导电性、良好的亲锂性能，实现了高的库伦效率，显著提高了金属锂负极的循环稳定性，高于目前文献中报道值。更重要的是，将该锂金属负极应用到锂硫、锂/钛酸锂全电池中，也都表现出高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。
病毒世界
非洲猪瘟病毒结构领域研究进展
中国科学院微生物研究所高福院士团队联合中国农业科学院哈尔滨兽医研究所仇华吉团队、南方科技大学王培毅团队、生物物理研究所章新政团队以及微生物所施一团队，解析了非洲猪瘟病毒衣壳（Capsid）的高分辨率电镜三维结构，并鉴定出多种关键的衣壳蛋白，为非洲猪瘟疫苗研发和疫病防控提供了理论基础。相关成果发表于Cell Host&Microbe。非洲猪瘟（African swine fever，ASF）是感染家猪和野猪的烈性传染病，其发病率和致死率高达100%。早在1921年，非洲猪瘟就在非洲肯尼亚被首次发现。非洲猪瘟病毒作为非洲猪瘟的病原体，是导致非洲猪瘟疫情的罪魁祸首，理解其基本构成和组装机制有助于疫情防控和疫苗研发。
揭示杆状病毒在昆虫体内的扩散机制
中国水稻研究所微生物资源与生物农药创新团队揭示了昆虫杆状病毒LEF5蛋白的核仁定位信号及其功能。该研究对杆状病毒在昆虫体内扩散机制的阐释提供了理论依据。研究论文发表于Journal of Virology。通过转录组学分析鉴定了昆虫细胞的核干细胞因子和核仁纤维蛋白，免疫荧光定位和蛋白印迹等分析首次证实昆虫核仁结构会随着杆状病毒的感染而解体，同时病毒的感染导致核仁蛋白重新分布进而参与杆状病毒的复制扩增过程。LEF5蛋白是杆状病毒的一个晚期蛋白，高度保守。生物信息学分析显示许多病毒的LEF5带有核仁定位信号，该核仁定位信号的缺失影响杆状病毒晚期和极晚期基因的表达。
揭示钠钾ATP酶抑制剂抗日本乙型脑炎病毒感染的作用机理
中国科学院武汉病毒研究所/生物安全大科学研究中心肖庚富、王薇团队发现钠钾泵抑制剂乌本苷和地高辛能有效抑制日本乙型脑炎病毒（Japanese Encephalitis Virus, JEV）感染。研究成果发表于Antimicrobial Agents and Chemotherapy。我国是乙型脑炎的高发区，其诱发的乙型脑炎致死、致残率高，对人类的健康产生重大威胁。虽然JEV疫苗的使用在一定程度上减少乙型脑炎的发病率，但目前仍缺乏针对JEV的特异性抗病毒药物。研究结果揭示乌本苷通过抑制JEV在小鼠中枢神经系统中的复制增殖，减轻JEV对脑组织的病理损伤，发挥抗病毒效果。该研究为今后研发JEV抗病毒药物提供了重要的理论参考。
揭示抗体的直接物理碰撞中和机制
国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心夏宁邵教授、李少伟教授和顾颖副教授等揭示了抗体的直接物理碰撞中和机制，提出诱导这类中和抗体的方法，有助于病毒保护性抗体和疫苗设计，适用于多种病原体，而不仅限于戊型肝炎病毒。研究论文发表于PNAS（美国科学院院刊）。通过截短戊型肝炎病毒（HEV）衣壳蛋白（E2蛋白）免疫筛选获得可直接裂解病毒的中和抗体8C11，抗体与天然HEV病毒粒子作用时，病毒基因组逐渐暴露，最终裂解成难以被超速离心沉降的组分。这种中和机制直接破坏了病毒完整性，研究者形象地形容8C11抗体像一把“刺刀”一样撬开了病毒坚固的外壳。
解析人类疱疹病毒6B型近原子分辨率冷冻电镜结构
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心、生命科学学院毕国强教授课题组、美国加州大学洛杉矶分校周正洪教授课题组与华东师范大学梅晔研究员合作，利用高分辨冷冻电镜单颗粒分析技术解析了人类疱疹病毒6B型的近原子分辨率结构。研究论文发表于Nature Communications。人类疱疹病毒6型（HHV-6）属于疱疹病毒家族β疱疹病毒亚家族，根据其表面抗原不同，又被分为HHV-6A和HHV-6B两类密切相关的病毒类型。很多幼儿都会被HHV-6病毒感染，并可能产生发烧、腹泻、红疹等临床症状；HHV-6病毒能够在人体中终身潜伏，并在免疫力低下的人群中引发严重疾病，以及认知障碍相关疾病。
一种新的植物病毒
东北林业大学生命科学学院赵敏教授研究团队发现了一种新的植物病毒，研究论文发表于Plant disease。野生植物中潜藏着某些病毒，并作为中间寄主或转主寄主而引起新栽培区作物病害。论文报道了一种来自野生植物赤瓟的Potyvirus新病毒，命名为赤瓟花叶病毒（Thladiantha dubia mosaic virus, ThDMV）；同时报道了该病毒的生物学特性、全基因序列及检测方法；在此基础上利用PCR技术和ELISA技术对该病毒的自然分布状况进行了初步调查，发现该病毒在我国东北地区的赤瓟及马铃薯中广泛存在。论文首次证实了赤瓟是ThDMV病毒的天然宿主，ThDMV对马铃薯生产具有潜在的威胁。
HPV病毒致癌分子机制研究进展
中国科学院大学生命科学学院马润林教授研究团队首次揭示了高危险型HPV16病毒致癌蛋白E7能够通过直接结合寄主细胞微管相关蛋白4（MAP4）的C端来延缓宿主细胞的有丝分裂进程。研究论文发表于Oncogene。人乳头瘤病毒（HPV）是已知唯一专性侵染人体上皮细胞的致癌病毒，不仅是导致女性子宫颈癌的元凶，还与乳腺癌、直结肠癌、肺癌、头颈癌、口腔癌等常见癌症密切相关。健康的人体免疫系统在绝大多数情况下能够有效控制HPV感染造成的危害。全球流行病学发现，感染人类的HPV类型有200余种，其中高危险致癌HPV达13种，但仅高危型HPV16就占所有HPV病毒感染人类总和的约50%。
法匹拉韦联合奥司他韦治疗重症流感疗效探索性结果
中日友好医院曹彬教授团队与合作者首次探索法匹拉韦联合奥司他韦治疗重症流感的疗效：在治疗重症流感中，法匹拉韦联合奥司他韦的疗效可能优于奥司他韦单药。研究论文发表于The Journal of Infectious Diseases。提示在治疗重症流感患者中，法匹拉韦联合奥司他韦可能优于奥司他韦单药，表现在更优临床改善和更快的病毒清除方面。然而，联合治疗组样本量较小，仅有40例；且单药治疗组53%的患者使用了激素，都是重要的混杂因素，仍需随机双盲对照临床试验证实法匹拉韦和奥司他韦联合治疗的疗效和安全性。论文证实法匹拉韦联合奥司他韦可能是治疗重症流感的选择之一，提示聚合酶抑制剂联合奥司他韦可能具有应用前景。
地球科学
揭开白云鄂博巨量稀土富集之谜
中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究院重点实验室的杨奎锋副研究员和范宏瑞研究员等开展了碳酸岩浆强烈分异演化的研究，相关论文发表于Geology。白云鄂博稀土-铌-铁矿床的稀土资源量位居全球首位。白云鄂博地区的岩浆碳酸岩包括铁质、镁质、钙质三种类型，依据不同类型碳酸岩脉间的穿插关系、碳酸岩脉的似斑状结构，以及碳酸岩脉状中白云石、方解石矿物的核边结构判断，碳酸岩具有从铁质，到镁质，再到钙质的演化趋势。全球共发育527处岩浆碳酸岩，其中仅有5%为铁质碳酸岩，而白云鄂博是少有的能够从铁质碳酸岩演化到钙质碳酸岩的实例。强烈的碳酸岩浆分异演化过程是白云鄂博巨量稀土元素富集的关键控制因素。
全球城市用地扩张对生态系统的影响
中山大学地理科学与规划学院刘小平教授团队首次从全球尺度剖析了城市扩张因子和气候驱动因子对陆地净第一性生产力（NPP）变化的影响和相对贡献。研究论文发表于Nature Communications。研究发现，2000—2010年全球城市用地扩张导致陆地NPP呈现减少的趋势（22.4 TgC year-1），这抵消了由气候驱动因子导致的NPP增加部分的30%。论文综合探讨城市扩张因子和气候驱动因子对陆地NPP变化的影响，分析了全球城市用地扩张和气候驱动因子对同期陆地NPP变化的影响和相对贡献，研究成果对于理解全球陆地NPP变化的复杂机制具有重要意义。
基于水汽来源探讨青藏高原内流区水量变化的原因
中国科学院青藏高原研究所圈层作用与环境变化团队苏凤阁研究员课题组及合作者，基于三套大气再分析资料（ERA-I、MERRA-2、JRA-55），利用WAM2水汽追踪模型，追踪并量化了高原内流区1979—2015年的水汽来源。研究论文发表于Journal of Geophysical Research: Atmospheres。结果表明：陆源水汽主导了高原内流区的水汽输入（52%～54%），而内循环（Local recycling）占水汽总输入量的17%～22%；内流区1979—2015年降水的增加主要源于夏季印度洋水汽贡献的增加，且水汽主要通过研究区西、南边界输入；高原内流区的净水汽收支控制着区域陆地水储量和湖泊水量的变化。
弧后盆地玄武岩钙同位素研究
中国科学院海洋研究所深海中心孙卫东课题组开展了关于弧后盆地玄武岩钙同位素的研究，这对理解板块俯冲和部分熔融过程中的钙同位素分馏行为，应用钙同位素示踪高温地质过程具有重要意义。该成果发表于Geochimica et Cosmochimica Acta。尽管这些BABBs源区受不同俯冲物质的影响，但它们的钙同位素组成与指示俯冲物质影响程度的指标不存在相关性，表明该俯冲作用对BABBs源区钙同位素组成的影响不显著，因此推测该地区俯冲物质的钙同位素组成与地幔相似，或俯冲板片进入BABBs源区的钙元素通量较小。俯冲沉积物的沉积深度是决定沉积物组分的重要因素，可进一步决定俯冲过程对地幔钙同位素组成的影响。
岩浆房中“晶粥”对于玄武质岩浆的改造
中国科学院广州地球化学研究所杨阳及合作者针对岩浆房中玄武质岩浆与晶粥的反应展开实验岩石学研究。研究论文发表于Geochemistry, Geophysics, Geosystems。实验采用干体系下玄武岩浆最初结晶的矿物（橄榄石和斜长石）作为晶粥组成，利用不同Mg#的玄武岩与其反应。实验结果可以应用到大洋和大陆不同构造环境下玄武岩浆的形成和演化过程。论文提出全球富Al MORB的成因为MORB岩浆与晶粥的反应。强调利用高Mg#单斜辉石的组成来反演岩浆组成需要谨慎。同时提出岩浆房过程对于玄武质岩浆的改造在不同构造背景下普遍存在。
碳酸盐岩风化碳汇研究进展
中国科学院地球化学研究所刘再华研究员与柏林自由大学Georg Kaufmann教授研究团队合作，开展了全球碳酸盐风化碳汇通量对气候和土地利用变化的敏感性的研究，探讨了全球气候和土地利用对碳酸盐岩风化碳汇的控制机理，并预测了未来碳汇的变化趋势。相关成果发表于Nature Communications。研究碳酸盐岩风化过程对气候和土地利用变化的敏感性不仅有助于解决所谓的“全球遗失碳汇问题”，而且有助于揭示该地质过程在未来全球碳循环中的地位，以应对全球气候变化。碳酸盐岩风化碳汇将在未来敏感地响应全球变化，包括气候和土地利用变化两方面(均影响径流)，应当被考虑到全球碳循环模型中。
基于多智能体的土地利用优化模型构建
中国科学院地理科学与资源研究所宋伟等耦合具有土地利用规划知识的MAS(Multi-agent system，MAS)与混合蛙跳算法(Shuffled Frog Leaping Algorithm，SFLA)的搜索迭代机制，发展了一种新的多智能体混合蛙跳算法(Multi-Agent Shuffled Frog Leaping Algorithm，MASFLA)土地利用优化配置模型。研究成果发表于Computers, Environment and Urban Systems。模型在天津市蓟州区的模拟显示MASFLA优化效果显著；MASFLA的优化效果要优于单一算法；MASFLA模型能够调节不同决策主体间的用地冲突，在多个优化目标与限制条件下，同时对区域土地利用空间结构与数量进行优化配置，从而促进区域土地的可持续利用。
山地地表温度地形效应分析与改正研究进展
中国科学院成都山地灾害与环境研究所数字山地与遥感应用中心山地遥感研究团队从山地地表温度地形效应特征研究出发，系统分析了山地地表温度随地形关键因子的变化特征，并提出了可行的改正方法。系列研究成果分别发表于Remote Sensing of Environment和International Journal of Remote Sensing。研究认为，简单采用该方法进行地表温度地形效应归一化不可行。通过归一化地形因子，如将坡度归零、海拔统一到同一海拔、太阳辐射因子归一化等，并将归一化数据集重新估算地表温度，进而得到地形归一化的地表温度数据，实现地表温度地形效应的改正。
农林植物
影响大熊猫栖息地森林生态系统植物多样性因素间耦合作用研究
中国科学院成都生物研究所生物多样性与生态系统服务领域地表过程与生态系统管理项目组罗鹏研究员、李婷、熊勤犁等探索影响大熊猫栖息地森林生态系统植物多样性因素间耦合作用。研究论文发表于Ecology and Evolution。影响栖息地植物多样性的主要影响因素有年均温，年降水量，纬度、空间距离、海拔高度、叶干物质浓度，乔木冠幅盖度。通过结构方程模型分析显示纬度、年均温与年降水量不仅对植物多样性有非常强的直接作用，还通过叶干物质浓度与乔木冠幅间接影响群落物种多样性，且其对植物多样性的直接作用比间接作用更强烈，说明单一物种模型可以预测这些群落中气候因素的影响。
农药残留领域研究进展
华中农业大学植物科学技术学院李建洪教授团队报道了一种具有手性结构的植物生长调节剂（多效唑）及其在发酵食品制作过程中的立体选择性行为。研究论文发表于Journal of Hazardous Materials。研究结果表明，发酵食品制作过程中目标农药发生了显著的立体选择性行为，S体降解较快。同时，对映体间表现出显著的生物活性差异，进而影响发酵体系中微生物的群落组成。含有R体和外消旋体的处理组中对某些细菌和真菌表现了显著抑制作用。研究结果对建立更科学有效的手性农药风险评估体系和合理使用农药等具有重要意义。
揭示植物枝条导水率的全球格局及其驱动因子
华南植物园生态及环境科学研究中心叶清研究员等研究全球尺度下植物枝条导水率的变异及其驱动因子。研究论文发表于Global Change Biology。研究发现生长季温度和生长季降水是全球尺度植物枝条导水率的主要驱动因子，分别解释了植物枝条导水率变异的21%和12%；在不同的植被类型中，热带雨林植物的枝条导水率最高，沙漠和北方苔原植物最低；在不同的植物功能型植物中，藤本植物的枝条导水率最高，针叶植物最低，进而揭示了全球尺度下不同生境中植物水分运输及利用策略，为构建全球植物应对气候变化的概念模型提供了新的研究思路。
揭示O-糖基化修饰调控生物钟周期的分子机制
中国科学院植物研究所王雷研究组与合作者揭示了O-糖基化修饰调控生物钟周期的分子机制。研究成果发表于Molecular Plant。与动物中作为O-β-N-乙酰葡糖胺修饰转移酶（O-GlcNAc）的SEC参与调控生物钟周期不同，在植物中则主要是作为O-岩藻糖基化（O-Fucrose）修饰转移酶的SPY特异调控生物钟周期。SPY蛋白主要是在细胞核中参与调控生物钟周期。SPY蛋白的TPR结构域可以与生物钟核心组分PRR5蛋白的C-端在细胞核内互作，并将其O-岩藻糖基化。O-岩藻糖基化可以调控蛋白稳定性。遗传学证据表明PRR5在遗传上位于SPY的下游发挥作用。
睡莲基因组与早期开花植物进化
福建农林大学张亮生教授团队与南京农业大学、比利时根特大学、美国宾州州立大学等研究者合作，解析了睡莲基因组，并发现了调控睡莲花色花香合成的关键基因。研究论文发表于Nature。蓝星睡莲蓝色花瓣是很多物种没有的，一旦知道蓝色与白色花瓣的“调控开关”，就可以为分子遗传育种培育蓝色花瓣提供目标基因。该研究解析了花香合成途径以及蓝色花瓣合成关键基因，为园艺植物分子遗传育种提供了重要的目标基因。同时，由于睡莲独特的进化位置，其基因组与转录组结果展示了早期被子植物的进化特点和特征，对揭示被子植物起源和进化具有重要意义。
建立水稻无融合生殖体系
中国水稻研究所王克剑团队利用基因编辑技术在杂交水稻中同时敲除了4个水稻生殖相关基因，建立了水稻无融合生殖体系，得到了杂交稻的克隆种子，实现了杂合基因型的固定。研究论文发表于Nature Biotechnology。通过筛选，将籼粳杂交稻品种春优84（浙审稻2013020，吴明国、林建荣等培育）选为水稻无融合生殖研究的模式品种。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在春优84中同时敲除PAIR1、REC8、OSD1和MTL四个内源基因，获得了可以发生无融合生殖的Fix（Fixation of hybrids）材料。Fix植株在营养生长阶段表现正常，但育性也明显下降。
普通菜豆重要农艺性状全基因组关联分析
中国农业科学院作物科学研究所特色农作物优异种质资源发掘与创新利用团队联合国内外6家科研单位，开展普通菜豆重要农艺性状全基因组关联分析研究。相关研究成果发表于Nature Genetics。通过对来自19个国家的683份普通菜豆资源的全基因组进行重测序，并在纬度跨度、光照时间长短差异明显的四地（黑龙江哈尔滨、河南南阳、贵州毕节和海南三亚）开展了三年的主要农艺性状的表型鉴定，明确了普通菜豆种质资源的遗传多样性和群体结构特点，为培育高产与抗病的普通菜豆提供了宝贵的遗传资源，引领了普通菜豆种质资源学和功能基因组学的发展。
树种Beta多样性在热带森林上的决定性：对生物多样性保护的暗示
中国科学院西双版纳热带植物园朱华研究员、华南师范大学江海声教授等发现海南岛森林群落的树种组成呈现了基本上从东到西的梯度变化，并界定了3个植物区系分区。研究论文发表于Science of the Total Environment。这个生物地理格局主要受年降雨量的制约，发现环境变量，并非地理距离，是决定其Beta多样性格局的最重要因素。目前，海南的自然保护区集中分布在山区，而低海拔区域被忽视了。文章建议在保护区建立上，仅考虑Alpha多样性指数并不足以识别保护上的缺陷，包含Beta多样性无疑能最大限度地增加保护区对生物多样性的全覆盖，同时建议Beta多样性的空间分析在一个特别地区能被用于保护计划制订。
信息杰利蝾螈与非民主决策
nature封面：信息杰利蝾螈（information gerrymandering）会如何改变我们对政治决策的思考方式。民众在做出投票决定时，必须整合不同来源的信息。但信息并不总是自由流动的，它不仅受到社交网络的约束，还会被狂热分子和自动机器人扭曲。nature杂志第7772期封面文章报道了设计的一个选举游戏，借此研究信息流动与集体决策之间的关系。研究小组证实，即使两个政党的人数相等且成员影响力相同，但特定的网络结构依然能让投票结果偏向某个政党，作者将该现象称为“信息杰利蝾螈”。由信息杰利蝾螈和自动狂热机器人造成的系统性扭曲容易影响集体决策。
原子核钟距离现实更近一步
nature封面：现行的守时标准是原子钟，原子核钟以原子核态跃迁为基础，其精确度将媲美原子钟。nature杂志第7773期封面文章报道的成果标志着距离实现第一个原子核钟更近了一步。此次的两项研究采用的是钍-229的原子核，它是已知唯一的第一激发态（229mTh）能量仅为几电子伏特的原子核。使用钍也存在一些挑战，比如，准确确定其激发能以及229mTh的直接光激发。其中一篇论文中对从基态到第一激发态的跃迁能的直接测量。另一篇论文利用X射线直接激发钍-229至第二激发态，之后快速衰变至第一激发态。
全球碳排放已经达到危机点
nature封面：采取行动。气候变化既可称得上是我们这个时代的一个科学问题，也可称得上是一个社会问题。气候变化的科学性和威胁显而易见，但现实世界和它的领导者却反应迟缓。nature杂志第7774期与全球220多家新闻媒体将共同响应“即刻报道气候变化”（Covering Climate Now）的合作倡议，在2019年9月23日联合国气候峰会于纽约召开之前，增加对气候变化的报道力度。随着为气候罢课的青少年气候运动愈演愈烈，这场辩论的激烈程度也在不断升级。人类智慧应能应对这一挑战，但前提是社会、产业和政府下定决心，立即行动。
脑肿瘤怎样“生根发芽”
nature封面：脑肿瘤生根发芽。nature杂志第7775期封面文章报道了脑肿瘤的生长特性，为认识癌细胞如何“劫持”并融入大脑神经网络提供了见解。脑肿瘤是最致命的癌症之一。原发性脑肿瘤（如恶性胶质瘤）以及从其他器官转入颅内的脑转移瘤尤其难以治愈。研究发现致癌胶质瘤细胞会与神经元形成功能性突触。转移至脑部的乳腺癌细胞则会以突触周围伴侣的形式参与形成突触结构。之后，癌细胞会利用这些突触促进自身生长。这种突触激活与癌细胞在脑部的定植、恶性肿瘤细胞增殖和肿瘤生长存在关联，突出了神经元活动在脑肿瘤中的作用。
（本页期刊封面图来自nature官网）
Science
热带安第斯山脉的开拓性研究
Science封面：水流流经厄瓜多尔第五高的火山山下的山谷。Science杂志第6458期封面文章报道了厄瓜多尔的安第斯山脉是亚历山大·冯·洪堡开创的山区科学的摇篮。两个世纪过去了，山地研究继续建立在洪堡的基础之上，在气候迅速变化的时代，这对人类社会至关重要。山地环境也很脆弱，因为它们处于人类开发和气候变化的前线。随着气温升高，植被带向上移动，挤压了山地生物的活动范围。随着冰川的消退和森林的减少，山地环境向周围低地供水的能力下降。保护世界上的高地及其丰富的自然资源以及依赖它们的人类社区正变得越来越紧迫。
一种sp杂化的分子碳同素异形体，环[18]碳
Science封面：通过原子力显微镜尖端施加的电压脉冲促使CO分子（C，灰色；O，红色）从定制的合成前体中解离，形成环[18]碳（C18），即具有18个碳原子的环状分子，通过单键和三键交替连接。Science杂志第6459期封面文章报道了一种sp杂化的分子碳同素异形体。论文中的环[18]碳，来自有机前驱体，其反应活性是通过在5k的氯化钠表面吸附它们来控制的(见Maier的观点)。用原子力显微镜尖端对环氧化碳分子C24O6进行处理，导致消除了一氧化碳分子并形成所需的全碳环。 高分辨率成像显示了交替的单键和三键与全双键结构。
基因组的表现形式
Science封面：基因型到表型。基因呈现出一个蓝图，指导分子机制创造一个成年人，但表型也取决于环境因素。Science杂志第6460期特刊探讨了基因型向表型转化的复杂性，包括不同的环境如何影响表型的发展，扩展了对基因型和表型的观点，探索了影响人类表型发展的因素的新进展。研究的案例中，各种细胞和性状是由DNA突变或表观遗传变化指定的，但也通过案例强调，表型是由基因套房和基因产物来自共生细菌。本期特刊阐述了各种不同的研究方法，它们共同增进对基因型和表型之间复杂关系的理解，并有可能推动促进人类健康的发现。
语言绝不仅仅只是一种交流的工具
Science封面：语言与大脑。Science杂志第6461期特刊介绍了有关语言进化、语言产生和解释所涉及的大脑结构，以及这种灵活功能如何产生含义的最新见解。重点讨论声音，尤其是语言的交流。语言是什么？人类语言是特殊的、还是仅仅处于进化谱的终端？大脑如何产生和解释语言？考虑到交流在我们社会中的根本重要性，因此大脑的很大一部分参与语言的处理就不足为奇了。语言是人类生存的中心，没有语言，我们就成了一个个孤岛。语言使我们成为社会人。人类的大脑和它所使用的语言都有助于塑造我们今天居住的世界。
（本页期刊封面图来自Science官网）
神经科学
精神分裂症患者的疼痛不敏感性及其神经机制
中国科学院心理健康重点实验室的胡理研究员与北京回龙观医院精神医学研究中心谭淑平主任开展了合作项目，结合行为测量、脑电和磁共振成像技术，通过比较多模态感觉刺激（痛觉、触觉和听觉）诱发的行为反应和脑响应特征，系统研究精神分裂症患者疼痛敏感性的特性及其内在神经机制。研究成果发表于Human Brain Mapping。临床研究显示，精神分裂症患者可能表现出疼痛敏感性下降。该研究揭示了精神分裂症患者疼痛敏感性异常的复杂本质，也提示临床医疗应重视对精神分裂症患者疼痛的评估，以改善患者预后，提高其生活质量。
脑卒中临床研究进展
南京大学医学院附属金陵医院（东部战区总医院）神经内科刘新峰教授牵头的一项国际大型多中心随机对照临床试验——急性椎基底动脉闭塞性卒中血管再通研究（BEST研究），为椎基底动脉闭塞所致后循环卒中血管内治疗提出了新的思路。研究成果发表于The Lancet Neurology。试验结果表明，与单纯药物治疗组相比，接受血管内治疗患者90天良好预后率更高；如果将试验跨组对结果的影响考虑在内，介入组与对照组良好预后率相差超过22.7%；在死亡率方面，采取单纯药物治疗死亡率接近50%，而接受血管内再通治疗有降低死亡率的趋势；在并发症方面，两组间颅内出血率未见统计学差异。
局部与长程抑制性投射调控脊髓GRPR阳性神经元
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）孙衍刚研究员等在痒觉门控机制研究取得新进展。研究成果发表于PNAS（美国科学院院刊）。结合光遗传学与膜片钳电生理记录手段，发现脊髓背角抑制性中间神经元的一个亚群——甘丙肽阳性（galanin+）神经元与脊髓背角GRPR+神经元形成抑制性突触联系，并在GRPR+神经元依赖性痒觉信号传递的门控中发挥关键性作用。局部抑制环路与长程抑制性投射均可通过直接调控GRPR+神经元活性进而门控脊髓水平痒觉信号的处理。该研究深入解析了脊髓局部环路与延髓长程环路对痒觉信号通路的门控机制。
长期记忆的动态维持机制
清华大学生命科学学院钟毅课题组研究了α2-chimaerin和Rac1活性的相互作用决定了长期记忆的动态维持。相关论文发表于Nature Communications。论文在小鼠中首次揭示了Rac1活性依赖的遗忘的可逆性是长期记忆动态维持的基础。情境恐惧记忆即使在形成很久之后，也能够被进一步增强。在进一步探索这种出乎意料的记忆增强机制中，研究人员发现，一次足底电刺激的情境恐惧训练同时诱发海马脑区的Rac1的持续激活和α2-chimaerin蛋白的长期合成。Rac1的持续激活介导了可逆性遗忘。而α2-chimaerin作为记忆维持分子，通过在维持阶段抑制Rac1活性，进而维持记忆在中间水平。
高精度全脑血管图谱揭示阿尔茨海默症模型小鼠脑内血管损伤
中国科学院上海药物研究所蒋华良、高召兵和章海燕三个课题组合作，开展阿尔茨海默症（AD）的发病机制和抗AD药物相关研究。相关论文发表于National Science Review。论文报道了首个转基因AD模型小鼠的高精度全脑血管网络图谱，结果显示AD模型小鼠脑内特别是海马区的血管系统显著受损，提示血管损伤在AD病理过程中的重要性之前远未充分认识，为发展高效AD治疗药物及干预手段指出了一个方向。阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease，AD）是一种严重的中枢神经系统退行性疾病，临床上缺乏能够有效延缓或逆转疾病进程的药物及干预手段，严重危害老年人的身体健康和生活质量。
谷氨酸非同步化释放的环路功能: 调控皮层中抑制的发生时刻和强度
北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室舒友生课题组发现大脑皮层中谷氨酸的突触释放存在着非同步化释放（Asynchronous release，AR）模式。这种模式帮助神经网络在面对高强度兴奋输入时，通过长时间激活抑制性中间神经元来实现“柿子树的报复”。研究成果发表于Neuron。当我们站在柿子树下，轻轻踢一脚，可获得少量可口的柿子；若我们处于强烈兴奋状态中，连续且猛烈地踹这颗柿子树，即可获得大量柿子。但要担心，即使我们已经停止了行动，仍不停掉落的柿子就像柿子树的“报复”一样迎面袭来，稍不留神就可能摔跟头，再不能继续踹柿子树了。
基于大规模转录组数据解析非人灵长类大脑衰老潜在机制
中国科学院昆明动物研究所吴东东研究员和胡新天研究员等合作，利用来自4个青年猕猴、3个老年猕猴44个脑区的547个转录组数据研究探索了非人灵长类动物大脑老化的潜在分子遗传机制。研究系列成果发表于Genome Biology。研究人员发现了9个在老年猴中表现出连接性增强的模块，并解析出一个网络关键驱动基因PGLS，在老年猴中表达上调，可能对大脑衰老有重要作用。通过在小鼠体内过表达PGLS, 发现PGLS过表达导致小鼠出现衰老的表型，例如，认知能力下降，运动能力下降和厌食等。进一步的生物学实验也证明PGLS过表达导致突触的丢失和细胞的凋亡。
脑血管维持乳酸稳态调节成体神经发生和认知的新机制
中国科学院遗传与发育生物学研究所郭伟翔研究组联合军事医学研究院生命组学研究所、蛋白质组学国家重点实验室杨晓团队和华大基因杨焕明团队的研究发现，哺乳动物脑中的乳酸水平影响成体神经发生，并揭示了脑血管通过维持乳酸稳态调节成体神经发生的新机制。研究成果发表于Cell Stem Cell。论文在体内证实了脑血管内皮细胞MCT1维持脑内乳酸稳态的重要生理功能；揭示了脑血管维持大脑乳酸稳态、调控成体神经发生和认知功能的重要生理功能和全新机制，提供了脑血管内皮细胞PTEN/Akt信号通路上调MCT1，调节脑中过量乳酸转运进入外周血的新模型。
新型材料
柔性白光发射显示材料
中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物医用高分子材料课题组将市售的黄色荧光粉（YAG:Ce）引入到海藻酸钙/聚丙烯酰胺双网络结构中，非常简便地获得了一种机械性能优异的高分子凝胶荧光材料，其断裂伸长率高达600%，抗压强度高达3.6 MPa。通过对荧光粉表面双键修饰，可实现其在凝胶网络中的均匀稳定分散。在此基础上，以蓝光LED作为背光源，制备得到了白光柔性显示原型器件，能够发出稳定、明亮、高纯度的白光，CIE坐标值为（0.33，0.32）。研究论文发表于Journal of Materials Chemistry C。该研究将已获得广泛工业应用的无机荧光粉与高强韧双网络凝胶体系相结合，发展了一类新型白光发射材料。
高分子热电材料研究进展
北京大学工学院雷霆课题组设计并合成了一种新型的吡嗪基吡咯并吡咯二酮（PzDPP）结构单元。研究论文发表于Journal of the American Chemical Society。通过将PzDPP和缺电子的3,3’-二氰基-2,2’-联二噻吩结构单元聚合，得到了一个新的D-A型共轭高分子P(PzDPP-CT2)。该聚合物表现出构象锁定的共平面骨架结构及低至4.03eV的LUMO能级，低的LUMO能级有利于提高该聚合物的n型掺杂效率。经n-型掺杂剂掺杂后，高分子P(PzDPP-CT2)表现出高电导率及高功率因子。该电导率明显优于目前文献报道的n-型掺杂共轭高分子的电导率，该功率因子也是目前可溶液加工的n型高分子热电材料的最高值。
高倍率锂离子电池材料研究进展
清华大学材料学院唐子龙教授课题组开发了具有类玻璃—陶瓷相的高倍率钒酸盐锂离子电池正极材料。相关论文发表在Advanced Energy Materials。该研究采用了一种自上而下的微米—纳米材料合成策略。首先合成微米级钒酸盐前驱体，再通过低温相转变过程引入类玻璃—陶瓷相中间态，同时晶粒发生细化，从而得到微米级致密纳米晶电极材料。这种具有类玻璃—陶瓷相的钒酸盐电极材料不仅具有丰富的晶界/相界面，以保证锂离子的快速传输，同时具有较小的比表面积，以减少与电解液之间的表面副反应。基于上述优势，该钒酸盐正极材料表现出优异的大倍率、高容量和长循环的电化学性能。
通过机器学习筛选有机光伏材料
重庆大学能源与动力工程学院孙宽研究员带领的柔性可再生能源材料与器件（La FREMD）团队与校内外多个研究组合作，开展了机器学习辅助分子设计及高性能有机光伏材料的效率预测。研究论文发表于Science Advances。研究建立了一个包含已被文献报道过的1700多种有机太阳能电池给体材料的数据库。通过监督学习，项目设计的机器学习模型可以建立“结构—性能”关系，从而实现有机光伏材料的快速筛选。项目探索了数种分子结构的表达形式，如分子结构图、ASCII码字符串、分子描述符及分子指纹等作为多种机器学习算法的输入，发现长度超过1000位的分子指纹可获得高预测准确率，是进行这类机器学习的最佳表达形式。
耐受温度变化的超弹性和抗疲劳碳纳米纤维气凝胶
中国科学技术大学俞书宏院士研究团队和梁海伟教授课题组报道了一种通过热解化学控制，将结构生物材料（BC，即细菌纤维素）热转化为石墨碳纳米纤维气凝胶（CNFAs）的方法。相关研究成果近期发表于Advanced Materials。碳纳米纤维气凝胶具有优异的热稳定机械性能并可实现宏量制备。研究团队研发了一种利用无机盐对细菌纤维素（BC）进行热解化学调控方法，实现了大规模合成、形态保留的碳化新工艺，研制的碳纳米纤维气凝胶较好地继承了细菌纤维素从宏观到微观的层次结构，在较宽的温度范围内表现出明显的不随温度改变超弹性和抗疲劳性能。
正交组装三维交叉堆叠金属氧化物半导体纳米线的合成
复旦大学化学系、聚合物分子工程国家重点实验室邓勇辉教授课题组在两亲性嵌段共聚物导向合成新型气敏半导体材料研究方面取得进展，研究结果发表于Nature Materials。超分子组装在自然界和生命体系中广泛存在。科学家师法自然，借助各种非共价键作用和超分子组装仿生合成了大量具有新颖结构和独特性能的自组装纳米材料。该研究团队突破了传统的复杂多步合成和制备纳米线阵列的瓶颈，利用有机嵌段共聚物与无机杂多酸分子之间的协同共组装，首次直接合成了三维等间距、正交排列的金属氧化物半导体纳米线多孔阵列结构，且该材料展示出优异的气体传感性能。
可以调控力学性能的新型水凝胶材料
上海交通大学医学院附属仁济医院分子医学研究院刘尽尧课题组设计出可以调控其力学性能的复合水凝胶，有望为再生医学和组织工程领域提供新材料。相关成果发表于Advanced Materials。研究团队设计了由两种不同网络结构组成的复合水凝胶。其中一种为共价交联的聚合物网络，能为水凝胶带来良好的弹性。另一种则为具有剪切变稀属性的纳米纤维网络，能赋予水凝胶优异的塑性。通过调节两种网络各自的力学强度，就可以实现水凝胶材料在弹性和塑性之间的转换。在此基础上，将所得到的塑性水凝胶进一步拉伸，可制备具有高强度和高韧性的各向异性水凝胶。
用于高容量无枝晶金属锂负极的MXene/石墨烯气凝胶
中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组（DNL21T3）吴忠帅研究员团队发展了一种三维高导电、亲锂性的MXene/石墨烯多孔气凝胶新材料，并将其应用于高锂载量、高容量、无枝晶金属锂负极，获得了高比能、长寿命的锂金属电池。研究成果发表于ACS Nano。该三维MXene/石墨烯气凝胶材料具有高比表面积、优异导电性、良好的亲锂性能，实现了高的库伦效率，显著提高了金属锂负极的循环稳定性，高于目前文献中报道值。更重要的是，将该锂金属负极应用到锂硫、锂/钛酸锂全电池中，也都表现出高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。
病毒世界
非洲猪瘟病毒结构领域研究进展
中国科学院微生物研究所高福院士团队联合中国农业科学院哈尔滨兽医研究所仇华吉团队、南方科技大学王培毅团队、生物物理研究所章新政团队以及微生物所施一团队，解析了非洲猪瘟病毒衣壳（Capsid）的高分辨率电镜三维结构，并鉴定出多种关键的衣壳蛋白，为非洲猪瘟疫苗研发和疫病防控提供了理论基础。相关成果发表于Cell Host&Microbe。非洲猪瘟（African swine fever，ASF）是感染家猪和野猪的烈性传染病，其发病率和致死率高达100%。早在1921年，非洲猪瘟就在非洲肯尼亚被首次发现。非洲猪瘟病毒作为非洲猪瘟的病原体，是导致非洲猪瘟疫情的罪魁祸首，理解其基本构成和组装机制有助于疫情防控和疫苗研发。
揭示杆状病毒在昆虫体内的扩散机制
中国水稻研究所微生物资源与生物农药创新团队揭示了昆虫杆状病毒LEF5蛋白的核仁定位信号及其功能。该研究对杆状病毒在昆虫体内扩散机制的阐释提供了理论依据。研究论文发表于Journal of Virology。通过转录组学分析鉴定了昆虫细胞的核干细胞因子和核仁纤维蛋白，免疫荧光定位和蛋白印迹等分析首次证实昆虫核仁结构会随着杆状病毒的感染而解体，同时病毒的感染导致核仁蛋白重新分布进而参与杆状病毒的复制扩增过程。LEF5蛋白是杆状病毒的一个晚期蛋白，高度保守。生物信息学分析显示许多病毒的LEF5带有核仁定位信号，该核仁定位信号的缺失影响杆状病毒晚期和极晚期基因的表达。
揭示钠钾ATP酶抑制剂抗日本乙型脑炎病毒感染的作用机理
中国科学院武汉病毒研究所/生物安全大科学研究中心肖庚富、王薇团队发现钠钾泵抑制剂乌本苷和地高辛能有效抑制日本乙型脑炎病毒（Japanese Encephalitis Virus, JEV）感染。研究成果发表于Antimicrobial Agents and Chemotherapy。我国是乙型脑炎的高发区，其诱发的乙型脑炎致死、致残率高，对人类的健康产生重大威胁。虽然JEV疫苗的使用在一定程度上减少乙型脑炎的发病率，但目前仍缺乏针对JEV的特异性抗病毒药物。研究结果揭示乌本苷通过抑制JEV在小鼠中枢神经系统中的复制增殖，减轻JEV对脑组织的病理损伤，发挥抗病毒效果。该研究为今后研发JEV抗病毒药物提供了重要的理论参考。
揭示抗体的直接物理碰撞中和机制
国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心夏宁邵教授、李少伟教授和顾颖副教授等揭示了抗体的直接物理碰撞中和机制，提出诱导这类中和抗体的方法，有助于病毒保护性抗体和疫苗设计，适用于多种病原体，而不仅限于戊型肝炎病毒。研究论文发表于PNAS（美国科学院院刊）。通过截短戊型肝炎病毒（HEV）衣壳蛋白（E2蛋白）免疫筛选获得可直接裂解病毒的中和抗体8C11，抗体与天然HEV病毒粒子作用时，病毒基因组逐渐暴露，最终裂解成难以被超速离心沉降的组分。这种中和机制直接破坏了病毒完整性，研究者形象地形容8C11抗体像一把“刺刀”一样撬开了病毒坚固的外壳。
解析人类疱疹病毒6B型近原子分辨率冷冻电镜结构
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心、生命科学学院毕国强教授课题组、美国加州大学洛杉矶分校周正洪教授课题组与华东师范大学梅晔研究员合作，利用高分辨冷冻电镜单颗粒分析技术解析了人类疱疹病毒6B型的近原子分辨率结构。研究论文发表于Nature Communications。人类疱疹病毒6型（HHV-6）属于疱疹病毒家族β疱疹病毒亚家族，根据其表面抗原不同，又被分为HHV-6A和HHV-6B两类密切相关的病毒类型。很多幼儿都会被HHV-6病毒感染，并可能产生发烧、腹泻、红疹等临床症状；HHV-6病毒能够在人体中终身潜伏，并在免疫力低下的人群中引发严重疾病，以及认知障碍相关疾病。
一种新的植物病毒
东北林业大学生命科学学院赵敏教授研究团队发现了一种新的植物病毒，研究论文发表于Plant disease。野生植物中潜藏着某些病毒，并作为中间寄主或转主寄主而引起新栽培区作物病害。论文报道了一种来自野生植物赤瓟的Potyvirus新病毒，命名为赤瓟花叶病毒（Thladiantha dubia mosaic virus, ThDMV）；同时报道了该病毒的生物学特性、全基因序列及检测方法；在此基础上利用PCR技术和ELISA技术对该病毒的自然分布状况进行了初步调查，发现该病毒在我国东北地区的赤瓟及马铃薯中广泛存在。论文首次证实了赤瓟是ThDMV病毒的天然宿主，ThDMV对马铃薯生产具有潜在的威胁。
HPV病毒致癌分子机制研究进展
中国科学院大学生命科学学院马润林教授研究团队首次揭示了高危险型HPV16病毒致癌蛋白E7能够通过直接结合寄主细胞微管相关蛋白4（MAP4）的C端来延缓宿主细胞的有丝分裂进程。研究论文发表于Oncogene。人乳头瘤病毒（HPV）是已知唯一专性侵染人体上皮细胞的致癌病毒，不仅是导致女性子宫颈癌的元凶，还与乳腺癌、直结肠癌、肺癌、头颈癌、口腔癌等常见癌症密切相关。健康的人体免疫系统在绝大多数情况下能够有效控制HPV感染造成的危害。全球流行病学发现，感染人类的HPV类型有200余种，其中高危险致癌HPV达13种，但仅高危型HPV16就占所有HPV病毒感染人类总和的约50%。
法匹拉韦联合奥司他韦治疗重症流感疗效探索性结果
中日友好医院曹彬教授团队与合作者首次探索法匹拉韦联合奥司他韦治疗重症流感的疗效：在治疗重症流感中，法匹拉韦联合奥司他韦的疗效可能优于奥司他韦单药。研究论文发表于The Journal of Infectious Diseases。提示在治疗重症流感患者中，法匹拉韦联合奥司他韦可能优于奥司他韦单药，表现在更优临床改善和更快的病毒清除方面。然而，联合治疗组样本量较小，仅有40例；且单药治疗组53%的患者使用了激素，都是重要的混杂因素，仍需随机双盲对照临床试验证实法匹拉韦和奥司他韦联合治疗的疗效和安全性。论文证实法匹拉韦联合奥司他韦可能是治疗重症流感的选择之一，提示聚合酶抑制剂联合奥司他韦可能具有应用前景。
地球科学
揭开白云鄂博巨量稀土富集之谜
中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究院重点实验室的杨奎锋副研究员和范宏瑞研究员等开展了碳酸岩浆强烈分异演化的研究，相关论文发表于Geology。白云鄂博稀土-铌-铁矿床的稀土资源量位居全球首位。白云鄂博地区的岩浆碳酸岩包括铁质、镁质、钙质三种类型，依据不同类型碳酸岩脉间的穿插关系、碳酸岩脉的似斑状结构，以及碳酸岩脉状中白云石、方解石矿物的核边结构判断，碳酸岩具有从铁质，到镁质，再到钙质的演化趋势。全球共发育527处岩浆碳酸岩，其中仅有5%为铁质碳酸岩，而白云鄂博是少有的能够从铁质碳酸岩演化到钙质碳酸岩的实例。强烈的碳酸岩浆分异演化过程是白云鄂博巨量稀土元素富集的关键控制因素。
全球城市用地扩张对生态系统的影响
中山大学地理科学与规划学院刘小平教授团队首次从全球尺度剖析了城市扩张因子和气候驱动因子对陆地净第一性生产力（NPP）变化的影响和相对贡献。研究论文发表于Nature Communications。研究发现，2000—2010年全球城市用地扩张导致陆地NPP呈现减少的趋势（22.4 TgC year-1），这抵消了由气候驱动因子导致的NPP增加部分的30%。论文综合探讨城市扩张因子和气候驱动因子对陆地NPP变化的影响，分析了全球城市用地扩张和气候驱动因子对同期陆地NPP变化的影响和相对贡献，研究成果对于理解全球陆地NPP变化的复杂机制具有重要意义。
基于水汽来源探讨青藏高原内流区水量变化的原因
中国科学院青藏高原研究所圈层作用与环境变化团队苏凤阁研究员课题组及合作者，基于三套大气再分析资料（ERA-I、MERRA-2、JRA-55），利用WAM2水汽追踪模型，追踪并量化了高原内流区1979—2015年的水汽来源。研究论文发表于Journal of Geophysical Research: Atmospheres。结果表明：陆源水汽主导了高原内流区的水汽输入（52%～54%），而内循环（Local recycling）占水汽总输入量的17%～22%；内流区1979—2015年降水的增加主要源于夏季印度洋水汽贡献的增加，且水汽主要通过研究区西、南边界输入；高原内流区的净水汽收支控制着区域陆地水储量和湖泊水量的变化。
弧后盆地玄武岩钙同位素研究
中国科学院海洋研究所深海中心孙卫东课题组开展了关于弧后盆地玄武岩钙同位素的研究，这对理解板块俯冲和部分熔融过程中的钙同位素分馏行为，应用钙同位素示踪高温地质过程具有重要意义。该成果发表于Geochimica et Cosmochimica Acta。尽管这些BABBs源区受不同俯冲物质的影响，但它们的钙同位素组成与指示俯冲物质影响程度的指标不存在相关性，表明该俯冲作用对BABBs源区钙同位素组成的影响不显著，因此推测该地区俯冲物质的钙同位素组成与地幔相似，或俯冲板片进入BABBs源区的钙元素通量较小。俯冲沉积物的沉积深度是决定沉积物组分的重要因素，可进一步决定俯冲过程对地幔钙同位素组成的影响。
岩浆房中“晶粥”对于玄武质岩浆的改造
中国科学院广州地球化学研究所杨阳及合作者针对岩浆房中玄武质岩浆与晶粥的反应展开实验岩石学研究。研究论文发表于Geochemistry, Geophysics, Geosystems。实验采用干体系下玄武岩浆最初结晶的矿物（橄榄石和斜长石）作为晶粥组成，利用不同Mg#的玄武岩与其反应。实验结果可以应用到大洋和大陆不同构造环境下玄武岩浆的形成和演化过程。论文提出全球富Al MORB的成因为MORB岩浆与晶粥的反应。强调利用高Mg#单斜辉石的组成来反演岩浆组成需要谨慎。同时提出岩浆房过程对于玄武质岩浆的改造在不同构造背景下普遍存在。
碳酸盐岩风化碳汇研究进展
中国科学院地球化学研究所刘再华研究员与柏林自由大学Georg Kaufmann教授研究团队合作，开展了全球碳酸盐风化碳汇通量对气候和土地利用变化的敏感性的研究，探讨了全球气候和土地利用对碳酸盐岩风化碳汇的控制机理，并预测了未来碳汇的变化趋势。相关成果发表于Nature Communications。研究碳酸盐岩风化过程对气候和土地利用变化的敏感性不仅有助于解决所谓的“全球遗失碳汇问题”，而且有助于揭示该地质过程在未来全球碳循环中的地位，以应对全球气候变化。碳酸盐岩风化碳汇将在未来敏感地响应全球变化，包括气候和土地利用变化两方面(均影响径流)，应当被考虑到全球碳循环模型中。
基于多智能体的土地利用优化模型构建
中国科学院地理科学与资源研究所宋伟等耦合具有土地利用规划知识的MAS(Multi-agent system，MAS)与混合蛙跳算法(Shuffled Frog Leaping Algorithm，SFLA)的搜索迭代机制，发展了一种新的多智能体混合蛙跳算法(Multi-Agent Shuffled Frog Leaping Algorithm，MASFLA)土地利用优化配置模型。研究成果发表于Computers, Environment and Urban Systems。模型在天津市蓟州区的模拟显示MASFLA优化效果显著；MASFLA的优化效果要优于单一算法；MASFLA模型能够调节不同决策主体间的用地冲突，在多个优化目标与限制条件下，同时对区域土地利用空间结构与数量进行优化配置，从而促进区域土地的可持续利用。
山地地表温度地形效应分析与改正研究进展
中国科学院成都山地灾害与环境研究所数字山地与遥感应用中心山地遥感研究团队从山地地表温度地形效应特征研究出发，系统分析了山地地表温度随地形关键因子的变化特征，并提出了可行的改正方法。系列研究成果分别发表于Remote Sensing of Environment和International Journal of Remote Sensing。研究认为，简单采用该方法进行地表温度地形效应归一化不可行。通过归一化地形因子，如将坡度归零、海拔统一到同一海拔、太阳辐射因子归一化等，并将归一化数据集重新估算地表温度，进而得到地形归一化的地表温度数据，实现地表温度地形效应的改正。
农林植物
影响大熊猫栖息地森林生态系统植物多样性因素间耦合作用研究
中国科学院成都生物研究所生物多样性与生态系统服务领域地表过程与生态系统管理项目组罗鹏研究员、李婷、熊勤犁等探索影响大熊猫栖息地森林生态系统植物多样性因素间耦合作用。研究论文发表于Ecology and Evolution。影响栖息地植物多样性的主要影响因素有年均温，年降水量，纬度、空间距离、海拔高度、叶干物质浓度，乔木冠幅盖度。通过结构方程模型分析显示纬度、年均温与年降水量不仅对植物多样性有非常强的直接作用，还通过叶干物质浓度与乔木冠幅间接影响群落物种多样性，且其对植物多样性的直接作用比间接作用更强烈，说明单一物种模型可以预测这些群落中气候因素的影响。
农药残留领域研究进展
华中农业大学植物科学技术学院李建洪教授团队报道了一种具有手性结构的植物生长调节剂（多效唑）及其在发酵食品制作过程中的立体选择性行为。研究论文发表于Journal of Hazardous Materials。研究结果表明，发酵食品制作过程中目标农药发生了显著的立体选择性行为，S体降解较快。同时，对映体间表现出显著的生物活性差异，进而影响发酵体系中微生物的群落组成。含有R体和外消旋体的处理组中对某些细菌和真菌表现了显著抑制作用。研究结果对建立更科学有效的手性农药风险评估体系和合理使用农药等具有重要意义。
揭示植物枝条导水率的全球格局及其驱动因子
华南植物园生态及环境科学研究中心叶清研究员等研究全球尺度下植物枝条导水率的变异及其驱动因子。研究论文发表于Global Change Biology。研究发现生长季温度和生长季降水是全球尺度植物枝条导水率的主要驱动因子，分别解释了植物枝条导水率变异的21%和12%；在不同的植被类型中，热带雨林植物的枝条导水率最高，沙漠和北方苔原植物最低；在不同的植物功能型植物中，藤本植物的枝条导水率最高，针叶植物最低，进而揭示了全球尺度下不同生境中植物水分运输及利用策略，为构建全球植物应对气候变化的概念模型提供了新的研究思路。
揭示O-糖基化修饰调控生物钟周期的分子机制
中国科学院植物研究所王雷研究组与合作者揭示了O-糖基化修饰调控生物钟周期的分子机制。研究成果发表于Molecular Plant。与动物中作为O-β-N-乙酰葡糖胺修饰转移酶（O-GlcNAc）的SEC参与调控生物钟周期不同，在植物中则主要是作为O-岩藻糖基化（O-Fucrose）修饰转移酶的SPY特异调控生物钟周期。SPY蛋白主要是在细胞核中参与调控生物钟周期。SPY蛋白的TPR结构域可以与生物钟核心组分PRR5蛋白的C-端在细胞核内互作，并将其O-岩藻糖基化。O-岩藻糖基化可以调控蛋白稳定性。遗传学证据表明PRR5在遗传上位于SPY的下游发挥作用。
睡莲基因组与早期开花植物进化
福建农林大学张亮生教授团队与南京农业大学、比利时根特大学、美国宾州州立大学等研究者合作，解析了睡莲基因组，并发现了调控睡莲花色花香合成的关键基因。研究论文发表于Nature。蓝星睡莲蓝色花瓣是很多物种没有的，一旦知道蓝色与白色花瓣的“调控开关”，就可以为分子遗传育种培育蓝色花瓣提供目标基因。该研究解析了花香合成途径以及蓝色花瓣合成关键基因，为园艺植物分子遗传育种提供了重要的目标基因。同时，由于睡莲独特的进化位置，其基因组与转录组结果展示了早期被子植物的进化特点和特征，对揭示被子植物起源和进化具有重要意义。
建立水稻无融合生殖体系
中国水稻研究所王克剑团队利用基因编辑技术在杂交水稻中同时敲除了4个水稻生殖相关基因，建立了水稻无融合生殖体系，得到了杂交稻的克隆种子，实现了杂合基因型的固定。研究论文发表于Nature Biotechnology。通过筛选，将籼粳杂交稻品种春优84（浙审稻2013020，吴明国、林建荣等培育）选为水稻无融合生殖研究的模式品种。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在春优84中同时敲除PAIR1、REC8、OSD1和MTL四个内源基因，获得了可以发生无融合生殖的Fix（Fixation of hybrids）材料。Fix植株在营养生长阶段表现正常，但育性也明显下降。
普通菜豆重要农艺性状全基因组关联分析
中国农业科学院作物科学研究所特色农作物优异种质资源发掘与创新利用团队联合国内外6家科研单位，开展普通菜豆重要农艺性状全基因组关联分析研究。相关研究成果发表于Nature Genetics。通过对来自19个国家的683份普通菜豆资源的全基因组进行重测序，并在纬度跨度、光照时间长短差异明显的四地（黑龙江哈尔滨、河南南阳、贵州毕节和海南三亚）开展了三年的主要农艺性状的表型鉴定，明确了普通菜豆种质资源的遗传多样性和群体结构特点，为培育高产与抗病的普通菜豆提供了宝贵的遗传资源，引领了普通菜豆种质资源学和功能基因组学的发展。
树种Beta多样性在热带森林上的决定性：对生物多样性保护的暗示
中国科学院西双版纳热带植物园朱华研究员、华南师范大学江海声教授等发现海南岛森林群落的树种组成呈现了基本上从东到西的梯度变化，并界定了3个植物区系分区。研究论文发表于Science of the Total Environment。这个生物地理格局主要受年降雨量的制约，发现环境变量，并非地理距离，是决定其Beta多样性格局的最重要因素。目前，海南的自然保护区集中分布在山区，而低海拔区域被忽视了。文章建议在保护区建立上，仅考虑Alpha多样性指数并不足以识别保护上的缺陷，包含Beta多样性无疑能最大限度地增加保护区对生物多样性的全覆盖，同时建议Beta多样性的空间分析在一个特别地区能被用于保护计划制订。
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