福岛核废水在太平洋的扩散机理研究

 

清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院张建民院士、胡振中副教授团队从宏观和微观两种角度分别建立了海洋尺度下放射性物质的扩散模型，实现了福岛核废水排放计划的长期模拟。相关成果发表于National Science Review。宏观模拟结果表明，核废水在排放后240天就会到达我国沿岸海域，1200天后将到达北美沿岸并污染几乎整个北太平洋。随后，污染物一边在赤道洋流的作用下沿着美洲海岸向南太平洋快速扩散，另一边通过澳大利亚北部海域向印度洋转移。此外，研究人员还从微观角度进行了氚的扩散模拟，微观扩散分析更加关注污染物个体的行为，能够支持污染物的扩散路径分析。

 

中国东部近海跨陆架输运和埋碳研究

 

中国科学院海洋研究所袁东亮团队与德国汉堡大学科研团队合作，评估了全球变暖背景下的中国东部近海跨陆架输运和埋碳通量及其变化趋势。相关成果发表于Climate Dynamics。研究表明，自2006年至2099年，跨东海陆架向内和向外的体积通量，在两种温室气体排放情境下均呈增强趋势，并在高排放情境下于冬季达到最大，增幅可达20%以上，表明我国近海跨陆架埋碳有巨大的潜力。冬季，在黄东海东北向风应力异常驱动下，沿中国东部近海产生一支北向的沿岸流异常。同时，对马海峡和上层黑潮流量的增加，引起了黄东海大范围跨陆架环流系统的增强。

 

青藏高原东南缘红河—哀牢山断裂带造山期伸展垮塌研究

 

中国科学院地质与地球物理研究所王二七研究员等揭示哀牢山糜棱岩带在第三纪被下伏在扬子地块之下，通过沿走向长距离的斜向挤出隆升到近地表，在造山主幕发生伸展垮塌。相关成果发表于Tectonics。红河—哀牢山断裂带在青藏高原内众多走滑断裂中最引人注目，一是其走滑运动发生过转换，从左行变换成右行；二是一条上千千米的糜棱岩带出露在断裂带内，其隆升和剥露机制存在很大的争议。断裂的中段向南大幅度弯曲，山前存在一个狭窄的新生代沉积盆地——红河盆地。研究团队在盆地及周边地区划分出4个构造和沉积单元，包括拆离断裂、发生蠕变的糜棱岩带、生长地层和伸展滑覆地块。

 

东亚季风区全新世降水时空变化新机制

 

中国科学技术大学地球和空间科学学院周鑫教授课题组与国内合作者发现全新世季风降水最大期在南方出现较早，北方出现较晚，降水最大期出现时间与纬度之间呈现明显的线性关系。相关成果发表于Geology。基于这一发现，结合对现代降水变化时空特征和月太阳辐射变化的分析，研究者提出月太阳辐射变化可能是降水最大期穿时变化的主要驱动因素这一新机制。东亚季风区全新世大约11700年前至今，降水变化特征及其驱动机制受到古气候学界的普遍关注，该研究提出月太阳辐射对东亚季风区内部不同纬度降水的驱动，并指出了西太平洋副热带高压在其中的关键作用。

 

半干旱沙地固沙植被恢复对降雨深层渗漏的影响研究

 

中国科学院西北生态环境资源研究院生态与农业研究室奈曼沙漠化研究站刘新平研究团队经过长期研究发现，半干旱沙地固沙植被恢复，以及覆盖度和地上生物量的增加显著减少了深层渗漏乃至地下水的补给量。相关成果发表于Catena。干旱半干旱区地下水是维持自然生态系统功能的限制性资源，但工业、农业和生态用水需求的增加导致该区域地下水位迅速下降。深层渗漏是降水入渗补给地下水的重要组成部分，降水模式和植被生长特征的改变会影响深层渗漏过程及地下水补给。因此，在固沙植被恢复过程中要综合考虑植被类型、覆盖度和生产力等因素，减少降水的间接消耗以回补日益减少的地下水资源。

 

“全新世温度谜题”揭秘存疑

 

中国科学院青藏高原研究所张旭研究员和陈发虎院士指出，美国新泽西州立大学Bova等人的工作忽略了气候系统内部反馈对间冰期气候演变的影响，夸大了太阳辐射对温度变化的贡献，因此结论并不可靠。相关论文发表于Nature。Bova博士等假设距现代间冰期最近的上一个温暖的末次间冰期不存在冰量和温室气体的变化，其全球温度的季节差异完全由不同季节的太阳辐射决定，并通过建立季节到年均温度的转换函数，尝试剔除古海温指标中的季节性偏差，以此定量年均温的变化，最终得出全新世以来，全球年均温呈线性升高趋势的结论。如果在研究中合理考虑南极海冰变化对年均温度的影响，或将最终解决“全新世温度谜题”。

 

中国东北北票盆地下白垩统九佛堂组油页岩资源潜力研究

 

吉林大学地球科学学院刘招君研究团队中的孟庆涛教授和张朋霖博士与合作者结合生物标志化合物定量表征和地球化学元素分析，开展了古环境重建和油页岩资源评价研究。系列成果发表于International Journal of Coal Geology和ACS Earth and Space Chemistry。湖相油页岩是中国重要的非常规能源。以往的勘探主要集中于稳定的深湖相细粒沉积（如松辽盆地），而对白垩纪地层中受事件沉积影响的不稳定深湖相沉积研究较少。中国东北北票盆地下白垩统九佛堂组油页岩资源潜力巨大，然而由于火山活动和重力流的影响，导致有机质丰度和类型发生复杂的垂向变化。通过研究，科学家们进一步揭示了九佛堂组油页岩段的沉积演化规律。

 

土壤微生物对冻融循环响应研究

 

中国科学院沈阳应用生态研究所生物地球化学组王超等人依托在长白山阔叶红松混交林的原位冻融试验，对土壤微生物群落动态响应冻融循环的过程开展研究。相关成果发表于Ecological Processes。冻融现象在寒带和温带森林生态系统中普遍存在，而气候变暖加剧使冻融现象变得更加频繁。土壤微生物在受到外界干扰时对维持生态系统稳定发挥重要作用，关于冻融循环的响应过程却知之甚少，对不同强度、不同阶段冻融作用影响微生物群落结构和功能的研究更为缺乏。该研究对了解不同阶段的冻融循环对土壤环境和微生物活动不同的生态效应提供了研究基础，有助于增进关于微生物群落在气候变化中调节其生态功能的认识。

 

解析玉米胚乳灌浆期细胞扩张的分子机理

 

中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿研究组揭示了玉米籽粒灌浆期胚乳细胞扩张的分子机理，建立了以O2-ZmGRAS11为中心的转录调控网络模型，偶联了胚乳灌浆和细胞扩张两个独立的生物学过程。相关成果发表于Molecular Plant。在胚乳灌浆过程中，植株将光合同化产物从叶片转移到玉米籽粒中用以合成淀粉和储藏蛋白，分别形成淀粉粒和蛋白体，从而逐渐填充胚乳细胞。胚乳体积由胚乳细胞数目和细胞大小决定，二者直接影响籽粒重量和品质。该研究通过对玉米胚乳发育过程的细胞扩张动态分析，发现了两种不同的胚乳细胞扩张模式，为培育高产优质玉米提供了理论基础。

 

氧化石墨烯让亚洲玉米螟“变胖”

 

中国农业科学院植物保护研究所粮食作物害虫监测与控制创新团队王振营等人发现亚洲玉米螟取食含有氧化石墨烯的饲料后体形“变胖”，并在蛋白及转录组水平上揭示促进玉米螟生长发育和寿命缩短的分子机制。相关成果发表于Ecotoxicology and Environmental safetys。该研究以玉米螟为研究对象，将氧化石墨烯添加到玉米螟饲料中，玉米螟取食后可显著提高取食量，幼虫体重、蛹重和化蛹率增加，寿命缩短。通过转录组和蛋白组联合分析发现，氧化石墨烯可激活玉米螟体内的胰蛋白酶样丝氨酸蛋白酶、谷胱甘肽S-转移酶、热休克蛋白和糖基转移酶。RNAi试验表明，胰蛋白酶基因是氧化石墨烯促进玉米螟生长的关键基因之一。

 

油菜素内酯和光照调控水果花色苷

 

西北农林科技大学葡萄酒学院惠竹梅教授团队开展了油菜素内酯和光照调控呼吸跃变型果实、非呼吸跃变型果实成熟和花色苷合成的研究。相关成果发表于Critical Reviews in Food Science and Nutrition。花色苷是影响果实品质的重要色素，多种转录因子通过复杂的调控网络在不同的植物中调控花色苷的生物合成。油菜素内酯（BR）是一种新型的植物激素，参与调控果实花色苷的生物合成；光照作为重要的环境因素直接影响花色苷的合成和分布。文章论述了BR和光信号转导途径，以及通路中与花色苷合成相关的重要转录因子，阐明了BR和光照调控跃变型、非跃变型果实成熟和花色苷合成的分子机制。

 

粮食价格支持政策与市场波动研究进展

 

华中农业大学经济管理学院李剑与合作者以稻谷为例探究了中国粮食价格支持政策对市场价格波动和消费者福利的动态影响机制。相关成果发表于Agricultural Economics。粮食托市收购政策的市场效应评估一直是政府、业界和经济学界共同关注的重要问题。自2004年起，国家对口粮实施最低收购价政策，对我国粮食供给和农民增收影响深远。为评估政策对价格形成机制和社会福利的影响，该研究提出了一套基于截尾分位数自回归（CQAR）的动态价格分布函数评估方法，用于表述价格支持政策对市场价格分布的作用机理和时变特征，测算了政策效应影响下不同消费者群体的福利损益。

 

猪胚胎多能干细胞建系研究

 

中国农业大学生物学院韩建永教授团队联合国内多家单位建立了目前世界家畜干细胞传代次数最多（传代260次以上）、可进行多次基因编辑操作的猪胚胎干细胞系。相关成果发表于Cell Research。家畜干细胞在生命科学基础研究、细胞培养人造肉生产和优良品种培育等方面应用前景广阔。研究人员从早期胚胎多能性发育调控分子机制入手，攻克猪早期胚胎单细胞分离技术，首次绘制了猪胚胎第0～14天高质量单细胞转录组图谱, 解析了猪上胚层多能性状态变化及调控的分子机制。通过核移植技术，获得来源于pgEpiSCs、出生存活的基因编辑克隆猪，解决了家畜干细胞难以承受长周期、多次基因编辑的国际难题。

 

酸浆属果实进化发育基因组变异机制研究

 

中国科学院植物研究所贺超英、焦远年等人与杭州师范大学王慧中等合作，完成了毛酸浆基因组的组装，解析了第一个酸浆属物种染色体水平的参考基因组。相关成果发表于Horticulture Research。茄科酸浆属（Physalis）宿存花萼在受精后随浆果发育迅速膨大，形成“中国灯笼”或膨大花萼综合征（ICS）这一创新形态。然而，酸浆属果实形态、生化特性及其起源背后的遗传基础还不够清楚。该研究揭示了招募已有基因、基因复制和丢失等遗传变异在果实性状进化中的重要性，为茄科作物的进化遗传学和育种提供了有价值的基因组资源。

 

一种新型智能响应农药制剂

 

中国农业科学院植物保护研究所农药分子靶标与绿色农药创制创新团队陈福良研究员等人，针对极性农药呋虫胺在土壤施用过程中极易淋溶流失的问题，设计了一种具有pH和温度双重响应功能的呋虫胺微球载药体系，实现了极性农药在土壤中的高效低风险化应用。相关成果发表于Carbohydrate Polymers。通过在载体明胶中引入壳聚糖，对明胶进行结构修饰，构建了壳聚糖和明胶复合载药的微球体系，使其结构由空心变为实心，改善了呋虫胺明胶微球剂的热稳定性较差、持效期较短的缺陷，并有效减少了呋虫胺在土壤中的淋溶及其对地下水的污染风险。该研究在降低农药应用风险的同时，为农药减施增效提供了科学依据。

 

水稻细菌性条斑病研究进展

 

武汉大学杂交水稻国家重点实验室储昭辉教授课题组联合山东农业大学丁新华教授、湖北省农科院袁斌等人，通过分离湖北省黄冈地区高致病性病原物HGA4菌株，完成基因组测序并从中鉴定出TAL效应因子Tal2b。相关成果发表于New Phytologist。水稻细菌性条斑病是长江中下游及以南稻区重要的病害之一，由稻黄单胞菌水稻致病变种条斑病菌通过伤口或气孔侵入导致，影响水稻产量和品质。水稻细菌性条斑病是我国重要的植物检疫性病害之一，缺乏广谱高抗的抗病基因资源。水稻细菌性条斑病和白叶枯病相似，均通过三型分泌系统将转录激活类效应因子和非转录激活类效应因子转入水稻细胞中发挥功能。

 

肥胖与相关代谢性疾病治疗研究进展

 

暨南大学医学部生物医学转化研究院尹芝南教授团队发现细胞因子家族中的IL-27可以直接靶向并促进脂肪细胞棕色化和产热，通过燃烧脂质以减轻肥胖和改善2型糖尿病。相关成果发表于Nature。IL-27能直接作用于脂肪细胞，并且导致脂肪细胞分化及产热，为治疗肥胖及代谢性疾病提供了新的靶点。动物实验中，注射重组IL-27可以显著减轻肥胖小鼠的体重并改善胰岛素信号敏感性，初步验证了IL-27作为治疗药物的潜力。研究结果为肥胖及其相关代谢性疾病的治疗提供了新的靶点和潜力药物，而IL-27作为体内正常表达的分子，具有良好的安全性，因而具有巨大的临床应用潜力和市场价值。

 

新的内源性血管钙化抑制因子及其分子机制

 

北京大学基础医学院生理学与病理生理学系孔炜教授团队研究了非剪接型XBP1（unspliced XBP1，XBP1u）对血管钙化及β-catenin（β-连环蛋白）信号的重要调控作用。相关成果发表于Circulation Research。β-catenin信号在胚胎发育、肿瘤发生和血管钙化等过程中均发挥着关键的调控作用。研究针对XBP1u进行蛋白质相互作用分析，发现XBP1u通过其C端的降解结构域直接结合β-catenin，促进β-catenin的泛素-蛋白酶体降解，阻断β-catenin对下游靶基因Runx2和Msx2等的转录激活，从而抑制血管钙化的发生。而该过程并不依赖于以GSK-3β为核心的经典破坏复合物，说明XBP1u介导的降解是β-catenin信号调控的新机制。

 

NeuroD1不能介导小胶质细胞-神经元重编程

 

复旦大学脑科学转化研究院彭勃课题组、复旦大学附属华山医院毛颖课题组和上海市精神卫生中心袁逖飞课题组的研究人员合作，利用活细胞成像、严谨谱系追踪和药理学等多个手段对NeuroD1介导的小胶质细胞-神经元重编程现象进行了系统性探索。相关成果发表于Neuron。该研究提出了小胶质细胞-神经元重编程的构想，证明胶质细胞重编程的3个基本原则。发现前人所观察到的“小胶质细胞-神经元重编程”并非真实情况，而是来自病毒非特异性泄漏所产生的实验假象。研究者利用小胶质细胞的再生能力，开发了3种方案（Mr BMT、Mr PB和Mr MT），首次在全脑尺度上实现小胶质细胞的高效外源性移植/替换9-12。

 

脑动静脉畸形发病机制研究

 

首都医科大学附属北京天坛医院曹勇教授团队联合香港科技大学王吉光教授团队发现在单纯性脑动静脉畸形中存在体细胞突变和新发生殖细胞突变，这些突变可促进病灶中内皮细胞发生间质转化。相关成果发表于Circulation Research。研究人员构建了脑动静脉畸形多组学数据集，其中包括17例单细胞转录组测序数据、231例脑动静脉畸形外显子测序或转录组测序数据，以及60个家庭（病人、未患病父母）的全外显子测序数据（43例为相匹配的、同一个体的体细胞和新发生殖细胞突变数据）。基于该数据集的分析，课题组发现脑动静脉畸形存在内皮间质转化（EndMT）现象，并进一步明确了EndMT的驱动机制。

 

不同卒中类型的反应性胶质细胞介导的突触吞噬

 

上海交通大学生物医学工程学院杨国源教授课题组利用啮齿类动物脑血管疾病模型，探索小胶质细胞/巨噬细胞（microglia/macrophage）和星形胶质细胞（astrocyte）在缺血性卒中和出血性卒中修复阶段的突触吞噬情况。相关成果发表于Nature Communications。卒中（stroke）严重危害了人类的生命健康。阐明神经功能障碍的分子病理机制，改善卒中病人预后，是国际科学难题。该研究证明了小胶质细胞和星形胶质细胞可通过吞噬作用造成神经突触丢失；而抑制胶质细胞吞噬能显著增加损伤周边区的神经突触密度，减轻小鼠脑损伤，改善小鼠的运动和认知功能。

 

长寿蛋白SIRT6治疗血管钙化的新潜能

 

中山大学附属第八医院心血管内科黄辉教授团队探讨了SIRT6在CKD所致血管钙化中的作用及分子机制。相关成果发表于Journal of Clinical Investigation。血管钙化特别是血管中膜钙化在慢性肾脏病（Chronic Kidney Disease，CKD）患者中非常普遍。Sirtuins（SIRTs）是一种保守的NAD+依赖的蛋白去乙酰化酶，对衰老和代谢性疾病有保护作用，被认为是心血管疾病的重要靶点。该研究揭示了CKD患者发生血管钙化的规律和影响因素，阐明了SIRT6介导的Runx2翻译后修饰在血管钙化中的作用，阐述了长寿蛋白SIRT6治疗血管钙化的新潜能，为其临床防治提供了新的干预靶点与策略。

 

应用糖皮质激素联合靶向药物治疗研究进展

 

武汉大学基础医学院免疫学系龚克研究员与国内外合作者合作，发现糖皮质激素作为一种临床常用且强效的免疫抑制剂和消炎药，具有广谱且强力的耐药通路阻断效果。相关成果发表于Nature Communications。以表皮生长因子（EGFR）为代表的受体酪氨酸激酶（RTK）癌基因信号异常与肿瘤发生发展及治疗抵抗高度相关，联合使用糖皮质激素能广谱性地抑制受体酪氨酸药物的靶向治疗抵抗。相关研究成果已进入Ⅱ期临床试验，以期将该研究成果进行临床转化。该研究成果及同步开展的联合用药临床试验结果将可能极大地拓展EGFR靶向药物的病人适用范围。

 

蛋白质谷胱甘肽化修饰调控急性肺损伤的新机制

 

浙江大学基础医学院、医学院附属邵逸夫医院张雪/柯越海课题组阐明了脂肪酸结合蛋白FABP5的谷胱甘肽化通过抑制巨噬细胞炎症缓解急性肺损伤的分子机制。相关成果发表于Nature Communications。氧化应激状态下，蛋白质上的半胱氨酸残基（-SH）和谷胱甘肽（Glutathione，GSH）可以形成混合型二硫键（Protein-SSG），发生蛋白质的谷胱甘肽化，其去谷胱甘肽化过程主要由谷氧还蛋白（Glutaredoxin-1，Grx1）催化。Grx1在急性肺损伤小鼠肺组织中表达量及酶活性显著降低。该研究阐明了巨噬细胞中Cys127位点谷胱甘肽化的FABP5通过发挥其抗炎功能缓解急性肺损伤的分子机制。

（本栏目责编：黄雪霜）