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  1.3GHz9-cell超导腔广泛应用于欧洲X射线自由电子激光(XFEL)、美国直线加速器相干光源二期(LCLS-II)等各大加速器装置,也是环形正负电子对撞机(CEPC)、国际直线对撞机(ILC)等项目的关键设备。  10月19日,中国科学院高能物理研究所组织专家对该所1.3GHz9-cell细晶粒超导腔进行低温垂直测试(2.0K),测试结果显示:品质因数Q值为4.0E10@16.0MV/m;最大加速梯度Eacc达到22.7MV/m,此时Q值为3.9E10。该结果为目前国内1.3GHz9-cell超导腔Q值的最高记录,也是国产9-cell超导腔首次达到上海硬X射线自由电子激光和LCLS-II的设计指标(均为2.7E10@16.0MV/m),接近CEPC的垂直测试指标(3E10@24MV/m)。  研发过程中,高能所团队在超导腔加工工艺、电子束精细焊接工艺、腔表面处理工艺、低温测试、缺陷诊断等各个环节进行长期探索和优化,历经电抛光、氮掺杂、中温烘烤、中温退火等多种先进技术及工艺手段的研发,不断提高超导腔的加速梯度Eacc和品质因数Q,为1.3GHz9-cell超导腔取得先进的技术路线和优异的测试性能打下基础。 1.3GHz9-cell超导腔测试结果 1.3GHz9-cell超导腔测试结果

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  10月21日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心研究员黄朝锋研究组在PlantCell上在线发表题为RegulationofAluminum-ResistanceinArabidopsisInvolvestheSUMOylationoftheZincFingerTranscriptionFactorSTOP1的研究论文,揭示SUMO化和去SUMO化修饰调控STOP1蛋白功能和植物抗铝毒的新机制。  铝毒是作物在酸性土壤生产的主要限制因子,也是仅次于干旱的第二大非生物逆境。许多植物进化了以转录因子STOP1/ART1为核心的抗铝毒机制。黄朝锋研究组以往研究表明,铝毒主要在转录后水平调控STOP1蛋白的积累。为研究铝毒信号转导和STOP1的转录后调控机制,该研究组构建了AtALMT1启动子与荧光素酶基因(LUC)融合的报告基因系,并利用该报告基因系筛选鉴定抗铝毒新组分。  该研究筛选获得LUC报告基因和AtALMT1表达升高并对铝毒更抗的突变体rae5(RegulationofAtALMT1Expression5)。基因克隆发现,RAE5编码SUMO蛋白酶ESD4。  生化实验证明,RAE5/ESD4能够与STOP1直接互作并介导STOP1的去SUMO化。铝毒抑制STOP1的SUMO化,部分是铝毒在转录后水平促进RAE5/ESD4蛋白的积累所致。rae5/esd4突变并不改变STOP1蛋白积累和亚细胞定位,但突变体中STOP1SUMO化的升高使其对AtALMT1启动子的结合更强,对AtMATE启动子的结合更弱,从而导致AtALMT1表达的升高和AtMATE表达的降低。  进一步研究发现,STOP1有3个赖氨酸位点能被SUMO化:K40、K212或K395。阻断K40位点SUMO化不影响STOP1蛋白的积累,但分别减少和增加AtALMT1与AtMATE的表达,最终导致对铝毒更敏感;阻断K212位点的SUMO化不影响STOP1功能和植物抗铝毒能力;阻断K395单个位点以及所有3个位点的SUMO化降低STOP1蛋白的稳定性和AtALMT1、AtMATE的表达,从而导致对铝毒更敏感。  综上所述,该研究揭示了翻译后的SUMO化修饰对STOP1蛋白稳定性和功能以及植物抗铝毒的重要调控作用。博士毕业生方遒、博士后张杰为论文共同第一作者,黄朝锋为通讯作者。研究得到国家自然科学基金的资助。  论文链接 SUMO化调控STOP1蛋白功能与稳定性的工作模型。STOP1在三个赖氨酸位点受到SUMO化修饰:K40、K212或K395。STOP1的SUMO化修饰是可逆的,受到ESD4的去SUMO化调控,而ESD4蛋白的积累受铝毒正调控。esd4的突变致使STOP1的SUMO化水平升高,这将使STOP1对AtALMT1启动子的结合更强,而对AtMATE启动子的结合更弱,从而导致AtALMT1与AtMATE的表达分别升高和降低,最终导致植物更抗铝毒。阻断K40位点SUMO化促使AtALMT1表达的升高和AtMATE表达的降低,最终导致铝毒抗性的减弱;K40位点的突变不影响STOP1蛋白功能和植物抗铝毒;阻断K395单个位点以及所有3个位点的SUMO化降低STOP1蛋白的稳定性和AtALMT1、AtMATE的表达,从而导致对铝毒更敏感

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  土壤水分条件是微生物呼吸活性及生态功能实现的重要因素,干旱或极端淹水均不利于土壤中多数微生物实现最佳能量生产与代谢。土壤从干旱向淹水的转变过程会在短时间内发生,微生物活动受到刺激并被抑制。目前,对该过程中潜在微生物的响应机制仍缺乏了解。  中国科学院城市环境研究所研究员姚槐应研究组通过土壤DNA与RNA的提取,在基因和转录水平上对细菌和真菌的rRNA基因片段进行高通量测序分析,比较水稻土在淹水过程中当前所有(thetotal/presentcommunity)与潜在活性状态的微生物群落(thepotentiallyactivecommunity)变化的差异,并分析微生物在土壤迅速淹水后的群落演变轨迹。结果表明,细菌群落比真菌群落对淹水的响应更为敏感,且与酶活性相比,土壤呼吸与群落结构的变化具有更强的相关性;按照细菌物种相对丰度在时间上的聚类情况,细菌群落被分为快速、中间和延迟三种不同应答模式,各模式的群落在系统发育上存在保守关系,特别是由芽孢杆菌主导的中间应答模式菌群,可能在土壤生态系统过程起重要的生态作用。该研究揭示微生物群落迅速响应稻田土壤淹水过程的分子生态学机制。  相关研究成果以SimilarbutNotIdenticalResuscitationTrajectoriesoftheSoilMicrobialCommunityBasedonEitherDNAorRNAafterFlooding为题,发表在Agronomy(doi:10.3390/agronomy10040502)上。城市环境所硕士研究生朱义族为论文第一作者,姚槐应为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金项目的支持。图1.淹水后基于DNA与RNA的土壤细菌属相对丰度在时间上的变化热图图2.淹水后土壤微生物活性与细菌或真菌群落变化的关系

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  采用硫化物固态电解质的固态电池具有高安全、高能量密度、长循环寿命等优势,预计将比现有电池更轻、更持久、更安全、更便宜,被认为是下一代动力电池的发展方向之一。然而,硫化物固态电解质的界面电荷传输困难和界面稳定性差等问题制约电池的安全性、能量密度、循环寿命和快充性能,导致固态电池的产业化面临阻碍。因此,需发展界面高速传输和界面稳定化等固态电池关键技术,推动硫化物固态电池的发展。  中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员崔光磊带领的固态能源系统中心团队,聚焦动力电池发展的重点问题,发展硫化物固态电池界面高速传输和稳定化关键技术,取得重要成果,为解决固态电池产业化发展的难题奠定研究基础。2017年,通过仿生模拟设计一种聚合物导电纤维增韧技术,提高硫化物电解质的断裂强度;2018年,基于刚柔并济的设计理念,利用聚碳酸亚乙烯酯-Li10SnP2S12超分子化学作用,发展原位聚合一体化固态电池技术,获得比容量和循环性能优异的LiFe0.2Mn0.8PO4基室温固态锂电池(ACSAppliedMaterials&Interfaces2018,10,13588-13597);2019年,在认识有机无机复合电解质锂传输机制和构效关系的基础上,设计具有三维双连续导电相的聚合物-硫化物复合电解质,提出并发展离子和电子传输通道的原子尺度原位生成技术,实现电子、离子快速传输(室温离子电导率可达10-3Scm-1数量级以上),为开发高安全、高容量、快速充放电的固态锂电池提供技术支撑。  近日,青岛能源所崔光磊、副研究员马君与天津理工大学博士李超、教授罗俊,中科院物理研究所研究员谷林合作,采用原位扫描透射电镜差分相衬成像技术,实现钴酸锂/硫化物电解质界面锂离子传输的可视化研究,并通过设计制备具有非连续分布钛酸钡(BaTiO3)纳米单晶颗粒的界面结构,证明一种新型的内建电场和化学势耦合技术改善界面锂传输的可行性,为改善界面锂离子传输和提升电池快充性能提供新的技术方案。基于此,从超分子化学和界面构效关系的角度加深硫化物固态电池的科学问题理解,为理性设计高能量密度固态锂金属电池和解决其技术难题提供方案(AdvancedMaterials2019,31,1902029;Matter2020,2,805-815)。  研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院战略性先导科技专项、山东省科学技术厅等的支持。(a)原位扫描透射电镜差分相衬成像技术工作原理示意图;(b)钴酸锂/硫化物固态电解质界面锂传输行为的原位扫描透射电镜差分相衬成像结果;(c)内建电场和化学势耦合技术改善界面锂传输机制示意图

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  研究湖域退缩与湖水咸化对咸海湖岸生态组演化的影响具有重要的生态学意义,有助于解释湖岸生态组与环境条件间的相互作用。伴随咸海湖面退缩,干涸的湖床出露地表,被逐渐风化为土壤,形成广泛的现代环境参数梯度(如盐度),咸海是研究湖岸生态组响应湖域退缩的理想场所。目前,对于湖泊持续干涸导致岸上土壤中微生物如何随土壤地球化学和矿物学演化而变化的研究较为有限。  中国科学院新疆生态与地理研究所极端环境微生物研究团队研究员蒋宏忱、副研究员李丽、研究员李文均,与乌兹别克斯坦国立大学教授DilfuzaEgamberdieva,在咸海海岸采集不同出露时间(1970年至2018年)区域中的土壤/沉积物样品与各土壤区内优势植物体(地上部分)样品,对土壤进行地球化学和矿物组成分析,发现岸上土壤中的总可溶性盐(TSS:0.4-0.5g/L至71.3g/L)和蒸发岩矿物(如石膏、石盐)从远岸到近岸逐渐增加;采用Illumina测序技术,分析土壤与优势植物地上组织中的细菌和古菌群落构成,发现土壤中微生物多样性随可溶性盐分的增加而降低,样品间微生物群落的差异性与石膏和方解石矿物含量呈正相关;在所测环境变量中,矿物对所观察到的微生物变异贡献最大(如图)。相比而言,优势植物地上组织中的内生微生物群落与所测土壤地化变量无关,表明它们对土壤地球化学和矿物学变化的响应不同于对应的土壤微生物群落。该研究有助于了解咸海岸上土壤微生物群落对持续干旱引起的水位降低的响应,并为评估环境变化给湖岸生态组的影响提供科学理论依据。  相关研究成果以OnshoresoilmicrobesandendophytesresponddifferentlytogeochemicalandmineralogicalchangesintheAralSea为题,发表在ScienceofTheTotalEnvironment上。  论文链接 咸海岸边土壤地化与根际微生物/植物内生菌多样性相关性及土壤微生物的控制因素贡献

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  近日,中国科学院深圳先进技术研究院生物医药与技术研究所人体组织与器官退行性研究中心副研究员王国成团队与海军军医大学第一附属医院教授许硕贵团队合作,在纳米载药系统治疗骨髓炎研究中取得进展。  慢性骨髓炎是指由细菌引起的、并伴有骨质破坏的慢性炎症过程,常继发于急性骨髓炎,多由开放性创伤、多次骨折手术或细菌血源性播散引起,临床表现为患肢局部破溃流脓、组织水肿、死骨形成及寒战、高热、甚至感染性休克等全身症状,是临床骨科医生面临的难题。目前,临床治疗慢性骨髓炎的方法是通过手术彻底清除病灶(死骨和炎症组织),并结合长达4至6周全身抗生素治疗。但是长期全身大剂量使用抗生素具有较多副作用,可引发并发症(如耳毒症、肝肾毒性、肠胃相关并发症、影响骨骼发育等),且很难达到并维持骨髓炎感染部位所需的有效血药浓度。  通过药物载体实现抗生素局部递送,可避免全身抗生素治疗带来的副作用,且可实现抗生素在感染部位的持续高浓度释放。然而,局部高浓度的抗生素虽然能够有效控制感染,但是会对周围组织产生明显毒副作用,甚至干扰新骨形成。因此,理想的抗生素载体应具有双重功能,即能可控/持续释放抗生素来消除感染,同时具有高骨诱导活性以促进骨再生。目前,新抗生素载体的研发主要集中于优化其载药量和释放特性,在很大程度上忽视“如何抵消高浓度抗生素对骨再生的负面影响”问题。  生物活性离子对骨再生的促进作用已被证实,其中,硅离子在血管再生和骨再生方面的作用尤为明显。在前期工作中,王国成研究团队开发出多种含Si的骨修复材料,均具有较好的生物活性(Biomaterials,2020,232,119645;ACSAppl.Mater.Interfaces,2015,7,23412;Biomaterials,2013,34,13,3184;ColloidsandSurf.B,2019,176,420)。基于此,团队提出假设:生物活性Si离子可能有利于抵抗抗生素的负面作用。  为验证该假说,研究人员采用原位包裹法,将一定厚度的介孔生物活性玻璃(MBG)包裹到纳米羟基磷灰石(HAp)载体表面,通过负载抗生素(万古霉素),构建含Si的纳米药物递送系统。研究认为,相比于单纯的纳米HAp,MBG的引入可提高药物装载量并优化其缓释功能;体外细胞实验结果证明,相比于HAp载药组,MBG包裹纳米载药系统能够更好地促进成骨细胞增殖和成骨分化;慢性骨髓炎动物模型实验结果表明,与单纯的HAp载药组相比,MBG包裹的载药系统可抑制感染,由于引入Si离子,因而能够减少万古霉素对细胞的副作用,从而提高感染部位的骨再生能力。研究人员通过在含有万古霉素的培养基中加入Si离子,进行细胞培养实验,进一步证实Si离子可缓解万古霉素对成骨细胞造成的负面作用。目前,研究团队针对相关的分子机制展开研究。  相关研究成果以Siliconincorporationintohydroxyapatitenanocarriercounteractsthesideeffectsofvancomycinforefficientchronicosteomyelitistreatment为题,发表在ChemicalEngineeringJournal上。深圳先进院助理研究员徐正江、海军军医大学第一附属医院博士夏琰和周潘宇为论文的并列第一作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省科学技术计划、深圳市科技研究基金和上海市青年科技英才扬帆计划等的资助。  论文链接 介孔生物活性玻璃包裹纳米羟基磷灰石负载万古霉素治疗慢性骨髓炎的示意图

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