项目成果/简介:中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心、生命科学学院陶余勇教授、李旭副教授团队在美国科学院院刊《PNAS》在线发表题为“Interface switch mediates signal transmission in a two-component system”的研究论文，综合运用生物化学和结构生物学研究手段，揭示了胞外G6P信号通过金黄色葡萄球菌HptRSA传感器复合物实现胞内-胞外信号转导的结构机制。 为了适应不断变化的环境，细菌必须迅速地将细胞外信息转化为适当的细胞内部反应。双组分系统（TCS）是原核细胞将环境刺激转化为细胞反应的主要信号转导蛋白，它通常由膜包埋组氨酸激酶和胞质反应调节器组成。HptRSA是一种新近发现的TCS，由G6P相关传感器蛋白（HptA）、跨膜组氨酸激酶（HptS）和细胞质效应器（HptR）组成。HptRSA介导葡萄糖-6-磷酸（G6P）摄取，支持金黄色葡萄球菌在不同宿主细胞内的生长和增殖，但HptRSA传感器复合物感知G6P信号并触发下游反应的分子机制一直以来都还是个谜。

主要作了以下几方面探索： 在低维纳米结构的合成、纳米光电器件制造与性能分析方面有良好的研究基础。在纳米光电器件方面，长期从事纳米光电器件的研究与开发，已经成功地合成了一系列纳米结构以及它们异质和复合纳米结构，如TiO2、ZnO、ZnS、ZnS/ZnO 等，并在此基础上制造了基于单个纳米结构的光电器件，测试了其性能。其中发表在国际顶尖一区期刊《Advanced Materials》上的论文被美国加州大学、中科院重点实验室、澳大利亚昆士兰大学等相关课题组报道，被《Nature Communications》、 《Advanced Materials》、《Advanced Function Materials》、《Scientific Reports》等国际著名刊物引用达 123 次；发表在国际顶尖一区期刊《Advanced FunctionMaterials》上的论文被北京大学、清华大学、香港理工大学、台湾国立大学、新加坡南洋理工大学、日本东北大学、美国华盛顿大学等国际名校相关课题组报道，被《Advanced Materials》、《Advanced FunctionMaterials》、《Scientific Reports》、《Energy & Environmental Science》等国际著名刊物引用达 62 次。 在YBa2Cu3O7-δ/ La1-xCaxMnO3氧化物超导与铁磁双层结构中，观察到磁相关的近邻和耦合效应。证明了超导层中的迈斯纳电流与磁层耦合提供的磁场之间存在的相互作用，并明确了来自于超导层的空穴电荷传输到反铁磁层内，使得在靠近超导层的反铁磁薄层内电荷的重新分布，进而发生了铁磁性转变的物理机制。在锰氧化物和铜氧化物组成的铁磁/超导/铁磁/反铁磁异质结中观察到大的负磁阻峰，这是在接近超导转变温度附近的混合态所具有的独特现象，是自旋相关的界面散射的实验证据；另外，我们还发现该类氧化物铁磁/超导异质结中系统发现磁阻峰即随温度变化，其磁阻峰发生正、负性逆转的奇特效应，这是YBa2Cu3O7-δ正磁阻和La0.7Sr0.3MnO3负磁阻相互竞争的结果。其次，利用飞秒激光泵浦探测技术对YBCO/LCMO 异质结进行了泵浦探测，观测了低温下铁磁序和超导序的竞争情况，为进一步研究 YBCO/LCMO 的近邻效应打下了基础。 在 具 有 不 同YSZ(yttria-stabilized zirconia) 掺 杂 量 的YBCO/YSZ 准多层膜中观察到 YSZ 掺杂薄膜发生了化学反应，导致了具有纳米数量级钙钛矿异质相BaZrO3粒子的形成。BaZrO3粒子的形成促使了晶格的不匹配以致沉积中形成了c-轴关联的缺陷。角度相关的J c (H,T)在 H//c区域附近出现的二次峰揭示了c-轴关联缺陷的存在。基于各向异性磁通钉扎理论，我们分离了各向同性钉扎和各向异性钉扎对临界电流密度的贡献。分析表明所研究的准多层膜中产生了各向异性的缺陷，由此形成强钉扎中心，使得准多层膜在高场下仍具有较高的临界电流密度。 应用唯象含时Ginzburg-Landau 理论并使用有限元方法研究了二维、三维介观超导体的涡旋态性质。对于具有不同形状和不同方向外场作用下的介观超导体中观察到了涡旋管交叉缠绕现象。其次，通过对电流驱使下的含弱连接的介观超导带的分析，观察到了介观超导带磁化强度随时间的周期性变化。另外,在我们所研究的小超导环中出现了稳定多涡旋态。随着内半径的增长,我们发现了稳定基态的(l:L)和(2:L)多涡旋态现象。 该项目已获上海市自然基金项目立项支持。

提示在宿主—血吸虫相互作用的过程中，不仅血吸虫可以通过虫源性细胞外囊泡对宿主进行跨物种调控，达到逃逸宿主攻击的目的；宿主亦可以通过自身细胞外囊泡抑制血吸虫，缓解血吸虫对自身的病理损伤，对于我们理解寄生虫与宿主之间复杂的相互作用关系提供了新的线索，值得我们在未来的研究中对其进行进一步的关注。提示在宿主—血吸虫相互作用的过程中，不仅血吸虫可以通过虫源性细胞外囊泡对宿主进行跨物种调控，达到逃逸宿主攻击的目的；宿主亦可以通过自身细胞外囊泡抑制血吸虫，缓解血吸虫对自身的病理损伤，对于我们理解寄生虫与宿主之间复杂的相互作用关系提供了新的线索，值得我们在未来的研究中对其进行进一步的关注。

近日，我校生命科学学院李学宝教授课题组在棉纤维发育的分子机制研究方面取得重要进展，研究成果在线发表于著名植物学期刊《The Plant Journal》（Li et al. 2018,DOI:10.1111/tpj.14108）。

终末分化的体细胞可以通过SCNT或者诱导性多能干细胞（iPS）技术，重编程至全/多能性的状态。与SCNT和iPS技术相比，化学小分子诱导（CiPS）仅使用化学小分子就能使普通体细胞发生重编程，逆转为多潜能干细胞。CiPS技术不仅简单，而且不受试验材料限制及不涉及伦理方面的问题，因此CiPS具有更广泛的科研、临床及育种应用价值。然而，CiPS的诱导耗时长且效率低，如何提高CiPS的诱导效率，是化学诱导细胞重编程领域亟待解决的问题之一。 本研究针对哺乳动物SCNT和CiPS介导的体细胞重编程效率低与克隆动物出生率低等关键科学问题，利用课题组在2018年自主研发的“胚胎ZGA实时监测系统”，结合siRNA-repressor和mRNA-inducer技术，对16种“合子基因组调控因子（ZGA-regulator）”进行筛选。结果发现，Dux、Dppa2和Dppa4在体细胞重编程的早期阶段发挥关键作用。如用CRISPR-Cas9敲除Dux，克隆胚胎将完全被阻断在2-细胞时期。只有在瞬间过表达Dux（tOE-Dux），使其符合内源Dux时空特性时，才能提高核移植重编程效率，我们将这种方法称为D-SCNT。此外，D-SCNT结合干扰DNA甲基化酶（si-Dnmts）能够进一步提高克隆动物的出生率。研究还发现，特异性过表达Dux可以显著提高CiPS的细胞重编程效率和提高干细胞的多能性，并对相关机制做了阐释。 该研究首次揭示了ZGA调控因子Dux在体细胞重编程中的作用机制，时空特异性过表达Dux可大幅度提高克隆效率和化学小分子诱导多能干细胞的建系效率，为干细胞的再生医学与生物工程应用提供了新的途径。

我校生命科学学院钟伯坚教授研究组联合自然资源部第一海洋研究所等科研单位，对南极海冰生态系统特有的南极衣藻进行了基因组适应性进化研究，为理解南极植物适应极端环境的分子机制提供崭新的思路。 该研究利用三代PacBio测序、二代Illumina测序、10× Genomics和高通量染色体构象捕获技术（Hi-C）获得了南极衣藻高质量的全基因组序列，其基因组总长度为541.86Mb（Scaffold N50达到19.23Mb）。南极衣藻基因组是目前已知最大的绿藻基因组，其基因数目也是绿藻基因组中最多的，共编码19870个基因。基因组结构分析发现重复序列占其基因组序列的63.78%，重复序列含量为已发表绿藻基因组中最高。转座元件（TE）是基因组重复序列的主要组成部分，占整个基因组序列的40.67%。分析表明南极衣藻的反转录转座子发生了明显的扩张，是造成其基因组增大的主要原因。 本研究估算了南极衣藻的分化时间大约为34个百万年，与德雷克海峡开放导致南极极端低温形成的时期一致，推测南极衣藻的起源与南极极端低温的形成有关。研究发现南极衣藻通过水平基因转移的方式获得了冰结合蛋白，该蛋白可以与小的冰晶结合，具有抑制冰结晶和生长的功能。通过进一步的功能实验证实了南极衣藻中的冰结合蛋白具有提高生物抗冻能力的作用。因此，推测冰结合蛋白的获得对南极衣藻避免冰冻损伤和适应海冰中极端低温的环境十分重要。

农业生产中化肥和农药的大量使用及其在生态系统中的累积严重威胁着环境和人类健康，植物根际促生菌(Plant growth promoting rhizobacteria，PGPR)可以在植物根际范围生存和繁殖，通过多种作用机制拮抗其他微生物菌群（包括植物病原菌）、促进植物生长，因此PGPR作为生防菌在保护作物、促进生长和改善土壤健康等方面起着至关重要的作用，在农业领域的应用潜力逐渐凸显。

近日，我校物质科学与信息技术研究院葛宏华教授团队和兰州大学何永兴教授课题组在细菌代谢协同调控机制研究领域取得新进展，发现了荧光假单胞菌TetR家族的转录调节因子PhlH可以响应假单胞菌和植物信号分子协同调控产生多种次级代谢产物。

沈阳农业大学特种玉米研究所选育的玉米新品种‘沈农T120’实现成果转化