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華南植物園在桫欏科植物隱存種多樣性及分化歷史研究取得新進展
隱存種是指形態上難以區分但遺傳上存在顯著分化的物種。正確認識和發現隱存種多樣性在生物多樣性評估與保護中起著至關重要的作用。系統發育重建及物種界定分析結果均支持該類群現有物種的譜系單一性，同時發現黑桫欏屬（ Gymnosphaera ）內3個長期使用的物種概念，即黑桫欏（ G . podophylla ） 、平鱗黑桫欏（ G . henryi ）和粗齒黑桫欏（ G . denticulata ） ，均存在隱存物種多樣性?；蛄鳈z測發現，黑桫欏屬及木桫欏屬（ Alsophila ）植物在屬間及屬內均存在頻繁的基因流現象，說明自然雜交在桫欏科植物的進化過程中扮演了重要的角色。圖.樹蕨隱存種多樣性及廣泛的自然雜交。
隱存種是指形態上難以區分但遺傳上存在顯著分化的物種。正確認識和發現隱存種多樣性在生物多樣性評估與保護中起著至關重要的作用。
桫欏科（Cyatheaceae）植物是我國重點保護具有樹狀主干的蕨類植物，具有非常重要的科學研究和生物多樣性保護價值?，F生桫欏科的物種多樣性極其豐富，不少近緣種的形態學性狀十分相似，目前很難通過表型差異及少數的分子標記對近緣種進行物種界定?；蚪M測序技術的發展及物種界定分析方法的不斷完善為準確認識桫欏物種多樣性提供了新契機。
中國科學院華南植物園康明研究團隊在大規模野外調查和樣品采樣的基礎上，采用簡化基因組測序技術（RAD-seq），聯合系統發育基因組學及群體遺傳學方法，系統地研究了中國和越南目前所知的全部16個桫欏科物種的系統發育關系及分化歷史。系統發育重建及物種界定分析結果均支持該類群現有物種的譜系單一性，同時發現黑桫欏屬（Gymnosphaera）內3個長期使用的物種概念，即黑桫欏（G. podophylla）、平鱗黑桫欏（G. henryi）和粗齒黑桫欏（G. denticulata），均存在隱存物種多樣性?；蛄鳈z測發現，黑桫欏屬及木桫欏屬（Alsophila）植物在屬間及屬內均存在頻繁的基因流現象，說明自然雜交在桫欏科植物的進化過程中扮演了重要的角色。該研究結果對桫欏科植物的就地和遷地保護具有指導意義。
相關的研究成果于近期發表在國際學術期刊Molecular Phylogenetics and Evolution（《分子系統發育與進化》）上。華南植物園易慧琴博士為論文第一作者，康明研究員為論文通訊作者。本研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項（B類）及廣東省重點研發計劃項目資助。論文鏈接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S105579032300101X
圖. 樹蕨隱存種多樣性及廣泛的自然雜交
2023-05-30
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亞熱帶生態所嘔吐毒素腸道毒性與營養干預研究獲階段性進展
嘔吐毒素又名脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)，是飼料中污染最廣泛的單端孢霉烯族化合物，且是該類化合物中導致動物嚴重嘔吐癥狀與厭食毒性最強的霉菌毒素。DON由鐮刀菌產生，對動物和人體的消化系統、免疫系統、神經系統等多個組織器官產生較強的細胞毒性，其中腸道為其損傷的第一道屏障。
嘔吐毒素又名脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)，是飼料中污染最廣泛的單端孢霉烯族化合物，且是該類化合物中導致動物嚴重嘔吐癥狀與厭食毒性最強的霉菌毒素。DON由鐮刀菌產生，對動物和人體的消化系統、免疫系統、神經系統等多個組織器官產生較強的細胞毒性，其中腸道為其損傷的第一道屏障。
近期，中國科學院亞熱帶農業生態研究所印遇龍院士團隊廖鵬副研究員課題組，基于高、低濃度DON處理IPEC-J2豬小腸上皮細胞模型，通過lncRNA轉錄組學、定量蛋白質組學和代謝組學等分析，結合lncRNA轉錄組學與定量蛋白質組學分析結果，發現高濃度DON可顯著促進IPEC-J2細胞黏附和Hipp-YAP信號通路的激活，顯著抑制胞內DNA的復制；而代謝組分析結果表明，高、低濃度DON均能抑制胞內不飽和脂肪酸的合成與代謝。進一步采用黃芩苷、鹽酸小檗堿、黃芩苷-銅絡合物、黃芩苷-鋅絡合物、杜仲黃酮對DON處理的斷奶仔豬進行了營養干預，發現上述中藥提取物均能顯著減輕DON對斷奶仔豬腸道的毒性作用。上述研究不僅為后續早期暴露DON研究提供了腸道毒性組學數據庫參考，也為營養干預DON腸道毒性作用類添加劑的開發提供了科學依據。
上述研究成果在Food and Chemical Toxicology、Environmental Pollution、Frontiers in Nutrition、Oxidative Medicine and Cellular Longevity和《動物營養學報》等期刊上發表。該研究得到國家自然科學基金委區域創新發展聯合基金重點項目(U20A2054)、國家自然科學基金地區基金項目(31960666)和廣西自然科學基金重點項目(2020JJD130024)的資助。
論文鏈接：1 2 3 4 5 6
表1 RNA測序數據集說明
圖1 鹽酸小檗堿營養干預DON腸道毒理作用模式圖
2023-05-30
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南海海洋所光學淺水水深反演研究獲新進展
近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室研究員唐世林團隊在光學淺水水深反演研究方面取得新進展，實現了在無實測水深的情景下，融合激光雷達數據和多光譜遙感影像在礁區光學淺水反演得到高空間分辨率的水深專題圖。相關研究發表于IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。黃宇業為該論文第一作者，唐世林為通訊作者。
獲取珊瑚礁海域的水深信息是遙感監測珊瑚礁底棲生物環境的重要步驟之一，珊瑚礁的地形復雜，零散分布和暗礁叢生使得礁區水深實測數據稀疏甚至空白。隨著遙感技術的發展，激光雷達衛星可以為近岸光學淺水水深校正提供精確的沿軌水深數據，通過與高空間分辨率的多光譜遙感影像融合，可獲取到面狀高空間分辨率的礁區光學淺水水深信息。
唐世林團隊基于三種大氣校正算法（ACOLITE，Sen2Cor，SeaDAS）下應用三種水深反演模型［對數波段比的線性（LRM）、多項式（PRM）和指數模型（ERM）］融合ICESat-2激光雷達數據和Sentinel-2A/B多光譜影像獲取西沙群島典型珊瑚礁海域（浪花礁）的高空間分辨率水深信息。
研究結果表明，三種反演算法均可獲得高精度的礁區光學淺水水深數據。水深反演平均絕對誤差（MAEs）為0.44-0.74m，均方根誤差（RMSE）為0.61-0.96m?？紤]到衛星數據可能存在一定的不確定性，將水深反演結果與實測水深進行了精度對比。結果表明，在無實測水深數據輔助的情景下，將ICESat-2激光雷達獲得的沿軌水深數據與Sentinel-2A/B多光譜遙感影像融合可獲取面狀高空間分辨率的光學淺水水深信息。該項目的成果既可彌補傳統平臺測深技術在珊瑚礁地形探測的不足，也可為珊瑚礁水下地形遙感分析的長期目標以及珊瑚礁的開發與保護提高數據支撐。
上述研究得到國家自然科學基金項目、海南省科技專項、中國科學院戰略性先導科技專項等共同資助完成。
相關論文信息：https://ieeexplore.ieee.org/document/10113299
在三種大氣校正方法下應用三種水深反演模型融合Sentinel-2A/B多光譜影像和ICESat-2激光雷達數據在浪花礁海域生成的水深專題圖
2023-05-26
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南海海洋所研究揭示海底麻坑轉變為海底水道的形成過程
近日，中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質院重點實驗室（OMG）李偉研究員的“海底地貌與沉積動力學”研究團隊聯合國內外多位科學家，對海底麻坑區海底水道的形成機理進行了深入研究，并通過數值模擬的方法揭示了底流侵蝕作用下海底麻坑轉變為海底水道的具體過程，相關成果發表在國際地貌學期刊Earth Surface Processes and Landforms /《地表過程與地貌雜志》上。喻凱琦博士為論文第一作者，李偉研究員為通訊作者。
在全球海底的深水環境中，當底流遇到“下凹”的海底地形時（如海底麻坑），往往會對海底產生侵蝕改造，從而誘發海底水道的發育（圖1）。海底水道作為海洋深處的物質運輸通道和儲集場所，其形成發育過程對于深海沉積、海底地貌演化、海洋油氣資源勘探開發、海洋藍色碳匯和深水“源—匯”系統等領域的研究具有重要指示意義。然而，目前對于底流活動控制下麻坑轉變為海底水道的具體過程仍不清楚。
研究人員以南海西北部為例，基于海底地形、沉積環境及深層環流等實測數據，使用數值模擬方法對該區域底流作用下麻坑轉變為海底水道的過程進行了重建。
研究發現前期存在并呈線性排列的海底麻坑（即“麻坑鏈”）改變了底流的水動力學特征，使得流經麻坑表面的底流侵蝕作用顯著加強，從而將離散的麻坑串聯起來形成海底水道的雛形（即“不成熟水道”）（圖2），也標志著海底水道開始發育。這一形成過程受到相鄰麻坑間距、底流流速變化以及海底沉積物特征等諸多因素的影響。進一步研究發現，底流改造海底麻坑過程中有如下重要關鍵點：1）和麻坑上游相比，麻坑下游方向側壁受到的底流侵蝕作用更強；2）底流的侵蝕方向受麻坑鏈的展布方向控制；3）麻坑側壁與底流相互作用所產生的上升流和下降流是控制底流侵蝕作用的關鍵。
本項研究揭示了“從海底麻坑到海底水道”這一海底地貌演化的復雜水動力過程，可以為海洋底棲生態系統及海底沉積環境演化等研究提供重要理論支持。
研究工作得到廣東省自然科學基金-杰出青年項目、國家自然科學基金面上項目、中國科學院率先行動“人才引進計劃”等共同資助。
論文相關信息：Yu, K., Lefebvre, A., Li, W., Zhan, W. & Miramontes, E. (2023) Channel inception through bottom-current erosion of pockmarks revealed by numerical simulation. Earth Surface Processes and Landforms, 1–14.
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/esp.5610
圖1 受底流活動影響的全球海底麻坑分布（本研究以南海西北部為例）。
圖2. 在底流的侵蝕作用下，鏈狀分布的海底麻坑相互串聯形成海底水道雛形（即“不成熟水道”）。
2023-05-26
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科學家發現南海深部地幔結構南北不對稱，南部地幔相對富含水分
近日，中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質院重點實驗室林間院士團隊在南海深部結構研究中取得重要突破，首次獲得南海南部地幔相對富含水分的地球物理證據，發現了南海深部地震波速度結構南北不對稱，成果發表在國際學術期刊Nature Communications/《自然-通訊》上。林間院士為論文通訊作者，南方科技大學博士后田晉雨為第一作者，實驗室徐敏、張帆研究員和張旭博副研究員為論文合作者。
南海是世界上最大的邊緣海之一，近億年以來，大量的地球板片從東、西、南三個方向俯沖到南海之下，因此南海深部被稱為俯沖板片的“地下宮殿”。但由于海底觀測的限制，人類對該“地下宮殿”的深部結構一直知之甚少。2017年6月林間院士團隊搭乘“實驗3”科考船首次在南海西南次海盆實施高分辨率被動源海底地震實驗（圖1），對南海的“地下宮殿”進行三維高分辨率“CT”成像。
在南海西南次海盆，研究團隊發現，海盆南部40-80公里深度存在一個明顯的低地震橫波速度異常區，且異常在約50公里深度處達到峰值（圖2）。經過深度熱力學與巖石地球化學分析，研究團隊認為南海南部的上地幔相對富水，推測這些水可能源于俯沖板片的脫水作用。
結合南?，F今構造，研究團隊提出一個全新的南海西南次海盆地幔演化模型（圖3）。一千多萬年以來，斷裂的古南海俯沖板片在下沉過程中持續釋脫水，導致南部地幔相對富水（～150-300 ppm）。本研究對揭示南海俯沖板片的“地下宮殿”結構、南海大量火山與島礁的成因以及地球俯沖帶水循環等都具有重要意義。
以上研究得到國家自然科學基金項目、中國科學院項目等共同資助。
圖1 南海海底地震實驗
圖2 南海西南次海盆地幔橫波速度結構：平面變化（上圖）和剖面變化（下圖）
圖3 南海西南次海盆地幔演化圖
論文相關信息：
Tian, J., Ma, Z., Lin, J. **, Xu, M., Yu, X., Le, B.M., Zhang, X., Zhang, F. & Guo, L. Mantle heterogeneity caused by trapped water in the Southwest Basin of the South China Sea. Nature Communications 14, 2710 (2023).
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-38385-w
2023-05-26
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廣州健康院開發新型空間多組學技術解密小鼠腦發育的時空譜系
2023年5月25日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院彭廣敦課題組在Nature methods上發表了題為Simultaneous profiling of spatial gene expression and chromatin accessibility during mouse brain development的研究論文。文章揭示了一種名為MISAR-seq的空間多組學技術(Microfluidic indexing-based spatial assay for ATAC and RNA-sequencing）。
2023年5月25日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院彭廣敦課題組在Nature methods上發表了題為Simultaneous profiling of spatial gene expression and chromatin accessibility during mouse brain development的研究論文。文章揭示了一種名為MISAR-seq的空間多組學技術(Microfluidic indexing-based spatial assay for ATAC and RNA-sequencing）。該技術通過微流控芯片依賴的靶向barcode遞送系統，在保留細胞空間位置信息的前提下同時實現了細胞內ATAC和RNA兩種組學信息的捕獲，并成功將其應用在了胚胎期小鼠腦發育機制的研究中，不僅首次構建出了小鼠腦發育的時空多組學圖譜，同時也揭示了啟動子及增強子形成的順式調控元件在腦發育中的具體調控機制。
單細胞多組學技術已經可以實現一次性獲取同一細胞內的多個組學信息，但也伴隨著其空間位置信息丟失，空間組學技術技術不僅可以很好地保留細胞原位的空間位置信息，還可以同時捕獲細胞內的轉錄組信息。但是，目前的空間組學技術主要局限于單個組學信息的捕獲。如果能夠開發出一種在同一組織中同時捕獲多個組學信息的空間多組學技術，將其用于捕獲人體內的所有細胞，并構建出單細胞分辨率的三維數字化人，將會極大的幫助我們解析人類細胞的時空譜系及相關調控機制，從而更好的服務于人體衰老和疾病的治療。
MISAR-seq具有同時在一個空間位置樣本上分析RNA與ATAC信息的能力。因此，研究人員特別關注了E11.0、E13.5、E15.5及E18.5的多個胚胎期小鼠腦的發育。首先，研究人員驗證了MISAR-seq的數據質量，發現基于空間雙組學的ATAC及RNA數據與其相應單組學數據的質量接近甚至更好，每個單元數據點所檢測到的基因數大致在2500-3500之間。進一步和單細胞數據的整合分析顯示，該技術所捕獲到的腦細胞類型與相應單細胞的腦結構注釋也非常吻合。
接下來，研究人員將具有不同發育時期且包含兩種組學信息小鼠腦發育數據進行了整合分析，并開發了基于空間位置限制與圖像特征提取結合的生物信息學工具，有效提高了不同組學在多個不同時期點之間數據的“橫向”與 “縱向”整合能力，從而繪制出了小鼠腦發育的時空多組學圖譜。結果發現，無論是單獨使用MISAR-seq ATAC或RNA數據，或者是同時使用兩種組學數據（Combined）進行空間聚類均能較好的進行腦區劃分，且聚類結果與Allen Brain Atlas的注釋均較為一致。
最后，基于已獲得的MISAR-seq數據，研究人員通過繪制兩種組學在皮層發育的空間和時間的軌跡，嘗試進一步解釋皮層發生過程中染色質開放與基因表達之間的級聯調控關系。研究人員發現Pax6-Eomes-Tbr1形成的直接級聯調控建立了小鼠皮層發生過程中基因表達的順序和區域特異性。這些結果表明，多組學的時空軌跡分析可以較好的預測決定細胞命運的重要驅動元件，并且可以提供TF的具體相互作用模式，從而對諸如皮層等復雜結構的形成施加精確的調控。
下一步，研究人員期待MISAR-seq能在空間分辨率以及三維組織解析上得到進一步的優化和拓展，且能夠兼容更多的組學信息，并基于此開發更好的空間多組學基因調控網絡分析工具，從而揭示驅動結構復雜組織中細胞身份和功能決定的具體機制。
研究團隊主要由來自中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院、生物島實驗室、廣州實驗室的人員組成。博士生江伏青，錢瑩瑩、朱淼及實習研究員周鑫等人為該論文的共同第一作者，彭廣敦研究員為論文的通訊作者。研究工作還得到了廣州實驗室崔桂忠研究員、昆明理工大學陳凱研究員的幫助。
論文鏈接
圖1. MISAR-seq的數據質量
圖2. E11.0, E13.5, E15.5 和E18.5小鼠腦的空間基因表達、染色質可及性以及結合二者的空間圖譜
2023-05-26
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廣州地化所：早古生代平河酸性大火成巖省的識別
酸性大火成巖省與基性大火成巖省一樣，在揭示大陸尺度動力學背景、大陸裂解機制、氣候環境変化等具有重要的研究意義。但是，酸性大火成巖省常常位于古老或現今的俯沖大陸邊緣，如何將酸性大火成巖省與俯沖相關的花崗巖省區分開來是一項具有挑戰性的工作。在青藏高原及鄰區分布有大量的早古生代花崗巖，但其動力學背景存在激烈的爭議，已有模型包括俯沖造山、弧后伸展和巖石圈拆沉等。
中國科學院廣州地球化學研究所、深地科學卓越創新中心但衛副研究員、唐功建研究員、張修政副研究員、王強研究員及國外合作者通過對青藏高原-三江-東南亞早古生代地質演化的綜合研究，發現上述區域的巖漿巖主要形成于510–460 Ma，主要由S型花崗巖和少量基性巖組成（圖1）。新的古地理重建揭示其分布面積達250萬km2，遠離俯沖帶，形成于板內環境（圖2）。因此，這期寒武紀-奧陶紀巖漿作用符合酸性大火成巖省的定義。保留面積最大的巖體是位于藏東南云南省境內的平河巖體，我們將這個酸性大火成巖省命名為平河酸性大火成巖省。
平河酸性大火成巖省很可能是全球分布面積最大的酸性大火成巖省，其主要由S型花崗巖組成的特征，與主要由I型或A型花崗巖/火山巖組成的典型酸性大火成巖省明顯不同。平河酸性大火成巖省形成時位于岡瓦納大陸東北部，并伴隨有510–500 Ma洋盆打開（圖2）。與相鄰的澳大利亞510 Ma Kalkarindji基性大火成巖省一起對寒武紀的氣候變化產生重要影響。因此，對平河酸性大成巖省的深入研究，將在豐富酸性大火成巖省的內涵、約束酸性大火成巖省在大陸裂解中的作用以及與氣候環境變化的關聯等方面有重要的研究意義。
該成果在被國際地球科學著名期刊《GSA Bulletin》接受后（2023年5月正式出版），即獲國際著名大火成巖省研究網站的推介（http://www.largeigneousprovinces.org/22nov）。論文獲國家自然科學基金(92155306、41872065、91855215和41630208)和青藏高原第二次科學考察(2019QZKK0702)聯合資助。
論文信息：Dan W. (但衛), Murphy J.B., Tang G.J. (唐功建), Zhang X.Z. (張修政), White W.M., Wang Q. (王強), 2023. Cambrian–Ordovician magmatic flare-up in NE Gondwana: A silicic large igneous province? GSA Bulletin 135, 1618-1632.
論文鏈接
圖1 東亞構造格架和平河酸性大火成巖省分布圖
圖2 岡瓦納東北部和平河酸性大火成巖省的重建
地體：B, 保山; H-K, 赫爾曼德-喀喇昆侖; L-T, 拉薩-騰沖; SI, 滇緬馬泰; SQT, 南羌塘
2023-05-24
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華南國家植物園三個新品種通過國家林草原局新品種審定
5月11日，國家林草局植物新品種保護辦公室組織專家對中國科學院華南植物園寧祖林、陳玲、盧瓊妹、李冬梅、劉華等科研人員培育的紫金牛屬（ Ardisia Sw . ）新品種‘紫紅荷1號’和‘紫紅荷2號’及無憂花屬（ Saraca L.. ）新品種‘四季無憂’進行了現場審查。園藝中心副主任寧祖林及引種保育相關工作人員參加匯報和現場審定。專家組對新品種及其對照品種的特征性狀和栽培表現進行了詳細的實地審查，同時聽取了新品種培育人的培育過程和DUS測試報告。根據相關DUS測試指南，專家組肯定了新品種的特異性、一致性和穩定性，一致同意‘紫紅荷1號’ 、 ‘紫紅荷2號’以及‘四季無憂’通過新品種審定。
5月11日，國家林草局植物新品種保護辦公室組織專家對中國科學院華南植物園寧祖林、陳玲、盧瓊妹、李冬梅、劉華等科研人員培育的紫金牛屬（Ardisia Sw.）新品種‘紫紅荷1號’和‘紫紅荷2號’及無憂花屬（Saraca L.）新品種‘四季無憂’進行了現場審查。園藝中心副主任寧祖林及引種保育相關工作人員參加匯報和現場審定。
專家組對新品種及其對照品種的特征性狀和栽培表現進行了詳細的實地審查，同時聽取了新品種培育人的培育過程和DUS測試報告。根據相關DUS測試指南，專家組肯定了新品種的特異性、一致性和穩定性，一致同意‘紫紅荷1號’、‘紫紅荷2號’以及‘四季無憂’通過新品種審定。
紫金牛屬新品種‘紫紅荷1號’和‘紫紅荷2號’是從粗莖紫金牛（Ardisia gigantifolia Stapf）引種栽培群體中選育而來?！霞t荷1號’和‘紫紅荷2號’均為常綠灌木，莖直立不分枝，株高30-50cm，葉片表面深綠色，背面紫紅色，革質，兩個品種在花序軸、花萼、花瓣和果實等的顏色上存在明顯的差異。這2個新品種為優良的觀葉、觀花、觀果灌木，具有很強的耐陰性，可用于林下種植和室內盆栽觀賞，具有較好的開發利用潛力。
無憂花屬新品種‘四季無憂’為常綠灌木，株高1-3m，樹冠寬圓形，分枝低。新葉下垂，黃綠色。傘房狀圓錐花序，花黃—橙紅色，花期長（3-12月），一年四季花開不斷，花朵繁密，具有極高的觀賞價值，可用于庭院栽培或盆栽觀賞，具有較好的推廣應用前景。
專家組實地審查新品種
專家組聽取新品種培育過程及DUS測試報告
紫金牛屬新品種‘紫紅荷1號’
紫金牛屬新品種‘紫紅荷2號’
無憂花屬新品種‘四季無憂’
2023-05-24
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廣州健康院揭示米色脂肪細胞調控新機制
近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院吳東海團隊和香港中文大學惠曉艷團隊共同在Advanced Science期刊發表“Androgen Receptor is a Negative Regulator of PRDM16 in Beige Adipocyte”的研究，揭示了雄激素受體（Androgen Receptor，AR）通過直接抑制米色脂肪激活的關鍵分子——PRDM16——的表達，負向調控米色脂肪細胞活性。
近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院吳東海團隊和香港中文大學惠曉艷團隊共同在Advanced Science期刊發表“Androgen Receptor is a Negative Regulator of PRDM16 in Beige Adipocyte”的研究，揭示了雄激素受體（Androgen Receptor，AR）通過直接抑制米色脂肪激活的關鍵分子——PRDM16——的表達，負向調控米色脂肪細胞活性。
肥胖及其引發的一系列代謝綜合癥（包括2型糖尿病、心腦血管疾病、脂肪肝）危害巨大。近年來研究發現，成人體內的白色脂肪組織在特定條件下可轉變成“米色脂肪”，后者可將機體多余能量以熱量形式消耗。因此激活米色脂肪是目前對抗肥胖、代謝疾病的最新治療方式。
PRDM16是白色脂肪細胞褐色化的關鍵轉錄因子。在本課題中，課題組研究人員通過PRDM16報告小鼠模型和單克隆篩選技術，系統性的分析了細胞全轉錄因子譜（1600個）與PRDM16的表達水平相關性，發現雄激素受體（AR）與PRDM16呈現最強的負相關性。細胞及動物水平實驗進一步證實雄激素受體直接結合Prdm16基因位點，抑制其轉錄表達，脂肪細胞特異性敲除雄激素受體小鼠的米色脂肪細胞活性增強；而脂肪細胞高表達雄激素受體的小鼠則表現出米色化減弱。此外，值得一提的是，本研究同時發現人體脂肪組織中PRDM16 的表達存在性別差異——相比男性個體，女性具有更高的PRDM16表達水平，從臨床上證實了雄激素及其受體通路對PRDM16和米色脂肪的抑制作用。該工作從多方面證實了雄激素受體在米色脂肪細胞的負調控作用，為理解脂肪組織的性別差異提供了新的觀點。
廣州健康院吳東海課題組博士后趙世亭、副研究員聶濤和博士生李雷為該論文的共同第一作者；香港中文大學惠曉艷教授、健康院吳東海研究員和聶濤副研究員為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金-優青項目（港澳）、國家自然科學基金面上項目、香港General Research Fund、中國科學院國際合作項目、中國-新西蘭生物醫藥與健康聯合實驗室的資助。
論文鏈接
雄激素受體負調控米色脂肪細胞活性作用與機制示意圖
2023-05-23
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南海海洋所海龍科物種適應性演化與保護研究取得新進展
近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室林強研究員團隊解析了葉海龍（leafy seadragon）擬態特征形成的進化和遺傳學基礎，基于基因編輯技術闡明了其復雜性狀形成的分子調控機制，并預測了未來氣候變化下海龍科物種適宜棲息范圍的演變趨勢。相關研究成果作為封面論文發表于Science China-Life Sciences（《中國科學·生命科學》）（圖1）。該課題組前期發表于Science Advances（《科學前沿》）的研究結果已成功解析了草海龍（weedy seadragon）復雜性狀的演化特征和性別決定機制，前后兩個姊妹篇研究為這類特殊物種的形成與演化機制研究奠定了基礎，并為海龍科關鍵物種的科學保護提供了重要科學依據。
圖1 左：本研究作為封面論文發表于Science China-Life Sciences；右：課題組前期工作作為封面論文發表于Science Advances
查爾斯·達爾文在《物種起源》的結語中寫道：“從如此簡單的一個開端，展現物種進化的無盡形態之美”。葉海龍無疑是自然界中“進化無盡之美”的最典型代表（圖1）。葉海龍生活在澳大利亞南部沿海，其全身被葉狀附肢覆蓋，能夠完美融入棲息的海草床中。與其他海龍科物種類似，葉海龍種群因棲息地破壞、環境污染、人類活動等因素正面臨前所未有的危機。然而，目前對葉海龍的研究十分有限，它們是如何適應海草床的特殊生境？在未來氣候變化下它們的適宜棲息地將如何變化？目前尚未有答案。
研究團隊前期圍繞海龍科物種復雜性狀演化已有一系列研究，陸續解析了海龍科腹鰭丟失（Nature, 2016）、棘刺發生（Nature Communications, 2021）、牙齒丟失（NSR, 2020; Science Advances, 2021）、脾臟丟失（Nature Communications, 2022）等性狀的遺傳學基礎。在本研究中，團隊對葉海龍進行了比較基因組學的分析，發現與其他魚類相比，葉海龍基因組有著較高的進化速率。進一步對相關基因進行挖掘，發現多個快速進化和正選擇基因參與了骨骼和膠原等附葉組織相關發育通路，這可能是造就葉海龍表型高度特化的潛在原因。使用CRISPR-Cas9基因編輯技術對其中一個關鍵基因bmp6進行了斑馬魚敲除實驗，結果顯示突變型肌間刺發育受到顯著影響，表明該基因對骨骼發育的重要作用（圖2）。
圖2 影響葉海龍附葉發生的遺傳學特征
團隊前期研究已表明海龍科魚類化學感受器家族顯著收縮（Nature, 2016）而葉海龍較其他海龍科物種丟失了更多，其中OR和V1R嗅覺受體數量為已報道硬骨魚類中最少（圖3）。研究表明，魚類OR的數量與生境復雜程度顯著相關。葉海龍專性棲息于海草床生態系統，對特定生境具有高度依賴性，加上食性單一、不善游動和遷徙等特性，推測其嗅覺受體大量丟失與其適應獨特的生境有關。
圖3 海龍科魚類嗅覺受體顯著收縮，葉海龍有著已報到最少的OR和V1R
在長期的進化過程中，葉海龍和草海龍高度特化的表型以及生活方式使其能夠完美地適應特殊的海草床生態系統。然而，近年來在氣候變化和人類活動的共同影響下，海龍的適宜棲息受到嚴重破壞。使用物種分布模型進行預測，結果表明與線紋海馬等廣布種相比，區域特有物種葉海龍和草海龍的適宜棲息地范圍將在本世紀末發生銳減，現有的棲息區域在未來或將不再適合其生存（圖4）。另外，海龍的擴散能力極弱，難以長距離遷徙至新的適宜環境中。因此，對海龍保護策略的制定不僅需要考慮其物種本身，還需將未來氣候變化和生境類型納入考量。
圖4 在RCP 8.5下，SDM預測本世紀末7種海龍科物種的生境適宜性變化
中國科學院南海海洋研究所曲朦副研究員、張穎懿博士研究生、張志新研究員，以及華中農業大學高澤霞教授為共同第一作者，林強研究員和Meyer教授為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院基礎前沿計劃原始創新項目、國家重點研發計劃、中科院戰略性先導B專項等項目資助。
相關論文信息：The genetic basis of the leafy seadragon’s unique camouflage morphology and avenues for its efficient conservation derived from habitat modeling. https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-022-2317-6;JSESSIONID=36fe0d40-0a7d-4fd4-860b-7de0d51ee99e
2023-05-18
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