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華南植物園揭示光敏色素phyB穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄因子BP/KNAT1促進(jìn)光誘導(dǎo)種子萌發(fā)的分子機(jī)制
近日,中國(guó)科學(xué)院華南植物園劉勛成團(tuán)隊(duì)在植物科學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Plant Communications》上發(fā)表了題為“Phytochrome B stabilizes the KNOX transcription factor BP/KNAT1 to promote light-initiated seed germination in Arabidopsis thaliana”的研究論文。該研究闡明,擬南芥KNOX家族轉(zhuǎn)錄因子BP/KNAT1在光誘導(dǎo)種子萌發(fā)過(guò)程中起正調(diào)控作用。紅光/遠(yuǎn)紅光受體——光敏色素phyB能夠直接與BP蛋白互作,通過(guò)降低其泛素化修飾水平,促進(jìn)其在吸脹種子中的蛋白積累。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),BP直接抑制ABA生物合成關(guān)鍵基因NCED6與NCED9的表達(dá),從而降低內(nèi)源ABA含量,促進(jìn)種子萌發(fā)。該研究不僅揭示了光誘導(dǎo)種子萌發(fā)通路中的一個(gè)關(guān)鍵正調(diào)控因子,也深化了對(duì)phyB介導(dǎo)的光促萌發(fā)機(jī)制的理解,為未來(lái)培育具有理想萌發(fā)特性的作物品種提供了重要的理論依據(jù)。1、研究背景萌發(fā)是種子植物生命周期的起點(diǎn),其精準(zhǔn)調(diào)控對(duì)選擇適宜的萌發(fā)條件至關(guān)重要。在多種環(huán)境因子中,光作為關(guān)鍵調(diào)控因素之一,被一系列光受體感知,包括光敏色素(phytochromes)、隱花色素(cryptochromes)、向光素(phototropins)和UVR8。其中,光敏色素作為紅光/遠(yuǎn)紅光受體,在光誘導(dǎo)的種子萌發(fā)中起核心作用,尤以phyB最為重要。紅光激活phyB以啟動(dòng)萌發(fā),而遠(yuǎn)紅光則通過(guò)使其失活從而抑制萌發(fā)。在植物激素方面,脫落酸(ABA)和赤霉素(GA)分別作為負(fù)向和正向調(diào)節(jié)因子參與萌發(fā)調(diào)控。phyB介導(dǎo)的光信號(hào)通路依賴于與ABA和GA信號(hào)的協(xié)同互作。然而,長(zhǎng)期以來(lái),“光–phyB–ABA”途徑中的核心調(diào)控因子及其分子機(jī)制仍不明確。2、主要研究?jī)?nèi)容(1)BP是phyB介導(dǎo)的光促進(jìn)種子萌發(fā)途徑中的正調(diào)控因子研究團(tuán)隊(duì)鑒定出擬南芥KNOX家族轉(zhuǎn)錄因子BP/KNAT1是光誘導(dǎo)種子萌發(fā)通路中的一個(gè)新組分。在phyB激活條件下,BP突變體的種子萌發(fā)率顯著低于野生型,而B(niǎo)P過(guò)表達(dá)株系則表現(xiàn)出顯著提高的萌發(fā)率。遺傳分析表明,在phyB突變體中過(guò)表達(dá)BP可部分回復(fù)其萌發(fā)缺陷表型。這些結(jié)果證實(shí)BP在遺傳上作用于phyB的下游,正向調(diào)控光依賴的種子萌發(fā)過(guò)程(圖1)。圖1. BP是phyB介導(dǎo)的促進(jìn)種子萌發(fā)過(guò)程中的正調(diào)控因子(2)phyB與BP直接互作并通過(guò)降低BP的泛素化水平促進(jìn)其蛋白積累基于phyB與BP之間的遺傳互作關(guān)系,研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究了二者在蛋白水平上的相互作用。酵母雙雜交、熒光素酶互補(bǔ)及免疫共沉淀等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,BP在體內(nèi)和體外均能與phyB發(fā)生直接互作。為研究phyB對(duì)吸脹種子中BP蛋白穩(wěn)定性的影響,研究人員分別構(gòu)建了在phyB突變體和過(guò)表達(dá)株系背景下的BP轉(zhuǎn)基因材料。免疫印跡分析顯示,phyB過(guò)表達(dá)可促進(jìn)BP蛋白的積累,而phyB缺失則導(dǎo)致BP蛋白水平降低。進(jìn)一步的體外降解實(shí)驗(yàn)及MG132處理實(shí)驗(yàn)證明,phyB通過(guò)減少BP的泛素化修飾,從而抑制26S蛋白酶體介導(dǎo)的降解途徑,增強(qiáng)BP蛋白的穩(wěn)定性(圖2)。圖2. PhyB與BP互作降低其泛素化水平從而促進(jìn)其在吸脹種子中的積累(3)BP直接結(jié)合NCED6/9并通過(guò)提高H3K27me3修飾水平抑制其表達(dá)轉(zhuǎn)錄組分析顯示,在phyB激活條件下,BP與phyB共同抑制萌動(dòng)種子中ABA的生物合成及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。進(jìn)一步的轉(zhuǎn)錄調(diào)控分析表明,BP能夠在體內(nèi)和體外直接結(jié)合NCED6/9基因,并通過(guò)提高其組蛋白H3K27me3修飾水平以抑制表達(dá);而在phyB缺失背景下,BP對(duì)NCED6/9的結(jié)合能力及轉(zhuǎn)錄抑制效應(yīng)均顯著減弱。ABA含量測(cè)定結(jié)果發(fā)現(xiàn),在phyB激活時(shí),BP突變體中的ABA含量明顯高于野生型,而在phyB失活條件下則無(wú)顯著差異。遺傳分析表明,NCED6/9在遺傳上位于BP的下游,參與光調(diào)控的種子萌發(fā)過(guò)程。以上結(jié)果說(shuō)明,在phyB激活的萌發(fā)途徑中,BP通過(guò)增強(qiáng)NCED6/9基因位點(diǎn)的H3K27me3修飾水平抑制其轉(zhuǎn)錄,從而減少ABA的生物合成(圖3)。圖3. BP通過(guò)抑制NCED6和NCED9表達(dá)降低ABA生物合成綜上,研究團(tuán)隊(duì)揭示了光誘導(dǎo)種子萌發(fā)過(guò)程中“phyB–BP–NCED6/9”級(jí)聯(lián)模塊的核心分子調(diào)控機(jī)制:在黑暗或遠(yuǎn)紅光(phyB 失活)條件下,吸脹種子中的BP蛋白高度泛素化并被26S蛋白酶體降解,同時(shí)NCED6/9大量表達(dá),導(dǎo)致ABA水平升高,從而抑制種子萌發(fā);而在強(qiáng)光或紅光(phyB 激活)條件下,phyB 與 BP 結(jié)合并通過(guò)去除其泛素化修飾以穩(wěn)定該蛋白;積累的BP蛋白進(jìn)而抑制NCED6/9的表達(dá),降低ABA含量,最終促進(jìn)種子萌發(fā)(圖4)。圖4. 光誘導(dǎo)種子萌發(fā)中phyB-BP-NCED6/9級(jí)聯(lián)調(diào)控作用模式3、研究團(tuán)隊(duì)中國(guó)科學(xué)院華南植物園辜大川副研究員、博士研究生王雅寒與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)趙明磊副教授為本論文的共同第一作者,中國(guó)科學(xué)院華南植物園劉勛成研究員為通訊作者。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院吳淑華助理研究員、華南植物園鄭楓助理研究員、博士研究生陳航聰和紀(jì)茹君,碩士研究生金霞、鄧玲與許婧妍也參與了本項(xiàng)研究工作。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、“天山英才”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目與中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)優(yōu)秀會(huì)員項(xiàng)目資助。論文鏈接:https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(25)00279-2
2025-09-05
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?廣州能源所在面向零碳園區(qū)的冷熱汽耦合供能系統(tǒng)研究中取得進(jìn)展
中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所地?zé)崮芘c節(jié)能技術(shù)研究中心基于自研的大溫差冷熱雙供熱泵、超高溫直接蒸發(fā)式蒸汽熱泵、高效蓄冷蓄熱等核心技術(shù)及裝備,構(gòu)建了一種以綠色電力作為驅(qū)動(dòng)能源的冷熱汽耦合供能系統(tǒng),可以同時(shí)供應(yīng) 4-20℃冷水、50-95℃熱水和 100-170℃飽和蒸汽,滿足零碳工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)制造能源需求。建設(shè)零碳園區(qū)是我國(guó)錨定碳中和目標(biāo)的重大戰(zhàn)略舉措?!蛾P(guān)于開(kāi)展零碳園區(qū)建設(shè)的通知》中強(qiáng)調(diào),“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和,加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型,支持有條件的地區(qū)率先建成一批零碳園區(qū)?!眰鹘y(tǒng)工業(yè)供能系統(tǒng)的冷能和熱能相互獨(dú)立。其中工業(yè)供蒸汽和供熱主要依靠蒸汽管網(wǎng)加熱,其熱量來(lái)自于天然氣、煤炭等化石能源,碳排放系數(shù)大,蒸汽管網(wǎng)自身的散熱損失大,直接用于加熱熱水時(shí)的?損大;工業(yè)供冷主要依靠蒸汽壓縮循環(huán)的電制冷,需要消耗電力獲取工藝所需的冷量,過(guò)程中必須通過(guò)冷卻塔向環(huán)境排放低品位廢熱。針對(duì)以上問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所地?zé)崮芘c節(jié)能技術(shù)研究中心基于自研的大溫差冷熱雙供熱泵、超高溫直接蒸發(fā)式蒸汽熱泵、高效蓄冷蓄熱等核心技術(shù)及裝備,構(gòu)建了一種以綠色電力作為驅(qū)動(dòng)能源的冷熱汽耦合供能系統(tǒng)(如下圖1所示),可以同時(shí)供應(yīng)4℃~20℃冷水、50℃~95℃熱水和100℃~170℃飽和蒸汽,滿足零碳工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)制造能源需求。該系統(tǒng)實(shí)施路徑分3個(gè)階段。第一階段,回收工業(yè)高溫余熱,例如二次乏蒸汽、冷凝水、空壓機(jī)余熱等,采用直接換熱的方式,提高能源的利用效率;第二階段,采用高溫工業(yè)熱泵將低品位的余熱提升至高溫?zé)崴?,或采用大溫差冷熱雙供熱泵同時(shí)供應(yīng)工藝?yán)渌透邷責(zé)崴?;第三階段,采用超高溫蒸汽熱泵,利用制備的高溫?zé)岜?,供?yīng)100℃~170℃蒸汽,最終形成電力驅(qū)動(dòng)的冷能、熱能、蒸汽的耦合供能系統(tǒng)??蒲袌F(tuán)隊(duì)針對(duì)啤酒加工、工業(yè)飲料等行業(yè)逐步構(gòu)建冷熱汽耦合供能系統(tǒng)的典型案例,相關(guān)項(xiàng)目成果和示范應(yīng)用已在部分企業(yè)落地。圖1 基于熱泵+的冷熱汽電耦合供能系統(tǒng)“三步走”路線圖研究中心具有一系列高效節(jié)能技術(shù)及裝備產(chǎn)出,先后研制出動(dòng)態(tài)冰漿制備機(jī)組(2006年),建成了潛熱輸送示范工程(2008年)、國(guó)產(chǎn)化燃?xì)鉄岜脵C(jī)組(2020年),研制了國(guó)內(nèi)170℃蒸汽熱泵機(jī)組(2023年),搭建了覆蓋0℃~20℃供冷、50℃~95℃供熱、100℃~170℃供蒸汽的工業(yè)熱泵系列裝備,為構(gòu)建噸級(jí)綠色電能驅(qū)動(dòng)的冷熱汽電耦合供能系統(tǒng)提供了熱泵核心裝備及系統(tǒng)解決方案,致力于支撐國(guó)家零碳園區(qū)戰(zhàn)略的實(shí)施。圖2 中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所先進(jìn)熱泵產(chǎn)品圖譜
2025-09-05
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南海海洋所?|?研究團(tuán)隊(duì)大幅度優(yōu)化南海北部?jī)?nèi)孤立波三維數(shù)值模型及其預(yù)報(bào)精度
近日,中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境與島礁生態(tài)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海洋環(huán)境模擬與應(yīng)用技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)在南海北部?jī)?nèi)孤立波三維數(shù)值模擬研究方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)推出了南海北部?jī)?nèi)孤立波數(shù)值模型的新版本(ISWNM-NSCS v2.0,圖1),顯著提升了內(nèi)孤立波特征預(yù)報(bào)的精度與穩(wěn)定性。相關(guān)成果以“ISWNM-NSCS v2.0: advancing the internal solitary wave numerical model with background currents and horizontally inhomogeneous stratifications”為題,發(fā)表在《Geoscientific Model Development》期刊上。圖1 南海北部?jī)?nèi)孤立波三維數(shù)值模型v2.0模擬結(jié)果南海北部?jī)?nèi)孤立波主要是由來(lái)自太平洋的潮流通過(guò)呂宋海峽水下陡峭的海脊所激發(fā)產(chǎn)生的一種大振幅強(qiáng)非線性內(nèi)波,對(duì)海洋混合、生態(tài)環(huán)境、海洋工程及水下航行安全等具有重要影響。受南海北部復(fù)雜地形和背景環(huán)流影響,如何精確預(yù)報(bào)內(nèi)孤立波的生成傳播演變規(guī)律具有很大的挑戰(zhàn)性。本研究在原有模型ISWFM-NSCS v1.0的基礎(chǔ)上(Gong et al.,2023,GMD),進(jìn)一步引入了背景流場(chǎng)和水平非均勻?qū)踊Y(jié)構(gòu)(圖2),以更真實(shí)地刻畫內(nèi)孤立波的傳播時(shí)間、垂向振幅、波致流速、半波寬度和傳播方向等關(guān)鍵特征。同時(shí),通過(guò)優(yōu)化水平與垂直方向的黏性和擴(kuò)散系數(shù),在保證模型數(shù)值穩(wěn)定性的前提下,有效延長(zhǎng)了模型的預(yù)報(bào)時(shí)效;基于東沙島附近現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型性能進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估,并開(kāi)展了一系列敏感性試驗(yàn),以分析各項(xiàng)更新的獨(dú)立貢獻(xiàn)。與上一代模型相比(圖3),ISWNM-NSCS v2.0 在內(nèi)波到達(dá)時(shí)間預(yù)報(bào)方面精度提升37%,垂向振幅精度提升34%,波致流速精度提升25%,半波寬度預(yù)報(bào)能力顯著提高85%。該模型的成功研發(fā)將為海洋環(huán)境安全保障、海洋資源開(kāi)發(fā)和可持續(xù)發(fā)展等提供更為可靠的預(yù)報(bào)工具。圖2?ISWFM-NSCS v1.0(a)與ISWNM-NSCS v2.0(b)的模式配置差異圖3?ISWFM-NSCS v1.0(紅色)與ISWNM-NSCS v2.0(黑色)對(duì)內(nèi)孤立波波動(dòng)特征預(yù)報(bào)精度的對(duì)比該成果第一作者為南海海洋所副研究員龔延昆,通訊作者為南海海洋所研究員蔡樹(shù)群,合作者包括中國(guó)海洋大學(xué)教授陳學(xué)恩,自然資源部第二海洋研究所研究員朱小華、副研究員趙瑞祥等人。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院項(xiàng)目等的聯(lián)合資助。?相關(guān)論文信息:Gong,Y.,Chen,X.,Xu,J.,Chen,Z.,He,Q.,Zhao,R.,Zhu,X.-H.,and Cai,S.:ISWNM-NSCS v2.0: advancing the internal solitary wave numerical model with background currents and horizontally inhomogeneous stratifications,Geosci. Model Dev.,18,5413–5433,2025.Gong,Y.,Chen,X.,Xu,J.,Xie,J.,Chen,Z.,He,Y.,and Cai,S.:An internal solitary wave forecasting model in the northern South China Sea (ISWFM-NSCS),Geosci. Model Dev.,16,2851–2871,2023.原文鏈接:https://doi.org/10.5194/gmd-18-5413-2025??????????https://doi.org/10.5194/gmd-16-2851-2023
2025-09-04
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中國(guó)工程院院地合作重點(diǎn)項(xiàng)目“新時(shí)代廣東省能源高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)在廣州召開(kāi)
8月31日,中國(guó)工程院院地合作重點(diǎn)項(xiàng)目“新時(shí)代廣東省能源高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略研究——加快構(gòu)建安全、柔性、智能的新型電力系統(tǒng)”項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)在廣州召開(kāi)。項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所牽頭,南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院三家單位合作實(shí)施。8月31日,中國(guó)工程院院地合作重點(diǎn)項(xiàng)目“新時(shí)代廣東省能源高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略研究——加快構(gòu)建安全、柔性、智能的新型電力系統(tǒng)”項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)在廣州召開(kāi)。項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所牽頭,南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院三家單位合作實(shí)施。項(xiàng)目組長(zhǎng)中國(guó)工程院院士陳勇,副組長(zhǎng)中國(guó)工程院院士饒宏,主要成員中國(guó)工程院院士李立浧、中國(guó)工程院院士羅安以及廣東省科協(xié)事業(yè)發(fā)展中心科技咨詢合作部林湖彬部長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所副所長(zhǎng)黃宏宇、項(xiàng)目骨干等40余人參加會(huì)議。驗(yàn)收組由中國(guó)科學(xué)院院士彭平安、中國(guó)工程院院士張偲、常州大學(xué)城鄉(xiāng)礦山研究院院長(zhǎng)呼和濤力、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)工程研究院院長(zhǎng)謝君、廣東省技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究中心能源所所長(zhǎng)于文益、廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師余欣梅、廣東電網(wǎng)廣州供電局市場(chǎng)部部長(zhǎng)趙穎、廣東中職信會(huì)計(jì)師事務(wù)所副主任會(huì)計(jì)師駱濤組成。議采用線上線下結(jié)合的形式舉行,廣州能源所能源戰(zhàn)略與碳資產(chǎn)研究中心主任蔡國(guó)田主持會(huì)議。林湖彬在致辭中表示,項(xiàng)目研究恰逢其時(shí),意義重大,既是回應(yīng)廣東省新時(shí)代能源高質(zhì)量發(fā)展要求的主要作為,也是為全國(guó)新型電力建設(shè)提供廣東經(jīng)驗(yàn)的積極探索。黃宏宇代表廣州能源所致辭。他表示,研究所高度重視中國(guó)工程院院地合作咨詢項(xiàng)目,感謝項(xiàng)目參與方共同的合作和努力,感謝各位院士、領(lǐng)導(dǎo)、專家為項(xiàng)目提供寶貴的指導(dǎo)。廣州能源所趙黛青研究員代表項(xiàng)目組圍繞研究思路、項(xiàng)目完成情況、研究成果、政策建議和經(jīng)費(fèi)使用情況等等多方面進(jìn)行了詳細(xì)的成果匯報(bào)。項(xiàng)目從“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)同優(yōu)化問(wèn)題入手,研究如何構(gòu)建安全、柔性、智能的新型電力系統(tǒng)。項(xiàng)目構(gòu)建了新型電力系統(tǒng)電力電量平衡全景模擬模型,評(píng)估保供安全風(fēng)險(xiǎn)、負(fù)荷調(diào)度需求、新能源消納和需求側(cè)響應(yīng)能力,研究了新型電力系統(tǒng)多元化電源發(fā)展路徑;評(píng)估了廣東省農(nóng)村光伏、風(fēng)電和生物質(zhì)開(kāi)發(fā)的潛力、應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)路徑和商業(yè)模式,提出了鄉(xiāng)村振興融合的新能源發(fā)展優(yōu)選路徑;構(gòu)建了廣東省車-樁基礎(chǔ)設(shè)施需求與發(fā)展情景綜合模型,評(píng)估了純電動(dòng)車的電力輔助服務(wù)能力,研究了車網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)架構(gòu)體系、商業(yè)模式和市場(chǎng)機(jī)制,提出了V2G推進(jìn)策略。項(xiàng)目針對(duì)廣東省加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)形成了研究報(bào)告和咨詢建議。專家組一致認(rèn)為,項(xiàng)目研究成果匯集實(shí)地調(diào)研、關(guān)鍵問(wèn)題聚焦、建模量化分析、發(fā)展路徑優(yōu)選,具有前瞻性、針對(duì)性、創(chuàng)新性和可操作性,研究成果對(duì)廣東省促進(jìn)加快構(gòu)建安全、柔性、智能的新型電力系統(tǒng),構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系實(shí)施具有重要指導(dǎo)意義,可為新時(shí)代廣東省能源高質(zhì)量發(fā)展提供重要決策支撐。會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)
2025-09-02
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華南植物園揭示夜間增溫可阻礙飛機(jī)草在熱帶珊瑚島礁生境的入侵
由不對(duì)稱全球變暖引起的夜間增溫主要表現(xiàn)為晝夜溫差縮小。已有的研究認(rèn)為夜間增溫會(huì)刺激植物呼吸,導(dǎo)致碳凈損失,對(duì)植物生長(zhǎng)不利;然而,夜間增溫對(duì)入侵植物的生理生態(tài)影響尚未明確。與大陸生境相比,熱帶珊瑚島礁生境具有晝夜溫差小的氣候特征。近年來(lái),入侵植物在熱帶珊瑚島礁的擴(kuò)張已引發(fā)諸多生態(tài)后果,探究入侵植物對(duì)熱帶珊瑚島礁生境生理生態(tài)響應(yīng)及其對(duì)鄉(xiāng)土植物的影響,對(duì)熱帶珊瑚島礁入侵植物防控具有重要的科學(xué)意義。中國(guó)科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)科研人員通過(guò)夜間增溫實(shí)驗(yàn)(3℃)+ 海沙模擬熱帶珊瑚島礁生境,比較了入侵物種飛機(jī)草(Chromolaena odorata)與熱帶珊瑚島鄉(xiāng)土植物草海桐(Scaevola sericea)相關(guān)植物功能性狀響應(yīng)的差異。研究發(fā)現(xiàn),夜間增溫可顯著降低飛機(jī)草的資源利用效率,但草海桐卻可通過(guò)改變?nèi)~片結(jié)構(gòu)性狀提高資源利用效率,維持相對(duì)穩(wěn)定的生長(zhǎng)速率。該結(jié)果揭示,在熱帶珊瑚島礁上構(gòu)建草海桐群落有助于阻止飛機(jī)草的入侵。相關(guān)研究成果以“Nighttime warming impedes invasion of?Chromolaena odorata?into tropical coral islands”?為題近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Environmental Management(《環(huán)境管理雜志》)上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園博士研究生孫彰鎂和副研究員張玲玲為論文共同第一作者,王俊和曠遠(yuǎn)文研究員為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。論文鏈接:https://authors.elsevier.com/a/1ld9P14Z6twjai圖1. 夜間增溫對(duì)單一種植和混合種植下飛機(jī)草和草海桐19個(gè)功能性狀影響的網(wǎng)絡(luò)圖圖2. 夜間增溫下飛機(jī)草和草海桐競(jìng)爭(zhēng)模型
2025-09-02
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國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)植物博羅紅豆(Ormosia boluoensis)枝條高壓繁殖成功
紅豆屬(Ormosia)隸屬于豆科(Fabaceae),全屬約130 種,我國(guó)有37 種。2021年我國(guó)將紅豆屬所有物種列為國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物。紅豆屬在廣東省分布有16種,是該屬種類分布最多的省份之一,這其中相當(dāng)一部分紅豆屬植物為廣東省特有,博羅紅豆(O.boluoensis?)就是其中之一,被列為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物。博羅紅豆是1995年發(fā)表的新物種,為常綠灌木至小喬木。野外調(diào)查表明,博羅紅豆僅在廣東象頭山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和廣東龍門南昆山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)有分布,但在廣東龍門南昆山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)的博羅紅豆種群個(gè)體數(shù)量非常少,廣東象頭山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是其主要分布區(qū)。野外調(diào)查表明,博羅紅豆兩地種群數(shù)量不足1000株。通過(guò)對(duì)博羅紅豆長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),博羅紅豆種群開(kāi)花個(gè)體少,同時(shí)其花果期病蟲(chóng)害嚴(yán)重(圖1),導(dǎo)致其近年來(lái)一直沒(méi)有結(jié)實(shí),僅在2018年和2019年兩年采集到不足100粒種子,且這些種子萌發(fā)率低。這使得博羅紅豆自然更新不良,也是博羅紅豆瀕危的主要原因。針對(duì)其繁育困難,廣東象頭山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院華南植物園和廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所對(duì)其開(kāi)展了多種繁殖方式探索。通過(guò)精心培育,目前三方人員在枝條高壓繁殖方式上取得成功,為促進(jìn)博羅紅豆人工繁育、實(shí)現(xiàn)其種群復(fù)壯提供了強(qiáng)有力的支撐,也為其它紅豆屬植物的繁殖、解瀕提供了重要參考,具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值和意義。2024年,在廣東象頭山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局朱晉圮副局長(zhǎng)主持下,組成了管理局程方高級(jí)工程師、華南植物園王崢?lè)逖芯繂T和省農(nóng)業(yè)科學(xué)院劉海林副研究員等為主的科研團(tuán)隊(duì)對(duì)保護(hù)區(qū)博羅紅豆開(kāi)展了繁育研究。在開(kāi)展研究過(guò)程中,團(tuán)隊(duì)研究人員了解到紅豆屬植物以往開(kāi)展過(guò)嫁接、扦插和組培繁育方法,但這些方法存在實(shí)驗(yàn)難度大、周期長(zhǎng)或存活率低等問(wèn)題,而枝條高壓繁殖做一種高效植物繁育手段雖在很多植物中采用過(guò),卻在紅豆屬植物中缺乏嘗試。通過(guò)討論,團(tuán)隊(duì)人員決定在博羅紅豆繁育中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。于是在當(dāng)年10月,團(tuán)隊(duì)成員們精心準(zhǔn)備了各種材料(包括高壓盒、營(yíng)養(yǎng)土、土壤殺菌劑、生根粉等),冒著炎熱天氣開(kāi)展了博羅紅豆枝條高壓繁殖工作。繁育期間,正值廣東省氣候出現(xiàn)異常干旱,為保證高壓繁殖的枝條有充足的水分生根,團(tuán)隊(duì)成員每周一次赴野外進(jìn)行一次澆水,并定期施肥,直至2025年3月底,雨季逐漸來(lái)臨,才減少人工澆水頻次。在繁育期間,也考慮人工澆水增加了人力物力成本,團(tuán)隊(duì)成員嘗試安裝了自動(dòng)澆水系統(tǒng),但受限裝置缺陷、野外復(fù)雜的環(huán)境及其供水條件限制,還沒(méi)有很好解決,擬在今后的工作中研發(fā)新的全自動(dòng)化系統(tǒng),助力瀕危物種的野外繁育高效自動(dòng)化。由于博羅紅豆本身生長(zhǎng)緩慢,在2025年7月份,團(tuán)隊(duì)才觀察到高壓繁殖的枝條根系生長(zhǎng)逐漸完善,前后歷時(shí)9個(gè)月。把成活枝條剪下后,實(shí)驗(yàn)共獲得18株成功繁殖個(gè)體。同時(shí)博羅紅豆生長(zhǎng)對(duì)生境的要求條件非常高,把高壓繁殖的枝條栽種到花盆中后,團(tuán)隊(duì)研究人員繼續(xù)在博羅紅豆原生境開(kāi)展了培育工作,經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的管理,所有高壓繁殖的枝條均已成活,部分個(gè)體萌發(fā)了新芽,表明博羅紅豆枝條高壓繁殖成功。博羅紅豆枝條高壓繁殖是在紅豆屬植物開(kāi)展的多種繁育方式的新嘗試,拓展了繁育方法,積累了管護(hù)經(jīng)驗(yàn),為更好開(kāi)展博羅紅豆及其它紅豆屬植物繁育打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),也為更高質(zhì)量瀕危物種保護(hù)提出了新的挑戰(zhàn)。相關(guān)研究工作實(shí)施過(guò)程中得到了象頭山管理局“廣東象頭山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)中華穿山甲等珍稀瀕危動(dòng)植物調(diào)查研究項(xiàng)目——博羅紅豆遺傳多樣性及種苗培育研究”項(xiàng)目和廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助。博羅紅豆及其生境。(A. 葉片;B. 花;C和D. 果實(shí)受蟲(chóng)害狀況;E和F. 莖干(呈現(xiàn)萌生)及其生境)上圖(從左到右):團(tuán)隊(duì)部分成員合影,進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)和澆水;中圖:高壓繁殖枝條生根狀況。下圖:高壓繁殖個(gè)體移植、管理及其萌芽狀況。
2025-09-02
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深圳先進(jìn)院|解析阿卡波糖水解酶Apg的催化機(jī)制,抗降解藥物設(shè)計(jì)迎來(lái)新突破(Nat Commun)
阿卡波糖是治療2型糖尿病的一線藥物,但其療效常被腸道細(xì)菌中的“阿卡波糖殺手”——阿卡波糖糖苷水解酶(Apg)破壞。近日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所客座研究員/南京師范大學(xué)教授周佳海團(tuán)隊(duì)及其團(tuán)隊(duì)副研究員古陽(yáng),聯(lián)合西北農(nóng)林科技大學(xué)教授張繼文團(tuán)隊(duì)等,在Nature Communications發(fā)表題為“Molecular insights of acarbose metabolization catalyzed by acarbose-preferred glucosidase”的最新研究成果,利用X射線晶體學(xué)、計(jì)算模擬和生化實(shí)驗(yàn)結(jié)合,深入解析了Apg水解阿卡波糖的精細(xì)分子機(jī)制,為設(shè)計(jì)新一代抗降解、更高效的降糖藥物提供了關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)藍(lán)圖。阿卡波糖是治療2型糖尿病的一線藥物,但其療效常被腸道細(xì)菌中的“阿卡波糖殺手”——阿卡波糖糖苷水解酶(Apg)破壞。近日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所客座研究員/南京師范大學(xué)教授周佳海團(tuán)隊(duì)及其團(tuán)隊(duì)副研究員古陽(yáng),聯(lián)合西北農(nóng)林科技大學(xué)教授張繼文團(tuán)隊(duì)等,在Nature Communications發(fā)表題為“Molecular insights of acarbose metabolization catalyzed by acarbose-preferred glucosidase”的最新研究成果,利用X射線晶體學(xué)、計(jì)算模擬和生化實(shí)驗(yàn)結(jié)合,深入解析了Apg水解阿卡波糖的精細(xì)分子機(jī)制(圖1),為設(shè)計(jì)新一代抗降解、更高效的降糖藥物提供了關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)藍(lán)圖。一、阿卡波糖的困境:個(gè)體差異與耐藥性阿卡波糖作為一種“偽四糖”,主要通過(guò)抑制腸道α-葡萄糖苷酶延緩碳水化合物吸收來(lái)降糖。它具有全身副作用少的優(yōu)點(diǎn),但臨床應(yīng)用中存在顯著的個(gè)體療效差異和長(zhǎng)期用藥后的耐藥性問(wèn)題。近年中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心姜衛(wèi)紅團(tuán)隊(duì)與合作者研究發(fā)現(xiàn)(Nat. Metab.,2023,s42255-023-00796-w),克雷伯氏菌屬(K. grimontii TD1)中的Apg酶是導(dǎo)致阿卡波糖失效的關(guān)鍵“元兇”。它能高效降解阿卡波糖為acarviosine-glucose(M1)和acarviosine(M2),從而破壞其藥效(圖2)。然而,由于缺乏酶-底物/產(chǎn)物復(fù)合物的精確結(jié)構(gòu)信息,導(dǎo)致該酶動(dòng)態(tài)催化過(guò)程的分子機(jī)制仍不明晰,限制了糖尿病治療的優(yōu)化及抗糖尿病藥開(kāi)發(fā)。解析Apg獨(dú)特的催化機(jī)制將有助于抗糖尿病藥物的設(shè)計(jì)。二、 鎖定“殺手”:Apg的結(jié)構(gòu)與特性Apg屬于糖苷水解酶家族13_21 (GH13_21),通常負(fù)責(zé)水解α-1,4-O-糖苷鍵。但其獨(dú)特之處在于能有效水解結(jié)構(gòu)復(fù)雜的阿卡波糖。研究解析了Apg的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)(圖3):(1)Apg在溶液中以同源二聚體形式存在,單體間通過(guò)N端結(jié)構(gòu)域和催化結(jié)構(gòu)域呈頭尾排列。(2)催化結(jié)構(gòu)域采用經(jīng)典的TIM桶折疊,活性位點(diǎn)是位于TIM桶頂部的一個(gè)突出表面凹槽,凹槽底部有一個(gè)絕對(duì)保守的催化三聯(lián)體(Asp-Glu-Asp)。(3)與其他淀粉酶(如MaIZ,MaIS)相比,Apg的活性口袋裂隙更窄(7.9 ?),能緊密結(jié)合阿卡波糖,計(jì)算也顯示其對(duì)阿卡波糖的結(jié)合親和力更高。(4)結(jié)合生化實(shí)驗(yàn)、晶體結(jié)構(gòu)和計(jì)算分析,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)鍵的柔性環(huán)(loop A和loop B)不僅影響底物結(jié)合還決定其催化能力。三、 重要發(fā)現(xiàn):Apg催化機(jī)制的關(guān)鍵角色通過(guò)分析Apg與阿卡波糖及其水解產(chǎn)物(M1,M2)的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu),結(jié)合定點(diǎn)突變和計(jì)算模擬(QM/MM,MD)(圖4),研究揭示了催化機(jī)制的核心要素,并推翻了之前的假設(shè):真正的“攻擊手”——親核試劑:以往認(rèn)為D336是親核試劑,但本研究確鑿證明D448才是關(guān)鍵的親核試劑。首先,定點(diǎn)突變顯示D448N變體完全喪失催化活性。其次,D448N突變體能緊密結(jié)合阿卡波糖,其復(fù)合物結(jié)構(gòu)顯示D448N的羧基氧(OD2)距離阿卡波糖被攻擊的C1原子(4.2 ?)比D336的羧基氧(5.0 ?)更近。同時(shí),密度泛函理論(DFT)計(jì)算顯示D448 OD2攜帶更強(qiáng)的負(fù)電荷(-0.49 vs D336的-0.12),親核性更強(qiáng)。進(jìn)一步的 QM/MM計(jì)算證明D448作為親核試劑的能壘(17.1 kcal/mol)遠(yuǎn)低于D336(26.7 kcal/mol)。最后,D448E突變能部分恢復(fù)活性(15%),支持其羧酸側(cè)鏈直接參與催化。雙“供水者”——質(zhì)子供體:除了之前已知的E373作為質(zhì)子供體外,還揭示R334也是重要的質(zhì)子供體。定點(diǎn)突變顯示,E373A和E373Q突變保留部分活性,暗示存在其他質(zhì)子供體。雙重突變E373A/R334A導(dǎo)致活性完全喪失,證明R334是關(guān)鍵的替代質(zhì)子供體。進(jìn)一步的QM/MM結(jié)果支持R334作為質(zhì)子供體,其反應(yīng)能壘略高于E373。 “穩(wěn)定器”——D336:D336A突變保留了約48%的活性,其復(fù)合物結(jié)構(gòu)顯示它主要通過(guò)與底物形成氫鍵來(lái)穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)或底物構(gòu)象,而非直接作為親核試劑。四、 水解路徑揭秘:兩步反應(yīng),一步限速阿卡波糖被Apg水解的最終產(chǎn)物是二環(huán)的M2。關(guān)于M2是如何產(chǎn)生的,存在疑問(wèn):(1)是阿卡波糖直接一步水解成M2和麥芽糖?計(jì)算模擬(QM/MM)顯示此路徑能壘極高(36.9 kcal/mol),且實(shí)驗(yàn)中未檢測(cè)到麥芽糖副產(chǎn)物,排除了此可能性。(2)還是分步水解?晶體實(shí)驗(yàn)觀察到將Apg與中間產(chǎn)物M1孵育可生成M2。結(jié)合動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)分析發(fā)現(xiàn),Apg對(duì)阿卡波糖的親和力遠(yuǎn)高于對(duì)M1。進(jìn)一步的自由能計(jì)算發(fā)現(xiàn),Apg-阿卡波糖復(fù)合物的結(jié)合自由能(-20.5 kcal/mol)顯著低于Apg-M1(-13.8 kcal/mol)。QM/MM計(jì)算顯示,從M1水解到M2的能壘(19.7 kcal/mol)高于從阿卡波糖水解到M1的能壘(17.1 kcal/mol)。因此,阿卡波糖被Apg水解是一個(gè)明確的兩步過(guò)程:第一步為阿卡波糖→M1+葡萄糖(相對(duì)較快),第二步為M1→M2+葡萄糖(此步是限速步驟,較慢)。五、耐藥類似物的啟示:結(jié)構(gòu)差異決定命運(yùn)研究還利用解析的Apg結(jié)構(gòu),對(duì)已知對(duì)Apg具有抗性的阿卡波糖類似物——acarstatins A和acarstatins B進(jìn)行了計(jì)算分析。分子動(dòng)力學(xué)模擬顯示,它們也能結(jié)合在Apg活性腔內(nèi)。但關(guān)鍵差異在于,它們分子中水解位點(diǎn)C1原子與親核試劑D448 OD2的距離比阿卡波糖中的距離更遠(yuǎn),使得D448難以有效攻擊其糖苷鍵。進(jìn)一步的QM/MM計(jì)算證實(shí),水解acarstatinsA/B的活化能壘高于阿卡波糖。這為設(shè)計(jì)抗Apg降解的新藥提供了直接線索:通過(guò)修飾改變底物關(guān)鍵原子與催化殘基(特別是D448)的空間距離或相互作用。綜上,本文通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)解析、生化實(shí)驗(yàn)以及理論計(jì)算對(duì)Apg催化阿卡波糖水解反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入研究。揭示了Apg水解阿卡波糖的真實(shí)分子機(jī)制(D448為親核試劑,E373/R334為質(zhì)子供體,D336為穩(wěn)定劑,兩步水解且第二步限速),為糖尿病藥物的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供結(jié)構(gòu)方面的見(jiàn)解,包括延長(zhǎng)糖鏈的長(zhǎng)度以增強(qiáng)其對(duì)抗Apg水解的能力,或者對(duì)阿卡波糖的結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行選擇性修飾以降低其結(jié)合親和力?;谝陨辖Y(jié)構(gòu)見(jiàn)解,對(duì)下一代阿卡波糖類似物的研究正在進(jìn)行中。本文的通訊作者為中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所客座研究員/南京師范大學(xué)教授周佳海、團(tuán)隊(duì)副研究員古陽(yáng),以及西北農(nóng)林科技大學(xué)教授張繼文。第一作者為中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與西北農(nóng)林科技大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)已畢業(yè)博士研究生黃嘉詠。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院助理研究員諶莊琳博士對(duì)于理論計(jì)算部分做出了重要貢獻(xiàn)。感謝中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院助理研究員王蘭騰博士在晶體解析方面的付出。感謝中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)已畢業(yè)碩士研究生肖小云的付出。該工作受到廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目以及深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院等項(xiàng)目的資助。衷心感謝上海光源和國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究(上海)設(shè)施生物大分子晶體學(xué)線站BL18U1、BL19U1工作人員在數(shù)據(jù)收集方面的大力協(xié)助!<!--!doctype-->文章上線截圖原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62855-y圖1.?Apg催化水解阿卡波糖的機(jī)制圖2.?由Apg介導(dǎo)的阿卡波糖降解途徑圖3. Apg的總體結(jié)構(gòu)示意圖圖4 Apg?的復(fù)合物結(jié)構(gòu)及突變酶活分析。(A)Apg?活性位點(diǎn)腔內(nèi)底物阿卡波糖的示意圖。(B)Apg(D448A)-阿卡波糖的復(fù)合物結(jié)構(gòu)(PDB ID:9IVZ)。(C)Apg(D336A)-M1的復(fù)合物結(jié)構(gòu)(PDB ID:9IZE)。(D)Apg(D336A)-M2的復(fù)合物結(jié)構(gòu)(PDB ID:9IZO)。(E)Apg(D448A)-阿卡波糖復(fù)合物(PDB ID:9IVZ)(殘基為粉色)與突變體?Apg(D448A)(PDB?編號(hào):9IXH)的結(jié)構(gòu)疊加(殘基為白色)。(F)Apg?活性位點(diǎn)上殘基的誘變實(shí)驗(yàn)。圖5. Apg催化阿卡波糖水解反應(yīng)的兩步過(guò)程圖6. Apg-acarstatins?A/B復(fù)合物的距離特征分析
2025-09-01
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廣州健康院在BRD9選擇性抑制劑研究中獲得突破性進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院許永團(tuán)隊(duì)針對(duì)溴結(jié)構(gòu)域家族蛋白抑制劑選擇性難題,報(bào)道了一種在急性髓系白血?。ˋML)治療中具有顯著療效的BRD9選擇性抑制劑Y22073(專利申請(qǐng)?zhí)枺?025100176011.1),為AML 精準(zhǔn)治療提供了全新解決方案。近日,中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院許永團(tuán)隊(duì)針對(duì)溴結(jié)構(gòu)域家族蛋白抑制劑選擇性難題,報(bào)道了一種在急性髓系白血?。ˋML)治療中具有顯著療效的BRD9選擇性抑制劑Y22073(專利申請(qǐng)?zhí)枺?025100176011.1),為AML 精準(zhǔn)治療提供了全新解決方案。相關(guān)成果以“Key imidazolyl groups that induce phenylalanine flipping enhance the efficacy of oral BRD9 inhibitors for AML treatment”為題發(fā)表于藥物化學(xué)領(lǐng)域Top期刊Acta Pharmaceutica Sinica B上。許永團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于創(chuàng)新藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、作用機(jī)制解析及創(chuàng)新藥物研究,特別是在腫瘤表觀遺傳治療領(lǐng)域獲得了系統(tǒng)性的研究成果(J Med Chem,?2022,65,5760;Bioorg Chem,?2024,142,106950;J Med Chem,?2024,67,6952;J Med Chem,2024,67,21577)。溴結(jié)構(gòu)域蛋白9(BRD9)是哺乳動(dòng)物SWI/SNF染色質(zhì)重塑復(fù)合物家族中ncBAF的核心組分,該組分是目前癌癥中頻發(fā)突變的表觀遺傳調(diào)控復(fù)合物。BRD9通過(guò)特異性識(shí)別組蛋白上的乙?;嚢彼?,招募轉(zhuǎn)錄復(fù)合物并介導(dǎo)下游轉(zhuǎn)錄調(diào)控與靶基因的表達(dá)。BRD9在AML等多種癌癥中發(fā)揮關(guān)鍵表觀遺傳調(diào)控功能,已成為抗腫瘤藥物研發(fā)的新興靶點(diǎn)。然而現(xiàn)有BRD9抑制劑在AML治療中始終未展現(xiàn)顯著的體內(nèi)外療效,這嚴(yán)重制約其臨床轉(zhuǎn)化潛力。針對(duì)溴結(jié)構(gòu)域家族蛋白結(jié)構(gòu)高度相似導(dǎo)致的抑制劑選擇性難題,團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)勢(shì)骨架化合物庫(kù)篩選、晶體結(jié)構(gòu)解析以及基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì),成功開(kāi)發(fā)出可用于AML治療的新型BRD9選擇性溴結(jié)構(gòu)域抑制劑Y22073。研究人員從基于結(jié)構(gòu)活性關(guān)系(SAR)的優(yōu)化策略中發(fā)現(xiàn)了咪唑類化合物具有卓越的體外抗增殖活性。合作團(tuán)隊(duì)通過(guò)X射線晶體結(jié)構(gòu)解析(分辨率最高達(dá)1.78 ?)精準(zhǔn)捕捉到BRD9的ZA通道存在一個(gè)獨(dú)特的“可調(diào)控開(kāi)關(guān)”——Phe163翻轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)。抑制劑中關(guān)鍵的咪唑藥效基團(tuán)能夠誘導(dǎo)BRD9蛋白的Phe163殘基翻轉(zhuǎn)并與其形成穩(wěn)定的π-π相互作用。然而,其他溴結(jié)構(gòu)域(如BRD7、BRD4、CECR2)中對(duì)應(yīng)位置的殘基無(wú)法與咪唑基形成有效相互作用,直接證明了該機(jī)制的特異性。這一分子層面的突破性發(fā)現(xiàn)不僅顯著提升了化合物的體外活性,也使得Y22073成為首個(gè)在AML模型中展現(xiàn)明確疾病表型干預(yù)能力的BRD9抑制劑。研究團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新性地采用該修飾策略對(duì)現(xiàn)有BRD9抑制劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,結(jié)果表明,經(jīng)此策略修飾后的化合物在體外的活性顯著提升,進(jìn)一步證實(shí)咪唑基團(tuán)可通過(guò)調(diào)控獨(dú)特的Phe163開(kāi)關(guān),在提高活性方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。Y22073表現(xiàn)出良好的溴結(jié)構(gòu)域選擇性、代謝穩(wěn)定性、溶解性并兼具理想的藥代動(dòng)力學(xué)特性,在MV4-11異種移植小鼠模型中表現(xiàn)出顯著的口服抗腫瘤效果,且無(wú)明顯毒性。綜合其優(yōu)異的體外活性、體內(nèi)療效及成藥性特征,Y22073作為具有First-in-Class潛力的BRD9溴結(jié)構(gòu)域選擇性抑制劑,為急性髓系白血病的靶向治療提供了極具臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值的新型候選藥物。許永課題組博士生陳智銘、助理研究員張成和沈慧為本論文的共同第一作者,許永研究員、吳錫山副研究員和張巖副研究員為通訊作者。該項(xiàng)目得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、廣東省“一帶一路”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室基金、中國(guó)科學(xué)院自主部署項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)項(xiàng)目和廣東省科技廳項(xiàng)目的支持。論文鏈接??BRD9抑制劑Y22073可作為候選化合物用于AML治療
2025-09-02
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華南植物園揭示傳粉昆蟲(chóng)驅(qū)動(dòng)植物交配系統(tǒng)演化機(jī)制
植物交配系統(tǒng)的演化是進(jìn)化生物學(xué)的核心議題之一。在開(kāi)花植物中,從異交(outcrossing)向自交(selfing)的轉(zhuǎn)變代表了一個(gè)主要演化趨勢(shì)。該這一過(guò)程通常被認(rèn)為由生態(tài)因素(如傳粉者缺乏)和繁殖保障機(jī)制共同驅(qū)動(dòng)。然而,現(xiàn)有的研究鮮少通過(guò)移栽實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)生態(tài)因子與繁殖保障在交配系統(tǒng)演化中的作用。此外,少有研究從父本視角評(píng)估交配過(guò)程中個(gè)體對(duì)后代的遺傳貢獻(xiàn)。近日,華南植物園利用迎陽(yáng)報(bào)春(Primula oreodoxa)這一理想研究系統(tǒng),通過(guò)精巧的移栽實(shí)驗(yàn)揭示了這一過(guò)程的生態(tài)與遺傳機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)在四川峨眉山海拔梯度上建立了6個(gè)移栽實(shí)驗(yàn)點(diǎn)(圖1),將二型花柱(異交為主)和同型花柱(自交為主)植株在同一環(huán)境中栽培。通過(guò)野外觀察與SSR分子標(biāo)記相結(jié)合,系統(tǒng)分析了不同花型個(gè)體的繁殖適合度(結(jié)實(shí)率、種子數(shù)量)和交配模式(自交率、配偶多樣性、花型間交配比例及子代遺傳多樣性)。主要發(fā)現(xiàn)包括:(1)在傳粉資源受限的高海拔生境中,同型花柱表現(xiàn)出顯著的繁殖優(yōu)勢(shì),支持"繁殖保障"假說(shuō);(2)父母本自交率隨海拔升高而增加,表明環(huán)境因素對(duì)交配系統(tǒng)具有調(diào)控作用(圖2);(3)長(zhǎng)喙傳粉者訪花頻率與二型花柱的父母本自交率呈負(fù)相關(guān),與父母本配偶多樣性呈正相關(guān)(圖3);(4)高海拔種群中交配模式趨于隨機(jī),反映了二型花柱多態(tài)性的瓦解(圖4)。該研究創(chuàng)新性地從父本視角分析交配模式,并且首次證實(shí)長(zhǎng)喙傳粉昆蟲(chóng)的訪花頻率與植物父母本自交率呈負(fù)相關(guān),而與父母本的交配多樣性呈正相關(guān),為“傳粉驅(qū)動(dòng)交配系統(tǒng)演化”提供了關(guān)鍵實(shí)證。該發(fā)現(xiàn)對(duì)理解全球變化下植物-傳粉者互作的演變以及生物多樣性的維持具有重要意義。相關(guān)研究成果以“Divergence of mating systems in?Primula oreodoxa: Insights from transplant experiments and mating portfolios”為題,近期發(fā)表在植物學(xué)期刊Plant Diversity上。?中國(guó)科學(xué)院華南植物園已畢業(yè)博士曾桂(現(xiàn)為西華師范大學(xué)講師)為第一作者,中國(guó)科學(xué)院華南植物園袁帥副研究員和張奠湘研究員為共同通訊作者,海南師范大學(xué)張凱副教授參與了研究工作。?該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院華南植物園青年人才項(xiàng)目及西華師范大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金資助。文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.pld.2025.08.005圖1.?移栽實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖圖2.?低海拔與高海拔生境中不同種群和花型的母本自交率?(A,B)?與父本?(C,D)?自交率(±?標(biāo)準(zhǔn)誤)。不同小寫字母和大寫字母分別表示低海拔與高海拔生境內(nèi)的顯著差異,希臘字母表示生境間差異。圖3.?交配系統(tǒng)參數(shù)與長(zhǎng)喙傳粉者訪花頻率在不同花型間的關(guān)系。母本自交率?(A–C)、父本自交率?(D–F)、母本配偶數(shù)?(G–I)?和父本配偶數(shù)?(J–L)。左、中、右三列分別對(duì)應(yīng)?L、S?和?H?三種花型。圖4.?不同種群和花型間雌性非選型交配(平均值?± 95%?置信區(qū)間)的變異。虛線表示隨機(jī)交配。
2025-09-02
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“十四五” 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“酸化瘠薄旱地綜合調(diào)控與產(chǎn)能提升關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品”中期檢查會(huì)議在亞熱帶生態(tài)所召開(kāi)
8 月 27 日,“十四五” 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題 “酸化瘠薄旱地綜合調(diào)控與產(chǎn)能提升關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品” 中期檢查會(huì)議在中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所召開(kāi)。本次會(huì)議旨在檢查課題中期進(jìn)展、評(píng)估階段性成果,為順利完成項(xiàng)目中期檢查奠定基礎(chǔ)。項(xiàng)目首席科學(xué)家、廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄧國(guó)富研究員,廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所陳韋韋研究員、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所區(qū)惠平研究員,廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院財(cái)務(wù)專家黃顯河、亞熱帶生態(tài)所科技管理與規(guī)劃處副處長(zhǎng)李希和財(cái)務(wù)專家顏瓊、課題負(fù)責(zé)人、子課題負(fù)責(zé)人和核心骨干共同參會(huì)。8 月 27 日,“十四五” 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題 “酸化瘠薄旱地綜合調(diào)控與產(chǎn)能提升關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品” 中期檢查會(huì)議在中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所召開(kāi)。本次會(huì)議旨在檢查課題中期進(jìn)展、評(píng)估階段性成果,為順利完成項(xiàng)目中期檢查奠定基礎(chǔ)。項(xiàng)目首席科學(xué)家、廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄧國(guó)富研究員,廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所陳韋韋研究員、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所區(qū)惠平研究員,廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院財(cái)務(wù)專家黃顯河、亞熱帶生態(tài)所科技管理與規(guī)劃處副處長(zhǎng)李希和財(cái)務(wù)專家顏瓊、課題負(fù)責(zé)人、子課題負(fù)責(zé)人和核心骨干共同參會(huì)。會(huì)上,課題負(fù)責(zé)人何尋陽(yáng)研究員對(duì)專家和項(xiàng)目組成員的到來(lái)表示歡迎,強(qiáng)調(diào)本次中期檢查是課題推進(jìn)的 “關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)”,在凝聚共識(shí)、精準(zhǔn)發(fā)力上發(fā)揮重要作用。李希簡(jiǎn)要介紹了研究所的學(xué)科布局、農(nóng)業(yè)生態(tài)領(lǐng)域科研優(yōu)勢(shì),以及近年來(lái)在旱地改良、作物產(chǎn)能提升等方向的成果積累,并特別感謝廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)研究所科研工作的協(xié)同支持,為跨單位合作課題的順利實(shí)施提供了重要保障。項(xiàng)目首席科學(xué)家鄧國(guó)富在致辭中進(jìn)一步明確了中期檢查的核心意義。他指出,“酸化瘠薄旱地” 是我國(guó)南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要瓶頸之一,課題聚焦這一問(wèn)題開(kāi)展技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品創(chuàng)制,直接關(guān)聯(lián)國(guó)家糧食安全與農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展目標(biāo);中期檢查不僅要 “復(fù)盤進(jìn)展”,更要 “排查問(wèn)題”,確保課題嚴(yán)格對(duì)標(biāo)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的考核要求,避免研究方向偏差,為后續(xù)成果轉(zhuǎn)化與大面積推廣筑牢基礎(chǔ)。課題負(fù)責(zé)人何尋陽(yáng)從課題實(shí)施進(jìn)展、苗頭性成果、指標(biāo)完成情況、經(jīng)費(fèi)執(zhí)行情況、存在的問(wèn)題和下一步工作計(jì)劃等方面進(jìn)行了匯報(bào)。課題已完成 3 類核心技術(shù)研發(fā)(含新型土壤酸化調(diào)理劑配方優(yōu)化、兼具甘蔗抗病增產(chǎn)與肥厚耕層構(gòu)建功能的生物有機(jī)肥研發(fā)、蚯蚓有機(jī)肥研發(fā)),并在廣西來(lái)賓建立 3 個(gè)田間試驗(yàn)示范基地;研發(fā)的復(fù)合調(diào)理劑在試點(diǎn)區(qū)域可使土壤 pH 提升 0.3-0.5 個(gè)單位,甘蔗平均增產(chǎn)8%至12%,相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng),其中1項(xiàng)已授權(quán)。與會(huì)專家在聽(tīng)取匯報(bào)后,對(duì)課題階段性成果給予高度肯定,認(rèn)為課題技術(shù)路線清晰、課題研究進(jìn)展順利,已全面完成中期考核指標(biāo),尤其是田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)扎實(shí),為酸化瘠薄旱地改良提供了 “可落地” 的技術(shù)雛形。同時(shí),專家們圍繞課題深化推進(jìn)提出兩點(diǎn)建設(shè)性意見(jiàn):一是建議加強(qiáng)各子課題間的技術(shù)集成,例如將土壤調(diào)理劑與節(jié)水栽培模式結(jié)合,形成 “一站式” 解決方案;二是細(xì)化 “三方應(yīng)用評(píng)價(jià)” 體系,擴(kuò)大評(píng)價(jià)主體(科研單位、地方農(nóng)技部門、種植主體),重點(diǎn)增加不同氣候區(qū)的田間驗(yàn)證數(shù)據(jù),確保技術(shù)推廣的普適性。何尋陽(yáng)在表態(tài)發(fā)言時(shí)指出,課題組將以 “問(wèn)題導(dǎo)向” 優(yōu)化研究方案,針對(duì)專家提出的技術(shù)集成、評(píng)價(jià)體系等建議制定專項(xiàng)推進(jìn)計(jì)劃,力爭(zhēng)最終形成 2-3 套 “易操作、低成本、高適配” 的酸化瘠薄蔗田綜合調(diào)控技術(shù)包,切實(shí)服務(wù)蔗田產(chǎn)能提升與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。何尋陽(yáng)匯報(bào)會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)
2025-09-01
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