发布者:发布时间:

        近日,中国科学院上海生命科学研究院上海植物生理生态研究所巫永睿研究组的研究成果,以ThemaizeimprintedgeneFloury3encodesaPLATZproteinrequiredfortRNAand5SrRNAtranscriptionthroughinteractionwithRNApolymeraseIII为题发表在ThePlantCell上。该研究克隆和功能解析了经典玉米胚乳粉质突变体floury3,发现该基因编码一个PLATZ(plantAT-richsequence-andzinc-binding)蛋白。Floury3特异在胚乳淀粉细胞中表达,与RNA聚合酶III复合体关键成员RPC53和TFC1互作,参与tRNA和5SrRNA转录调控,调控胚乳发育和储存物质合成。该研究是首次关于植物特有PLATZ转录因子家族遗传和功能的报道。        巫永睿研究组长期从事玉米胚乳发育与产量品质的研究工作。研究组通过开展影响玉米胚乳发育与产量、品质形成的关键基因克隆与功能解析,揭示调控胚乳发育的新机制,拓展优质蛋白玉米育种的分子路径。floury3是一个经典玉米胚乳半显性突变体,千粒重比野生型下降近60%,但营养和生殖生长没有明显影响。巫永睿研究团队克隆Floury3基因,发现该基因编码一个PLATZ家族蛋白。fl3蛋白的PLATZ结构域的Asn/His氨基酸替换导致显性突变。Fl3特异在胚乳组织中表达,约90%以上的转录本来自于母本,偏离在胚乳中正常的母本父本之比2:1。同时,父本基因组中的Fl3基因启动子也被发现具有更高的甲基化水平。这证明,Fl3是一个新发现的玉米印迹基因,主要由母本表达,导致fl3的显性突变表现为半显性遗传效应。研究人员发现,利用酵母双杂交筛选,FL3可以与RNA聚合酶III转录复合体中的RPC53和TFC1互作。RNA聚合酶III下游的5SrRNA和tRNA的转录本在突变体中显著降低,这说明突变fl3蛋白直接参与,并负面影响了RNA聚合酶III的转录。对fl3胚乳进行转录组分析发现,营养物质储藏相关基因的表达在突变体受到影响。PLATZ是植物特有转录因子家族,自2001年豌豆中该家族第一个基因序列被克隆以来,这个转录因子家族的遗传突变体和功能始终未见报道。科研人员发现,FL3和其它PLATZ成员可能存在功能冗余,fl3突变体能被克隆和进行功能研究得益于该基因的显性突变,这是遗传上研究功能冗余最有效的方法之一。        该项工作得到了国家自然科学基金委,中科院战略性先导科技专项、中科院分子植物卓越中心和青年千人计划的资助。

发布者:发布时间:

        9月19日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所承担的科技部政府间合作项目“高效率有机-无机钙钛矿太阳能电池的研究”完成技术验收。验收会由青岛市科学技术局组织,中科院物理研究所研究员孟庆波、北京航空航天大学教授邓元、华北电力大学教授李美成、青岛科技大学教授张建明、中国海洋大学副教授王玮、青岛海誉新材料有限公司高级工程师王志政、威海中玻光电有限公司高级工程师解欣业等专家,参加了验收会议。          青岛能源所科技处处长梁向峰介绍了研究所的发展情况和取得的成绩;青岛市科技局科技合作处处长陈晅介绍了国合专项的有关情况,并对项目验收提出要求和任务;项目负责人逄淑平对与以色列耶路撒冷希伯来大学共同主持的“高效率有机-无机钙钛矿太阳能电池的研究”项目实施情况进行陈述。在项目执行期间,双方合作开发了目前最有前景的大面积钙钛矿薄膜修复技术,并获得Science、《中国科学》等杂志的亮点报道,在此研究基础上进一步开展了与国内相关光伏企业的合作,共同开发了具有自主知识产权的气体修复设备,完成了大面积的钙钛矿薄膜的修复,基本满足钙钛矿太阳能电池中核心薄膜制备的工业化要求。在效率方面达到18-20%,完成了该项目的各项指标要求。项目取得的具体研究成果有:申请中国发明专利3项,目前已授权2项;在J.Am.Chem.Soc.、Angew.Chem.、Chem.Mater.、J.Mater.Chem.A、SolarRRL等期刊上发表论文。        专家组听取了相关汇报,对合作项目成果的技术指标完成情况等进行评估,讨论起草项目《验收意见书》,认为该项目完成了合同书规定的目标、任务及技术指标,一致同意该项目通过验收。通过本项目的实施,一方面很大程度上提升了研究所在该领域的研究水平,有效提高了国际影响力;另一方面取得了具有自主知识产权的新技术,为将来钙钛矿太阳能电池的商业化奠定了良好的基础。

发布者:发布时间:

        近年来,云计算(CloudComputing)已成为高性能计算的新潮流。云计算是基于互联网的计算方式,通过这种方式,用户可以按需来申请由供应商提供的各种软硬件资源,进行大规模计算。云计算具有超大规模、虚拟化、高可靠性、按需服务、极其廉价等诸多优点,这使它成为科学计算的重要工具。        在医学影像技术及其交叉学科领域,有许多问题需要借助高性能计算才能得到解决,如医学影像重建、放疗剂量评估、影像基因组学等。中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医学影像室研究员高欣带领的数字介入诊疗课题组,从2014年开展了云计算技术在医学影像计算领域的应用研究,取得了进展,并已应用于医学影像的数据处理。以放疗剂量评估为例,课题组成员刘仰川等针对在本地计算机上进行放疗剂量评估耗时严重的问题,开展了基于云计算加速的放疗剂量评估研究。研究人员提出了利用在云计算平台AmazonEC2上构建Hadoop集群(见图1),实现基于MapReduce的GATE仿真加速的方案(见图2)。在该方案中,GATE是一款MonteCarlo仿真软件,具备完善的放疗剂量评估功能;Hadoop是一款开源软件,它提供了分布式计算框架MapReduce,还提供了大数据储存框架HDFS。        在云端Hadoop集群中,节点(又称主机、实例)均来自同一个机器镜像(AmazonMachineImage,AMI),且被分配了不同的角色,其中一个Master节点负责计算任务的分配、一个SecondaryNameNode节点负责对Master节点进行备份、多个Slave节点负责计算。本地计算机通过SSH通讯协议实现跟云端集群之间的数据上传与下载。        在MapReduce框架中,包含Map和Reduce两种任务,它们均在worker节点内运行,分别负责计算和合并。Map任务首先从HDFS中下载仿真代码文件(sub-macro),再调用GATE进行仿真,并将中间结果(sub-dose、sub-doseuncertainty)以键值对(key-valuepairs)的形式发送出去。Reduce任务将具有相同键(key)的中间结果合并,并将最终结果传输至HDFS。        为了验证基于MapReduce的GATE仿真加速方案的有效性,科研人员构建了18MeV的X光束入射水模实验,分别进行了本地单线程仿真、云端多集群仿真、云端多光束强度仿真、以及集群可靠性仿真。实验中,作为云计算加速的典型结果,含有64个worker节点的集群,相对单个worker节点集群和本地计算机,分别取得了41倍和32倍的加速比。该方案除了能应用于医学影像领域外,还可应用于生物医学领域的诸多方面,如基因测序、蛋白质分析等。        上述研究成果发表在AustralasianPhysical&EngineeringSciencesinMedicine上。        该研究工作得到了国家自然科学基金、中科院科研装备研制项目及苏州科技计划项目的资助。

发布者:发布时间:

        更新世以来,以冰期—间冰期回旋为主的气候波动,对生物演化产生影响,是决定现生生物分布格局的重要因素之一,其中以最近一次的末次冰盛期的影响最为深远。冰期避难所是生物在冰期退守的栖息场所,也是冰期后物种重新扩散的起点。研究冰期避难所,对揭示不同生物区系之间的关系、了解物种的形成机制和进行生物多样性保护都具有重要意义,也为冰期与间冰期的研究提供了生物学证据。        青藏高原及其周边是地球上除两极外冰川发育最为广泛的地区。淡水鱼类在冰期退缩和冰期后的扩散过程均受到水系的严格制约,因而是研究冰期对生物影响非常理想的对象。中国科学院水生生物研究所陈毅峰团队利用线粒体D-loop序列和12对微卫星标记,对青藏高原地区的裂腹鱼类进行了谱系地理格局的系统研究,揭示了藏北羌塘高原内流湖泊的裂腹鱼类具有比长江、澜沧江、怒江以及雅鲁藏布江等外流河的裂腹鱼类更高的遗传多样性和相对独立的遗传结构,否定了青藏高原腹地湖泊中的裂腹鱼类是冰期后经由外流河流扩散而来的可能性。在藏北高原的诸多内流湖泊中,色林错流域裂腹鱼类的种群遗传多样性最高、原始单倍型最为丰富、有效种群的扩张历史最久,始于末次冰盛期以前。物种分布模型预测(SDM)表明,色林错流域在末次冰盛期具备裂腹鱼类生存的基本气候条件。因此,海拔4540m的色林错是在青藏高原腹地可以让鱼类度过末次冰盛期的避难所,这也是世界上已发现的海拔最高的冰期避难所。         相关论文以PhylogeographicstudiesofschizothoracinefishesonthecentralQinghai-TibetPlateaurevealthehighestknownglacialmicrorefugia为题在线发表在ScientificReports上。

发布者:发布时间:

        近日,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学技术中心光学与功能薄膜研究组,基于等离激元杂化模式,提出了一种在保证低欧姆损耗的同时,能对光场产生强烈束缚作用的复合光栅纳米结构。研究成果发表在AdvancedOpticalMaterials上。该工作获得了国家自然科学基金重点项目和面上项目的支持。        通过等离激元纳米结构实现光与物质的相互作用,可以带来强的光场束缚效果,这意味着能量可被有效控制并压缩在微米或纳米尺度上。小的光模式体积对于器件设计具有重要意义,在诸如构造超表面材料,突破衍射极限,实现高集成度光学元件等方面有广泛的应用前景。由于等离激元结构中金属部分的存在,较大的欧姆损耗是不可避免的。损耗会直接降低器件的效率,对于热光系数大的材料(诸如常见的半导体硅等),热损耗导致材料特性发生改变,造成器件工作状态的不稳定。因此,如何利用模式耦合等方法,在保证小的光模式体积的前提下降低结构的损耗,是当前研究的热点之一。        科研人员利用激光直写等手段,制备了两种多层硅-铝复合光栅结构。在第一种结构中,利用交替排列的五层硅-铝薄膜构成了对称的金属—介质—金属波导,激发的表面等离激元会在介质层波导中形成F-P谐振,使反射谱具有明显的频率选择特性和线性可调谐特性。谐振峰波长可以通过对称波导理论严格求解,所得结果与时域有限差分仿真结果高度吻合。在第二种结构中,复合光栅由光栅条带和深槽结构两部分组成。除了F-P谐振以外,深槽结构会激发腔效应产生,引入其他的谐振模式。在倾斜光入射条件下可以观察到新模式的产生,这些模式在特定的波长会耦合在一起,形成C-S杂化模式。此外,通过改变光栅波导的宽度,F-P谐振模式与腔效应谐振模式会有规律地耦合产生杂化模式。该现象已经通过实验得到了准确验证。        研究人员分别计算了两种结构的品质因数来评估其欧姆损耗高低。品质因数越高,结构的损耗也就越低。通过计算可以发现,相对于第一种结构,第二种复合深槽形光栅结构的品质因数提高了两个量级,达到了313.81。这说明复合深槽光栅通过杂化模式的激发,实现了强光场束缚作用和低欧姆损耗效果的并存,为今后设计高品质的等离激元器件提供了支持。

发布者:发布时间:

        近日,中国科学院上海生命科学研究院上海植物生理生态研究所王成树研究组的最新研究成果,以DivergentLysMeffectorscontributetothevirulenceofBeauveriabassianabyevasionofinsectimmunedefenses为题在线发表在PLoSPathogens上。研究以昆虫病原真菌球孢白僵菌为对象,揭示了LysM蛋白介导真菌—昆虫互作的效应机制。        真菌细胞壁成份中的几丁质是重要的病原模式分子,植物病原真菌通过分泌含有LysM结构的效应蛋白(effector)保护细胞壁、结合游离的几丁质寡糖或竞争性抑制寄主几丁质受体等方式,抑制由病原菌几丁质诱导的寄主免疫反应。由于不存在真菌—植物互作时形成的质外体(apoplast)结构,动物病原真菌不会产生类似植物病原菌的效应蛋白来干扰或抑制寄主的免疫。王成树研究组通过分析表明,昆虫病原真菌球孢白僵菌基因组编码12个序列及结构不同的LysM蛋白(命名Blys1-Blys12),不同蛋白基因在不同生长条件下的表达特征不同。其中6个基因在白僵菌侵染至昆虫血腔时高表达,定向敲除这6个基因的结果证明,Blys2和Blys5基因缺失显著影响白僵菌的杀虫毒力。生化分析表明,这两个蛋白均能结合几丁质,几丁质结合特异性受LysM结构域影响。GFP蛋白标记的实验表明,Blys2分泌后能够结合真菌细胞壁中的几丁质,Blys5能够保护细胞壁而免受几丁质酶的降解。同野生型菌株相比,缺失突变株于昆虫血腔中的发育速率下降、诱导昆虫免疫水平加强。有意思的是,使用植物病原真菌稻瘟病菌的LysM效应蛋白基因Slp1能够完成回补白僵菌Blys2和Blys5的缺失表型。研究结果证明,白僵菌LysM蛋白可作为效应分子介导真菌—昆虫的相互作用。这一研究成果建立了真菌—昆虫相互识别的效应机制。        该项工作得到了中科院战略先导B项目及国家重点研发项目的资助。

最新资讯
中科院8人获“全国先进工作者”称号
【光明日报】云南发现中国新记录植物大叶可爱花
“国之重器”上天入海 中国硬核科技越来越抢眼
新疆理化所从乌头属植物牛扁中发现新亚骨架类型二萜生物碱
合肥研究院在提升有序Double Half-Heusler热电性能研究中获进展
首届液态金属机器人前沿技术高峰论坛暨机器人大赛举办
南京地理所等在全球河道型水库水下地形建模和水量估算研究中获进展
武汉植物园在肯尼亚西部切兰加尼山区药用植物资源调查研究中获进展
合肥研究院发现针对慢性阻塞性肺疾病的高选择性PI3Kδ抑制剂
华南植物园在石斛花香物质香叶醇代谢调控研究中取得进展