关注学科前沿，促进学术交流——站在新起点的2009年Science China: Life Sciences

《中国科学》杂志英文版生命科学辑Science China: Life Sciences在2009年进行了全面的改革,贯彻“关注学科前沿,促进学术交流”的编辑出版方针,刊发了5个前沿学科专题,包括基因组学研究,非编码RNA与RNA组学,高致病性禽流感病毒,表观遗传学,干细胞——从分子病理到临床应用,发表了近200篇学术论文,使刊物从形式到内容都展现了一个新的水平．以此为标志,刊物正站在一个前进的新起点,以全新的态势开始其发展的新里程．就此对已发表的一些重要学术论文作一简要回顾和评述．     

An introduction to the China Rice Functional Genomics Program

The China Rice Functional Genomics Program (CRFGP) was initiated in 1999 by the Ministry of Science and Technology of China under the National Basic Sciences Initiative and was expected to last for an initial period of five years. The CRFGP involves 20 research groups from the Chinese Academy of Sciences and some major universities and focuses on the identification of genes controlling flowering, plant architecture, fertility, reproduction, metabolic controls and stress responses in rice through a combinatorial approach based on genetics, molecular biology and functional genomics as well as the generation of intellectual properties related to crop breeding and improvements. We will briefly describe the mission of the CRFGP as well as its recent progress.     

心肌组织特异性Isca1敲除造成新生大鼠心脏结构异常

目的通过对心肌组织特异性Isca1敲除大鼠进行磁共振分析及病理学分析,探究心肌特异性敲除Isca1对大鼠心脏结构影响。方法繁育心肌组织特异性Isca1敲除大鼠,PCR技术鉴定大鼠基因型及基因敲除效率,对新出生0.5d及2.5d心肌组织特异性Isca1敲除大鼠进行核磁共振影像分析,对新出生2.5d心肌组织特异性Isca1敲除大鼠心肌组织进行H&E染色及透射电镜分析。结果心肌组织特异性Isca1敲除大鼠敲除效率大于78%;与野生型相比,0.5d心肌组织特异性Isca1敲除大鼠心脏未见显著扩张;2.5d心肌组织特异性Isca1敲除大鼠心脏右室呈扩张趋势;2.5d心肌组织特异性Isca1敲除大鼠肌纤维排列不齐,出现排列紊乱,无层次或极向,部分心肌纤维出现溶解断裂,肌节和Z线模糊,出现肌膜损伤,线粒体嵴断裂,肿胀明显。结论心肌组织特异性Isca1敲除造成新生大鼠心脏结构异常。     

Biobanking of human pluripotent stem cells in China

In recent years, significant progress has been made internationally in the development of human pluripotent stem cell (hPSC)‐derived products for serious and widespread disorders. Biobanking of the cellular starting materials is a crucial component in the delivery of safe and regulatory compliant cell therapies. In China, key players in these developments have been the recently launched National Stem Cell Resource Center (NSCRC) and its partner organizations in Guangzhou and Shanghai who together, have more than 600 hPSC lines formally recorded in the Chinese Ministry of Science and Technology''s stem cell registry. In addition, 47 of these hPSCs have also been registered with the hPSCreg project which means they are independently certified for use in European Commission funded research projects. The NSCRC are currently using their own cell lines to manufacture eight different cell types qualified for clinical use, that are being used in nine clinical studies for different indications. The Institute of Zoology at the Chinese Academy of Sciences (IOZ‐CAS) has worked with NSCRC to establish Chinese and international standards in stem cell research. IOZ‐CAS was also a founding partner in the International Stem Cell Banking Initiative which brings together key stem cell banks to agree minimum standards for the provision of pluripotent stem cells for research and clinical use. Here, we describe recent developments in China in the establishment of hPSCs for use in the manufacture of cell therapies and the significant national and international coordination which has now been established to promote the translation of Chinese hPSC‐based products into clinical use according to national and international standards.     

响应性聚集金纳米粒子体系用于细菌的体外热疗研究

目的利用发生响应性聚集后的金纳米粒子体系的较强的光热特性,研究其对细菌的体外光热杀伤作用。方法通过Au-S键反应将合成好的多肽A和多肽B分别修饰到金纳米粒子(GNPs)表面,然后等比例混合组成GNPssystem。首先利用动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)研究其在弱酸性条件下的响应性聚集情况,利用多功能酶标仪研究其在在弱酸性条件下的紫外吸收变化;然后为了了解该纳米粒子在菌液中的光热转换情况,分别测定其在弱酸性条件下溶液内和与细菌作用后的温度变化曲线;进一步考察其体外抗菌效果。结果DLS检测到合成的GNPssystem在弱酸性条件下粒径由16nm增大到900nm左右,并在TEM下可见明显的聚集体,并且在650~900nm的紫外吸收信号明显增高。在模拟细菌的弱酸性环境下,GNPssystem在激光照射条件下均实现了溶液和细菌混合溶液的快速升温,且最高温度可达69.8℃,与对照组GNPs-PEG2000相比具有显著的统计学差异;体外抗菌实验结果显示,GNPssystem对金黄色葡萄球菌的杀伤力最强,50μg/mL浓度时就可杀死约50%的细菌;浓度为200μg/mL时基本上可以完全杀死,与对照组GNPs-PEG2000相比较具有显著的统计学差异。结论本研究为GNPs的设计提供了新的思路,为GNPs用于光热治疗提供了新的方法。     

短梗千金藤,越南防己科新记录种（英文）

报道了越南防己科(Menispermaceae)一新记录种:短梗千金藤(Stephania brevipes Craib)。据文献记载,该种仅分布于泰国,现首次在越南发现其分布。本种与粪箕笃(S.longa Lour.)形态相近,但叶宽三角状卵形至三角状扁圆形,雄花序小,腋生或生于无叶的茎上,总梗较短,花萼淡黄色,花瓣红紫色,内果皮外部沟数目较少而与后者不同。还提供了该种详细的形态学描述、图版、分布及生态学等信息。凭证标本保存在越南国立自然博物馆标本馆(VNMN)和中国科学院华南植物园标本馆(IBSC)。     

抗肿瘤药物Rigosertib研究进展

Rigosertib是一种非ATP竞争性多激酶抑制剂,具有显著的抗有丝分裂和抗癌活性,可诱导多种肿瘤细胞增殖停滞和凋亡,对正常细胞增殖的影响很小。Rigosertib已作为高危骨髓增生异常综合征患者的治疗药物应用于Ⅲ期临床试验。本文就Rigosertib的分子作用机制、体内外抗肿瘤活性以及临床试验等方面的研究进展做简要综述。     

新型2-喹诺酮类Polo样激酶1抑制剂的设计合成及分子对接研究

目的:设计合成新型2-喹诺酮类Polo样激酶1(Plk1)抑制剂。方法:以Plk1抑制剂ON 01910为先导化合物,利用生物电子等排原理设计一系列2-喹诺酮类衍生物,用Autodock软件将该类化合物与Plk1进行分子对接和虚拟筛选,计算结合自由能;以取代的氯(溴)苄为起始原料,先后经巯基乙酸取代、双氧水氧化、与(对甲氧基)苯胺酰化,再经环合、水解制得目标化合物。结果:设计的化合物大多数与Plk1的结合自由能均比ON 01910的低,结合强度高、稳定性好;合成了16个2-喹诺酮类衍生物,产物结构经1H-NMR确证。结论:所得化合物中有15个为新化合物,化合物的结构设计科学合理,虚拟筛选结果良好,为后续实体筛选和化合物结构优化提供了理论依据和参考。     

生物膜研究在生物物理研究所的兴起与发展

生物膜研究是现代生物学研究的前沿方向之一,本文对文革结束以后生物膜研究在中国科学院生物物理研究所(下称生物物理所)的兴起与发展进行了系统回顾.文革结束后,中国科学院领导了解到国外生物膜研究迅速发展的情况,迅即派遣以生物物理所杨福愉为组长,包括生物化学研究所、动物研究所、植物研究所、上海实验生物研究所等六人的代表团前往联邦德国进行考察.考察结束后院领导根据多学科交叉对生物膜研究的重要作用,组织了生物物理所、植物所、中国医学科学院、北京医科大学等单位联合申报国家自然科学基金委员会重大项目"膜脂-膜蛋白的相互作用及其在医学和农业上的应用",并获得立项.与此同时,院领导建议由中国生物物理学会、中国生化学会和中国细胞生物学会共同组织生物膜学术讨论会.首次会议于1979年3月在北京友谊宾馆举行,以后每3年召开1次,从未中断,有力地促进了生物膜研究的交流与发展.2003年举行的第200届香山会议专门组织讨论21世纪生物膜研究在中国的布局,进一步推动了生物膜研究的发展.本文还重点阐述了中国科学院生物物理研究所在生物膜研究方面所取得的代表性成果:a.金属离子通过膜脂-膜蛋白相互作用调控生物膜能量转换、物质运输及信号转导的分子机制;b.提出"克山病是一种心肌线粒体病"的重要观点;c.发现溶酶体内含有为量甚微、一般认为是消化酶的胰凝乳蛋白酶,并阐明了它通过溶酶体膜外泄后参与细胞凋亡的作用机制;d.确定了通过调控线粒体动态变化而干预肿瘤细胞迁移侵袭的新靶标.最后,特别值得一提的是,2004年,常文瑞与植物研究所匡廷云等在《自然》(Nature)发表了《菠菜中主要捕光色素复合体2.72魡分辨率的晶体结构分析》的研究论文,2005年饶子和与徐建兴等在《细胞》(Cell)发表了《猪心线粒体呼吸链复合体Ⅱ的晶体结构》的研究论文,充分标志着我国生物膜研究已在国际上占据一席之地.2004年,徐涛研究员因其在囊泡转运方面的丰厚学术积淀,作为首席科学家组织一批生物膜专家承担了国内首个生物膜973项目,这标志着国内生物膜研究开始进入一个新的发展时期.     

台湾天牛新种林氏直脊天牛描述(鞘翅目,天牛科,沟胫天牛亚科,楔天牛族)

描述了台湾天牛新种林氏直脊天牛,给出了成虫整体彩色照片和外生殖器照片,并提供了生态照片.正模标本保存在台湾国立自然科学博物馆,副模标本分批保存在中国科学院动物研究所及数个私人收藏馆.     

Lineage tracing reveals the origin of Nestin-positive cells are heterogeneous and rarely from ependymal cells after spinal cord injury

Science China Life Sciences - Nestin is expressed extensively in neural stem/progenitor cells during neural development, but its expression is mainly restricted to the ependymal cells in the adult...     

Study of tauopathies by comparing <Emphasis Type="Italic">Drosophila</Emphasis> and human <Emphasis Type="Italic">tau</Emphasis> in <Emphasis Type="Italic">Drosophila</Emphasis>

The microtubule-binding protein tau has been investigated for its contribution to various neurodegenerative disorders. However, the findings from transgenic studies, using the same tau transgene, vary widely among different laboratories. Here, we have investigated the potential mechanisms underlying tauopathies by comparing Drosophila (d-tau) and human (h-tau) tau in a Drosophila model. Overexpression of a single copy of either tau isoform in the retina results in a similar rough eye phenotype. However, co-expression of Par-1 with d-tau leads to lethality, whereas co-expression of Par-1 with h-tau has little effect on the rough eye phenotype. We have found analogous results by comparing larval proteomes. Through genetic screening and proteomic analysis, we have identified some important potential modifiers and tau-associated proteins. These results suggest that the two tau genes differ significantly. This comparison between species-specific isoforms may help to clarify whether the homologous tau genes are conserved. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users. This study was supported by the National Science Foundation of China (30270341; 30630028), the Multidisciplinary Program (Brain and Mind) of the Chinese Academy of Sciences, the Major State Basic Research Program (“973 program”; G2000077800; G2006CB806600; 2006CB911003), the Precedent Project of Important Intersectional Disciplines in the Knowledge Innovation Engineering of the Chinese Academy of Sciences (KJCX1-09-03).     

激光共聚焦显微技术在瓮安生物群中的应用

激光共聚焦显微技术是一种以激光作为激发光源,通过特殊装置"针孔"来过滤离焦光线以提高光学分辨率和对比度的光学成像技术。由于大部分化石不能自发荧光,该技术在古生物学领域尚未实现大范围的应用。但若围岩能自发荧光而与化石之间具有一定衬度,或化石因含特殊成分能在特定波段激光照射下自发荧光而产生结构衬度,则可以运用激光共聚焦显微技术获得在普通光学显微镜及荧光显微镜下难以清晰观察到的信息。为推动激光共聚焦技术在古生物学领域中的应用,文中系统介绍了该技术的原理与使用方法,并以埃迪卡拉纪磷酸盐化特异埋藏的瓮安生物群微体化石为例,展示了该技术在化石成像中的若干优势。实验结果表明,瓮安生物群微体化石因富含磷灰石可自发荧光实现成像,使用激光共聚焦显微成像技术观察瓮安生物群化石薄片不仅可以获得较好衬度,而且还能提高成像的分辨率和清晰度。此外,在化石薄片的厚度范围内还可以实现化石结构三维重建。     

碱基编辑技术的发展与应用

碱基编辑技术,以CRISPR/Cas系统为平台,引导胞嘧啶脱氨酶或腺嘌呤脱氨酶至特定的基因组靶点,产生靶向性的C至T或者A至G的碱基转换。自碱基编辑技术问世以来,全球多个科研团队通过优化改进得到了一系列高精准性、广靶向性、小编辑框、普适性的碱基编辑器。在应用方面,碱基编辑器能够在人体细胞、动植物细胞以及胚胎中进行高效的碱基转换,在治疗人类遗传病、构建动物疾病模型、植物育种等方面具有巨大的应用潜能。本文就碱基编辑技术的发展、优化和应用等方面进行综述和展望。     

香姜,越南植物一新记录种（英文）

据已有文献记载,香姜(姜科)(Alpinia coriandriodora D. Fang)仅分布于广西,现首次在越南发现其分布。该种在形态上与竹叶山姜(A. bambusifolia D. Fang)相近,但其叶片椭圆状披针形、唇瓣浅黄色及带红褐色条纹和花药附属体三角状而与后者有别。提供该种详细的形态学描述以及图版,亦包括在越南的分布及生态的资料。凭证标本保存于越南国立自然博物馆(VNMN)和中国科学院华南植物园(IBSC)。     

计算生物学分析在基因组编辑研究中的应用

基因组编辑是对基因组遗传信息进行定向改造的技术,其中CRISPR/Cas系统是目前应用最广泛的基因组编辑新技术。将先进的高通量测序以及相关计算生物分析应用于基因编辑研究,可进一步优化基因编辑效率和精度等检测流程,实现对全基因组功能基因筛选的监测。同时,利用基于生物信息及机器学习和深度学习等新方法,可对向导RNA(gRNA)的高效设计和实现对编辑效果的预测。本文将对计算生物学分析在CRISPR/Cas基因编辑系统的应用及研究进展等进行概述。     

沙尘暴对北京市空气细菌多样性特征的影响

亚洲沙尘暴携带着各类污染物质,严重影响下风向地区大气过程及生态系统和相关人群的健康。然而,沙尘天气对中国华北地区空气细菌群落及多样性特征影响的研究较少。以北京市为例,系统研究了沙尘暴对城市空气细菌多样性特征的影响。2015年4月,通过定点采样连续收集了一次沙尘暴及其前后4天的空气颗粒物样本,DNA提取、PCR扩增后进行16S rRNA基因高通量测序。共获得169122条高质量序列,生物信息学分析表明,北京市空气细菌物种多样性较高,沙尘暴不能引起细菌OTU数目的增加,但沙尘暴天气下细菌群落Pielou、Shannon和Simpson指数显著增加。菌群分类分析发现,北京市空气细菌由35个细菌门构成,其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度最高,分别占总序列的32.76%、28.09%、25.46%和6.32%;芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)次之,分别占序列总数的2.11%和1.81%,其他细菌门的相对丰度均低于1%。沙尘暴天气下,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)显著升高(P<0.05),分别由31.67%、5.74%、1.82%、1.51%升高至41.46%、10.98%、4.48%和4.26%;而放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)显著降低(P <0.05),分别由28.84%、27.10%降低至22.13%和12.35%。冷杆菌属(Psychrobacter),纤维单胞菌属(Cellulomonas),不动杆菌属(Acinetobacter),假单胞菌属(Pseudomonas)和梭菌属(Clostridium)可能含有人类条件病原菌,其在沙尘暴天气中相对丰度下降,但绝对丰度会大幅增加。沙尘暴能降低人体免疫力,因此致病菌潜在健康风险可能显著增强。通过聚类分析和主成分分析发现,沙尘暴日与非沙尘暴日空气细菌群落差异较大,而沙尘暴前后群落结构差异较小。沙尘暴前后空气细菌群落α-多样性和β多样性均无显著差异,推测沙尘暴只能暂时影响空气细菌群落特征,不能显著改变其群落结构。本研究通过分析了沙尘暴侵袭下北京市空气细菌群落多样性特征及动态,为制定中国北方城市沙尘暴灾害预警措施和建立气传疾病的防控机制提供数据支持。     

生长标度——腕足动物异速生长研究中的定量指标

"生长标度"定义了在研究腕足动物异速生长时所需的个体生长发育定量指标,其数值大小受到壳长、壳宽、壳厚以及相对应权重的共同控制。将腕足动物待研究性状的测量值与其生长标度作为两个变量进行二元回归分析,可判断该性状是否存在与腕足动物个体发育不等的生长速率,即异速生长。该指标对凯迪期(Katian)(晚奥陶世)腕足动物无洞贝类Rongatrypa xichuanensis的定量分析表明,该种腕足动物的壳宽与个体发育保持同步,壳长呈负异速生长,壳厚呈正异速生长,指示出该种生物在生长过程中总体向横宽方向伸展,并伴随着壳体的加快增厚。     

广东省水域生态学研究发展状况

广东省的水域生态学研究在近几十年取得了长足的发展。目前广东省拥有一批在水域生态学研究上颇具优势的科研单位,如中国水产科学研究院南海水产研究所、中国科学院南海海洋研究所、中国水产科学研究院珠江水产研究所、广东海洋大学、暨南大学水生生物研究中心以及其他省内或驻粤各高校的相关研究所或研究中心,取得了一系列重大的创新性成果。利用文献计量学方法,分析《生态科学》发表的与水域生态学相关的论文,可以看出广东省近年越来越重视水域生态学的相关研究,涉及海洋生态、淡水生态、河口与湿地生态、水域养殖生态等。广东省水域生态学研究中的一些课题仍需进一步地深化与加强,以缩短与国际研究先进水平之间的差距,为我国水域生态学的发展做出更多开创性的贡献。