“地衣”词考

本文考证了中国先秦时期到清末古籍中对“地衣”的解释;其中有共生学意义的“地衣”一词,是在清代李善兰的《植物学》一书中被提出的。     

用青春追逐心中的科研梦想——记第19届“中国青年五四奖章”获得者于黎博士

2015年5月在“五四青年节”来临之际,共青团中央、全国青联联合授予了25 名同志“第19届中国青年五四奖章”的荣誉称号。在这25名获奖者中,我刊编委来自云南大学的于黎研究员作为唯一的女性科学家代表令人瞩目。作为中国优秀青年最高荣誉的获得者,于黎博士无疑成为科研界青年学子学习的又一个榜样。她是如何走上科研的道路,又是如何追逐自己的科研梦想的?带着这些问题,我们一起走进她的世界。     

“教学、实践、科研、临床”四位一体的医学遗传学教学体系建设探索与实践

医学遗传学课程介于基础医学和临床医学之间,是一门应用性很强的学科,在现代医学教育体系中有着重要的地位。教学团队在多年的医学遗传学教学实践中,在建设省级精品课程的过程中,构建了“教学、实践、科研、临床”四位一体的医学遗传学教学体系,主要内容包括“课堂教学、社会实践、科学研究、临床应用”四者之间相互渗透、相互补充、相互促进,以课堂教学为基础,用社会实践补充教学,科学研究提升教学,临床应用促进教学。“四位一体”教学体系为基础课程与临床课程的有机整合探索了一条切实可行的路子。实施几年来,课程建设收到了良好效果,学科团队科研水平、社会声誉、医疗服务能力也有明显提高。     

我国“干细胞及转化研究”重点专项的组织实施及思考

“十三五”期间,我国设立了国家重点研发计划“干细胞及转化研究”重点专项(以下简称“专项”)。通过五年实施,专项取得了显著进展。通过对专项立项和实施情况的回顾,总结管理中的经验和不足,为“十四五”干细胞研究部署提出相关建议,以进一步增强我国干细胞及转化研究的核心竞争力,加快推进干细胞研究成果惠及人民健康。     

新医学是解决人类健康问题的真正钥匙——需“精准”理解奥巴马的“精准医学计划”

<正>2015年初,美国总统奥巴马在国情咨文中提出了一个预算2.15亿美元的"精准医学计划",希望以此"引领一个医学时代"。新闻一经发布,"精准医学"立刻成为了媒体和百姓嘴边的热词,受此影响国内亦有不少人士纷纷为美国总统的这一计划点"赞"。有人用"医学革命""来形容它,有人用"开创性"来抬高它,还有一个传闻,受奥巴马"精准医学计划"的影     

“整合物种概念”和“分化路上的物种”

已有的各个物种概念对物种的认识类似盲人摸象, 只包含了物种的某一个方面; 而一个分化后期的成熟物种应涵盖了所有的物种概念。但是, 尚未到达分化后期的物种往往又已开始新一轮的物种分化; 自然中存在的多数“物种”处于分化路上。这种循环往复连续分化产生的物种, 存在种间生殖隔离不彻底、基因流频繁发生、网状进化突出等现象。此外, 对于不同的物种对, 最早开始分化的基因以及不同物种概念所要求的条件的分化顺序不是统一的, 而是随机的。定义一个适合所有“分化路上的物种”概念存在较大困难。但是, 应采用尽可能多的物种概念来界定分化路上的物种、发表新种和进行分类处理; 也应承认种间可能广泛存在不完全的生殖隔离和有限的基因流, 即有不属于两个物种群体的杂交或回交个体的存在。这样划分的物种比只依据一个物种概念认定的物种具有更高的客观性和科学性。     

中国与“一带一路”参与国家抗击新冠肺炎疫情的国际科技合作现状与展望

2019年底暴发并席卷全球的新型冠状病毒肺炎疫情已经成为需要世界各国共同努力克服的全球重大卫生安全挑战。当前,中国已基本控制国内新冠肺炎疫情,并在疫情相关科学研究及公共卫生产品研发方面取得重大进展,同时加强了与“一带一路”参与国家开展国际科技合作。对中国与“一带一路”参与国家抗击新冠肺炎疫情的基础研究合作、国际科技合作项目等方面进行梳理,可以看到:中国与“一带一路”参与国家形成了领域交叉、节点多样的复杂合作网络,并主要与东南亚、中东欧和西亚各国合作密切;中国与“一带一路”参与国家的科研机构已在防控、流行病学和治疗等领域展开了大量实质研究,合作关系更偏向援助型合作。未来应加强与“一带一路”参与国家的生物技术产业合作与技术转移,发挥“一带一路”区域支点国家的示范效应等方面构建与“一带一路”参与国家更丰富、紧密、务实的科技合作关系。     

“2020年后全球生物多样性框架”的谈判进展以及对我国的建议

“2020年后全球生物多样性框架”是当前《生物多样性公约》谈判的焦点议题, 了解该议题的谈判进展将对我国顺利举办第15次缔约方大会(COP15)产生积极的作用。本文在梳理相关谈判进程的基础上, 分析了各方主要观点, 并就我国应对国际谈判并以东道国身份推进该框架的制定进程提出了建议。各方对制定框架的时间表、程序和一般性原则形成了较为一致的共识, 认为应尽快确定“2020年后全球生物多样性框架”的程序及时间表, 基于“爱知生物多样性目标”的执行经验、科学结论和和广泛的信息来源, 与“可持续发展目标”及其他国际进程衔接, 重视利用情景和模型, 并支持更多利益相关方参与制定过程。同时, 各方认为框架应主要包括土地利用、保护和恢复生物多样性的措施、解决生物多样性丧失的根本原因、主流化、能力建设、资源调动、国家承诺等要素。为应对国际谈判, 建议我国在《公约》谈判会议中适时提出以下观点: 重视实现可持续利用相关的目标; 提升评估指标体系的合理性; 科学制定措施。此外, 建议我国采取以下措施积极推进框架制定进程: 充分利用国际高级别会议, 提升政治重视程度; 积极与主要国际进程协作, 推进该框架深入讨论; 重视调动利益相关方积极性。     

“超级真菌”耳念珠菌研究进展

耳念珠菌Candida auris也被称为“超级真菌”,是近年来出现的一种人体病原真菌新物种,临床分离株通常具有多重耐药和高致死率等特征。2009年日本首次报道耳念珠菌之后,其感染病例在多个国家呈现出爆发式增长。目前已报道的病例分布在全球五大洲27个国家,包括中国。耳念珠菌感染给临床诊断和防控以及人类健康带来了巨大的挑战。本文从该菌临床分离菌株的生物学、遗传变异分化及耐药特征等方面入手,围绕分子流行病学、基因组特征、毒性因子和耐药性等方面系统地综述了近年来国内外取得的相关进展,并探讨了我国耳念珠菌感染的诊断、治疗和预防的措施。     

“自然对人类的贡献”的实现、发展趋势和启示

生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)的目标是加强科学政策对生物多样性和生态系统服务的影响。为了更好地理解和展示IPBES目标的基本要素及其相互关系, 在千年生态系统评估(MA)的基础上, IPBES融合多种知识体系, 不断完善、创新, 逐步形成了以“自然对人类的贡献” (NCP)为核心的概念框架。本文首先梳理了NCP的发展历程, 论述了NCP与生态系统服务的关系, 指出两者均关注人类福祉, 但与生态系统服务不同的是, NCP涵盖了自然对人类生活的消极影响, 强调社会文化因素、传统知识和土著居民的地位以及人与自然共同作用的重要性。其次, 本文阐述了人与自然共同实现NCP进而影响人类良好生活质量的机制, 并分析了NCP大幅下降的全球趋势, 提出世界各国应不断推动生物多样性保护主流化, 增加国际交流与合作, 致力实现“人与自然和谐共生”的2050年愿景。最后, 本文讨论了NCP在IPBES评估和《生物多样性公约》磋商谈判中的应用前景, 为今后NCP理论研究和实践提供科学支持。     

野生食用菌“苇菇”的物种多样性及中华美味蘑菇适生区预测

“苇菇”是主产于新疆的野生食用菌,主要分布于我国西北内陆湖泊周边的芦苇或多枝柽柳林内,埋生或半埋生在土壤中。本研究共采集和收集相关标本91份,开展了形态学和分子系统学研究,结果表明这些宏观形态特征相似的“苇菇”标本并非一个物种,而是分属于蘑菇属Bivelares组的大肥蘑菇Agaricus bitorquis、中华美味蘑菇A. sinodeliciosus和亚托柄蘑菇A. subperonatus;及Nigrobrunnescentes组的帕达纳蘑菇A. padanus。本文对“苇菇”形态进行了描述,并提供了它们的分种检索表。其中大肥蘑菇、亚托柄蘑菇和帕达纳蘑菇在我国和欧洲等地均有分布,而中华美味蘑菇仅在我国有报道。据此,依据1950-2000年生物气候数据结合中华美味蘑菇的分布实地调查结果,利用最大熵模型(maximum entropy model,MaxEnt)开展了对中华美味蘑菇分布区的分析和预测,结果表明中华美味蘑菇适生区在我国主要为新疆天山山脉南北两侧、西藏西南部、青海海西州、甘肃西北部以及内蒙古西部地区;预测国外适生区域在中亚的哈萨克斯坦和蒙古国。物种分布模型涉及的环境变量对模型的贡献率显示,最湿月降水量、最暖季度降水量、最冷季度平均温度和最暖月最高温是影响中华美味蘑菇分布的主要环境因子。研究结果表明中华美味蘑菇适生区域狭窄,为狭域种,建议应加强相关资源的保护,并积极拓展其可持续利用途径以降低对野生中华美味蘑菇子实体的过度消耗。     

“食用菌产量和品质形成的分子机理及调控”项目简介——食用菌产业发展与技术创新的科学基础

食用菌以子实体为收获物,是优质蛋白的重要来源,我国重要的食物安全战略产业,已经成为我国粮、菜、果、油之后的第五大产值农作物,2013年产量3 169.68万吨（中国食用菌协会统计）,直接产值1 707亿元,间接产值6 828亿元,从业人口逾2 000万。我国食用菌产量已占全球总产量的75%以上。但是,与食用菌产业相关的基础科学研究严重匮乏,对产量和品质形成的关键科学问题研究的空白,严重制约着我国食用菌育种和栽培等产业技术的创新,导致单产低、质量差,产业链难以延长,产业效益持续下降,产业升级艰难。科学基础研究的缺乏,已经成为食用菌产业发展的瓶颈。2014年立项的国家重点基础研究发展计划（973）项目“食用菌产量和品质形成的分子机理及调控”（2014CB138300）,紧紧抓住困扰我国食用菌产业发展的科学问题,开展食用菌高效利用木质纤维素的分子机制、食用菌子实体形成发育的调控机理、食用菌温度响应的分子机制、食用菌活性物质及其合成代谢的分子基础和食用菌优异种质性状形成的遗传基础研究,拟阐释食用菌子实体形成的营养利用与遗传调控机制、食用菌抗逆性的温度响应机制和食用菌活性物质的合成代谢调控机理。构建食用菌科学理论体系,为食用菌产业关键技术创新奠定科学基础,为优质高产提供理论指导,为延长产业链,提高产业效益提供科学路径。     

基于“天河二号”的水产病原生物信息分析平台构建及其在水产病原分析中的应用

作为生命科学的关键组成,生物信息学已被广泛地应用于基因组学、转录组学和蛋白质组学中。然而,生物信息分析平台的构建需要高性能计算机而非普通的个人电脑,从而极大地限制了生物信息学在水产科学中的应用。本研究基于“天河二号”超级计算机,构建了水产病原生物信息分析平台。该平台由基因组与转录组测序数据分析、蛋白质结构预测和分子动力学模拟3个功能模块组成。为了验证该平台的实用性,以水生动物病原微生物为例进行了生物信息学分析。通过Blast检索、GO和InterPro注释,鉴定了约氏黄杆菌(Flavobacterium johnsoniae)M168株的功能基因并对其进行了注释。通过同源模建,构建了草鱼呼肠孤病毒(Grass carp reovirus,GCRV)HZ-08的5个小节段的蛋白结构模型。对嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)外膜蛋白A进行了分子动力学模拟,并观察了平衡过程中系统温度、总能量、均方根偏差和环区构象的变化。以上结果均显示本研究成功建立了在“天河二号”超级计算机上运行的水产病原生物信息分析平台。此项研究将为其他学科生物信息分析平台的构建提供思路和线索。     

“精准医学”冷思考

正2015年1月20日,美国总统奥巴马在国情咨文演讲中提出"精准医学"计划,一期计划投入2.15亿美元,涉及100万名志愿者的基因组测序工作.此事在国内引起了极大反响,2015年2月起,"精准医学"便被当成一个崭新的概念,迅速成为了继"转化医学"、"个体化医学"之后,相关网站、论坛或会议竞相讨论的热门词汇.2016年初,国家科技重大专项"十     

无需覆土的蘑菇属食用菌——中国美味蘑菇

采集于新疆的“中国美味蘑菇”是一种个体巨大的野生蘑菇,迄今未有人工栽培报道。本文已成功对其进行驯化栽培并完成了它的生物学特性研究,可为今后商业化栽培提供科学依据。结果表明,中国美味蘑菇菌丝生长的最佳碳源是葡萄糖,最佳氮源是大豆蛋白胨;菌丝生长最适温度是25℃,最适pH值为6。该种蘑菇可利用稻草、麦杆、芦苇等基质进行栽培;它还有一重要的特点就是出菇可不需覆土,而覆土为一般栽培的蘑菇属种类生产中的必须环节。初步驯化表明,该种蘑菇以芦苇为基质比以稻草为基质的生物学效率高15.01%。     

DNA数据存储的科研概况国际对比与分析

全球数据量快速增长,成为数字经济发展的核心引擎,但传统数据存储介质受到功耗、体积、成本等限制,难以满足不断增长的数据存储需求。以脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)分子作为存储介质的新型存储方式引起了国内外高度重视,世界主要国家均对其研究进行了顶层规划,部署了一系列重要科研计划。但是,DNA数据存储作为一个新兴交叉研究领域,其发展的“源”与“流”仍存在需要深入分析的问题。针对该问题,从信息、半导体与合成生物学交叉融合的角度深入挖掘DNA数据存储发展的源头,对近年来国际上主要国家与地区在DNA数据存储领域的发展规划进行分析归纳,梳理国内外的科研项目规划布局,尤其是美国“半导体合成生物学联盟”推动的基础研究项目、美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)与美国情报高级研究计划局(Intelligence Advanced Research Projects Activity,IARPA)推动的面向应用的集中攻关项目、欧盟的地平线2020计划以及我国的重点研发计划等。通过比较可发现,美国主要采用政府部门主导、应用目标导向的研究模式,欧盟与我国在“十三五”期间及时跟进;我国在“十四五”期间设立了重点研发计划“生物与信息融合(BT与IT融合)”,致力于推动DNA数据存储等领域的发展,实现DNA数据存储发展带动生化仪器乃至生物经济、数字经济的发展。探索DNA数据存储发展的“源”和“流”,为从事该领域的研究者识别真正制约该领域发展的“真问题”提供参考,也为科技管理部门研判DNA数据存储的国际发展趋势提供参考。     

“先驱”转录因子LEC1在早期胚胎重置春化状态的机制

开花是植物由营养生长阶段向生殖生长阶段转变的重要过程, 长时间低温处理即春化对开花起到非常重要的促进作用。春化控制的拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花中, 阻抑型转录因子FLC是重要的关节点, 春化记忆依赖于对该基因的控制。何跃辉研究组之前对拟南芥的研究揭示了转录因子VAL1或VAL2可以识别负调控开花的关键基因FLC成核区的顺式DNA元件, 协同PRC2复合体在春化过程中沉默FLC基因的表达, 并在随后的常温下继续维持FLC基因沉默直至受精结束, 使植物产生春化记忆。但在下一代中如何擦除这种记忆功能, 使FLC重新被激活, 以防止植物在过冬前或过冬时开花, 相关机制目前并不清楚。近期, 该研究组揭示了在植物胚胎发育早期一个种子特有的“先驱”转录因子参与擦除春化记忆, 重新激活FLC基因的分子机制, 并解析了胚胎中的基因激活传递到后胚胎发育(营养生长期)的表观遗传机理。该研究是开花领域的重要突破, 为作物开花调控的生产应用提供了新思路。     

“金虎尾路线”植物的花进化与传粉转变

以金虎尾科植物地理分布格局及迁移历史总结出来的“金虎尾路线”, 是解释热带植物洲际间断分布与长距离扩散格局的重要模式。金虎尾路线阐明了金虎尾科植物历史时期7次独立的从起源中心(南美洲)向旧世界(非洲和亚洲)的洲际长距离扩散事件。本文总结了金虎尾路线植物起源地与扩散地主要类群的花部特征与传粉系统, 以探讨这些类群及类似植物长距离扩散后的花进化与传粉转变等适应规律。金虎尾科的南美洲类群都有分泌油脂的萼片腺体, 花的形态结构非常保守, 是与美洲当地特有的条蜂科集油蜂长期协同进化的结果。金虎尾科的非洲类群花保守性消失, 花白色、辐射对称且无萼片腺体, 繁育系统为雄花-两性花异株(功能性的雌雄异株), 传粉者是采集花粉的蜜蜂科昆虫。亚洲的一些属发生了类似非洲类群的泛化适应转变, 但风筝果属(Hiptage)出现了镜像花、异型雄蕊和极度反折的花瓣, 且传粉者是亚洲特有的大蜜蜂(Apis dorsata), 显示出了非常特化的适应性转变。风筝果属所在支系的现存类群涵盖了南美洲、中美洲、非洲和亚洲等地的地方特有属, 体现了金虎尾路线整个迁移历史过程, 是认识金虎尾路线及其进化适应规律的关键类群, 值得在今后的研究中加以重视。     

精准医学时代的抗肿瘤药物研发

自 2015 年初,美国总统奥巴马在国情咨文中提出了“精准医学计划”,精准医学迅速成为全球医学界热议和关注的焦点。精准医 学改变了人们对于疾病,特别是肿瘤的药物开发、临床试验和治疗策略的认识和工作模式。2016 年美国通过的《21 世纪治愈法案》进一 步强化了精准医学在药物开发中的作用。重点介绍精准医学在肿瘤药物研发领域引起的变革与发展情况,并就精准医学的现状和前景作深 入探讨。     

荒漠草原“土岛”生境群落物种共存机制

经过长期破碎化, 荒漠草原原生硬质灰钙土斑块散布在广大沙化土地中, 形成类似“土岛”的土被结构。为揭示土岛生境的群落物种共存机制, 2016年在宁夏盐池县皖记沟村选取大(200-300 m²)、中(约100 m²)、小(约50 m²)土岛各3个开展调查, 采用Jaccard相异系数、物种生态位宽度和生态位重叠度、零模型、Meta分析, 综合计算和分析土岛内部与外部植物群落相似性、物种生态位宽度和生态位重叠、物种共存格局及其影响因子。研究发现, (1)随着破碎化加剧, 土岛内部植物多样性整体呈现下降趋势, 群落优势种从短花针茅(Stipa breviflora)转变为猪毛蒿(Artemisia scoparia)和短花针茅共优种, 土岛内外群落相似性增加。(2)土岛内外绝大多数物种生态位重叠较小, 生态位重叠在土岛内呈集中分布, 而土岛外则呈均匀发散分布。(3)环境过滤为主的生态过程决定了土岛生境群落物种的共存格局, 随着土岛面积减小, 环境因子对群落物种共存的调控强度降低, 关键性环境因子由土壤细砂粒和黏粒转变为粗砂粒, 显著性竞争物种共存格局在小岛出现。综上所述, 土岛生境对于维持草原物种具有重要作用, 环境过滤主导了荒漠草原物种共存格局。随着生境破碎化加剧或土岛面积减小, 物种共存格局及其调控因子发生转变。保护面积在200 m²以上的大土岛对于恢复荒漠草原区草原成分种和其物种多样性机制都十分必要。