植物氮素利用

天津大學表層地球系統(tǒng)科學研究院劉學炎教授與日本京都大學和美國海洋生物實驗室等研究者合作，開展極地苔原、溫帶森林、熱帶亞熱帶森林植物硝酸根來源和利用機制的原位研究，論文發(fā)表于《美國科學院院報》。研究采用新穎的硝酸根氮、氧同位素地球化學方法原理，結(jié)合土壤氮狀態(tài)、植物氮吸收和酶還原等指標，揭示土壤硝酸根是極地苔原植物的重要氮源。這更新了極地苔原植物氮有效性評價的認識，對更準確理解極地生態(tài)系統(tǒng)氮、碳動態(tài)及其隨環(huán)境如何變化具有重要意義。進一步量化了低緯度地區(qū)植物對大氣硝態(tài)氮的直接吸收，強調(diào)應用穩(wěn)定同位素研究大氣氮污染的作用。

大氣沉降—植物—土壤系統(tǒng)硝酸根分布關系研究（天津大學）（圖片來源于PNAS）

不同生態(tài)系統(tǒng)植物葉、根硝酸根離子濃度。（圖片來源于PNAS）

果蠅tsRNA的作用機制

北京大學生命科學學院陸劍課題組報道了果蠅中來源于tRNA的小RNA（tRNA-derived small RNAs， tsRNA）對靶基因的調(diào)控機制和在脅迫應答中的重要作用，論文發(fā)表于Nucleic Acids Research。研究提出了果蠅細胞中“tsRNA連環(huán)計”的脅迫應答模型。在脅迫條件下，生物體的細胞翻譯水平通常會下調(diào)。在“tsRNA連環(huán)計”模型中，首先tsRNA的生成會減少細胞中tRNA的豐度從而降低細胞整體翻譯水平；其次tsRNA通過序列互補特異性抑制細胞翻譯系統(tǒng)關鍵組分蛋白的mRNA自身翻譯，從而降低細胞的整體翻譯水平?；趖sRNA的連鎖反應使得細胞能夠迅速高效的產(chǎn)生脅迫應答。

豐富多樣的膳食纖維使人體腸道內(nèi)特定有益菌群升高

上海交通大學生命科學技術學院趙立平教授領導的國際合作團隊在腸道菌群中發(fā)現(xiàn)糖尿病營養(yǎng)干預的新靶標，研究論文發(fā)表于《科學》。該研究提出以生態(tài)學上的“功能群（guild）”來研究腸道菌群中的成員在人體健康和疾病中的作用，說明通過增加腸道中功能活躍的重要細菌成員來恢復或增強腸道生態(tài)系統(tǒng)中失去或減少的重要功能，是重建健康腸道菌群的關鍵，能夠幫助宿主改善疾病表型。該研究不僅為研究腸道菌群與慢性代謝性疾病的關系提供了可以借鑒的思路和分析方法，也說明以腸道關鍵菌為靶點進行個性化營養(yǎng)干預來調(diào)控腸道菌群是控制2型糖尿病的新的有效手段。

RNA m6A調(diào)控新機制

復旦大學生物醫(yī)學研究院刁建波、施揚、石雨江團隊和芝加哥大學何川課題組合作，開展Zc3h13調(diào)控核RNA m6A甲基化修飾及小鼠胚胎干細胞自我更新的研究，論文發(fā)表于Molecular Cell。研究發(fā)現(xiàn)Zc3h13對m6A的調(diào)節(jié)是通過控制復合物成員WTAP/Virilizer/Hakai的細胞定位而發(fā)生作用的。抑制Zc3h13表達導致復合物成員WTAP、Virilizer及Hakai蛋白發(fā)生由細胞核向細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移，同時伴隨甲基轉(zhuǎn)移酶Mettl3和Mettl14蛋白核內(nèi)組分的減少，從而抑制m6A的形成。在細胞中敲低WTAP、Virilizer和Hakai，Zc3h13的核內(nèi)定位并不受影響，這提示了Zc3h13在該復合物的細胞定位中具有獨特的作用。

新繪制人腦前額葉發(fā)育的單細胞圖譜揭示神經(jīng)元分化成熟機制

北京大學北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心、生命科學學院生物動態(tài)光學成像中心湯富酬研究組和中國科學院生物物理研究所王曉群研究組，與北醫(yī)三院喬杰研究組、首都醫(yī)科大學附屬安貞醫(yī)院張軍研究組聯(lián)合，利用單細胞轉(zhuǎn)錄組測序手段，繪制了人腦前額葉胚胎發(fā)育過程的單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，解析了人類胚胎大腦前額葉發(fā)育的細胞類型多樣性及不同細胞類型之間的發(fā)育關系，論文發(fā)表于Nature。該研究揭示了神經(jīng)元產(chǎn)生和環(huán)路形成的分子調(diào)控機制，并對其中關鍵的細胞類型進行了系統(tǒng)的功能研究，為繪制最終完整的人腦細胞圖譜奠定了重要的基礎。

前額葉皮層神經(jīng)元產(chǎn)生的兩個關鍵爆發(fā)期（圖片來源于北京大學）

人腦前額葉細胞發(fā)育圖示（圖片來源于北京大學）

藍藻生物學研究進展

西北農(nóng)林科技大學李明副教授、澳大利亞河流所肖曼博士生以及英國生態(tài)學與水文學研究中心Colin Reynolds教授合作，闡明了微囊藻群體形成機理以及形成群體對水華發(fā)生的作用，論文發(fā)表于Biological Reviews。研究提出了微囊藻群體形態(tài)變化的途徑和可能的誘導因素，解決了在室內(nèi)培養(yǎng)條件下不能誘導單細胞形成與野外形態(tài)類似的群體這個該領域全球性難題。該理論認為微囊藻單細胞在形成粗糙群體后，會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轸~害微囊藻、惠氏微囊藻和銅綠微囊藻群體形態(tài)，這個過程與大多數(shù)湖泊中微囊藻群體形態(tài)的季節(jié)演替相同。文章進一步概括了微囊藻形成群體的根本作用。

蛭類鎮(zhèn)痛或麻醉作用的機制研究

中國科學院昆明動物研究所賴仞研究員，中國科學院昆明植物研究所羅曉東研究員、廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院孫朝暉教授等，從森林山蛭唾液腺中分離出一個全新的神經(jīng)毒多肽家族，并將其命名為HSTX，研究論文發(fā)表于《藥理學界》。這個毒素家族的成員含有23至25個氨基酸殘基、擁有2個分子內(nèi)二硫鍵，并通過阻斷動物體內(nèi)的部分鈉離子通道，發(fā)揮神經(jīng)毒活性。森林山蛭為山蛭科山蛭屬動物，主要棲息在潮濕的山區(qū)草地或水域附近，體長約3厘米，在印度尼西亞、緬甸、越南、印度以及我國云南等地均有分布。與水蛭相比，山蛭個體偏小，單次吸血量少，需要多次進食。

組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶調(diào)控昆蟲性別的分子機制

中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所譚安江研究組和黃勇平研究組，報道了組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶Ash2調(diào)控家蠶性別的分子機制，論文發(fā)表于PLOS Genetics。家蠶組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶Ash2受到piRNA結(jié)合蛋白Siwi的特異性調(diào)控，其表達在Siwi突變體中被下調(diào)。Ash2和Siwi突變體都呈現(xiàn)出雌性個體雄性化的特征，揭示了Ash2和Siwi在家蠶的性別決定機制中發(fā)揮了類似的功能。而在Ash2突變體中Siwi蛋白的表達和組織定位均未受到影響，表明Ash2不是作為Siwi的上游因子發(fā)揮作用。免疫共沉淀結(jié)果證實Ash2可以直接結(jié)合Siwi蛋白，說明Ash2可以作為Siwi的co-factor參與家蠶的性別決定。