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1 武汉植物园在钾肥对N2O温室气体排放的调控研究中取得新进展 2021-06-15

氮素(N)在植物生长和品质发育中起着重要的作用。然而,农作物的氮肥利用效率普遍较差。全球范围内,用于农业的氮肥约有50%未被植物吸收,而是以氨(NH3)、硝酸盐(NO3-)、氮氧化物(NOx)等形式流失到环境中,造成严重的环境破坏和气候变化。   钾(K)是主要的矿质营养素,是植物生长的关键。它对提高作物产量和品质起着重要作用。因此,全球钾肥需求将增加,预计2023年将达到约4570万公吨。长期大规模施用钾肥可能对土壤氮素转化过程和全球N2O排放产生重大影响,因为添加K+可以通过与NH4+竞争土壤吸附位点直接改变土壤氮的有效性,或通过植物对的N吸收利用影响根际环境而间接影响氮代谢相关微生物的活性。然而,很少有研究强调钾肥对N2O产生及其相关微生物的影响。   中国科学院水生植物与流域生态重点实验室、武汉植物园农业环境生态学科组李志国副研究员、陈鹏助理研究员和刘毅研究员,以武汉市郊区的农田土壤为材料,采用六种肥料处理(含钾和两种氮源)进行了盆栽试验。采用静态气相色谱法和高通量测序法,研究了K与不同形态氮的交互作用对N2O通量和硝化反硝化微生物群落丰度的影响。与不施肥对照(CK)相比,硝态氮、氨氮和钾肥的施用显著增加了N2O的排放。但是,钾和硝态氮肥的联合施用显著降低了平均N2O排放量28.3%,而钾和铵态氮的联合施用则增加了22.7%。氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)中硝化基因amoA的丰度随施氮和钾肥的变化而变化,而反硝化基因narG、nirK和norl与N2O的排放量密切相关。说明氮、钾肥及其交互作用主要通过改变土壤-植物系统中反硝化微生物功能基因的丰度来影响N2O的排放。氮钾配施下,土壤反硝化微生物副球菌属、Rubrivivax属、地杆菌属、链霉菌属和菌丝属是调控土壤N2O的排放的关键物种。   本研究得到国家重点研究发展计划(项目编号2016YFD0200108)、国家自然科学基金(项目编号41501313)和中国科学院知识创新计划(项目编号Y455434I02)的资助。研究成果以K fertilizer alleviates N2O emissions by regulating the abundance of nitrifying and denitrifying microbial communities in the soil-plant system为题,发表在国际期刊Journal of Environmental Management上(IF=5.641)。   论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479721006411 查看详细>>

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2 1类新药PA9159获批进入临床研究 2021-06-09

2021年6月2日,1类新药PA9159注册申请获得药物临床试验申请(IND)默示许可。PA9159的注册申请于2021年3月12日由CDE受理,适应症为季节性和常年性过敏性鼻炎。   PA9159属于新化学实体,2016年由上海药物所和温安洛研究院(Van Andel Institute)转让给柏拉阿图医药进行全球研发和推广,将开发预防和治疗季节性和常年性过敏性鼻炎、哮喘和慢性阻塞性肺疾病(COPD)、湿疹、神经性皮炎、异位性皮炎及皮肤瘙痒症等适应症。除了目前已经获批临床的季节性和常年性过敏性鼻炎适应症,PA9159计划于2021年下半年计划提交其他适应症的临床试验注册申请。   PA9159是一种糖皮质激素类药物。多年来,人们对糖皮质激素类药物的了解,大多从药物对糖皮质激素受体蛋白(GR)的功能及药效方面进行深入研究。业界一直在探寻GR的蛋白结构和功能之间的关系,但一直没有很好的办法来解析GR的蛋白结构。   上海药物所徐华强团队在糖皮质激素类药物的作用机制领域深入研究了十几年。2002年,团队第一个用X光衍射法得到了高清晰度的GR蛋白结合地塞米松药物的结构,该文章发表在2002年细胞(Cell)杂志,并为基于GR蛋白结构来设计药物奠定了基础。  2008年,徐华强团队在前期研究基础上又获得了糖皮质激素类药物脱酰可的发唑(DAC)和地塞米松(DEX)与GR复合物的高清晰蛋白结构。  基于对GR与药物相互作用的高清晰结构的深刻理解,徐华强团队在十几年的不断探索中,合成了大量先导化合物,进而对化合物药效和副作用做了进一步的深入研究,最终找到具有药效高、毒副作用低的理想化合物PA9159。糖皮质激素类药物PA9159的创新点在于,利用了原子水平的蛋白结构与药物计算机模拟对接相结合的技术,找到了可以增强药物活性及降低药物副作用的原子位点,并应用到新药分子设计中,成功设计出疗效好和副作用低的创新化合物。   对于季节性和常年性过敏性鼻炎的治疗,临床已上市药物有糠酸氟替卡松(fluticasone furoate,FF)、丙酸氟替卡松(fluticasone propionate,FP)、糠酸莫米松(mometasone furoate)、曲安奈德(triamcinolone acetonide)、布地奈德(budesonide)等,对鼻炎的控制效果尚佳。   在小鼠鼻炎模型的临床前药效试验表明,PA9159鼻喷雾剂对鼻炎症状的改善总体优于FF。临床前动物数据显示,PA9159鼻喷雾剂安全性高,毒副作用低于FF,有望成为新一代激素类药物。 查看详细>>

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3 武汉植物园在水文变化与氮磷添加对三峡水库消落区温室气体排放研究中取得新进展 2021-06-09

  水库消落区是水库水体季节性涨落,水陆衔接地带的土地周期性淹没而形成的一种特殊的库区生境,是生物地球化学循环的“热区”。近些年来,随着降雨格局的改变和人为建坝干扰的加剧,消落区面临着剧烈的水文变化的影响。而且,农业氮磷肥的使用量逐年上升,其利用率较低,大量氮磷肥流失随地表径流进入消落区和水体,进而对消落区生物地球化学循环产生较大影响。消落区温室气体(CO2、CH4和N2O)排放是全球变化生态学研究的热点之一,但目前有关消落区水文变化和氮磷输入增加对土壤温室气体排放的影响及其相关的微生物学机制还缺乏足够了解。   中国科学院水生植物与流域生态重点实验室、武汉植物园系统生态学学科组博士研究生石文俊在张全发研究员和叶琛研究员的指导下,针对三峡水库消落区面临的频繁水文变化及农业氮磷输入增加的实际问题,以三峡水库消落区为研究对象,开展原位控制实验,探讨水文变化与氮磷输入对消落区土壤温室气体排放的影响及其机制。研究结果表明,水文变化显著影响了三种温室气体的排放,其中长期淹没显著减少CO2和N2O的排放,但增加CH4的排放。氮磷同时添加促进三种温室气体的排放,而磷单独添加显著减少了N2O的排放。qPCR结果显示,长期水淹显著减少了甲烷氧化、硝化作用和反硝化作用相关功能基因丰度;而氮磷同时添加则增加了与三种温室气体产生过程相关的功能基因丰度。因此,水文变化和养分添加主要通过改变土壤环境因子(氧化还原条件、土壤湿度、土壤有机碳)及相关功能基因丰度来影响温室气体排放。利用百年尺度全球增温潜势(GWP)模型,估算三峡水库消落区落干时温室气体排放量约为0.83±0.08×106 tCO2-eq yr-1,长期水淹能减少温室气体排放量约为0.28×106 tCO2-eq yr-1,而氮磷同时输入将增加消落区温室气体排放量约为0.24×106 tCO2-eq yr-1。该研究对于厘清消落区生态系统碳排放机制和核算流域碳收支具有重要意义。   该研究得到了国家自然科学基金(31870498、32071634)、中国科学院青年创新促进会(2019334)支持。研究成果以Divergent effects of hydrological alteration and nutrient addition on greenhouse gas emissions in the Water Level Fluctuation Zone of the Three Gorges Reservoir,China为题,发表在国际期刊Water Research上。   论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135421005066#bib0026. 查看详细>>

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4 微生物所建成资源丰富的人肠道菌株资源库 2021-06-09

越来越多的证据表明,肠道微生物与宿主健康和生长发育密切相关,在未来人体健康管理和医疗产业发展中,肠道微生物资源潜力巨大,在揭示宿主表型与肠道菌群因果关系的研究中,发挥着至关重要的作用。目前,仅有不足半数的肠道微生物物种,成功地在实验室获得纯培养和命名。肠道微生物菌株资源的匮乏,极大的限制了肠道微生物的应用与研究。   鉴于肠道微生物菌株资源库的建设是开发利用肠道微生物的基础,是认知宿主—微生物互作机制中至关重要的一环,刘双江研究团队在过去的几年里一直致力于健康人群和模式动物肠道微生物菌株资源的培养和菌株资源库的构建2021年5月21日,Microbiome杂志报道了该团队构建健康人群肠道微生物菌株资源库(human gut microbe biobank,hGMB)的工作(Liu,Du et al.2021)。   hGMB包括400个不同的物种,其中有102个物种为首次分离、培养和鉴定,1170株代表性菌株保存在中国普通微生物菌种保藏中心,已经向科研界和产业界提供了数次菌株服务,支持肠道微生物功能开发和微生物-宿主互作的研究。为了更加充分发挥和挖掘菌株资源的价值,该资源库的物种信息已经在网站(hgmb.nmdc.cn)公布。   构建中华肠道微生物资源库具有长远的战略意义和经济社会价值。hGMB的构建历时两年,研究团队从239例来自不同地区和不同年龄的体检健康人群的新鲜粪便样品中挑取超过2万个单克隆,扩大培养后从中鉴定出超过1万个纯培养分离株,研究团队对全部本次发现的新物种进行了基因组测序和分类学描述与命名。   通过对健康人肠道宏基因组(n=1,129)分析,发现菌株资源库中的85个新物种出现在超过90%健康人肠道中。通过对全球人肠道16S扩增子数据(n=11,647)进一步分析表明,hGMB覆盖79%人肠道已知常见属和75%常见物种;与目前最大的人肠道基因组数据库UHGG比对发现,hGMB贡献了24个在肠道免培养组学研究中未被探测到却普遍存在的“暗”物种。   在此工作之前,刘双江团队还于2020年发表了迄今为止最大的模式动物小鼠肠道微生物资源库(mouse gut microbe biobank,mGMB),mGMB包含126种微生物及其基因组,其中77种微生物是首次成功分离培养的新物种,使得可培养的小鼠肠道微生物菌株资源从48个属增加到110个属、从76种增加到180种,且在此过程中形成了一套厌氧微生物分离培养与物种鉴定描述的最简标准化流程(Nat Comm,2020)。   hGMB工作由中国科学院微生物研究所刘畅、杜梦璇、热西丁?阿不都艾尼和于海英等人共同完成,刘双江研究员和刘畅博士为文章通讯作者。该项工作得到了中国科学院先导B专项(XDB38020300)和科技部国家重点研发计划(2019YFA0905601)的支持。   文章链接:https://doi.org/10.1186/s40168-021-01064-3      相关工作:   1.Liu,Chang#*;Du,Meng-Xuan#;Abuduaini,Rexiding#;Yu,Hai-Ying#;Li,Dan-Hua;Wang,Yu-Jing;Zhou,Nan;Jiang,Min-Zhi;Niu,Peng-Xia;Han,Shan-Shan;Chen,Hong-He;Shi,Wen-Yu;Wu,Linhuan;Xin,Yu-Hua;Ma,Juncai;Zhou,Yuguang;Jiang,Cheng-Ying;Liu,Hong-Wei;Liu,Shuang-Jiang*,Enlightening the Taxonomy Darkness of Human Gut Microbiomes With aCultured Biobank,Microbiome 9,119(2021).   2.Liu,Chang;Zhou,Nan;Du,Meng-Xuan;Sun,Yu-Tong;Wang,Kai;Wang,Yu-Jing;Li,Dan-Hua;Yu,Hai-Ying;Song,Yuqin;Bai,Bing-Bing;Xin,Yu-Hua;Wu,Linhuan;Jiang,Cheng-Ying;Feng,Jie;Xiang,Hua;Zhou,Yuguang;Ma,Juncai;Wang,Jun;Liu,Hong-Wei;Liu,Shuang-Jiang*,The Mouse Gut Microbial Biobank expands the coverage of cultured bacteria,Nature Communications,2020.11(1):79. 查看详细>>

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