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華南植物園揭示人為干擾影響熱帶珊瑚島植被更新機制
隨著人類活動加劇，我國西沙熱帶珊瑚島的植被面臨著優勢植物群落衰退、外來入侵種增加等問題。自然植被再生障礙是造成熱帶珊瑚島自然植被退化的主要因素。土壤種子庫對維持植物群落的恢復力具有重要意義。厘清人為干擾對珊瑚島植被土壤種子庫群落特征和空間分布的影響規律，揭示相應的植被退化機理，對于熱帶珊瑚島植被生態系統的保育和恢復決策具有重要的理論與現實意義。強、中等和無干擾的三個島嶼土壤種子庫空間結構的三階趨勢面分析。
隨著人類活動加劇，我國西沙熱帶珊瑚島的植被面臨著優勢植物群落衰退、外來入侵種增加等問題。自然植被再生障礙是造成熱帶珊瑚島自然植被退化的主要因素。土壤種子庫對維持植物群落的恢復力具有重要意義。厘清人為干擾對珊瑚島植被土壤種子庫群落特征和空間分布的影響規律，揭示相應的植被退化機理，對于熱帶珊瑚島植被生態系統的保育和恢復決策具有重要的理論與現實意義。
中國科學院華南植物園生態中心博士后黃耀等科研人員以西沙群島永興島(強人為干擾)、趙述島(中等人類干擾)和東島(無人類干擾)的中央區域典型木本植物土壤種子庫為研究對象，分析了地上植被、土壤種子庫、環境因子與人類干擾的關系。結果發現，強烈的人為干擾增加了土壤種子庫群落的多樣性、豐富度和密度，并增加了入侵物種土壤種子庫豐富度。隨著人為干擾強度增加，土壤種子庫空間分布的異質性格局由森林東-西差異向森林中心-邊緣差異轉變。土壤種子庫與地上植被物種組成相似性增加，入侵物種的分布從森林邊緣向中心擴張，說明人為干擾限制了本地種種子向森林外傳播，但促進了入侵物種種子向森林內擴散。土壤理化性質、植物群落特征和人為干擾的共同作用解釋了珊瑚島上森林土壤種子庫空間變異的23-45%。人為干擾降低了土壤種子庫空間分布與土壤因子(速效磷和全氮)的相關性，增加了其與景觀異質性指數、距道路距離、灌叢覆蓋和凋落物厚度和植物群落特征的相關性?？蒲腥藛T推測，通過降低建筑物高度、在下風口處建造建筑物以及在碎片化森林之間留出讓動物走動的廊道，可能會增強熱帶珊瑚島本地物種種子的傳播性。
相關研究成果已發表在國際學術期刊Journal of Environmental Management （《環境管理雜志》）(IF = 8.7)上。中國科學院華南植物園植被與景觀生態學研究組博士后黃耀為第一作者，任海研究員、陸宏芳研究員為共同通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃，國家自然科學基金青年基金，中國博士后科學基金和中國科學院青年創新促進會等項目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118512
圖1. 研究區域的位置(A)和實驗設計(B)
圖2. 空間結構和環境變量對三個島嶼土壤種子庫空間分布格局的影響
圖3. 強、中等和無干擾的三個島嶼土壤種子庫空間結構的三階趨勢面分析
2023-07-11
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深圳先進院研究新型示蹤劑可特異識別帕金森病重要致病蛋白
該研究成果填補了傳統手段診斷帕金森病的空白，使得帕金森病的早期精確診斷成為可能。
北京時間7月7日，深圳理工大學（籌）生命健康學院講席教授、中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所葉克強（原埃默里大學終身教授）團隊于CELL《細胞》發表最新成果，研究團隊首次發現一種很有前景的新型PET示蹤劑“[18F]-F0502B”，可在突觸核蛋白病中顯像聚集神經細胞突觸核蛋白α-Syn，該研究成果填補了傳統手段診斷帕金森病的空白，使得帕金森病的早期精確診斷成為可能。
帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）是第二大常見的神經退行性疾病，其特征是黑質致密部(SNpc)多巴胺能神經元的缺失，并伴有α-突觸核蛋白(α-Synuclein)在路易小體（Lewy body，LB）中的積累。α-突觸核蛋白作為帕金森病、路易體癡呆、多系統萎縮等神經退行性疾病的關鍵致病蛋白，也是帕金森病成像診斷中一個極有價值的成像靶點。此外，帕金森病患者腦內α-突觸核蛋白聚集物密度低于阿爾茨海默癥（Alzheimer's disease, AD）患者腦內Aβ和Tau聚集物密度，開發α-Syn的特異性PET示蹤劑更具挑戰性。盡管在開發α-Syn PET示蹤劑這一領域上已取得了一些進展，但迄今為止，全球尚未發現可應用的α-Syn PET示蹤劑。
為了尋找能夠特異性識別α-Syn的小分子化合物，葉克強團隊通過對α-Syn結合配體的研究，發現了一些共同的分子結構特征，據此篩選并合成了一系列分子衍生物，并進行了體外α-Syn、Aβ和Tau纖維結合實驗。團隊通過有機合成進一步優化了頂層結構骨架，隨后利用含有路易小體、富含Aβ和以過度磷酸化Tau蛋白為主要成分的神經原纖維纏結的小鼠腦切片進行了結合分析。最后，得到了一種新型苯并噻唑-乙烯基-苯酚衍生物(F0502B)。進一步地，研究團隊通過冷凍電鏡確定了α-Syn原纖維結合F0502B的復合物的原子結構，觀察發現，運用氟-18放射同位素標記的小分子化合物以高親和力和高選擇性結合了α-Syn原纖維。
在進一步的驗證實驗中，葉克強團隊鑒定了這種新型的苯并噻唑-乙烯基-苯酚衍生物(F0502B)，與α-Syn纖維的特異性結合高于Aβ和Tau纖維，并且能夠選擇性標記人體PD樣本中的α-Syn聚集物。此外，恒河猴PD模型體內PET顯像顯示[ 18F]-F0502B能特異性識別其體內的α-Syn聚集物。而且，在兩種非人靈長類PD模型中，聚集的α-Syn水平可能隨著時間的推移而增加，導致PET特異性結合信號的升高。
綜上，本研究針對放射性配體的開發為α-Syn的顯像和突觸核蛋白病的診斷提供了一種有前景的先導化合物[ 18F]-F0502B，在腦顯像中能夠提供病理生理學和分子水平信息，可以在不同的突觸核蛋白病中有成像應用，有望顯著提升帕金森病的早期精準診斷，同時可成為縱向評估靶向α-Syn疾病修飾療法的靶標監測關鍵指標。
深理工生命健康學院講席教授、中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所葉克強（原埃默里大學終身教授）為論文主要通訊作者，中國人民解放軍空軍軍醫大學項捷博士（前埃默里大學葉克強課題組博士生）為論文第一作者，深圳先進院的博士生李博維為共同作者。
原文鏈接
F0502B結合α-Syn原纖維復合物的冷凍電鏡結構
使用[ 18F]-F0502B對非人靈長類PD模型進行PET成像
PET示蹤劑[ 18F]-F0502B設計、篩選及驗證策略示意圖
2023-07-10
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南海海洋所研究揭示斜向伸展的火山型被動陸緣的發育演化過程
中國科學院邊緣海與大洋地質重點實驗室（OMG）海洋新能源地球物理學學科組關慧心副研究員，聯合OMG徐敏研究員，法國西布列塔尼大學Laurent Geoffroy教授和挪威奧斯陸大學Mohamed Mansour Abdelmalak博士，在斜向伸展的火山型被動陸緣發育演化過程研究上取得新進展，相關成果于近日發表在國際地學期刊Tectonophysics（《構造物理》）上。
全球大多數的拉張裂谷在張裂過程中，張裂的方向與裂谷中軸的方向并不是垂直的，而是存在一定的夾角。這種類型的拉張裂谷被稱為斜向裂谷。斜向裂谷的發育演化過程在貧巖漿型的裂谷環境中已經得到了廣泛研究。然而，在富巖漿型的裂谷環境中，對斜向裂谷的形成原因和發育演化過程的研究卻很少。
格陵蘭西部陸緣形成于早第三紀格陵蘭-北美洲板塊裂解時期，此次裂解受北大西洋大火成巖省發育影響，巖漿噴發量達到180萬平方千米。在Svartenhuk，Nuussuaq和Disko等地區均可觀察到大量的向海傾斜反射層（SDRs）的結構。因此，格陵蘭西部陸緣是典型的火山型被動陸緣。昂加瓦斷裂帶（圖1左）位于巴芬海盆南部，拉布拉多海北部。它是形成于始新世格陵蘭島與北美板塊分裂時期的張裂-走滑斷裂帶，包含了將巴芬海盆和拉布拉多海分開的重要的轉換斷層。Nuussuaq陸緣位于昂加瓦斷裂帶上，在大陸張裂過程中，張裂的方向與陸緣的方向形成了57度的夾角，屬于高角度斜向伸展的被動陸緣。本研究結合陸地數據（衛星遙感數據和野外觀測數據）和近海數據（多道反射地震數據），綜合分析了格陵蘭西部Nuussuaq地區SDRs的三維結構，首次揭示了斜向伸展的火山型被動陸緣的發育演化過程。
研究結果表明，該地區SDRs的發育可分為兩個階段（圖2）。在第一階段（晚古新世），斜向伸展被分解為走滑和傾滑兩個分量，SDRs巖漿層底部主要發育南北走向的向陸傾斜的正斷層。在第二階段（早始新世），Nuussuaq地區西部的局部應力發生了轉向，SDRs巖漿層底部主要發育東北-西南走向的斷層。該陸緣發育成轉換型被動陸緣的主要原因包括兩點：（1）Nuussuaq西部地殼中的遺留結構（Itilli斷層）的方向與區域應力呈傾斜角度，在張裂過程中被重新激活，致使該地區局部應力在張裂過程中發生了偏轉；（2）巖漿侵入地殼后削弱了地殼的強度，并且侵入的巖漿由于壓力較高，在被動陸緣處產生了與陸緣方向呈垂直方向的應力，促進了該地區局部應力的重新定向。
該項成果首次揭示了斜向伸展的火山型被動陸緣的發育演化過程，對深入認識大陸張裂過程中地幔-地殼的相互作用關系具有重要意義。本項研究得到國家自然科學基金和廣州市基礎與應用基礎研究項目的資助。
論文相關信息：Huixin Guan, Mansour M. Abdelmalak, Min Xu, Laurent Geoffroy（2023）. Evolution of an oblique volcanic passive margin: The case of Nuussuaq in West Greenland. Tectonophysics 229936.
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.229936
圖1. 左：北大西洋西部分支區域結構圖。右：格陵蘭西部Nuussuaq陸緣地質結構圖與第三紀巖漿層（SDRs）走向與傾向分布情況。
圖2. 晚古新世-早始新世期間Nuussuaq地區SDRs發育演化模式圖。
2023-07-07
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華南植物園發現關鍵轉錄因子ERF調控石斛類原球莖再生的新機制
蘭科植物（俗稱蘭花）是最大、最多樣化的科之一，是生物學研究熱點類群之一，是全球園藝貿易中最著名的植物類群之一。大多數植物在胚胎發育過程中形成頂端分生組織和根分生組織，發育成熟的種子含有胚芽、胚軸、胚根和儲能器官胚乳（雙子葉植物為子葉） ，萌發后發育成完整的植株。蘭科植物種子在萌發過程中形成綠色的球狀體，稱為原球莖（ protocorm ） ，這是蘭科植物特有的現象。類原球莖再生是蘭科植物重要的再生途徑，是目前最具優勢的大規模種苗生產的方式之一，在蘭科植物植株高效再生、遺傳轉化、次生代謝物生產、細胞工程等研究領域均具有廣泛和重要的應用前景。圖. DoERF5 - DoSTM正調控石斛類原球莖再生的機制。
蘭科植物（俗稱蘭花）是最大、最多樣化的科之一，是生物學研究熱點類群之一，是全球園藝貿易中最著名的植物類群之一。大多數植物在胚胎發育過程中形成頂端分生組織和根分生組織，發育成熟的種子含有胚芽、胚軸、胚根和儲能器官胚乳（雙子葉植物為子葉），萌發后發育成完整的植株。但是，蘭科植物進化出獨特的種子發育過程和專門的萌發程序。它們的種子不含胚乳，只有一個發育不良的胚胎，胚胎沒有分化的組織，沒有胚芽、胚軸和胚根。蘭科植物種子在萌發過程中形成綠色的球狀體，稱為原球莖（protocorm），這是蘭科植物特有的現象。蘭科植物外植體在組織培養條件下形成類似原球莖的特殊結構，稱為類原球莖（protocorm-like body，PLB），兩者具有相似的轉錄特征。類原球莖再生是蘭科植物重要的再生途徑，是目前最具優勢的大規模種苗生產的方式之一，在蘭科植物植株高效再生、遺傳轉化、次生代謝物生產、細胞工程等研究領域均具有廣泛和重要的應用前景。然而，蘭科植物建立這種重要的、獨特的、無與倫比的發育過程，其分子機制是什么？目前知之甚少。
中國科學院華南植物園藥用植物遺傳育種團隊發現石斛乙烯響應因子（ethylene response factor, ERF）DoERF5能夠識別和結合I類KNOX轉錄因子DoSTM啟動子的GCC-box元件，并激活DoSTM的表達，從而調控石斛類原球莖再生。在石斛中過表達DoERF5極大地增強了類原球莖再生能力，上調了DoWINDs和DoSTM，以及細胞分裂素合成基因DoIPT和細胞分裂素應答因子DoARRs的表達。然而，沉默DoERF5后則抑制類原球莖的再生，下調DoWINDs、DoSTM和DoARRs的表達。進一步的研究證明DoERF5直接與DoSTM的啟動子結合并調控其轉錄。遺傳學分析表明DoSTM在石斛中過表達促進了類原球莖的再生。這一研究不僅有助于了解類原球莖發育的分子機制，而且為蘭科植物資源的保護、開發和利用提供技術支撐。
相關研究結果已近期發表在國際學術期刊Journal of Integrative Plant Biology（《植物學報》）（IF = 11.4）上。華南植物園博士生曾丹琦為該論文的第一作者，何春梅副研究員為通訊作者，段俊研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金和廣東省重點領域研發計劃項目的資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13534
圖. DoERF5-DoSTM正調控石斛類原球莖再生的機制
2023-07-06
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華南植物園揭示赤霉素信號介導植物開花的表觀調控新機制
中國科學院華南植物園農業與生物技術研究中心侯興亮課題組研究發現BRAHMA （ BRM ）作為SWI/SNF型染色質重塑復合體的核心催化亞基，在擬南芥中通過形成DELLA-BRM-NF-YC模塊參與GA信號介導的開花。DELLA蛋白能夠促進BRM與核因子NUCLEAR FACTOR Y-C ( NF-YC )的相互作用，破壞NF-YC對開花整合子基因SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1 ( SOC1 )的結合，導致晚開花。同時， DELLA蛋白促進BRM對SOC1的結合。在GA存在的情況下， GA觸發的DELLA降解破壞了DELLA-BRM-NF-YC模塊，從而使SOC1染色質上的H3K4me3水平升高，導致基因表達增加并促進開花。圖. DELLA-BRM-NF-YC模塊調控赤霉素信號介導開花的模型。
中國科學院華南植物園農業與生物技術研究中心侯興亮課題組研究發現BRAHMA（BRM）作為SWI/SNF型染色質重塑復合體的核心催化亞基，在擬南芥中通過形成DELLA-BRM-NF-YC模塊參與GA信號介導的開花。DELLA蛋白能夠促進BRM與核因子NUCLEAR FACTOR Y-C (NF-YC)的相互作用，破壞NF-YC對開花整合子基因SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1 (SOC1)的結合，導致晚開花。同時，DELLA蛋白促進BRM對SOC1的結合。在GA存在的情況下，GA觸發的DELLA降解破壞了DELLA-BRM-NF-YC模塊，從而使SOC1染色質上的H3K4me3水平升高，導致基因表達增加并促進開花。
近年來課題組科研人員在NF-YCs功能的研究中取得了一系列進展，揭示了NF-YCs在擬南芥開花、種子萌發及下胚軸伸長等植物生長發育過程中參與基因轉錄調控的分子機制（Hou et al., Nature Communications, 2014；Liu et al., Nature Communications, 2016；Tang et al., Molecular Plant, 2017；Liu et al., Plant Physiology, 2018；Zhang et al., Plant Cell, 2021；Zhang et al., JIPB, 2021）。該研究進一步揭示了NF-YCs在赤霉素信號介導的開花調控中的重要功能。
相關研究結果已近期在線發表在國際學術期刊The Plant Cell（《植物細胞》）上。華南植物園助理研究員張春雨和博士生菅明陽為該論文的第一作者，侯興亮研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和廣東省自然科學基金等項目的資助。論文鏈接：https://www.webofscience.com/wos/alldb/full-record/MEDLINE:37294919
圖. DELLA-BRM-NF-YC 模塊調控赤霉素信號介導開花的模型
2023-07-05
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深海所研究隕硫鈣石(CaS)：上地幔C-O-S-Ca循環的新鏈條與行星宜居性的標志性礦物
隕硫鈣石（CaS）通常被認為是由太陽星云氣凝結而成。頑火輝石隕石是隕硫鈣石最重要的儲存庫之一，也是最還原的一類隕石，其是形成早期地球的代表性物質。因此，隕硫鈣石對深入了解太陽星云、隕石、地球起源和地球的C-O-S-Ca循環具有重要意義。
隕硫鈣石（CaS）通常被認為是由太陽星云氣凝結而成。頑火輝石隕石是隕硫鈣石最重要的儲存庫之一，也是最還原的一類隕石，其是形成早期地球的代表性物質。因此，隕硫鈣石對深入了解太陽星云、隕石、地球起源和地球的C-O-S-Ca循環具有重要意義。
深海極端模擬研究實驗室聯合南方科技大學前沿與交叉科學研究院、中國地調局西安地調中心、內華達大學拉斯維加斯分校，利用活塞圓筒壓機和多面頂壓砧進行的實驗巖石學研究發現：在上地幔和下地殼（1.5 GPa/1510 K、0.5 GPa/1320 K 和 0.3 GPa/1273 K）含硫化物的玄武質巖漿與碳酸鈣反應可生成隕硫鈣石（CaS），這擴展了CaS在太陽系存在的范圍(圖1)。前人認為隕硫鈣石主要存在于(1)水星軌道內部的頑火輝石隕石、(2)水星表面大量分布、（3）月球隕石坑的月壤中。本研究結果證明其可以在地幔存在。
圖1. 太陽系中隕硫鈣石CaS的主要分布區域(Liu et al., 2023)
文章定義了2個氧逸度計:CaS-CaO-S平衡時的氧逸度(OLS氧逸度計)、CaS-CaSO4平衡時氧逸度(OA氧逸度計)。在0.5 GPa/1320 K, OA = FMQ + 2.21= IW + 6.05 (lgfo2 = –7.83), OLS = FMQ – 0.52 = IW + 3.30 (lgfo2 = –10.57)，其本質上確定了S2-/S0平衡時和S2-/S6+平衡時的氧逸度，為行星硫循環和礦床學研究提供了重要的便利。巖漿低氧逸度、大氣極低氧含量、無大量液態水是CaS可在水星、月球表面較廣泛存在的3個條件，否則CaSO4將大量存在，如地球上和火星上表面大量的硫酸鈣或石膏。
圖2. 0.5GPa條件下，代表性氧逸度緩沖對與溫度的關系圖（Liu et al., 2013及參考文獻）
文章首次指出隕硫鈣石可能在洋中脊下覆地幔存在，其可能是黑煙囪部分硫酸鈣的前體（圖3），該機制是對Bischoff and Seyfried (1978）認為洋中脊硫酸鹽是由于Ca和SO42-在海水中的溶解度隨著溫度的升高而降低機制的補充。
圖3. 洋中脊下隕硫鈣石CaS存在的可能區域
Stagno et al.,2013--Nature; Liu et al.,2023--NSR中的附件
在大氧化事件（GOE）之前，地球大氣層最初不含氧氣 (Lee et al. , 2016, Lyons et al. , 2014)。大約24.6？18.5億年前，氧氣從現在的大氣水平（PAL）的＜10–7.1–10–5.1（lgfo2<–7.6至–6.0，圖2）上升到lgfo2=–5.3至–2.7(Kanzaki and Murakami, 2016)，稱為GOE。GOE之前的無氧或缺氧環境可能和CaS是有關系的。GOE之前地球大氣的lgfo2范圍的上限為-7.6至-6.0（圖2）(Kanzaki and Murakami, 2016)，與隕硫鈣石穩定場部分重疊。此外，早期地球巖漿海的lgfo2值在2173K時為IW+0.5(Sossi et al. , 2020)(圖2）。故大氣氧逸度和巖漿氧逸度都滿足隕硫鈣礦存在的條件。本研究推算地球早期的隕硫鈣石CaS的質量在4.30×1021？7.58×1021 kg，如果這些CaS如全部轉換為CaSO4可以消耗3.82×1021？6.74×1021 kg 氧氣，而現代地球大氣中的氧氣總量僅為1.246×1018 kg，可見CaS可能是地球早期缺氧的誘因。
二疊紀-三疊紀界線（PTB）大滅絕是過去5億年來最嚴重的生物危機(Xie et al. , 2005, Yin et al. , 2012), 在PTB時伴隨著大氣CO2的急劇升高(Retallack, 2001)和大氣O2含量的急劇降低(Berner, 2006)，大多學者認為西伯利亞大火成巖?。⊿LIP）的地幔巖漿與地殼巖石的相互反應是大氣變化的一個重要原因(Sobolev et al. , 2011)。本研究中，CaS的形成伴隨著CO2的釋放，而CaS的氧化則是氧氣消耗的過程，且含硫化物的玄武質巖漿與碳酸鹽反應過程可以很好的反映SLIP巖漿與地殼碳酸鹽的反應過程，更為重要的一點是SLIP巖漿以低氧逸度(FMQ–1.5，低于OLS, Sobolev et al. 2009)區別于其他冰島、夏威夷等地幔柱，這為CaS存在提供了條件，故有理由推測CaS的短暫存在是PTB大氣成分變化的一個因素之一。
文章信息：
Yuegao Liu（劉月高）, I-Ming Chou（周義明）, Jiangzhi Chen(陳姜智，共一), Nanping Wu（吳南平）, Wenyuan Li（李文淵）, Leon Bagas, Minghua Ren（任名華）, Zairong Liu（劉在榮）, Shenghua Mei*（梅升華, 通訊）, Liping Wang*（王李平, 通訊）. Oldhamite: A new link in upper mantle for C-O-S-Ca cycles and an indicator for planetary habitability. NSR, 2023, https://doi.org/10.1093/nsr/nwad159
2023-06-29
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深圳先進院等發現新的超級耐藥菌靶點和分子機理
深圳先進院袁曙光團隊與東北農業大學合作發現臨床超級耐藥菌MRSA的新靶點。
6月28日，深圳先進院袁曙光團隊與東北農業大學合作發現臨床超級耐藥菌MRSA的新靶點。團隊通過生物計算的方法篩選對抗MRSA的高活性分子并闡述其多重信號通路調節分子機理。相關工作于在線發表在化學類國際頂級Advanced Science上。
在全球范圍內，每年有70萬人死于抗生素無法抵抗的感染。如果我們不能找到針對性的療法，到2050年，全球由超級細菌導致的死亡人數可能達到2000萬人。耐甲氧西林金黃色葡萄球菌是臨床上常見的毒性較強的細菌，自從上世紀40年代青霉素問世后，金黃色葡萄球菌引起的感染性疾病受到較大的控制。但隨著青霉素的廣泛使用，有些金黃色葡萄球菌產生青霉素酶，能水解β-內酰胺環，表現為對青霉素的耐藥?？茖W家研究出一種新的能耐青霉素酶的半合成青霉素，即甲氧西林(methicillin)。
1959年應用于臨床后曾有效地控制了金黃色葡萄球菌產酶株的感染，可英國的Jevons就首次發現了耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)，MRSA從發現至2021年感染幾乎遍及全球，已成為院內和社區感染的重要病原菌之一。MRSA除對甲氧西林耐藥外，對其它所有與甲氧西林相同結構的β-內酰胺類和頭孢類抗生素均耐藥，MRSA還可通過改變抗生素作用靶位，產生修飾酶，降低膜通透性產生大量PABA等不同機制，對氨基糖苷類、大環內酯類、四環素類、氟喹喏酮類、磺胺類、利福平均產生不同程度的耐藥，唯對萬古霉素和利奈唑胺敏感。然而古霉素和利奈唑胺的巨大毒性，也限制了其臨床的使用。臨床上迫切需要發現新的超級抗生素來應對超級細菌的威脅。
團隊通過生物計算的方法，發現MRSA的代謝通路的新靶點脯氨酸羧基脫氫酶（P5CDH)，并利用計算機針對該靶點篩選出一系列對抗臨床多重耐藥的MRSA-USA300。該工作的發現為超級細菌MRSA的藥物發現提供了新的靶點與研發思路。
文章鏈接
圖1. 團隊發現對抗臨床超級耐藥菌MRSA-USA300 的多重條件藥理學原理
參考文獻
Zhongwei Yuan, Jun Wang, Qianwei Qu, Zhenxin Zhu, Marc Xu, Mengmeng Zhao, Chongxiang Sun, Haixin Peng, Xingyu Huang, Yue Dong, Chunliu Dong, Yadan Zheng, Shuguang Yuan*, Yanhua Li*. Celastrol Combats Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus by Targeting Δ1-Pyrroline-5-Carboxylate Dehydrogenase. (2023) Advanced Science, doi:10.1002/advs.202302459
2023-07-03
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廣州地化所：生物質中一種新的甲氧基定量評價方法
富含木質素的生物質中含有豐富的甲氧基(-OCH 3)，其穩定碳、氫同位素是重建古氣候的重要指標，但生物質中甲氧基的含量隨沉積演化作用快速減少，準確評價生物質中甲氧基的含量是開展其穩定同位素分析的基礎。目前常用的甲氧基定量方法基于Zeisel法（利用氫碘酸將生物質中的甲氧基轉化為碘甲烷）直接測定生成的碘甲烷、或利用碘甲烷試劑建立外標定量曲線，但總體上存在誤差大、耗時長、需要進行一系列處理等問題。
針對上述問題，中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室研究生黃敏在導師廖澤文研究員的指導下，選擇苯甲醚標準試劑與氫碘酸反應，建立用于所研究樣品中甲氧基定量的外標曲線，并在褐煤樣品中進行了初步應用。
該方法主要流程包括：利用苯甲醚標準試劑（圖1a）與氫碘酸反應，建立甲氧基定量的標準曲線，在保障苯甲醚完全反應的基礎上，甲氧基定量外標曲線具有較好的相關性(R 2 = 0.9523) （圖1c）；在此基礎上針對褐煤樣品中甲氧基開展定量評價，其結果與文獻中報道的含量范圍一致（圖1d）。
圖1 含木質素生物質中甲氧基定量方法的建立及其初步應用。
本工作建立了相對簡便可靠的含木質素生物質中甲氧基的定量評價方法，該方法步驟少，耗時短，所需試劑量小，定量評價結果可靠。本工作得到國家自然科學基金面上項目（42072145）的資助，相關研究成果近期發表在Organic Geochemistry上。
論文信息：Huang, M.,（黃敏）Wang, H.,（王浩哲）Zhao, G.,（趙冠宇）Wang, Q.,（王強）Cheng, B.,（程斌）Liao, Z.,*（廖澤文）2023. Anisole-based assessment for the quantification of methoxyl groups in lignin-rich biomass. Organic Geochemistry 179, 104601. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2023.104601.
論文鏈接
2023-06-30
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華南植物園研究揭示氮沉降增強真菌驅動熱帶森林土壤有機碳固存的潛力及其機制
自20世紀以來，由于工業的發展和農牧業的擴張，大氣氮排放量遠超過自然生物固氮量，導致大氣氮沉降水平迅速上升。過量的氮輸入深刻影響并改變了植物凋落物向土壤有機碳的轉化過程，進而調控熱帶土壤有機碳的動態和固持。真菌是凋落物的主要分解者，驅動植物源碳向土壤的轉運，因此，弄清真菌群落對氮沉降的響應有助于理解熱帶森林土壤有機碳動態變化的機制。依據不同生態功能，真菌群落可劃分為不同生態功能群（ guilds ） 。這些功能群通常對相同的環境變化有截然不同的反應，但是，關于在氮沉降背景下，熱帶森林土壤中不同生態功能群與相關功能潛力的變化及其與土壤有機碳動態的關系等認識仍不清晰。氮沉降下真菌群落及功能的響應示意圖。
自20世紀以來，由于工業的發展和農牧業的擴張，大氣氮排放量遠超過自然生物固氮量，導致大氣氮沉降水平迅速上升。過量的氮輸入深刻影響并改變了植物凋落物向土壤有機碳的轉化過程，進而調控熱帶土壤有機碳的動態和固持。真菌是凋落物的主要分解者，驅動植物源碳向土壤的轉運，因此，弄清真菌群落對氮沉降的響應有助于理解熱帶森林土壤有機碳動態變化的機制。依據不同生態功能，真菌群落可劃分為不同生態功能群（guilds）。這些功能群通常對相同的環境變化有截然不同的反應，但是，關于在氮沉降背景下，熱帶森林土壤中不同生態功能群與相關功能潛力的變化及其與土壤有機碳動態的關系等認識仍不清晰。
基于華南植物園小良研究站長期模擬氮沉降試驗樣地，相關研究探討了氮沉降對熱帶森林真菌群落、功能潛力和土壤碳組分的影響。研究發現，施氮土壤的總有機碳、溶解性有機碳、顆粒態有機碳和真菌殘體碳均高于對照組土壤。真菌群落分析發現，施氮土壤的真菌群落以多面手腐生菌（generalist saprotrophs）占優，其中，葉片腐生菌比對照組增加近93倍。這些變化伴隨著木質纖維素分解酶豐度的增加，表明植物源碳的降解潛力加?。▓D1）。此外，與對照組相比，施氮促使土壤中催化氨基糖（真菌殘體標記物）生物合成的殼聚糖酶豐度提高1.37倍，增強了真菌殘體碳對有機碳庫的貢獻（提高1.42倍），這些均與土壤中較高的Ca2+、溶解性有機碳含量和參與有機酸合成的腐生菌豐度密切相關。這些結果表明，長期氮沉降輸入可增強腐生菌的豐度和活性，提高土壤有機酸產量，通過釋放養分和溶解性有機碳直接或間接地支持真菌生長，從而導致更多的真菌殘體碳貢獻于土壤有機碳庫，提高土壤有機碳的固持能力（圖2）。研究結果強調了真菌生態功能群及功能潛力變化在解析土壤有機碳動態變化的重要性。
相關研究成果已近期發表在國際生態學專業期刊Functional Ecology（《功能生態學》）上。中國科學院華南植物園生態中心盧哲副研究員為論文的第一作者，王法明研究員為論文通訊作者。該項研究得到廣東省重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、中科院青年創新促進會和國家重點研發計劃等項目的共同資助。全文鏈接：https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/share/AGZEWU4MQZ53IISMY5FZ?target=10.1111/1365-2435.14380
圖1.氮沉降下不同真菌功能群及其對不同植物源碳底物降解潛力的變化
圖2.氮沉降下真菌群落及功能的響應示意圖
2023-06-30
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深圳先進院研發首款短波長激發時間與光譜分辨新型雙光子顯微鏡
該技術可以實現紫外波段自體熒光的有效激發與探測，極大地拓展了雙光子成像技術的應用范圍，為無創觀測生物樣品及生命過程提供了一種新的研究工具。
中國科學院深圳先進技術研究院生物醫學與健康工程研究所研發世界首款短波長激發時間與光譜分辨新型雙光子顯微鏡，該顯微鏡創新性地采用中心波長為520 nm的鎖模飛秒光纖激光器作為雙光子激發光源，可以有效地激發短波長波段熒光團，利用連接光譜儀的時間相關單光子計數(TCSPC)模塊，可以實現熒光光譜和熒光壽命的同時檢測。該技術可以實現紫外波段自體熒光的有效激發與探測，極大地拓展了雙光子成像技術的應用范圍，為無創觀測生物樣品及生命過程提供了一種新的研究工具。
在生物體中，普遍存在著內在的一些生物分子具有內源性熒光團，內源性熒光團的三維成像可以在不干擾生物環境的情況下對重要生物過程進行無創體內檢查，如代謝變化、形態改變和疾病進展，是組織成像和跟蹤細胞代謝過程的有力工具。另一方面，雙光子顯微鏡具有天然的光學切片能力，即無需物理切割就可以實現生物組織的三維高分辨成像。雙光子顯微鏡跟內源性熒光團的結合可以實現活體生物組織無標記成像，對很多生命活動的研究具有非常重要的意義。遺憾的是，傳統雙光子顯微鏡都是用鈦寶石激光器作為光源，只能對可見光波段的內源性熒光團進行探測，對于信息更豐富的短波長熒光團則無能為力。
中國科學院深圳先進技術研究院鄭煒研究員團隊首創采用520nm超快激發源搭建光譜分辨的雙光子熒光壽命成像系統，可以有效激發和探測傳統雙光子顯微系統無法成像的一系列短波長熒光團，比如作為細胞內代謝相關酶和蛋白質基本組成部分的色氨酸（單光子吸收峰~280 nm），作為血液主要成分的血紅蛋白(雙光子最佳激發波長<600 nm)，作為人體重要神經遞質的血清素(單光子吸收峰~280 nm)等等。為了探索該系統的實用性，研究團隊首先系統地評估了生物組織中典型的短波內源性熒光團純化學樣品在520nm激發下的熒光壽命和光譜特性，包括熒光分子酪氨酸、色氨酸、血清素(5-HT)、煙酸(維生素B3 (VB3))、吡哆醇(維生素B6 (VB6))和NADH，以及角蛋白、彈性蛋白和血紅蛋白。
隨后，研究團隊對不同的生物組織進行了成像，包括離體大鼠食管組織和離體大鼠口腔面頰組織。結果表明，該系統可以在不需要任何外加造影劑的情況下為生物系統提供高分辨率的三維形態信息和物理化學信息。該研究工作探索了短波長的內源性熒光團在食管壁中的分布。研究結果表明，該系統可以很清晰的看到食管的不同分層結構：上皮細胞（KE、SE）、固有層(LP)、粘膜層(SM)、外縱肌(MP)、纖維膜(FB)。而食管癌主要就發生在食管內部上皮細胞、固有層和粘膜層這些地方。結合壽命和光譜信息，系統可以明確識別食管內部多層結構的不同信號來源，定量區分不同組織成分在食管壁的位置和數量，區分食管分層結構。
最后，研究團隊進一下對小鼠皮膚進行了活體三維掃描成像，并基于短波內源熒光團在體內捕獲了小鼠耳廓內白細胞的遷移，實現了典型免疫反應(脂多糖注射或機械創傷)微環境中白細胞募集和變形運動的動力學過程可視化以及隨時間的熒光壽命測量。熒光強度圖像可以顯示亞細胞結構，色氨酸和血紅蛋白的熒光壽命信息可以區分紅細胞和白細胞，以及傷口和正常組織的位置。這些結果進一步驗證了該研究工作開發的系統在天然組織環境中監測免疫反應的能力。
該工作以題為《Short-wavelength excitation two-photon intravital microscopy of endogenous fluorophores》發表在生物醫學光學領域知名期刊Biomedical Optics Express上，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫學與健康工程研究所助理研究員吳婷為文章第一作者，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫學與健康工程研究所鄭煒研究員、李慧副研究員，北京大學物理學院施可彬研究員為共同通訊作者。該工作獲得了國家重點研發計劃項目，國家自然科學基金儀器項目、面上項目、培育項目、青年項目，中國科學院科學儀器創新團隊項目，深圳市基礎研究計劃等項目的支持。
圖1.生物組織中典型的短波內源性熒光團純化學樣品的熒光壽命和光譜特性
圖2.短波長內源性熒光團在食管壁中的三維定量分布
圖3.小鼠皮膚的活體三維無創自體熒光成像：強度圖像(上)，彩色編碼光譜圖像(中)，彩色編碼壽命圖像(下)
圖4 在體、無標記、無創地觀察(a)體外注射LPS藥物刺激后小鼠皮膚微循環變化和(b)針刺損傷后免疫白細胞典型的變形蟲爬行方式及其折疊、變形和相互作用等炎癥反應行為
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PI與課題組簡介：
鄭煒，研究員，博士生導師，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫學與健康工程研究所副所長，生物醫學光學與分子影像研究中心主任，廣東省生物醫學光學影像技術重點實驗室主任。國自然優秀青年基金獲得者，廣東省特支計劃科技創新領軍人才，深圳市杰出青年基金獲得者。
鄭煒研究員及其團隊一直從事雙光子顯微成像技術研究，帶領團隊研發了雙光子激發結構光照明超分辨成像技術，短波長激發、熒光壽命和熒光光譜探測的無標記雙光子成像技術，雙光子多幀超分辨成像技術等多種新型雙光子顯微成像技術，在成像分辨率、成像深度、成像視野及成像信息豐富程度上都有顯著突破。研究成果發表在《Nature Methods》、《iScience》、《Photonics Research》、《Optics Letters》等生物光學領域國際著名期刊上，被包括《Science》、《Nature》、《Nature Methods》、《PNAS》在內的期刊引用1400余次。
課題組長期招收新型光學顯微技術及儀器研發、生物醫學光子學相關機理研究方向碩士研究生/博士研究生/實習生/博士后，請感興趣的同學直接聯系：zhengwei@siat.ac.cn，簡歷及郵件標題注明“應聘崗位-學校名稱-專業-姓名”。
2023-06-28
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