科技名刊精選

科技名刊精選

Nature

生物多樣性

Nature封面：紅嘴牛椋鳥和斑馬。Nature雜志第7656期封面文章報(bào)道了生物多樣性和生態(tài)保護(hù)專題。探討了促使多樣化生命得以出現(xiàn)的過程以及生物多樣性被加速削弱的趨勢(shì)；探索了可以緩解生物多樣性下降、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的方法，以及這類保護(hù)措施能帶來的許多益處。有觀點(diǎn)認(rèn)為，考慮生態(tài)系統(tǒng)中的功能單位比簡(jiǎn)單地記錄物種更為實(shí)用。此外，還探討了土地使用權(quán)問題和分類混亂對(duì)生態(tài)保護(hù)的危害，多樣性如何推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)作，以及如何通過相對(duì)少量地增加保護(hù)區(qū)面積就能獲得超出比例的多樣性收益。

最早的智人遺骸

Nature封面：摩洛哥杰貝爾依羅發(fā)現(xiàn)的新人類化石。Nature雜志第7657期封面文章報(bào)道了最早的智人遺骸。由于化石記錄匱乏，而且許多關(guān)鍵樣本的實(shí)際年齡仍不確定，智人出現(xiàn)的準(zhǔn)確時(shí)間和地點(diǎn)仍不清楚。摩洛哥杰貝爾依羅發(fā)現(xiàn)的新人類化石的測(cè)年信息被測(cè)算出來。科學(xué)家報(bào)告了至少5具可追溯至30～35萬年前的遺骸，并發(fā)現(xiàn)了大量與早期或近期現(xiàn)代人類一致的特征，包括面部、下頜和牙齒形狀，以及較原始的腦顱和顱內(nèi)形態(tài)。因此，研究者認(rèn)為杰貝爾依羅人族遺骸可能代表了智人最早的演化階段。

全新寨卡病毒基因組

Nature封面：寨卡病毒基因。Nature雜志第7658期封面文章報(bào)道了寨卡病毒基因組測(cè)序系列結(jié)果，深化了對(duì)其遺傳流行病學(xué)的認(rèn)識(shí)。研究推斷寨卡病毒是在多次獨(dú)立事件中被引入美國(guó)佛羅里達(dá)州的，且大多數(shù)病例都與前往加勒比地區(qū)旅行有關(guān)。佛羅里達(dá)州的寨卡病毒傳播鏈不太可能持續(xù)存在，表明未來的疫情爆發(fā)將取決于病毒在美洲的傳播動(dòng)態(tài)。巴西東北部在疫情的確立、以及寨卡病毒在美洲的傳播中扮演了重要角色。研究還報(bào)道了疫情在巴西的快速擴(kuò)散，以及多次進(jìn)入其它地區(qū)的情況。病毒在持續(xù)演化，變異積累可能對(duì)未來診斷檢測(cè)產(chǎn)生影響。

最熱系外行星KELT-9b的發(fā)現(xiàn)

Nature封面：圍繞大質(zhì)量恒星KELT-9運(yùn)行的類木氣態(tài)巨行星KELT-9b（圖片底部）的藝術(shù)想象圖。Nature雜志第7659期封面文章報(bào)道了KELT-9b的發(fā)現(xiàn)，它是人們迄今為止發(fā)現(xiàn)的最熱的系外行星之一。KELT-9b的向陽(yáng)面表面溫度約為4,600K，比大部分恒星的溫度都高，足以使其大氣層蒸發(fā)、所有分子都分裂成原子。KELT-9b的質(zhì)量約為木星的3倍，但密度僅有木星的一半。它圍繞主星一周需約1.5天。由于長(zhǎng)期受高強(qiáng)度紫外輻射炙烤，KELT-9b可能像彗星一樣拖著一條尾巴。KELT-9b不首先被主星膨脹吞噬，那么它可能會(huì)在主星壽命終結(jié)前就完全蒸發(fā)殆盡。

Science

修復(fù)和再生

Science封面：再生的斑馬魚心臟。Science雜志第6342期封面文章報(bào)道了機(jī)體修復(fù)與再生機(jī)制研究專題，著眼于醫(yī)療應(yīng)用?；钚愿杉?xì)胞能夠相對(duì)快速有效的更新臟器，然而，其它組織和器官像哺乳動(dòng)物心臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，很難輕而易舉的重建。干細(xì)胞重編程的方法有很多種，但是我們?nèi)匀恍枰线m的方法去刺激細(xì)胞再生能力、增強(qiáng)細(xì)胞的生存。免疫系統(tǒng)的調(diào)制能夠啟動(dòng)/阻止修復(fù)和再生。當(dāng)再生被限制，組織移植和生物工程假體提供了一個(gè)替代路線。甚至單細(xì)胞生物喇叭蟲，也能阻止細(xì)胞質(zhì)滲出，重建復(fù)雜的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

量子衛(wèi)星首次實(shí)現(xiàn)千公里量級(jí)的量子糾纏

Science封面：量子衛(wèi)星。Science雜志第6343期封面文章報(bào)道了量子通信研究進(jìn)展。中國(guó)“墨子號(hào)”（China’s Micius satellite）發(fā)射以來完成了各項(xiàng)空間站量子通信的實(shí)驗(yàn)，如建立天地鏈路測(cè)試、在軌測(cè)試實(shí)驗(yàn)?！澳犹?hào)”一個(gè)主要科學(xué)目的是通過衛(wèi)星和地面站之間的量子密鑰分發(fā)，實(shí)現(xiàn)星地量子保密通信。量子糾纏傳送，又稱為量子糾纏互換，利用聯(lián)合測(cè)量即貝爾態(tài)測(cè)量，將光子糾纏在一起。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授是該封面文章的通訊聯(lián)系人。墨子號(hào)”此次實(shí)現(xiàn)千公里量級(jí)的量子糾纏證明中國(guó)在量子通信領(lǐng)域有邁入新階段。

鳥蛋形態(tài)、功能與進(jìn)化

Science封面：形形色色的鳥蛋。Science雜志第6344期封面文章探討了鳥蛋形狀多樣性的原因。Stoddard課題組為1000種鳥制作了家族樹。“卵形”跟鳥巢形狀、鳥巢所處地理環(huán)境、鳥巢容納幼鳥數(shù)量都沒關(guān)系。鳥蛋形狀與飛行能力有關(guān)。非常擅長(zhǎng)飛行的鳥類（比如磯鷂，性孤僻、擅滑翔）的蛋更細(xì)長(zhǎng)，更不對(duì)稱，好像飛艇。幾乎不飛或者很少飛的鳥（比如咬鵑，擅爬不善跳，飛行能力不行）的蛋更趨于球形。圓形卵比細(xì)長(zhǎng)卵需要更大的骨盆，長(zhǎng)時(shí)間在空中飛行的鳥類身體極富流線型，體重更輕、骨骼更小，它們的蛋也隨之進(jìn)化為流線型以適應(yīng)骨盆。

花的訊息

Science封面：矮牽?；?。Science雜志第6345期封面文章報(bào)道了導(dǎo)致花香的這些揮發(fā)性化學(xué)物如何從產(chǎn)生它們的細(xì)胞中釋放出來?？茖W(xué)家分離出一種協(xié)助開花植物中的揮發(fā)性化學(xué)物釋放的蛋白的編碼基因，并描述了如何分離這種基因和證實(shí)它負(fù)責(zé)產(chǎn)生這種載體蛋白。在PhABCG1基因中發(fā)現(xiàn)了這樣的一種序列。在猜測(cè)它負(fù)責(zé)產(chǎn)生能夠攜帶揮發(fā)性化學(xué)物通過細(xì)胞膜的蛋白之后，在矮牽牛的一些花朵中讓這種基因失活，結(jié)果發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性化學(xué)物的釋放下降了大約50%。針對(duì)這項(xiàng)研究，同行專家進(jìn)一步概述了這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)可能對(duì)植物研究領(lǐng)域的影響。

植物研究

高等植物花粉管控制自身運(yùn)輸方向

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院瞿禮嘉教授課題組證明了高等植物的花粉管運(yùn)輸方向完全是由花粉管自身控制，為“花粉管是陸生植物適應(yīng)缺水生活環(huán)境演化出的新生殖結(jié)構(gòu)”提供了生物學(xué)證據(jù)，研究論文發(fā)表于《自然—植物》。實(shí)驗(yàn)挑選出一種水滴狀花粉粒，對(duì)它們進(jìn)行花粉管萌發(fā)、花粉管生長(zhǎng)、花粉管導(dǎo)向、受精過程等生殖生物學(xué)過程的研究。發(fā)現(xiàn)沒有精細(xì)胞的花粉?？梢哉５孛劝l(fā)出花粉管；沒有精細(xì)胞的花粉管可以正常生長(zhǎng)，可以正常響應(yīng)雌方（胚珠）分泌的吸引信號(hào)，可以正常抵達(dá)胚囊，也可以正常爆裂釋放出花粉管的內(nèi)容物。在沒有精細(xì)胞存在的情況下，花粉管仍然可以正常地完成生長(zhǎng)、導(dǎo)向、識(shí)別、爆裂等生殖生物學(xué)過程。

水滴狀的drop1-drop2-突變體花粉粒中沒有精細(xì)胞

沒有精細(xì)胞的花粉管正常并響應(yīng)雌方（胚珠）分泌的吸引信號(hào)

藍(lán)細(xì)菌光受體的光保護(hù)機(jī)制研究

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生科院趙開弘課題組與國(guó)內(nèi)外科學(xué)家合作，發(fā)現(xiàn)了藍(lán)細(xì)菌光受體“橙色胡蘿卜素蛋白”實(shí)施光合作用光保護(hù)的原初分子機(jī)制，相關(guān)研究成果發(fā)表于PNAS。藍(lán)細(xì)菌是最早的光合放氧生物，對(duì)地球表面從無氧大氣環(huán)境變?yōu)橛醒醮髿猸h(huán)境發(fā)揮了巨大作用。在適當(dāng)強(qiáng)度的光照條件下，藍(lán)細(xì)菌能夠通過光合作用將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，生成有機(jī)化合物和分子氧以供生命所需，而過強(qiáng)的光照則會(huì)對(duì)藍(lán)細(xì)菌造成嚴(yán)重的損傷。為了應(yīng)對(duì)高光脅迫，藍(lán)細(xì)菌進(jìn)化出了一系列的光合作用光保護(hù)機(jī)制，而橙色胡蘿卜素蛋白是藍(lán)細(xì)菌光合作用光保護(hù)的關(guān)鍵元件。

花的水分生理研究

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所張石寶研究組與國(guó)內(nèi)外科學(xué)家合作的最新研究成果發(fā)表于英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊B輯和《植物科學(xué)前沿》。采用一種視覺化新技術(shù)顯示了花的木質(zhì)部栓塞的時(shí)空變化，結(jié)果表明，在干旱脅迫下，木本植物的花瓣栓塞化早于葉片，而在草本植物中，花瓣死亡時(shí)間和葉片相似。另外，對(duì)11種兜蘭進(jìn)行了花的水分關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)花壽命與比花重，膨壓?jiǎn)适c(diǎn)，和細(xì)胞壁彈性模數(shù)成顯著正相關(guān)，但與花的大小沒有相關(guān)性。并且發(fā)現(xiàn)花和葉片的經(jīng)濟(jì)性狀獨(dú)立進(jìn)化。因此，研究結(jié)果顯示花壽命和花的水分維持能力之間存在一個(gè)明確的權(quán)衡關(guān)系，這些經(jīng)濟(jì)上的限制也表明延長(zhǎng)兜蘭花壽命存在一個(gè)高的生理成本。

檀香冷響應(yīng)機(jī)制研究

中國(guó)科學(xué)院華南植物園張新華博士等對(duì)低溫（4攝氏度）處理?xiàng)l件下檀香冷響應(yīng)和適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了較全面的研究，相關(guān)論文發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。結(jié)果顯示：在低溫脅迫條件下，檀香具有積極的冷響應(yīng)保護(hù)機(jī)制，依賴CBF的冷信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑很可能在檀香冷忍耐中扮演關(guān)鍵的角色。檀香堪稱世界上最貴的木本植物之一，素有“綠色黃金”之稱。目前，主要栽培于中國(guó)、斯里蘭卡、印度尼西亞、馬來西亞、菲律賓和澳大利亞北部等東南亞國(guó)家。我國(guó)檀香主要在廣東、海南和福建等熱帶亞熱帶地區(qū)種植。低溫是影響檀香生長(zhǎng)與分布的主要環(huán)境因子之一。該研究結(jié)果為檀香栽培與育種，以及檀香油生物合成機(jī)制研究提供了重要的理論基礎(chǔ)。

植物—微生物相互作用研究

中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所王二濤研究組與國(guó)內(nèi)科學(xué)家合作，揭示了在叢枝菌根真菌與植物的共生過程中，脂肪酸是植物傳遞給菌根真菌的主要碳源形式，并發(fā)現(xiàn)脂肪酸作為碳源營(yíng)養(yǎng)在植物-白粉病互作中起重要作用；研究論文發(fā)表于《科學(xué)》。菌根共生是植物與菌根真菌建立的互惠互利的同盟，也是自然界最為廣泛的共生形式。植物可通過與菌根真菌共生高效率的從土壤中獲得磷和氮等營(yíng)養(yǎng)；同時(shí)植物把20%左右的光合作用產(chǎn)物傳遞給菌根真菌供其生長(zhǎng)。每年大約有50億噸的光合作用產(chǎn)物通過菌根真菌被固定在土壤中，對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的碳氮平衡具有重要的作用。

脂肪酸轉(zhuǎn)移到真菌需要RAM2

擬南芥脂肪酸生物合成的基因變異株

伴礦景天超富集重金屬鎘的高抗性分子機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院植物研究所王亮生研究組揭示了鎘超富集植物對(duì)鎘高抗性的分子機(jī)制，為植物超富集重金屬鎘/鋅的基因功能驗(yàn)證及闡明其分子機(jī)制建立了新的模式系統(tǒng)，相關(guān)研究成果發(fā)表于《新植物學(xué)家》。伴礦景天是在我國(guó)南方礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種鎘/鋅超富集植物。因其對(duì)重金屬鎘和鋅具有超強(qiáng)的抗性和富集能力，是目前鎘污染土壤修復(fù)試驗(yàn)的一種主要的修復(fù)植物。科研人員從伴礦景天中克隆到一個(gè)重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因SpHMA3，經(jīng)過系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)SpHMA3是伴礦景天進(jìn)行鎘解毒的關(guān)鍵基因，對(duì)植株在含鎘土壤環(huán)境中維持幼葉正常生長(zhǎng)發(fā)育發(fā)揮重要的作用。

植物根可塑性生長(zhǎng)發(fā)育

山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院丁兆軍教授課題組發(fā)現(xiàn)與正常條件下生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素以拮抗的方式調(diào)控根的生長(zhǎng)發(fā)育不同，細(xì)胞分裂素還能夠以協(xié)同的方式參與生長(zhǎng)素介導(dǎo)的鋁抑制的根伸長(zhǎng)，研究論文發(fā)表于EMBO報(bào)告。植物根系的可塑性生長(zhǎng)發(fā)育是指同一基因型的植物在不同的環(huán)境條件下表現(xiàn)型會(huì)發(fā)生巨大的變化，可塑性有利于植物在各種逆境下獲取更多的水分和養(yǎng)分，是植物適應(yīng)各種不同的生長(zhǎng)環(huán)境的重要手段。鋁脅迫能夠誘導(dǎo)細(xì)胞分裂素合成的關(guān)鍵基因IPTs在根尖轉(zhuǎn)化區(qū)上調(diào)表達(dá)并最終導(dǎo)致該部位細(xì)胞分裂素水平的大量積累及根伸長(zhǎng)的抑制。生長(zhǎng)素介導(dǎo)乙烯信號(hào)，參了鋁脅迫誘導(dǎo)的IPTs基因在根尖轉(zhuǎn)化區(qū)的誘導(dǎo)。

側(cè)芽中干細(xì)胞建立的分子機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所焦雨鈴研究組與國(guó)內(nèi)科學(xué)家合作，發(fā)現(xiàn)擬南芥中維持頂端分生組織的同源異型轉(zhuǎn)錄因子WUSCHEL（WUS）基因也參與側(cè)芽的形成，相關(guān)成果發(fā)表于《植物細(xì)胞》。植物在胚后發(fā)育中不斷產(chǎn)生新的生長(zhǎng)點(diǎn)，形成分枝。葉腋處形成的側(cè)生分生組織作為生長(zhǎng)點(diǎn)具有干細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞分裂素通路的下游轉(zhuǎn)錄因子Type-B ARR能夠直接激活WUS表達(dá)。WUS的激活具有高度時(shí)空特異性，只發(fā)生在成熟葉片的葉腋處。WUS的激活與組蛋白修飾的狀態(tài)相關(guān)，特別是受到組蛋白甲基化和乙?；{(diào)控。該研究解答了新的生長(zhǎng)點(diǎn)建立過程中，干細(xì)胞組織中心如何建立的分子機(jī)制。