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  大气CO2浓度升高和干旱是影响气孔形态和气孔运动的环境因素,关系到作物水分关系维持和产量形成。目前已有较多研究报道CO2浓度升高可以缓解干旱胁迫对作物的负面影响。木质部汁液负载的脱落酸在调控气孔形态、抵御干旱胁迫的过程中发挥重要作用,但是大气CO2浓度升高可能会通过延迟气孔对干旱的响应而影响干旱适应过程。   中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员李向楠与丹麦哥本哈根大学教授刘福来团队,在作物响应大气CO2浓度升高和干旱胁迫研究中取得进展,在CurrentOpinioninPlantBiology发表题为ABA-mediatedmodulationofelevatedCO2onstomatalresponsetodrought的研究综述,系统总结大气CO2浓度升高与干旱胁迫的互作效应,提出高CO2浓度下作物水分利用效率的提高有助于作物的干旱适应。此外,高CO2浓度下作物碳同化效率的提高对作物根系发育和产量形成具有积极作用,而CO2浓度升高导致的碳同化增加也间接影响作物对氮素的吸收,该过程与作物所处的环境条件和水肥状况存在直接关系。研究需进一步明确大气CO2浓度升高调控气孔响应多种复合非生物胁迫的生理过程,为未来气候条件下提高作物水肥利用效率提供依据。  论文链接东北地理所等发表气孔响应CO2升高和干旱胁迫研究综述文章

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  近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)南海环流动力研究团队及合作者,在西太潜标观测的海流资料同化研究中取得进展,相关研究成果发表在JournalofGeophysicalResearch:Oceans上。  海洋数据同化是融合海洋观测与数值模拟、改进海洋环境预报的重要手段。受制于观测的海流廓线资料稀缺、海流时空变化较强的特点,相比于海洋温盐廓线及卫星观测同化,大洋潜标观测的海流同化是海洋资料同化的难点,且鲜有研究。  基于近年来我国在西太建立的潜标阵列提供的海流廓线观测资料,研究团队利用集合同化方法,发展了由波数空间向频率空间投影的低频选尺度海流同化方案。研究表明,海流同化较大程度上减小了模式对于北赤道逆流(如图)、赤道潜流等位置及强度低频变化模拟的误差。海流同化在低频时间尺度上可以一定程度改善海洋内部斜压结构的模拟,校正模式对有效位能的估计。  由于全球潜标观测阵列提供了针对关键海域环流系统的长时间宝贵观测序列,该研究对于全球海洋状态估计及海洋环流数值预报具有一定的应用价值。南海海洋所博士刘大年为论文第一作者,研究员舒业强为论文通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项(A类)等的资助。  论文链接:1、2 在145°E断面上,OSCAR(a)、控制试验(b)以及同化试验(c)的北赤道逆流流轴位置随时间的变化(颜色为0-30m平均速度);北赤道逆流强度随时间的变化(d);海表纬向梯度随时间变化(e)

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  近日,中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所纳米调控与生物力学研究中心研究员杜学敏团队与香港中文大学副教授张立合作,在Wiley旗下期刊AdvancedIntelligentSystems上,发表题为Intelligentpolymer-basedbioinspiredactuators:frommonofunctiontomultifunction的仿生智能驱动器研究进展综述。杜学敏团队成员、助理研究员崔欢庆与副研究员赵启龙为论文的共同第一作者,杜学敏为论文通讯作者。  为适应复杂变化的自然环境,自然界中生物演化出多样的驱动行为,如动态调节其身形、颜色和位置,以提升生物的生存能力。近年来,得益于自然界生物驱动行为的启发及刺激响应性高分子材料的发展,仿生驱动器得到长足发展,呈现出从单一变形驱动功能到集成感知、报告、运动等多功能演化趋势,由此赋予仿生驱动器适应环境变化反馈调控及自主执行任务的“智能”属性,拓展仿生驱动器的能力界限和应用场景。  在前期研究工作中,该团队在仿生智能驱动器的形变调控策略和机制(Adv.Mater.2017,29,1702231;Research,2019,2019,6398296;J.Mater.Chem.A,2018,6,24748)、多功能仿生智能驱动器构建(Adv.Funct.Mater.2020,1909202;Matter,2019,1,626;MaterialsHorizons,2020,7,1341)及在生物医学领域的创新应用(Natl.Sci.Rev.2020,7,629;Adv.Funct.Mater.2018,28,1801027;Adv.Mater.Technol.2019,4,1900566;Adv.Mater.Technol.2017,2,1700120;Microsystems&Nanoengineering,2020,6,58)等研究中取得进展。  该综述围绕上述研究及该领域中的代表性工作,总结从单功能到多功能演化的仿生智能驱动器的快速发展,讨论目前仿生智能驱动器在环境响应速度、灵敏度、精确度及多功能精准调控等方面存在的挑战,展望未来构建具有“感知-分析-驱动”更高智能的仿生驱动器。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会、广东省、深圳市等的资助。  论文链接 仿生智能驱动器:从单功能到多功能的演化

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  中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室面向可见光固体与光纤激光器的发展需求,研究Tb3+/Dy3+共掺的磷酸盐玻璃。利用Dy3+的敏化作用,解决Tb3+在玻璃基质中小吸收截面的缺点,增强其可见光发光效率。  研究团队实验发现,在磷酸盐玻璃中,敏化效应大幅提高Tb3+离子的光学J-O参数Ω2和Ω4/Ω6(分别可达21.60×10–20cm2和0.73)。在浓度为0.5mol%的Dy3+离子敏化效应作用下,Tb3+离子实现55%的泵浦光抽运效率,541nm的荧光发光强度增强4倍。实验测得Tb3+离子绿光荧光寿命达2.86ms,在已有的玻璃基质材料报道中结果较优。相关研究成果发表在JournaloftheAmericanCeramicSociety上。  利用稀土掺杂玻璃材料搭建的可见光固体/光纤激光器,在材料加工、显示技术、可见光通信和激光医疗领域具有应用潜力。氟化物玻璃因其低声子分布,目前在可见光波段增益玻璃中使用较多。然而,化学和机械性能差、制造困难以及成本昂贵等限制该材料更广泛的应用。上海光机所高功率激光单元技术实验室提出的Dy3+离子敏化的Tb3+掺杂磷酸盐玻璃,为发展低成本、高发光效率、高化学稳定性、高可靠性新型可见光激光玻璃提供新方向。  论文链接上海光机所高功率激光单元技术实验室合成的Tb3+/Dy3+共掺的磷酸盐玻璃。在450nm激光照射下磷酸盐玻璃Tb3+发射高亮度541nm荧光

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  中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘思金团队通过多方合作在颗粒物的环境过程、毒理与转化等研究中取得进展,相关研究成果陆续发表于Small,NanoToday和NPGAsiaMaterials等期刊上。  在自然环境场景下,颗粒物会发生复杂的环境转化过程,最终决定颗粒物的环境归趋与健康风险。该研究组发现,水环境条件的变化(如pH值、离子强度、有机分子组分),会引起银纳米颗粒(AgNPs)发生溶解、重结晶、聚集等多种转化过程,进而作用于多种重要的生物功能大分子(如GST和ERα),进而导致氧化应激损伤、细胞代谢紊乱和细胞死亡等(图一)。在大气环境中,臭氧则会加速颗粒物老化,改变其表面含氧化学基团与性质,影响颗粒物的红细胞与巨噬细胞毒性。  在纳米颗粒表面,生态大分子(如NOM、EPS、蛋白)会发生复杂的吸附过程,并形成环境冠(environmentalcorona)的界面结构,显著影响纳米颗粒的环境行为与生物效应。针对上述科学问题,该团队系统回顾并综述了纳米颗粒的环境冠界面特征、对纳米颗粒环境行为与生物效应的影响、环境冠影响纳米—生物界面作用的主要机理,提出了未来该领域研究所面临的主要问题与挑战(图二)。  在上述环境毒理研究的基础上,团队开展了纳米材料抗病原微生物的转化毒理研究,与复旦大学教授蔡启良合作发现,AgNPs能够更有效地诱导病毒感染细胞发生自噬,并通过直接破坏病毒颗粒以阻断其复制,从而抑制其集落形成。同时,该研究团队也对新型纳米制剂抗病原微生物的治疗策略与方法进行了评述与展望。研究人员与厦门大学教授郑南峰合作,基于理论模型分析,设计并制备了具有高抑菌活性的新型银纳米团簇(AgNCs)。AgNCs通过类过氧化物酶活性增强活性氧自由基产生、破坏氧化呼吸链电子传递、降低细菌运动能力、抑制生物膜形成,高效杀灭耐药性铜绿假单胞菌(P.aeruginosa),该研究工作为解决P.aeruginosa耐药性问题提出新思路(图三)。  以上研究工作得到了国家自然科学基金委、北京市自然科学基金委以及中科院国际合作项目的支持。  论文链接:1、2、3、4 图一.银纳米颗粒诱发细胞毒性机制的示意图图二.水环境中纳米颗粒表面形成“环境冠”的主要特征示意图图三.双亲性银纳米团簇抗多耐药细菌的作用机制示意图

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  地衣是由地衣型真菌和相应的藻类或蓝细菌组成的稳定共生生态系统。作为先锋生物,地衣在干热、寒冷、高海拔、强光照等恶劣环境下历经长期演化而形成其独特的适应能力。叶上衣目地衣型真菌(Strigulales)是典型的叶生地衣,主要生长在热带地区的树叶上,是特殊生境的地衣资源,其因分布范围广而成为热带地区比较具有代表性的叶生物种,也是为数不多地隶属于座囊菌纲的地衣型真菌。收集和深入认识特殊生境来源的地衣,对于充分发掘利用未知地衣物种的应用潜力及加强生物资源的储备具有重要意义。  中国科学院院士、中科院微生物研究所研究员魏江春研究组从中国热带地区采集大量地衣标本,结合表型和基因型进行综合研究,发现从海南岛采集的隶属于叶上衣目的新种Tenuitholiascusporinoides,其双层囊壁不会形成小室结构,且在某些生长发育阶段,子囊呈单层壁。已有研究表明,地衣型真菌中子囊顶器的结构是携带重要遗传信息的分类学特征,通常用于高阶的分类单元。该子囊顶器的结构不同于叶上衣目仅含的叶上衣科(Strigulaceae);多基因系统发育学分析也表明其代表该目一新科Tenuitholiascaceae中的一个新属Tenuitholiascus,进一步揭开座囊菌纲地衣型真菌的进化史。相关研究成果发表在IMAFungus上。  叶上衣属(Strigula)作为叶上衣科(Strigulaceae)中大的类群,学界主要依据形态学特征对其分类,其分类系统较为混乱。研究团队联合德国、巴西、古巴等大学的科研人员,按照表基结合的思路,综合研究世界范围来源的叶上衣科(Strigulaceae)标本,修订叶上衣属的分类标准。研究表明,不同谱系其基因型(SSU,LSU,TEF1-α和RPB2)和表型特征的差异使其足以代表物种水平以上的进化显著单元(EvolutionarySignificantUnit,ESU),因而将传统叶上衣属划分为六属。除狭义叶上衣属(Strigulas.str)外,恢复Phylloporis,Puiggariella,Raciborskiella和Racoplaca属,建立采集自中国海南的新属Serusiauxiella。该新属除参与共生的藻类与其他属不同外,其大分生孢子末端的附属丝结构呈现出独特的由缓慢至快速的生长行为,此现象可能与将大分生孢子固着在叶片表面有关。形态和序列分析结果揭示叶上衣科另外两个新属Flagellostrigula和Swinscowia。相关研究成果发表在Fungaldiversity上,是我国地衣学者主体工作发表在该期刊上的首篇成果。  该研究为深入探讨座囊菌纲真菌类群间的系统发育关系提供新线索,有利于完善该纲的真菌分类系统。基于此,魏江春研究组助理研究员蒋淑华受邀以主要作者身份参与座囊菌纲分类系统更新和修订项目(RefinedfamiliesofDothideomycetes:OrdersandfamiliesincertaesedisinDothideomycetes.Fungaldiversity,accept)。  研究工作获得微生物所菌物标本馆高级实验师邓红在研究过程中对标本管理的支持,魏江春与德国自由大学教授RobertLücking共同指导该研究工作,蒋淑华为论文第一作者,英国自然历史博物馆教授DavidL.Hawksworth参与研究并作出重要贡献。研究工作得到国家自然科学基金应急管理项目、青年基金的资助。  论文链接:1、2基于SSU,LSU,TEF1-α和RPB2基因的座囊菌纲系统发育树

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