科研進展
  • 華南植物園在夾竹桃科花粉器研究獲新進展
    ?花粉在花藥中產生,在植物個體發育中出現最晚,生活期短,受環境的影響小,其形態結構變異豐富含有大量的演化信息,是解析被子植物多樣性成因的關鍵密碼。大多數被子植物產生單花粉,少數類群產生復合花粉,即花粉成熟時兩個或以上花粉粒聯合在一起的散粉單元。根據所結合花粉粒的多少,可以分為四合花粉、多合花粉和花粉塊?;ǚ蹎卧南到y演化路徑為單花粉→四合花粉→多合花粉→花粉塊?;ǚ蹓K是進化程度最高的復合花粉,與傳粉附屬結構連接組成一種獨特的傳粉裝置——花粉器。?花粉器是繁殖器官的創新性狀,在蘭科和夾竹桃科植物中均有報道。已知研究表明,花粉器是傳統上將蘿藦科從夾竹桃科分出來的主要特征,也是將蘿藦科并入夾竹桃科建立現代夾竹桃科分類系統的有力證據。夾竹桃科花粉器在傳粉過程中與合蕊柱結構相適應,促進了生殖功能轉變,加速了物種形成及多樣化進程。達爾文曾指出夾竹桃科花粉器結構是“優美的適應”(beautiful adaptation)。?中國科學院華南植物園植物研究中心匡延鳳博士等人基于夾竹桃科多個類群的花粉器形態、發育和演化研究,揭示了球蘭屬花粉器的形態多樣性及其性狀演化歷程。球蘭屬花粉器最典型的類型為,花粉塊斜長形或長橢圓形,具透明邊緣,花粉塊柄具翅,著粉腺?。▓D1)。祖先狀態重建分析表明,透明邊緣和花粉塊柄翅是球蘭屬花粉器的祖先性狀。該研究結果已經發表在經典的國際植物學期刊Botanical Journal of the Linnean Society(《林奈學會植物學》)(Kuang et al. 2024)上。DOI: 10.1093/botlinnean/boae011?“透明邊緣”是劃分夾竹桃科花粉塊類型的重要特征,又稱萌發區域,是一個特化的傳粉適應性結構。傳粉時,透明邊緣與導軌精準適應形成獨特的“鎖鑰模型”,缺失透明邊緣的花粉塊則整體嵌入合蕊冠。球蘭屬花粉塊發育過程的對比研究顯示,“透明邊緣”由靠近藥隔處的小孢子逐漸凋亡而成(圖2),不具“透明邊緣”的花粉塊發育過程中小孢子不發生凋亡。此外,花粉塊中的花粉缺失外壁和固定萌發孔,四分體時期缺失胼胝質,花粉塊的發育與早期階段缺失胼胝質及晚期孢粉素的沉積模式發生改變相關。該研究結果已經發表在國際植物學期刊Plant Reproduction(《植物繁殖》)(Kuang et al. 2023)上。DOI: 10.1007/s00497-023-00460-z?相關研究得到中國科學院植物資源保護與可持續利用重點實驗室重點基金以及廣東省自然科學基金-面上項目的資助。圖1. 球蘭屬花粉器形態及演化圖2. 球蘭花粉塊發育及萌發
    2024-03-22
  • 華南植物園發表菊科一新屬——親二菊屬
    ?菊科菊苣族約95屬2500種,廣布于北半球。中國約有35屬388種。此類植物多種具有重要的食用、藥用和觀賞價值,如萵苣、菊苣和蒲公英等。菊苣族植物分布廣泛,生境和形態變異式樣繁多,一些屬間界限有爭議,對該類植物進行描述和分類具有一定挑戰。?還陽參亞族(subtribe Crepidinae)是菊苣族最大的亞族,約有360種,主要分布于歐亞大陸,2011年的中國植物志英文版(Flora of China) 收錄了17個屬約230種,中國是還陽參亞族的多樣性中心。由于還陽參亞族植物形態特征的復雜、分子數據的缺乏及傳統(Sanger)測序手段獲取的基因數據無法提供足夠的系統發育信號,該類群的系統發育關系一直未能得到很好的解決。Cassini、Hoffmann和Stebbins等學者基于形態學、細胞學、分子生物學等證據對該亞族作出了完全不同的界定及亞族下劃分,所以還陽參亞族的系統分類學研究有待更具代表性的取樣、更有效的數據獲取技術及分析方法。?中國科學院華南植物園植物中心陳又生研究員及其團隊,通過標本查閱和野外考察,廣泛收集還陽參亞族重要類群及姐妹類群的研究材料,采用雜交捕獲獲取核基因組和葉綠體基因組數據,并進行系統發育分析,結合形態學等證據,提出了新的包括29個屬的還陽參亞族分類框架。在這一系統中,粉苞菊亞族并入還陽參亞族;另外墨江菊屬在發表之時尚不能確定系統位置,本研究確認了墨江菊屬位于還陽參亞族的基部,形成一個比較獨立的分支。此外,研究過程中發現了一種僅在中國四川省寶興縣分布的未知植物,其具有鮮明的還陽參亞族植物特征,具有黃色舌狀花。該植物具有體積較大的總苞,數量較多的總苞片和舌狀花,總苞片邊緣波浪形并呈覆瓦狀松散排列,這一特征組合不屬于還陽參亞族任何一屬。隨后,進一步形態比較和分子系統發育分析確定該種植物是未被描述的新種,并構成一個單種屬,與假還陽參屬和黃鵪菜屬等類群親緣關系較近。?因此,綜合形態學、孢粉學和分子系統學證據,科研人員描述了一個新種——親二菊(Qineryangia baoxingensis Y. S. Chen & L. S. Xu ),并建立了一個新屬——親二菊屬(Qineryangia Y. S. Chen & L. S. Xu?)。屬名以致敬中國植物分類學家楊親二研究員,紀念他對中國植物分類研究的貢獻。該研究首次利用雜交捕獲獲取還陽參亞族等類群的基因組數據,并得到了高分辨率的還陽參亞族分子系統,為還陽參亞族、菊苣族和菊科的系統發育研究提供了重要數據和資料。相關研究成果已近期發表在國際學術期刊Journal of Systematics and Evolution(《植物分類學報》)上。華南植物園徐連升助理研究員為論文第一作者,陳又生研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金項目、廣東省重點領域研發計劃項目和廣州市科技項目的支持。文章鏈接:https://www.jse.ac.cn/EN/10.1111/jse.13066圖1. 親二菊的形態特征圖2. 基于核基因組和葉綠體基因組數據構建的還陽參亞族系統發育樹,示親二菊屬(親二菊)的系統位置
    2024-03-22
  • 廣州能源所在生物法藍藻水華防控方面取得進展
    隨著水體富營養化的加劇,藍藻水華頻發,對生態環境造成嚴重破壞,同時威脅人類健康,尋找安全、經濟、有效的控制及消除藍藻的方法具有重要意義。利用溶藻菌進行藍藻水華防控的方法相較于傳統的物理、化學法,在溶藻潛力及環境友好性方面具有突出優勢。隨著水體富營養化的加劇,藍藻水華頻發,對生態環境造成嚴重破壞,同時威脅人類健康,尋找安全、經濟、有效的控制及消除藍藻的方法具有重要意義。利用溶藻菌進行藍藻水華防控的方法相較于傳統的物理、化學法,在溶藻潛力及環境友好性方面具有突出優勢。廣州能源所研究人員以藍藻水華典型藻株-銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)為研究對象,以溶藻效能、溶藻穩定性和溶藻范圍等為評價指標,篩選出一株高效穩定溶藻菌Brevibacillus sp.。該菌的溶藻活性組分為胞外分泌物,溶藻活性穩定,可耐受蛋白酶、酸堿和高溫處理;溶藻閾值低,當菌液添加濃度大于3‰時可實現不同初始濃度M.aeruginosa的100%去除;溶藻效果持續性長,3次補加M.aeruginosa后,仍可實現78.53%的6天去除率。深入的細胞生理效應解析發現Brevibacillus sp.的溶藻機制為破壞M.aeruginosa的抗氧化系統平衡,造成膜脂過氧化進而裂解細胞,裂解后的細胞碎片聚集沉降(圖1)。利用代謝組學和反加驗證的方法從其胞外分泌物中鑒定出有效溶藻物質8-羥基喹啉(8-Hydroxyquinoline)和4-乙酰氨基丁酸(4-Acetamidobutyric acid),72 h-EC50值分別為92.90 μg/L和6.40 mg/L,溶藻活性突出,具有開發為天然活性除藻劑的潛力(圖2)。以上相關研究發現已申請國家發明專利,研究成果相繼發表于Biochemical Engineering Journal,Environmental Pollution和Journal of Hazardous Materials等期刊。論文第一作者為廣州能源所生物質能生化轉化研究室博士后劉芬為,合作導師為王忠銘研究員和秦磊副研究員。圖1 Brevibacillus sp.的溶藻閾值及機理圖2 有效溶藻物質的鑒定、溶藻效果及對M.aeruginosa光合系統的影響原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.bej.2022.108525https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.121812https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.133985
    2024-03-22
  • WIPO發布2023年PCT報告,深圳先進院申請量媲美歐美日頂尖機構
    近日,世界知識產權組織WIPO發布了2023年度PCT國際專利申請數據。根據數據顯示,中國科學院深圳先進技術研究院(以下簡稱“深圳先進院”)2023年PCT專利申請數從去年的486件上升到696件,首次躋身50強名單。相較早前WIPO發布的《PCT年度回顧2023年》中政府和專業部門類申請人名單顯示,深圳先進院以696件的數量媲美美國、歐洲、日本等國家領先機構。中國依然是全球最大的PCT申請國,以69,610件PCT申請蟬聯第一。從申請人來看,進入全球排名前50的中國公司及機構共有14家,而這其中一半來自粵港澳大灣區,數量占據“半壁江山”尤為亮眼。圍繞“建設一流的工業研究院”的使命和愿景,深圳先進院自成立伊始,就堅持科學與產業一體設計、一體推進。截至2023年底,深圳先進院已累計申請專利1.55萬件,授權6111件;PCT申請3317件,連續三年位列全球高校及科研機構第一;2023年實現專利轉移轉化450件,專利轉化率達27.2%,遠高于全國高校及科研院所12%~14%的平均轉化率;累計孵化企業1853家,累計持股企業365家;吸引投資機構超百家,獲44家資本投資,企業股權價值超百億。推動科研成果快速走出實驗室、轉化落地,其一是從項目聯合申報到專利布局,再到對接產業需求,最終形成成果轉移轉化;二是以專利成果的許可和轉讓為主,分別形成短期收益、中期股權價值和長期股權變現;三是外溢機構的網絡化聯動,在全國各地設立多個合作機構,每一個都對應深圳先進院所屬研究所的學科領域,定向轉化;四是在深圳各個區設立成果轉化創新載體。同時,深圳先進院與招商局集團、華為公司、興發集團、聯影醫療、中海油、商湯科技等龍頭企業累計共建超240個聯合實驗室,簽約近1200個橫向項目,合作金額超15億元,面向國民經濟主戰場,打造支撐新興產業發展的創新策源地,破解一批產業底層技術,在人工智能、新材料、新能源、新一代信息技術、高端醫療器械、合成生物產業等多個面向未來發展的新領域新賽道,深圳先進院形成了百花齊放的態勢,推動知識產權轉化為生產力,為推動經濟高質量發展注入強勁動力。
    2024-03-21
  • Nature Materials | 成會明團隊發現近室溫制備范德華塊體材料的新方法
    范德華塊體材料,如六方氮化硼和石墨,在導熱和高溫結構材料等領域有重要應用。然而這類范德華塊體材料通常需要在高于1000°C的高溫下燒結制備、能耗巨大。3月15日晚,中國科學院深圳先進技術研究院、深圳理工大學(籌)、中國科學院金屬研究所成會明院士與清華大學深圳國際研究生院副教授蘇陽團隊合作,首次將六方氮化硼剝離為二維氮化硼納米片,然后對納米片進行加壓密實化組裝,可以在近室溫條件下(室溫至60 °C)“自下而上”地制備氮化硼塊體材料。該方法將制備該類材料的能耗降低了至少一個數量級。該成果以“Near-room-temperature Water-mediated Densification of Bulk van?der Waals Materials from Their Nanosheets”為題發表在《自然—材料》(Nature Materials)上。該研究團隊從范德華材料的結構特性出發,由于該類材料的構筑單元之間主要以范德華力結合,只要這些構筑單元之間存在納米及亞納米尺度接觸,就可以激活范德華作用,實現無需高溫燒結的范德華塊體材料的制備。為了驗證這一想法,團隊在近室溫條件下壓制了石墨烯、六方氮化硼、MXene、金屬硫化物等二維納米片,成功制備出一系列高密實化、高機械強度、納米片高度定向組裝的范德華塊體材料。同時,受益于溫和的制備工藝,該方法可用于大規模、快速制備范德華塊體材料,并可應用于范德華塊體材料的修復、表面壓印等傳統燒結法難以實現的應用。二維納米片制備范德華塊體材料的示意圖、六方氮化硼塊體材料的機械強度及微觀結構表征。研究進一步揭示了納米片表面吸附水分子的誘導作用是近室溫組裝范德華塊體材料的關鍵機制。在組裝過程初期,水作為潤滑劑,可降低納米片滑移和定向排列過程中的摩擦力,促進密實化堆垛和高定向排列;這一過程同時將水分子限制于二維納米片形成的限域空間內,導致水分子脫附并快速逃逸出材料,其產生的毛細作用力拉近納米片間的距離,誘導范德華作用的形成。該工作提出了采用二維納米材料為構筑單元組裝傳統塊體材料的研究思想,為范德華塊體材料的高效、低能耗、高質量制備及多組分設計提供了全新方案,這也是納米材料尤其是二維材料賦能傳統材料加工的有力實驗及科學證據。成會明院士、蘇陽副教授為論文通訊作者,清華大學深圳國際研究生院博士后朱九一博士(現為中國科學院過程工程研究所副研究員)、清華大學深圳國際研究生院2020級博士生李飛和中國科學技術大學近代力學系博士研究生侯遠震為共同第一作者。清華大學深圳國際研究生院為該研究第一單位。論文的其他重要合作者包括中國科學技術大學吳恒安教授、王奉超教授、中國科學院金屬研究所杜金紅研究員等。該研究得到了科技部、國家基金委、深圳市科創委等的支持。
    2024-03-21
  • 廣州地化所:上地幔溫度差異驅動北半球的長期板塊匯聚
    板塊重構研究表明,侏羅紀以來北半球逐漸形成了以歐亞大陸東部為代表的長期板塊匯聚中心,表現為西伯利亞、蒙古、印度、阿拉伯等地塊群以及(古)特提斯、(古)太平洋板塊向該區域的匯聚。此外,該階段(重)新啟動的單向俯沖過程也大多是朝歐亞大陸東部發起的。從定性的角度來看,似乎有“黑洞”似的結構長期位于歐亞大陸東部的下方,并將周邊的板塊吸引到自身之下,加劇板塊間的擠壓。然而,現有模型較難解釋北半球至少200 Ma以來、板塊間擠壓增強且成為陸內構造-巖漿遷移活動聚集地的根本原因。近日,中國科學院廣州地球化學研究所徐義剛院士團隊的劉亮副研究員與合作者,采用基于地球深部物理狀態建立正演動力學模型的研究思路,約束了當今上地幔的溫度分布情況(歐亞大陸東部之下保留有顯著的低溫端員)(圖1a-1b),并據此系統且定量模擬了上地幔溫度分布不均一對北半球動力學演化的影響,揭示出北半球“黑洞”現象的本質,即地幔溫差驅動的地幔對流會吸引周邊板塊向其匯聚,顯著增強板塊間的相互擠壓作用(圖1c)。圖1. 北半球上地幔的溫度分布不均一與長期板塊匯聚過程驅動機制的示意圖。(a)-(b) 借助地震衰減模型揭示的北半球上地幔溫度分布不均一。根據本研究中的模擬結果,當今西北太平洋下方的低溫結構,可能是從歐亞大陸東部下方沉降并遷移過去的。(c) 北半球長期匯聚過程的上地幔溫度不均一驅動模型。本項研究表明,上地幔的溫度不均一所誘發的地幔對流,可以驅動侏羅紀以來北半球代表性板塊匯聚事件的發生。根據對模擬結果的統計,在原有俯沖過程結束后的~19 Myr內:88%的測試模型中發生了朝向冷地幔端員的單向俯沖;在大約43%的模型中,更輕的板塊可以向冷地幔端員上方的更重的板塊之下俯沖(圖2)。與此相反,在地幔熱狀態均勻的模型中,俯沖重啟的時機延長到了十倍之久,且更輕的板塊從未俯沖到更重的板塊之下。因此,本項工作解釋了侏羅紀以來新啟動的單向俯沖過程大多是朝歐亞大陸東部發起的原因。數值模擬結果還表明,在不同的匯聚帶初始條件下,大規模平俯沖、年輕邊緣海的俯沖、以及俯沖板片在地幔過渡帶內滯留等北半球代表性現象也可以在模型中自發產生(圖3)。此外,本研究中的數值模型很好地再現了西太新生代起始俯沖階段的平均匯聚速率,很大程度上支持了模型結果在論證大時空尺度板塊匯聚問題上的可靠性。圖2. 模型結果總結。(a) 數值模型的俯沖極性。每個單元格中的數字標記了對應模型的編號。在模型29中,熱且輕的大洋板塊首先俯沖到上盤之下,但是俯沖極性在~2 Myr發生反轉。(b) 每個模型中俯沖啟動所需的時間。圖3. 上地幔溫度差異可以有效驅動200 Myr以來北半球多類代表性俯沖過程的發生論文中的正演數值模型基于劉亮主導開發與升級的熱-動力學數值模擬程序LL_AM_TMM,該程序有自適應型網格(A2ML)、非線性粘-密度、熔-流體遷移、以及巖漿地化組成演化等算法。研究成果發表于國際學術期刊Geology(5-year IF 5.9)。本項研究受到國家自然基金委重大研究計劃集成項目與國家自然基金委重大項目的共同資助。論文信息:Liu,L.*(劉亮),Cao,Z.(曹澤斌),Morgan,J.P.*,Li,H.Y.(李洪顏),Yang,F.(楊帆),and Xu,Y.G.(徐義剛),2024,Geology,doi.org/10.1130/G51948.1.論文鏈接
    2024-03-21
  • 廣州地化所:板塊間橫向擠壓在小笠元-伊豆-馬里亞納俯沖起始中的關鍵作用
    大洋板塊俯沖是地球淺表最具代表性的地質過程之一。理論上來講,大洋板塊在形成之后的20-40 Myr內,就已經具備了發生俯沖的密度等自身屬性條件。然而,50%以上的大西洋板塊形成于40 Ma之前,至今卻幾乎沒有發生俯沖;位于地中海東部的部分大洋塊體甚至已在地表存在了3億年之久。因此,除了大洋板塊自身的屬性外,新俯沖的開啟往往還伴隨某種外部因素的存在、以打破大洋板塊與上盤之間的平衡狀態,如:橫向或縱向的外部驅動力(圖1)。然而,兩類驅動力在起始俯沖中的相對貢獻卻仍存在廣泛爭議。圖1. 大洋俯沖體系孕育-成熟演化過程的示意圖。(a)-(b) 縱向驅動。上盤減薄或弱化后,大洋板塊的負浮力導致俯沖起始。(c)-(d) 橫向驅動。板塊間的橫向擠壓作用克服來自上盤的阻力,觸發俯沖起始。(e) 成熟俯沖階段。該階段地幔楔內具有朝向俯沖板片的橫向地幔流,俯沖帶的巖漿活動變得稀疏,俯沖板塊的主要脫水巖性轉為蛇紋巖化的地幔巖類。針對以上科學問題,中國科學院廣州地球化學研究所徐義剛院士團隊的劉亮副研究員、李洪顏研究員與合作者,基于正演模擬與巖漿地球化學證據聯合約束的研究思路,以小笠元-伊豆-馬里亞納俯沖帶(IBM)為主要研究對象,系統模擬了兩類起始俯沖模型孕育-成熟的演化過程(圖1),歸納總結了108個數值模型的模擬結果,揭示出俯沖前的板塊間橫向擠壓對解讀起始俯沖階段巖漿地球化學演化與時空分布規律的具有關鍵作用。根據研究結果,在橫向驅動的起始俯沖模型中,1)板塊間的橫向擠壓會導致俯沖板塊淺部的物質被剮蹭掉(圖2b、2i),致使俯沖起始后~2 Myr內發生脫水與熔融的板塊物質主要為下洋殼(圖2k),因此,該階段的巖漿地球化學組成無法顯示出俯沖沉積物、蝕變洋殼的地球化學貢獻;2)伴隨起始俯沖的板片回撤過程,會引起上盤巖石圈伸展減薄、發育裂谷(圖2c-2g),并導致巖漿活動的中心向遠離海溝的方向遷移約~100公里(圖2j);3)隨著裂谷區域的持續冷卻,俯沖板片中脫水與熔融的主體轉為蛇紋巖化的地幔橄欖巖(圖2k),該階段俯沖帶巖漿活動變得稀疏(圖2j),模型進入到成熟俯沖帶階段(圖1e)—以上時空演化特征與IBM的相關記錄吻合。圖2. 橫向驅動起始俯沖的代表性模型。(a)-(h) 模型的關鍵時空演化節點。藍色箭頭標明了上盤的伸展中心。圖中淺綠色物質為上-下盤間的解耦層、如轉換斷層等,紫色為沉積物,橙色為上洋殼,綠色為下洋殼,淺藍色為大洋板塊的巖石圈地幔,褐色為俯沖帶的上盤巖石圈。(i) 弧前增生楔中沉積物與上洋殼體積隨時間的演化。(j) 地幔熔體的時空分布規律。(k) 俯沖板塊中脫水巖性隨時空的演化規律。與此作為對比,在縱向驅動的起始俯沖模型中:1)早期>300公里的大洋板塊前端部分會快速進入到深部地幔,在地表形成一個等寬的新生洋盆(圖3a-3e);2)與此同時,上涌的軟流圈地幔會迅速熔融,形成較厚的新生巖石圈(圖3f-3g),因此,起始俯沖階段的巖漿活動只會發生在新生巖石圈形成之前(起始俯沖后3 Myr內);3)隨后模型進入到成熟俯沖帶階段(圖3l-3m)(IBM則需要7-8 Myr)。在以上“短暫”的演化過程中,巖漿活動中心的遷移距離超過300公里,與IBM的觀測不吻合。更為重要的是,由于板片的埋藏幾乎與裂谷同時發生(圖3c),在模型中起始俯沖早期階段,所有板片物質均會發生脫水與熔融(圖3k),這同樣與IBM的巖漿地球化學記錄不吻合。因此,本研究中的數值模擬結果與巖漿地球化學證據共同揭示,在起始俯沖之前或早期,IBM俯沖帶存在有顯著的板塊間橫向擠壓作用(持續時間可以短至1-2 Myr)。該研究還闡明了,上盤巖石圈裂谷的冷卻與固化速率在很大程度上控制了IBM俯沖帶由“起始”轉向“成熟”的演化進度。圖3. 縱向驅動起始俯沖的代表性模型。(a)-(j) 模型的關鍵時空演化節點。 (k) 弧前增生楔中沉積物與上洋殼體積隨時間的演化。(l) 地幔熔體的時空分布規律。(m) 俯沖板塊中脫水巖性隨時空的演化規律。論文中的正演數值模型基于劉亮主導開發與升級的熱-動力學數值模擬程序LL_AM_TMM,該程序有自適應型網格(A2ML)、非線性粘-密度、熔-流體遷移、以及巖漿地化組成演化等算法。研究成果發表于國際學術期刊Communications Earth & Environment(5-year IF=7.9)。本項研究受到國家重點研發計劃項目與國家自然科學基金委重大研究計劃集成項目的共同資助。論文信息:Liu,L.*(劉亮),Li,H.Y.*(李洪顏),Liu,L.J. (劉麗軍),Ryan,J.G.,Morgan,J.P.,Ren,K.X.(任可心),Xu,Y.G.(徐義剛),2024,Communications Earth & Environment,5,91.?論文鏈接
    2024-03-21
  • ?廣州能源所在藻菌體系資源化處理奶牛場沼液方面取得進展
    微藻和活性污泥(MAS)體系,構建簡單,且能夠有效去除污水中的氮、磷和COD等污染物而受到廣泛關注。在污水處理中,水力停留時間(HRT)是一個至關重要的影響因素,直接影響污水處理性能、處理成本、微生物群落構建等。但迄今為止,對HRT在 MAS體系資源化處理實際污水中的作用鮮有研究。微藻和活性污泥(MAS)體系,構建簡單,且能夠有效去除污水中的氮、磷和COD等污染物而受到廣泛關注。在污水處理中,水力停留時間(HRT)是一個至關重要的影響因素,直接影響污水處理性能、處理成本、微生物群落構建等。但迄今為止,對HRT在 MAS體系資源化處理實際污水中的作用鮮有研究。近期,廣州能源研究所研究人員將小球藻和活性污泥組成的MAS體系應用于奶牛場沼液處理,分別在3個不同HRT(4 天、6天和8天)下培養4個周期,以探究HRT在MAS資源化處理奶牛場沼液中的作用。研究結果表明, HRT為4-8天時,MAS生物質的增長主要歸因于微藻,較長的HRT有助于MAS生物質的積累和氮磷的去除,HRT為8天時達到最高生物質產量(2.20-2.52 g/L)和最高營養去除(總氮和總磷的去除率分別為87.68 ± 4.57 % 和 100 %)。生物群落分析結果表明,HRT顯著影響了細菌群落的豐度和多樣性,HRT為6天時細菌群落的豐度和多樣性最高。微藻的生長會選擇性富集特定的細菌,Proteobacteria 和 Bacteroidetes在3個處理體系中均為最主要的菌門。HRT影響MAS生物質的生化組成,但對MAS生物質的熱值影響并不顯著。較長的HRT由于營養缺乏導致生物質中油脂的積累;較短HRT中營養物質充足,MAS生長較快,可以積累更多的多糖。上述研究闡明了HRT對MAS體系資源化處理奶牛場沼液過程中生物質生產、污染物去除、細菌群落以及MAS生物質生化組成的影響,對MAS體系的實際應用以及在該連續處理過程中藻菌聯合體的構建有重要意義。以上研究成果以Role of hydraulic retention time in integration of microalgae and activated sludge process for nutrient recycle from diluted dairy liquid digestate為題發表于Chemical Engineering Journal期刊,廣州能源所生物質能生化轉化研究室碩士畢業生馮思然為該論文第一作者,朱順妮研究員和悉尼科技大學Huu Hao Ngo教授為共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金和國家重點研發項目的資助。原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149538
    2024-03-20
  • 海洋藥物遞送系統靶向治療腎臟疾病獲得重要進展
    近日,中國科學院南海海洋研究所劉永宏、周雪峰團隊和南方醫科大學唐斕團隊在海洋藥物靶向治療腎臟疾病研究中獲得重要進展,相關成果“A novel marine-derived anti-acute kidney injury agent targeting peroxiredoxin 1 and its nanodelivery strategy based on ADME optimization” 在線發表在中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊《藥學學報》英文刊(Acta Pharmaceutica Sinica B)(IF14.5)上,研究員周雪峰和南方醫科大學藥學院教授唐斕、教授涂盈鋒為本文共同通訊作者。海洋蘊藏著豐富的生物資源,海洋生物活性物質不僅包含具有藥用潛力的天然產物,還包括廣泛用于輕工、食品和醫療等行業的生物功能材料。海洋多糖在藥物載體,特別是靶向藥物遞送中的優勢越來越明顯。合作團隊多年來從海洋微生物中篩選發現了一系列具有腎癌腎病治療潛力的粉蝶霉素糖苷類新穎藥物先導化合物(J Org Chem?2019 ,84 ,12626;J Med Chem?2019 ,?62 ,7058;J Med Chem?2021 ,?64 ,9943),特別是粉蝶霉素糖苷S14在治療急性腎損傷中顯示了良好的開發前景(Theranostics?2022 ,?12 ,7158)。然而,由于靶向氧化應激的機制尚不清晰,且由于生物利用度原因,藥物在腎臟分布不足,限制了粉蝶霉素糖苷作為治療腎臟疾病的新藥研發。團隊前期通過化學基因組學等手段,發現過氧化還原酶1(PRDX1)是調節受損腎臟氧化應激中的關鍵靶標。本研究進一步揭示了S14通過與PRDX1的Cys83結合增加過氧化物酶活性,并通過增加PRDX1核轉位激活Nrf2/HO-1/NQO1通路來抑制氧自由基產生,從而在急性腎損傷中發揮保護作用?;谒幬锵葘锏乃幋鷦恿W和ADME/T成藥特性分析,設計一種靶向腎臟受損部位的藥物遞送系統是腎臟疾病精準治療的有效策略。本研究對海洋甲殼類動物來源的殼聚糖進行絲氨酸修飾和改造,構建了一種pH敏感的靶向腎臟損傷分子 (KIM-1)的自組裝結構的聚合物膠體,包裹具有疏水鏈的粉蝶霉素糖苷S14,“精準投遞”到腎臟受損部位,并在酸性的溶酶體環境中“定點釋放”。該系統通過延長S14的血漿半衰期、改善藥-時曲線、增加藥物腎臟分布,減緩經藥物代謝酶UGTs的生物轉化,顯著改善了S14的ADME和藥代動力學性質,優化了粉蝶霉素糖苷作為治療腎臟疾病先導藥物的成藥性。綜上,本研究利用修飾改造的海洋多糖大分子,構建海洋微生物來源藥物小分子的靶向遞送系統,闡明這個“高內涵”的海洋藥物靶向治療腎臟疾病的新機制并優化成藥性,從而為腎臟疾病治療提出新策略和特有的海洋智慧。本研究依托中國科學院海洋生物資源與生態重點實驗室、廣東省海洋藥物重點實驗室、廣東省新藥篩選重點實驗室、國家藥監局藥物代謝研究與評價重點實驗室和廣東菜恩醫藥研究院有限公司等平臺,得到了廣東特支計劃?“海洋藥物研究開發創新團隊”、國家自然科學基金、廣東省重點研發計劃等項目資助。相關論文信息:Ping Yu? ,Tanwei Gu? ,Yueyang Rao ,Weimin Liang ,Xi Zhang ,Huanguo Jiang ,Jindi Lu ,Jianglian She ,Jianmin Guo ,Wei Yang ,Yonghong Liu ,Yingfeng Tu* ,Lan Tang* ,Xuefeng Zhou*. A novel marine-derived anti-acute kidney injury agent targeting peroxiredoxin 1 and its nanodelivery strategy based on ADME optimization. 2024. doi:10.1016/j.apsb.2024.03.005.文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S22168
    2024-03-19
  • 廣州健康院在人多能干細胞來源基因工程化巨噬細胞抗腫瘤研發中取得新進展
    近日,中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院潘光錦課題組在Molecular ? Therapy-Methods&Clinical Development期刊發表了題為Large-scale generation of IL-12 secreting macrophages from human pluripotent stem cells for cancer therapy的文章。近日,中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院潘光錦課題組在Molecular?Therapy- Methods & Clinical Development期刊發表了題為“Large-scale generation of IL-12 secreting macrophages from human pluripotent stem cells for cancer therapy”的文章。該研究提供了一種大規模生產用于實體瘤治療的基因工程化巨噬細胞(GEMs)策略,并開發了一種功能增強型抗腫瘤GEMs,為GEMs的研發和應用提供了新的思路。巨噬細胞可以被募集并駐留在腫瘤微環境(TME)中,在腫瘤發生過程中發揮重要作用。與T細胞、NK細胞等其他免疫細胞相比,巨噬細胞具有更好的腫瘤浸潤能力,近年來其在實體瘤治療中引起廣泛的關注。TME存在多種免疫抑制機制,因此,GEMs已成為調節TME,治療癌癥的一種新型策略,旨在改善TME免疫環境。然而,巨噬細胞來源受限和基因修飾操作難等問題限制了巨噬細胞療法廣泛應用。因此,開發更有效的方法來克服這些限制對于GEMs治療實體瘤至關重要。該研究利用人多能干細胞(hPSCs)定向體外誘導分化產生成熟巨噬細胞(iMacs),從1個T150培養瓶106個hPSCs開始,1個月內可產生109個以上的成熟巨噬細胞,從而克服細胞來源的局限性。研究者利用hPSCs無限自我更新的特性,通過基因編輯將IL12的基因靶向整合到hPSCs的特異性安全位點上,隨后通過上述分化體系產生穩定分泌IL12的GEMs(iMac_IL12)。iMacs及iMacs_IL12表達巨噬細胞相關標識物,具有典型的巨噬細胞特性,如吞噬和極化,在轉錄組水平與人外周血單核細胞來源的巨噬細胞相似。白細胞介素12(IL12)通過刺激NK細胞和T細胞來促進免疫,具有改善TME的極大潛力。但是IL12的半衰期短,且系統給藥副作用較大。研究者發現通過靜脈移植,iMacs_IL12可以在小鼠體內被招募并穩定駐留在實體瘤組織中,降低其副作用。接下來,研究者發現iMacs_IL12可以誘導PBMCs產生大量IFN-γ以增強免疫。在體外及體內實驗中,iMacs_IL12對CD8+T細胞的維持、增殖和激活均具有積極作用,并且可以抑制T細胞的耗竭。除此之外,iMac_IL12顯著促進T細胞對宮頸癌、神經膠質瘤和肺癌等腫瘤細胞系的殺傷。在小鼠CDX模型中,iMac_IL12聯合T細胞可以顯著抑制小鼠的腫瘤生長并延長生存周期,并在小鼠腫瘤轉移模型中同樣可以顯著降低腫瘤負荷,延長生存周期,并減少腫瘤細胞向主要臟器轉移。綜上,本研究分化的iMacs可以克服巨噬細胞產品臨床應用面臨的來源障礙,避免了巨噬細胞在基因編輯和病毒整合中的安全性和低效性等問題。該GEMs顯示出T細胞依賴的強抗腫瘤作用,可以顯著抑制腫瘤生長和系統性轉移,提高癌癥存活率。中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院博士后康保強為該論文的第一作者,中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院潘光錦研究員、朱艷玲副研究員為該論文的通訊作者。該研究成果得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省科技計劃項目、廣州市重點研發計劃等項目的資助。論文鏈接人多能干細胞來源的分泌IL12巨噬細胞抗腫瘤示意圖
    2024-03-18
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