科研进展--中国科学院广州分院

北京时间1月13日18时，由中国科学院外籍院士、中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家John Roger Speakman团队联合英国阿伯丁大学等78个国内外高校、科研机构在《自然—食品》上发表最新研究成果，他们采用了全新的能量消耗水平估计方法，通过比较能量需求与膳食摄入量的差别，来反映人口膳食营养调查数据中的误报情况。营养流行病学是研究人群中饮食、营养状况与疾病发生、发展关系的科学。其研究范畴广泛，不仅关注普通人群的营养状况与疾病的关系，还涉及亚临床有潜在发病可能的人群。通过流行病学调查，可以揭示饮食与疾病之间的关系，为制定营养政策和饮食建议提供科学依据。文章上线截图传统的营养流行病学研究方法，主要依赖于一系列膳食评估方法，包括食物频率问卷、24小时膳食回顾访谈和食物日记等，这些方法都在不同程度上依赖于调查对象自身对膳食摄入情况的回忆和记录，获取的数据极不准确，导致相关营养流行病研究结果难以具备说服力。然而，目前在学术界尚未有更好的替代方案。北京时间1月13日18时，由中国科学院外籍院士、中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家John Roger Speakman团队联合英国阿伯丁大学等78个国内外高校、科研机构在《自然—食品》上发表最新研究成果，他们采用了全新的能量消耗水平估计方法，通过比较能量需求与膳食摄入量的差别，来反映人口膳食营养调查数据中的误报情况。深圳先进院医药所能量代谢与生殖研究中心高级工程师牛超群为共同第一作者；其他作者还包括深圳先进院医药所能量代谢与生殖研究中心副研究员胡素梅、张雪映；Speakman院士为主要通讯作者。该研究成果对现有的基于营养流行病学（人口膳食调查）的研究结果提出了质疑，有望刷新营养学研究领域的许多重要理念。在该研究中，国际团队采用了“双标水”技术，该技术基于稳定同位素示踪原理，能够直接检测自由生活人体的能量需求。研究团队共收集了来自不同国家的6497例双标水数据，并利用经典统计学结合机器学习的方法，基于其中的5899例数据构建了基于体质学数据预测人体需求的模型。根据该模型，只需收集人体的身高、体重、性别、年龄、所处位置的海拔高度等简单易得的数据，即可精确预测人体的能量需求，为评估食物摄入记录的真实性提供了一种更客观的方式。为了验证该方法的有效性，研究人员将该模型应用于NHANES（美国国家健康和营养检查调查）和NDNS（英国国家膳食和营养调查）数据库。他们发现来自英美两国的国家膳食调查的食物摄入量数据中，有超过一半的数据为误报。其中，NHANES数据库中有48%和NDNS数据库中有54%的膳食摄入水平调查结果都严重低于实际值。此前，人类营养流行病学家虽然也承认，传统的营养流行病学研究方法可能确实严重低估了人类的总能量摄入水平，但仍忽视了食物成分与能量摄入之间的误差对调查结果的影响。但是该研究结果指出，当自我报告的膳食摄入发生误报时，研究对象似乎会有选择的遗漏了某些特定类型的食物。这一发现引发了对未来营养科学发展的深思，论文的主要通讯作者Speakman指出，“该研究提出的模型指出了目前大量营养流行病学调查数据需要被重新审视或丢弃，这对传统的营养流行病学研究者来说是难以接受的。然而，继续发表和使用大量错误的数据，对营养学发展来说并非明智之举。在我看来，基于原有缺陷的研究方法建立并被广泛接受的营养学理念未来有望被改写。”审稿人对该成果评价道，“该论文是营养学领域最重要的论文之一，因为我们需要认识到用自我报告来衡量能量摄入水平的巨大缺陷。而该文作者提出了一种非常实用的解决方案。”

2025-01-13

深圳先进院 | 自噬驱动的细胞膜蛋白靶向降解技术（Nature Chemical Biology）

靶向蛋白降解（Targeted Protein Degradation, TPD）作为一种新的药物研发策略，巧妙地利用了细胞自身的降解机制，实现对特定蛋白质的选择性清除。这一技术在解决传统药物难以触及的“不可成药靶点”问题上，展现了巨大潜力和前景。靶向蛋白降解未配对的括号或引号！Targeted Protein Degradation,TPD）作为一种新的药物研发策略，巧妙地利用了细胞自身的降解机制，实现对特定蛋白质的选择性清除。这一技术在解决传统药物难以触及的“不可成药靶点”问题上，展现了巨大潜力和前景。位于细胞表面的细胞膜蛋白，广泛参与细胞识别、物质运输、信号转导等生命活动，是重要的药物研发靶点。近年来，针对细胞膜蛋白，涌现出了以LYTAC和AbTAC为代表的一系列靶向降解技术。这些技术的基本原理是构建双功能分子，实现靶蛋白与细胞膜表面溶酶体穿梭受体或E3连接酶之间的物理绑定，并借助这些受体或酶的生物学活性，促进靶蛋白内吞至溶酶体降解。然而，它们的降解效率和适用范围受限于这些第三方溶酶体穿梭受体或E3连接酶的活性和表达，而且强行“绑架”这些功能受体有可能导致潜在副作用。因此，开发一种不依赖第三方受体的细胞膜蛋白靶向降解技术至关重要。文章上线截图1月9日，由中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）医药所纳米医疗技术研究中心李红昌研究员、房丽晶研究员、蔡林涛研究员和邵喜明副研究员组成的学科交叉团队，在国际知名期刊Nature Chemical Biology上以“Chemically Engineered Antibodies for Autophagy-based Receptor Degradation”为题发表最新研究成果。在这项研究中，他们成功开发出一种全新的基于自噬机制的细胞膜蛋白靶向降解技术——AUTAB（autophagy-inducing antibody）。该技术通过将细胞自噬诱导分子与细胞膜蛋白靶点抗体进行共价偶联，实现了在不依赖额外细胞表面蛋白的情况下，精确触发靶点蛋白通过自噬-溶酶体路径降解。这一成果为以细胞膜蛋白为靶点的药物研发提供了一种新的广谱适用策略。这项创新技术的灵感来源于，自然界中病原体感染和细胞膜损伤后细胞自主启动自噬进行清除的现象。研究团队在筛选自噬诱导分子过程中发现，有一种广泛应用于基因及药物递送的材料——聚乙烯亚胺（Polyethyleneimine，PEI），能够高效诱导类似的细胞自噬。基于此发现，团队利用点击化学方法将PEI与能够特异性识别目标膜蛋白的抗体共价连接，成功构建出一种既能精准定位又能有效激活自噬机制的AUTAB分子，从而实现了对细胞膜蛋白的靶向降解。图1. AUTAB分子的构建原理和作用模式图。以肿瘤免疫治疗靶点PD-L1为例，团队首先构建了一种AUTAB分子进行原理验证。深入研究表明，AUTAB通过抗体元件与靶点蛋白特异结合后，利用PEI元件造成靶点区域膜结构微损伤，从而激活LC3C介导的自噬途径，将靶点递送至溶酶体降解。进一步的生化结果也显示，无论是通过溶酶体抑制剂抑制溶酶体功能，还是敲除自噬关键蛋白阻断自噬发生，均能显著干扰AUTAB的靶向降解活性，证实了AUTAB确实通过自噬-溶酶体路径实现靶点降解。图2. AUTAB技术的靶向蛋白自噬降解机制。(a) AUTAB诱导LC3C介导的自噬。(b) 溶酶体抑制剂Bafilomycin抑制AUTAB诱导的靶蛋白降解。(c) 敲除自噬关键蛋白ATG5抑制AUTAB诱导的靶蛋白降解。在降解效率方面，由于细胞自噬本身就是一种将物质高效定向递送溶酶体机制，因此AUTAB分子仅需极低浓度（纳摩尔）即可实现对靶蛋白的降解。更重要的是，团队验证了AUTAB技术的广谱适用性：不仅在多种细胞类型中都可降解靶蛋白，而且针对包括膜锚定蛋白CD73在内的各种膜蛋白均能实现高效靶向降解。图3. AUTAB技术的广谱适用性。(a) 不同类型细胞膜蛋白的模式图。(b) AUTAB诱导PD-L1降解的浓度效应。(c-e) AUTAB在不同肿瘤细胞上诱导PD-L1，EGFR以及CD73降解效果的验证。从化学机制角度，研究团队揭示了AUTAB分子中PEI携带的正电荷是诱导细胞膜蛋白降解的关键机制。利用化学修饰方法部分屏蔽PEI正电荷后，AUTAB分子降解细胞膜蛋白的效率明显下降，而使用同样带正电荷的多聚赖氨酸可以完美替代PEI用于构建AUTAB分子，这一结果从相反角度验证了AUTAB降解细胞膜蛋白的正电荷机制。图4. AUTAB技术的化学机制。 (a) 乙酰化封闭PEI正电荷。(b) 低电荷AUTAB诱导膜蛋白降解活性验证。(c) 携带正电荷的多聚赖氨酸化学结构。(d) 多聚赖氨酸构建的AUTAB分子诱导膜蛋白降解活性验证。为提升AUTAB技术的使用可及性和便利性，研究团队进一步开发了一种模块化的Nano-AUTAB系统。不同于将PEI直接与靶点抗体偶联形成AUTAB的技术路径，Nano-AUTAB系统中的PEI被共价连接在一个能够识别抗体IgG的纳米二抗上，在使用时通过搭配不同的细胞膜蛋白抗体即可实现对各种细胞膜蛋白的靶向降解，由此获得了一种通用AUTAB分子，展现出更加广泛的应用潜力。图5. 模块化的Nano-AUTAB。 (a) Nano-AUTAB模式图。(b-c) Nano-AUTAB诱导PD-L1降解活性验证。(d) Nano-AUTAB诱导Integrin α5降解活性验证。(e) Nano-AUTAB诱导标签模式膜蛋白降解活性验证。综上所述，该研究创新性地基于细胞自噬原理开发了一种细胞膜蛋白降解平台。该技术不仅降解效率高，而且具有广谱适用性和简单便捷性，未来无论在科学研究领域还是药物研发方向，都具有重要应用潜力。深圳先进院博士生程冰华、副研究员李梅青、研究助理郑纪维是该论文的共同第一作者；李红昌研究员、房丽晶研究员、蔡林涛研究员、邵喜明副研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金，广东省自然科学基金和深圳市科技计划的资助。团队专注于应用交叉学科技术，研发肿瘤等疾病的创新治疗策略，相关成果发表在Nature Chemical Biology，Nature Nanotechnology等期刊。团队长期招收化学生物学，纳米生物学和细胞生物学等相关专业的硕士/博士研究生和博士后，欢迎有志之士加入。

2025-01-13

广州健康院建立始发态豚鼠多能干细胞系

2025年1月9日，中国科学院广州生物医药与健康研究院刘晶研究组与广东省人民医院朱平教授合作在Stem Cell Reports上在线发表题为“Capture Primed Pluripotency in Guinea Pig”的研究论文。本研究建立并表征了豚鼠始发态胚胎干细胞系（gpEpiSCs），为生物医学科学提供了新的研究资源。2025年1月9日，中国科学院广州生物医药与健康研究院刘晶研究组与广东省人民医院朱平教授合作在Stem Cell Reports上在线发表题为“Capture Primed Pluripotency in Guinea Pig”的研究论文。本研究建立并表征了豚鼠始发态胚胎干细胞系（gpEpiSCs），为生物医学科学提供了新的研究资源。豚鼠在生殖发育、器官结构、免疫反应等方面比小鼠更为接近人类，一直以来在疾病模拟和研究生理发育方面作为模式动物发挥了重要作用。建立豚鼠多能干细胞系有利于进一步拓展豚鼠在医学模型上的应用。在该项研究中，研究团队从豚鼠植入后胚胎中成功分离培养出始发态多能干细胞系gpEpiSCs。这些细胞系在优化后的培养基中能稳定传代并维持多能性，表达OCT4、SOX2和NANOG等关键多能性标志物，能够形成具有三个胚层细胞类型的畸胎瘤，核型稳定。在信号调控上，FGF2、ACTIVINA和WNT信号通路在维持gpEpiSCs多能性和抑制分化中起关键作用。对转录组和表观遗传组测序分析显示，gpEpiSCs在与人类和啮齿动物的始发态多能干细胞高度相似的同时也表现出独特的基因表达谱，提供了新的物种特异性多能机制见解。中国科学院广州生物医药与健康研究院助理研究员郭婧、博士后林润霞和硕士研究生刘金鹏为本论文的共同第一作者，中国科学院广州生物医药与健康研究院刘晶研究员、博士后Manish Kumar及广东省人民医院朱平教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省和广州市科技计划项目、香港@InnoHK项目及广州健康院自主部署项目等项目的支持。论文链接豚鼠始发态胚胎多能干细胞系的建立和组学研究模式图

2025-01-13

广州健康院合作发现靶向DNA甲基化维持蛋白UHRF1的潜在实体瘤治疗策略

近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院与美国约翰霍普金斯大学合作在Nature Communications杂志发表了题为Defining ortholog-specific UHRF1 inhibition by STELLA for cancer therapy的研究成果。该研究在对UHRF1结构域-功能研究基础上（Cancer Cell, 2019），揭示了多能性调节蛋白STELLA对UHRF1功能抑制的物种特异性与分子机制，进而发展了基于mRNA的UHRF1抑制剂，可有效逆转DNA甲基化异常并发挥抗实体瘤活性。近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院与美国约翰霍普金斯大学合作在Nature Communications杂志发表了题为Defining ortholog-specific UHRF1 inhibition by STELLA for cancer therapy的研究成果。该研究在对UHRF1结构域-功能研究基础上（Cancer Cell,2019），揭示了多能性调节蛋白STELLA对UHRF1功能抑制的物种特异性与分子机制，进而发展了基于mRNA的UHRF1抑制剂，可有效逆转DNA甲基化异常并发挥抗实体瘤活性。研究团队发现，与小鼠STELLA蛋白（mSTELLA）对UHRF1的强抑制活性不同，人源STELLA蛋白（hSTELLA）几乎无法阻断UHRF1与染色体结合，以及诱导UHRF1的细胞核输出。因此，hSTELLA 的UHRF1抑制活性和DNA去甲基化功能明显弱于mSTELLA。研究人员进一步揭示，STELLA蛋白C端的低保守区域与UHRF1的不同结合模式，可能是介导物种间功能差异的关键因素。基于此，研究团队利用脂质纳米颗粒（LNP）介导的mRNA递送系统，并结合体内/外功能实验证实：递送编码mSTELLA “L”型结合构象的mRNA，可显著降低肿瘤特异性DNA高甲基化，并通过“表观遗传记忆效应 (epigenetic memory effects)”实现对实体肿瘤的持久抑制，而编码hSTELLA “long α-helix”构象的mRNA则没有此活性。UHRF1的功能异常与异常谱系分化及多种恶性肿瘤的不良预后密切相关，是肿瘤治疗的重要潜在靶标。尽管UHRF1抑制剂的发现已成为制药工业界和学术界的研究热点，目前尚无有明确DNA去甲基化活性的特异性抑制剂。该研究不仅为基于mRNA的DNA去甲基化药物研发奠定基础，还为模拟mSTELLA作用模式的UHRF1小分子抑制剂发现提供参照。广州健康院白文静博士、徐进新研究员、顾文彬博士、王丹阳博士和约翰霍普金斯大学Ying Cui为本论文共同第一作者。广州健康院孔祥谦研究员、刘劲松研究员和美国约翰霍普金斯大学Stephen Baylin教授为本论文共同通讯作者。该研究得到了广州健康院巫林平研究员和中国科学院上海药物所罗成研究员的大力帮助，以及国家自然科学基金、中国科学院和广东省人才项目、国家重点研发计划和广州健康院自主部署项目等资助。论文链接图揭示mSTELLA和hSTELLA对UHRF1功能抑制差异的分子基础，发展UHRF1靶向干预和DNA去甲基化新策略

2025-01-13

广州健康院发现肝星状细胞中同时促进肝再生和抑制肝纤维化的靶基因Lhx2

近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院和海军军医大学附属东方肝胆外科医院合作在Hepatology发表了题为Lhx2 specifically expressed in hepatic stellate cells promotes liver regeneration and inhibits liver fibrosis的研究论文。该研究揭示了肝星状细胞特异表达的转录因子Lhx2具有同时促进肝脏再生和抑制肝纤维化的功能。肝脏是人体再生能力最强的实体器官。然而，持续的慢性肝损伤会显著抑制肝脏再生能力，进而导致肝纤维化的发生。肝星状细胞（Hepatic stellate cells，HSC）作为肝脏中的主要间充质细胞，在肝再生与纤维化过程中均发挥重要作用。但是，目前尚不清楚在HSC中是否存在特定的靶基因，能同时实现促进肝再生和抑制肝纤维化的双重功能。在该项研究中，研究人员首先通过比较急性和慢性肝损伤后修复阶段的肝脏病理表型和HSC的表达谱差异，发现HSC可能是调控肝损伤后再生和纤维化的关键细胞类型。随后通过差异转录因子筛选和公共单细胞转录组数据分析，初步确定HSC中转录因子Lhx2（LIM homeobox protein 2）具有调控肝脏再生和纤维化的双重功能。随后，我们通过RNA-seq和CUT &Tag进一步揭示Lhx2的下游分子靶标。结果显示Lhx2上调多种促再生因子表达，且抑制相关基因表达。为了在动物层面验证Lhx2的功能，该团队分别构建了CCl4诱导的小鼠急性和慢性肝损伤模型。通过注射修饰型si-RNAs，验证了敲降Lhx2会抑制急性肝损伤后肝细胞增殖和肝功能恢复。此外，还通过Lrat-cre（HSC特异性cre）小鼠和AAV8-DIO-mLhx2病毒实现了HSC中特异性过表达Lhx2，再次验证了HSC中特异过表达Lhx2能促进急性肝损伤后肝脏的再生修复，以及抑制慢性肝损伤后纤维化的发生。在分子机制方面，研究揭示了Lhx2主要通过靶向上调HSC中HGF的表达促进肝细胞增殖，进而促进肝脏再生。另外，Lhx2通过上调SMAD6阻断HSC中的TGF-β信号通路，抑制HSC的纤维化。综上所述，该研究在分子、细胞和动物层面，较系统地揭示了HSC在肝脏再生和纤维化中的重要功能，并阐明了其特异性转录因子Lhx2调控肝脏再生和纤维化的分子机制，为肝脏疾病的治疗提供了新靶点和新思路。中国科学院广州生物医药与健康研究院的陶家旺、吴子超、梁嫣然、王炯亮和汤杪庥为论文的共同第一作者。中国科学院广州生物医药与健康研究院的王杰研究员和李尹雄研究员、海军军医大学附属东方肝胆外科医院的袁声贤副教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省科技计划项目等项目的支持。论文链接图1 肝星状细胞（hepatic stellate cells）在肝损伤后的再生和纤维化中发挥重要作用，但在肝星状细胞中同时调控两个过程的靶基因并不清楚。图2 LHX2在肝纤维化和再生中调控作用的示意图。通过转录组（RNA-seq）、蛋白结合的DNA位点检测技术（CUT&Tag）以及敲降和过表达功能实验，揭示了LHX2能够抑制肝星状细胞迁移、增殖和纤维生成，同时通过调控HGF的分泌促进肝细胞增殖。

2025-01-13

亚热带所科研团队在桃源黑猪肌肉-脂肪组织互作调控脂肪沉积机制取得新进展

中国科学院亚热带农业生态研究所印遇龙院士团队在桃源黑猪肌肉-脂肪组织互作调控脂肪沉积机制取得新进展，揭示了不同日龄中国地方脂肪型桃源黑猪与瘦肉型杜洛克猪背最长肌的代谢差异，解析了肌肉来源的分泌型代谢物介导肌肉-脂肪组织互作的机制。中国科学院亚热带农业生态研究所印遇龙院士团队在桃源黑猪肌肉-脂肪组织互作调控脂肪沉积机制取得新进展，揭示了不同日龄中国地方脂肪型桃源黑猪与瘦肉型杜洛克猪背最长肌的代谢差异，解析了肌肉来源的分泌型代谢物介导肌肉-脂肪组织互作的机制。相关研究成果以Metabolome and RNA-seq reveal discrepant metabolism and secretory metabolism profile in skeletal muscle between obese and lean pigs at different ages为题发表于国际高水平期刊SCIENCECHINA Life Sciences。印遇龙院士和李凤娜研究员为该文的通讯作者，博士研究生郭鎏为该文的第一作者。中国是世界上最大的猪肉生产和消费国。桃源黑猪原产于湖南省桃源县，是中国特有的脂肪型地方品种猪，与瘦肉型杜洛克猪相比，具有更高的肌内脂肪含量和慢肌纤维占比，以优良的肉品质著称，同时具有更丰富的外周脂肪沉积。调控桃源黑猪的脂肪沉积，在降低外周脂肪的同时提高肌内脂肪含量，具有较高的经济价值。同时，挖掘和利用我国地方猪种质资源，对实现种业振兴具有重要的意义。肌肉和脂肪组织同时是重要的代谢和分泌器官，肌肉和脂肪组织之间通过分泌因子进行对话，也被称为“肌-脂互作轴”。分泌型代谢物作为肌-脂互作的重要媒介，能够调控肌肉分化、代谢稳态和脂肪沉积。因此，桃源黑猪和杜洛克猪也是研究肌-脂互作机制和代谢性疾病的理想动物模型。该研究通过对不同日龄桃源黑猪和杜洛克猪的背最长肌组织进行非靶向代谢组学分析，结合脂肪沉积表型数据，研究人员首先确定了桃源黑猪脂肪沉积和肉品质形成的“窗口期”为120至180日龄。代谢组与转录组联合分析揭示“窗口期”日龄与品种间背最长肌代谢差异主要富集在能量、脂质和氨基酸蛋白质代谢相关通路。随后鉴定了数十种180日龄桃源黑猪背最长肌的特异性代谢产物。结合HMDB数据库中代谢物细胞亚定位的注释信息筛选出与肌内脂肪含量显著相关的分泌型差异代谢物，其中有机酸类代谢物（富马酸、琥珀酸、苹果酸、γ-氨基丁酸）和氨基酸类代谢物（L-谷氨酸、L-赖氨酸）与肌内脂肪呈现显著的负相关，脂类代谢物（2-Hydroxyisovaleric acid、肉碱）则与肌内脂肪呈现显著的正相关。本研究从代谢物介导肌肉-脂肪组织互作的角度，系统解析了中国脂肪型猪种与外来瘦肉型猪种肌肉代谢间的差异与机制，为猪脂肪沉积和肉品质营养调控提供了潜在的日粮添加剂和干预靶点，也对以猪为动物模型研究肥胖等代谢性疾病提供了重要的理论参考。该研究得到了国家自然科学基金委创新发展联合基金重点项目、国家生猪产业技术体系、长沙市重大专项等项目的资助。论文链接文章摘要图“窗口期”日龄和品种间能量代谢差异代谢物和基因肌肉来源差异分泌型代谢物与肌内脂肪显著相关

2025-01-13

华南植物园揭示全球尺度上风速与植物水力性状之间的关系

长期以来，风被认为是影响森林群落的一个重要生态因子。它不仅对森林群落造成损害，而且能够影响森林生态系统的蒸散发、降低植物的表面温度，并使植物失水。然而，在全球尺度上，风对植物水力性状的影响却被忽视，尤其在全球风速快速增强的背景下，研究风速对植物的影响显得尤为重要。中国科学院华南植物园恢复生态学团队贺鹏程副研究员，通过测定大量的野外实地森林木本植物，并收集前人已发表文章的相关数据，建立了包含全球469个样地1922种木本植物（2786个观测值）的关键植物水力性状数据库，分析了植物水力性状与全球风速之间的关系。研究发现，即使在控制了其他环境因子如湿润指数、温度和蒸气压差等的条件下，风速依然显著影响了植物的水力性状。在强风环境下，植物的导管直径更细、导水率更低，而抗旱性更强，枝条上支撑的叶片面积更小。该研究揭示了风速对植物水力性状变化的重要影响及作用机制。鉴于近年来全球风速正快速增强，风对植物的负面作用可能会抵消其它环境因子如CO2浓度升高、氮沉降增加，甚至全球变暖对植物的正面影响。此外，开展严格的野外和室内控制实验将有助于进一步揭示风对植物水力性状影响的机制。相关研究结果已近期在线发表在国际主流学术刊物Nature Ecology & Evolution（《自然-生态与进化》）（IF5-year=16.6）上。华南植物园贺鹏程副研究员为论文第一作者，研究合作者包括中国科学院地理科学与资源研究所余开亮研究员、清华大学王焓副教授等。该研究得到了国家自然科学基金和广东省重点实验室项目等资助。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41559-024-02603-5图1. 不同风速条件下植物性状的变化。强风降低了林冠和植物的边界层阻力，导致植物表面变干，并受到机械损伤。在此条件下，强抗旱性、枝条上较少的叶片和强机械抗性对植物是有利的。与此相反，在低风速条件下，植物受到的干旱胁迫、机械损伤较低，植物木质部导水更快，长的更高。

2025-01-12

华南植物园揭示细胞分裂素促进檀香心材次生代谢物积累的调控机制

檀香（Santalum album L.）堪称檀香木，是世界上最贵的木本植物之一，素有“液体黄金”之称，其经济收益是其它林木的5-10倍。檀香心材的形成（俗称“结香”），伴随着精油在此处的生物合成与积累；从其中提取的化合物主要成分为α-檀香醇和β-檀香醇，具有抗菌和抗肿瘤活性。在自然条件下生长，檀香约需6-8年开始形成心材，30-40年才具经济收益。随着人们对天然香料和药材需求的增加，如何提高檀香心材中精油及其它次生代谢物的产量成为了研究热点。中国科学院华南植物园张新华副研究员等科研人员合作研究揭示了细胞分裂素促进檀香心材次生代谢物积累的调控机制。研究发现：细胞分裂素作为一种强有力的诱导子，不仅激活了形成层分化形成心材，也促进了檀香茎中次生代谢物的积累。外源细胞分裂素诱导的化合物，主要包括萜类、酚类、黄酮类以及木脂素和香豆素等，具有抗菌与抗肿瘤活性，与天然心材中检测到的主要化合物类似，这些天然产物在工业和制药领域具有广阔的应用前景。进一步的研究证据表明：细胞分裂素通过与茉莉酸和乙烯等其它激素相互作用，在介导精油合成中起着至关重要的作用，这一发现不仅为提高檀香心材中精油及其它次生代谢物的产量提供了新的思路，还为理解植物次生代谢物的调控机制提供了重要参考。本研究首次报道了外源激素诱导树种心材产生次生代谢产物的调控机制。研究结果为未来开发更高效的植物生长调节剂提供了理论基础，同时也为檀香心材的香气和颜色调控提供了新的科学依据。相关研究成果已近期发表在Industrial Crops and Products （2025,223: 120285）（《工业作物和产品》）上。华南植物园张新华副研究员为论文的第一作者兼通讯作者，熊玉萍副研究员，研究生王雨晴、吴楚婷，Teixeira da Silva Jaime A.博士、马国华研究员参与研究工作。该项研究得到国家自然科学基金、广州市科技计划、广东省重点领域研发计划等项目的资助。论文连接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S0926-6690(24)02262-3

2025-01-12

华南植物园在双生病毒中发现一种新型的基因表达增强序列

提高目标基因的表达水平一直是现代分子生物技术，以及合成生物学的一个重要方面。一个基因表达模块通常由三个必需元件组成：启动子，基因编码区和终止子，其中启动子和终止子都可以调控基因的表达量。植物病毒是挖掘植物基因表达调控元件的主要来源之一。植物病毒的基因组通常很小，因此其基因表达调控元件一般非常精简，较短的调控元件有利于对基因表达模块的编辑及设计。由此可见，在植物病毒中挖掘基因表达增强元件，具有巨大的开发潜力。双生病毒科是病毒界中最大的一个科。双生病毒通常含有一个或两个单链环状DNA，分别称为单组分双生病毒和双组分双生病毒，单组分双生病毒通常还伴随一个卫星DNA。甘薯曲叶病毒是单组分双生病毒，是危害甘薯产业最严重的DNA病毒。邓书林团队今年上半年发表文章，建立了简便高效的甘薯曲叶病毒侵染体系，并利用SBG51卫星DNA设计了病毒诱导的基因沉默（VIGS）系统（Zhang Yi，et. al, Phytopathology Research 2024）（图1），该体系为甘薯抗病育种以及功能基因研究奠定了基础。中国科学院华南植物园邓书林研究团队在进一步对SBG51卫星DNA的研究过程中，发现了一种新型的基因表达增强序列。当该序列作用于终止子的下游时，可以显著地提高上游基因的表达水平（图2）。而且这种基因表达增强作用不依赖启动子和终止子类型，并能维持启动子时空表达特异性。进一步研究发现人工合成串联重复的“ATAAA”和“TTAAA”关键元件，也可增强表达。陈焕镛副研究员张艺与慕恩（广州）生物科技有限公司合作，将该序列在非植物系统及合成生物学应用中展开了广泛的研究。研究发现这种新型的基因表达增强序列及核心元件在植物和酵母细胞中均有效，为合成生物学优化表达载体和基因编辑精准控制基因表达提供了有力的新工具。相关研究成果已近期发表在学术期刊Plant Biotechnology Journal（《植物生物技术杂志》）（IF5年=12.1）上。中国科学院华南植物园张艺副研究员与慕恩（广州）生物科技有限公司贤一博博士为本文的共同第一作者，华南植物园邓书林研究员为通讯作者。华南植物园研究生杨恒、杨选钢、余天丽、刘赛和助理研究员梁敏婷，以及慕恩（广州）生物科技有限公司创始人兼CEO蒋先芝博士参与了相关项目的研究。该研究得到了广州市科技计划项目、国家自然科学基金面上项目、广东省科技计划项目及北京生命科学研究院有限公司开放基金等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.14561

2025-01-12

深圳先进院承担的航天项目被遴选为中国空间站首批代表性成果

中国科学院深圳先进技术研究院医药所代谢生殖中心雷晓华团队承担的项目“人胚胎干细胞太空早期造血分化工作”被遴选为中国空间站首批代表性成果，深圳先进院为该项目主要完成单位，这也是从已实施的181项科学项目中遴选出的少数生命科学领域代表性成果。据中国载人航天工程办公室消息，2024年12月30日，在即将迎来中国空间站全面建成两周年之际，中国载人航天工程办公室首次公开发布《中国空间站科学研究与应用进展报告》（2024年）（以下简称《报告》），对两年来中国空间站科学研究与应用进展进行了系统性总结，后续将根据实施进展情况按年度例行发布。中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）医药所代谢生殖中心雷晓华团队承担的项目“人胚胎干细胞太空早期造血分化工作”被遴选为中国空间站首批代表性成果，深圳先进院为该项目主要完成单位，这也是从已实施的181项科学项目中遴选出的少数生命科学领域代表性成果。图为雷晓华团队早前，随着长征七号运载火箭在文昌航天发射场的轰鸣声中腾空而起，天舟八号货运飞船成功发射并顺利进入预定轨道。此次任务中，雷晓华团队开展了人多能干细胞在轨的3D生长及发育潜能研究，利用空间站生物技术试验柜进行在轨细胞培养。该实验将进一步激发太空3D生长和类器官研究的兴趣，预计可为再生医学和转化干细胞技术带来新的突破。空间站全面建成，标志着我国成功构建起极具时代特征与中国特色的载人空间站大系统，标志着我国载人航天工程圆满完成三步走战略目标、进入空间站应用与发展新阶段。两年来，我国先后组织完成4次载人飞行、3次货运补给、4次飞船返回任务，5个航天员乘组、15人次在轨长期驻留，累计进行10次航天员出舱和多次应用载荷出舱，开展多次舱外维修任务，刷新航天员单次出舱活动时长的世界纪录，完成包括2名港澳载荷专家的第四批预备航天员选拔、低成本货物运输系统择优并启动研制等工作。目前，中国空间站在轨运行稳定、效益发挥良好。据了解，在中国空间站开展的首批空间科学、应用实验与技术试验项目进展顺利、成果丰硕，具有一定的前沿性和创新性。目前，我国共规划了空间生命与人体研究、微重力物理科学、空间天文与地球科学、空间新技术与应用四大研究领域、32个研究主题，截至2024年12月1日，已在轨实施181项科学与应用项目，上行近2吨科学物资，下行实验样品近百种，获取科学数据超过300TB，取得了国际上首次获得空间发育的水稻和再生稻新的种质资源、国际上首次实现空间人胚胎干细胞分化为造血干/前体细胞、国际上首次实现空间微重力条件下的冷原子干涉陀螺、国际上首个建立高通量在轨微生物防控试验平台、国际上空间水生态系统在轨运行最长时间等多项开创性成果。各领域科学团队着眼国家重大需求进行深度挖掘，产出了系列原创性、前沿性、创新性成果，累计发表500多篇高水平SCI论文，获得150多项专利，部分成果已实现转移转化和推广应用，显著推动我国空间科学与应用快速发展。太空探索永无止境。中国空间站作为国家太空实验室，将在今后10-15年的运营中陆续开展千余项研究项目，积极开展科学普及和国际合作，广泛凝聚国内外高水平科学团队，促进我国空间科学、空间技术、空间应用全面发展，为推动科技强国、航天强国建设作出更大贡献。

2025-01-03