科研進(jìn)展*

基于等離激元的全光邏輯和半加器研究取得新進(jìn)展

中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）徐紅星研究組將幾條銀納米線組裝在一起形成具有輸入端和輸出端的簡單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過控制輸入光的偏振和相位，可以在微觀尺度上控制等離激元的傳播方向，從而可以控制輸出端的光強(qiáng)?；诖耍娮訉W(xué)上的基本邏輯運(yùn)算（與、或、非）可以用光來實(shí)現(xiàn)。另外，四終端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以作為半加器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算。并且，他們利用量子點(diǎn)發(fā)光對(duì)銀納米線中傳播的等離激元的近場分布進(jìn)行了成像，揭示了這些基于等離激元的全光邏輯元件的工作原理：即被兩束光激發(fā)的等離激元在納米波導(dǎo)中發(fā)生干涉，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中作為主干的納米線上的光場分布得到調(diào)控。另外，徐紅星研究員與瑞典Chalmers大學(xué)Mikael Kall教授合作，發(fā)現(xiàn)了金屬納米線在不同介質(zhì)界面上等離激元傳播的非常強(qiáng)的輻射方向性。

上述結(jié)果分別發(fā)表在同一期的Nano Lett.上。這些研究結(jié)果對(duì)于認(rèn)識(shí)傳播的等離激元的性質(zhì)、設(shè)計(jì)基于等離激元的納米光學(xué)元件以及構(gòu)建納米光學(xué)回路和處理器等具有重要意義。

相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)捕獲到最重反物質(zhì)原子核

多位中國科學(xué)家參加的美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室RHIC-STAR國際合作組探測到氦核的反物質(zhì)粒子——反氦核。這種新型粒子又名反阿爾法粒子，是迄今為止所能探測到的最重的反物質(zhì)原子核。位于紐約長島的美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC)利用兩束接近于光速的金核對(duì)撞來模擬宇宙大爆炸，產(chǎn)生類似于早期宇宙的物質(zhì)形態(tài)。這種劇烈的碰撞產(chǎn)生大約等量的夸克和反夸克物質(zhì)，其中一部分穩(wěn)定的反物質(zhì)可以在與正物質(zhì)湮滅之前在STAR探測器中留下清晰的信號(hào)。STAR合作組利用中國科學(xué)家主持研制的先進(jìn)大型飛行時(shí)間探測器（TOF）探測到18個(gè)反物質(zhì)氦4原子核的信號(hào)。STAR合作組是由來自12個(gè)國家的54家科研單位組成，其中STAR中國合作組成員包括中科院上海應(yīng)用物理所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中科院近代物理所、清華大學(xué)、華中師范大學(xué)、山東大學(xué)等。該研究成果在線發(fā)表在Nature上。

拓?fù)浠衔镅芯咳〉眯逻M(jìn)展

中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）靳常青研究組和方忠研究組密切合作，在三維拓?fù)浠衔顱i2Te3中成功地觀察到壓力誘導(dǎo)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。他們生長了高質(zhì)量的P型Bi2Te3單晶，在3—6GPa壓力范圍發(fā)現(xiàn)了Tc≈3K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。進(jìn)一步研究表明，這種轉(zhuǎn)變（電阻陡降）的溫度隨外加磁場向低溫端移動(dòng)，表明轉(zhuǎn)變的超導(dǎo)屬性。結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)表明，在上述壓力區(qū)間Bi2Te3依然保持常壓相構(gòu)型，基于實(shí)驗(yàn)測量的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，第一性原理計(jì)算證實(shí)母體相依然具有拓?fù)鋵傩?。即在呈現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的壓力區(qū)間，Bi2Te3的表面態(tài)依然具有Dirac錐的特征，所以形成體材料超導(dǎo)的p-型載流子費(fèi)米面與Γ-點(diǎn)附近的Dirac表面態(tài)相對(duì)獨(dú)立。與斯坦福大學(xué)張首晟教授合作，類比He3的Balian-Werthamer相，進(jìn)一步探討了在Bi2Te3實(shí)現(xiàn)具有自旋三重態(tài)的體態(tài)拓?fù)涑瑢?dǎo)的可能。相關(guān)工作發(fā)表在PNAS上。

高分子薄膜去潤濕誘導(dǎo)有序圖案構(gòu)筑取得系列成果

中科院長春應(yīng)化所高分子化學(xué)與物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室韓艷春課題組圍繞“高分子薄膜去潤濕誘導(dǎo)有序圖案構(gòu)筑”這一重要主題展開了多年研究，取得了系列研究成果。近期，該課題組為Progress in Polymer Science撰寫了相關(guān)綜述文章。

綜述系統(tǒng)介紹了高分子薄膜去潤濕機(jī)理，然后從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面就高分子薄膜去潤濕誘導(dǎo)有序圖案構(gòu)筑展開了廣泛而深入的討論，包括物理、化學(xué)圖案化基底誘導(dǎo)的去潤濕圖案化、物理受限條件下的去潤濕圖案化、薄膜表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)誘導(dǎo)的去潤濕圖案化和三相線運(yùn)動(dòng)過程誘導(dǎo)的去潤濕圖案化等。最后就高分子薄膜潤濕誘導(dǎo)圖案化技術(shù)與其他技術(shù)的交叉結(jié)合以及應(yīng)用進(jìn)行了深入討論，并對(duì)高分子薄膜去潤濕誘導(dǎo)有序圖案構(gòu)筑的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

Janus膠體材料研究取得系列進(jìn)展

中科院化學(xué)所高分子物理與化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員以乳液界面為模板，利用乳液界面的Janus性質(zhì)誘導(dǎo)溶膠-凝膠在其界面自組裝制備了Janus中空球。Janus中空球作為容器能選擇性地在空腔內(nèi)裝載物質(zhì)，為中空微球在油水分離和可控釋放等方面的應(yīng)用提供了新途徑。結(jié)果發(fā)表于Chem.Commun.上。

將上述Janus中空球碎裂可得到Janus納米片材料，Janus片的組成和結(jié)構(gòu)可調(diào)。Janus片作為顆粒乳化劑，能高效穩(wěn)定流體，如可在空氣中獲得穩(wěn)定的“干液滴”（dry droplets）。通過選擇生長物質(zhì)賦予其功能性，如在親水一側(cè)吸附磁性Fe3O4納米粒子得到磁響應(yīng)性的Janus復(fù)合片，同時(shí)不改變其潤濕性，實(shí)現(xiàn)乳液液滴的磁操縱。上述特性在油水分離和強(qiáng)化采油等領(lǐng)域中具有重要意義。相關(guān)研究結(jié)果近期在Angew.Chem.Int.Ed.發(fā)表后，被Nature China的Research Highlights欄目評(píng)述報(bào)道。

研究發(fā)現(xiàn)金氮復(fù)合物中存在等瓣相似性

中科院大連化物所唐紫超研究員與廈門大學(xué)呂鑫教授合作研究發(fā)現(xiàn)金氮復(fù)合物中存在等瓣相似性。為了在分子尺度上研究氮?dú)夥肿优c金團(tuán)簇的相互作用，唐紫超研究組利用激光濺射團(tuán)簇源合成了一系列的金氮團(tuán)簇正離子，并獲得了其高分辨的時(shí)間飛行質(zhì)譜。詳細(xì)的計(jì)算和理論研究表明，這些幻數(shù)團(tuán)簇具有高對(duì)稱性和高穩(wěn)定性。進(jìn)一步的成鍵以及分子軌道分析等證明，這些幻數(shù)團(tuán)簇中[AuN2]+組分與[H]+質(zhì)子非常類似。根據(jù)等瓣相似原理的定義，這兩個(gè)分子或者片段的前線軌道具有相同的數(shù)目，相同的對(duì)稱性，相同的電子布局以及相同的激發(fā)態(tài)，即[AuN2]+組分與[H]+質(zhì)子之間等瓣相似。

這是繼[AuPPh3]+和質(zhì)子[H]+之間等瓣相似性發(fā)現(xiàn)之后的又一重要發(fā)現(xiàn)，對(duì)于金氮復(fù)合物的合成、化學(xué)固氮具有重要的意義。該工作發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

Science發(fā)表關(guān)于自組裝分子機(jī)器的合作研究成果

中科院化學(xué)所光化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室江華研究組與歐洲化學(xué)生物學(xué)研究所（法國）Ivan Huc教授合作，通過動(dòng)態(tài)組裝構(gòu)建了基于螺旋與線型分子主客體相互作用的分子機(jī)器，并在分子水平上實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)動(dòng)的調(diào)控。研究人員采用了動(dòng)態(tài)自組裝方法使螺旋分子很慢地纏繞到線型客體分子上，一旦形成螺旋-線型分子主客體絡(luò)合物后，螺旋分子就能夠在線型分子上快速運(yùn)動(dòng)而不發(fā)生離解。在主客體絡(luò)合物形成過程中螺旋分子發(fā)生解折疊和再折疊，同時(shí)螺旋分子的長度必須和線型分子的絡(luò)合點(diǎn)嚴(yán)格匹配，但是不要求二者間的不可逆固定，這是與經(jīng)典的輪烷分子機(jī)器的顯著不同，也是合成該類分子機(jī)器的最大優(yōu)勢。研究人員利用質(zhì)子化和去質(zhì)子化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)螺旋分子運(yùn)動(dòng)的調(diào)控。

該研究工作所建立的模塊設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)組裝方法為設(shè)計(jì)新型多位點(diǎn)控制的超分子自組裝體系開辟了新途徑。這一研究結(jié)果發(fā)表在Science上（相關(guān)圖片請見封面）。

碳納米管內(nèi)手性催化加速現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)

大連化物所李燦院士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)采用手性修飾劑cinchonidine（CD）修飾限閾在碳納米管管腔中的Pt納米粒子，發(fā)現(xiàn)該催化體系在α-ketoesters的手性氫化反應(yīng)的活性TOF（turnover frequency）高達(dá) 1.2×105h-1，手性選擇性達(dá)到96%ee，碳納米管管腔中Pt納米粒子的催化活性和手性選擇性顯著高于碳納米管管腔外Pt納米粒子的催化性能（TOF∶1.5×104h-1，75%ee），也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前報(bào)道的最好的Pt/Al3O2催化劑的性能（TOF∶1.0×104h-1，90%ee）。初步研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管管腔對(duì)手性修飾劑CD及底物顯示極強(qiáng)的富集作用，這可能是碳納米管內(nèi)手性催化反應(yīng)活性和手性選擇性大幅提升的主要原因之一。發(fā)現(xiàn)碳納米管內(nèi)的手性催化加速現(xiàn)象為發(fā)展高效多相手性催化合成提供了一種新的策略，也啟發(fā)人們對(duì)多相手性催化機(jī)理的認(rèn)識(shí)。

這項(xiàng)研究工作最近發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.上，著名的手性催化學(xué)者、加拿大Laval大學(xué)的McBreen教授給予該研究很高評(píng)價(jià)。

三維離散納米結(jié)構(gòu)可控組裝及性質(zhì)研究獲重要進(jìn)展

中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生所王強(qiáng)斌課題組與武漢病毒所納米生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室合作，通過基因工程手段對(duì)天然病毒納米顆粒結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了病毒納米顆粒表面特異性功能化，并以此結(jié)構(gòu)為支架，高效構(gòu)建了病毒納米顆粒內(nèi)部包裹一個(gè)量子點(diǎn)、表面含有特定數(shù)目（1—12）的金納米顆粒的三維離散納米結(jié)構(gòu)。這種金納米粒子-量子點(diǎn)雜化離散結(jié)構(gòu)為定量研究金納米粒子與量子點(diǎn)之間的能量傳遞規(guī)律提供了理想的模型。實(shí)驗(yàn)研究和理論模擬一致發(fā)現(xiàn)，病毒納米顆粒表面的小粒徑金納米粒子之間的表面等離子體共振耦合效應(yīng)較弱，但這些金顆粒對(duì)量子點(diǎn)熒光具有累加淬滅效應(yīng)。

這種通過病毒納米顆?？烧{(diào)、高產(chǎn)率構(gòu)建三維離散納米結(jié)構(gòu)的策略，可以推廣到其他的蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)，并且在生物檢測、靶向輸運(yùn)以及能量收集等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。該工作發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

質(zhì)子觸發(fā)的螺旋體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化及發(fā)光機(jī)制研究取得新進(jìn)展

福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張杰課題組，利用羧基取代的新型柔性聯(lián)吡啶鎓鹽，基于氫鍵作用構(gòu)筑了分別具有單股螺旋和三股螺旋結(jié)構(gòu)的超分子組裝體，通過控制pH值成功實(shí)現(xiàn)了三螺旋體和單螺旋體在水介質(zhì)條件下的可逆轉(zhuǎn)化，從分子水平上揭示了羧基間氫鍵模式對(duì)螺旋體轉(zhuǎn)化的重要影響；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，伴隨著螺旋體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，化合物呈現(xiàn)出質(zhì)子響應(yīng)的發(fā)光行為。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

有機(jī)催化合作研究取得重要突破

中科院上海藥物所王衛(wèi)研究組與華東理工大學(xué)藥學(xué)院李劍課題組合作發(fā)現(xiàn)了一個(gè)嶄新的亞胺催化氧化烯胺活化方式：直接將烯胺氧化變成亞胺。研究表明，在二級(jí)氨催化劑存在下，用IBX作為氧化劑可把烯胺快速轉(zhuǎn)變成亞胺離子。該方法已經(jīng)成功運(yùn)用于簡單醛的b位不對(duì)稱官能團(tuán)轉(zhuǎn)化。更為重要的是，該方法成功地實(shí)現(xiàn)了一系列新穎的、對(duì)映選擇性高的串聯(lián)反應(yīng)包括三步和四步串聯(lián)反應(yīng)，為高效合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、含多個(gè)官能團(tuán)的手性結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)重要的途徑。這個(gè)方法操作簡單、反應(yīng)條件溫和、合成效率高，在有機(jī)和藥物合成上具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

該成果發(fā)表在Nature Communications上，同時(shí)審稿人對(duì)這項(xiàng)工作給予了極高的評(píng)價(jià)。

水溶液中離子團(tuán)簇化合作研究取得重要成果

中科院大連化物所莊巍研究組與美國萊斯大學(xué)鄭俊榮教授合作，運(yùn)用二維紅外光譜學(xué)結(jié)合泵浦/探針，以各向異性輕、重氰酸堿鹽作為探針探測周圍的能量轉(zhuǎn)移，通過與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的擬合，揭示了 水 溶 液 中 LiSCN、NaSCN、KSCN 和CsSCN的離子團(tuán)簇化現(xiàn)象。研究結(jié)果表明，在近飽和的KSCN水溶液(water/KSCN摩爾比率=2.4/1)中，95%陰離子形成離子團(tuán)簇。旋轉(zhuǎn)各向異性測量結(jié)果表明，離子簇的尺度接近于18個(gè)陰離子，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分子動(dòng)力學(xué)理論模擬結(jié)果吻合得很好。當(dāng)稀釋溶液或者轉(zhuǎn)換成更小的堿金屬離子（鈉或鋰）時(shí)，在離子團(tuán)簇中探測到的陰離子比例降低；銫作為最大的穩(wěn)定堿金屬，相應(yīng)的獲得最高的團(tuán)簇比例。該振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移方法使研究種類繁多的其他快短程分子相互作用成為可能。

相關(guān)研究成果發(fā)表在PNAS上，并被Science雜志highlight報(bào)道。

石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的制備及應(yīng)用研究取得重要進(jìn)展

沈陽材料科學(xué)國家（聯(lián)合）實(shí)驗(yàn)室成會(huì)明、任文才帶領(lǐng)的石墨烯研究團(tuán)隊(duì)采用兼具平面和曲面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的泡沫金屬作為生長基體，利用CVD方法制備出具有三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的泡沫狀石墨烯體材料。研究發(fā)現(xiàn)，這種石墨烯體材料完整地復(fù)制了泡沫金屬的結(jié)構(gòu)，石墨烯以無縫連接的方式構(gòu)成一個(gè)全連通的整體，具有優(yōu)異的電荷傳導(dǎo)能力、～850 m2/g的比表面積、～99.7%的孔隙率和 ～5 mg/cm3的極低密度。這種方法可控性好，易于放大，通過改變工藝條件可以調(diào)控石墨烯的平均層數(shù)、石墨烯網(wǎng)絡(luò)的比表面積、密度和導(dǎo)電性，并且采用基體卷曲的方法，研究人員可制備出170×220 mm2及更大面積的石墨烯泡沫材料。

相關(guān)研究成果于Nature Materials上在線發(fā)表。該成果為具有特定結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用的石墨烯三維體材料的制備提供了一個(gè)基本策略，為石墨烯在柔性導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熱管理、電磁屏蔽、吸波、催化、傳感及儲(chǔ)能材料等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

智能所納米器件研究取得重要成果

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)院智能所仿生功能材料與傳感器件研究中心劉錦淮研究員、黃行九研究員負(fù)責(zé)的研究組提出了利用不同晶格取向的“T”型納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑納米分流器器件的概念，他們運(yùn)用納米操縱平臺(tái)及微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）工藝手段，構(gòu)筑了主干和分枝分別為[101]和[010]方向生長的“T”型SnO2納米線分流器件。該“T”型納米分流器件的具有類似場效應(yīng)管的作用，不需要外加?xùn)艠O(Gate)，三個(gè)端點(diǎn)均可以輪換作為柵極，其它兩個(gè)端點(diǎn)則可以作為源極(Source)和漏極(Drain)。研究結(jié)果表明：T-型SnO2納米結(jié)構(gòu)的任意兩端之間電流大小和方向可通過T-型結(jié)構(gòu)的第三端進(jìn)行調(diào)控，且與晶體生長方向以及不同晶面形成的結(jié)之間具有很大的關(guān)系。該器件的分流性能完全符合基爾霍夫定律（Kirchhoff laws）。

該研究成果發(fā)表在Materials Today上。評(píng)審人對(duì)該項(xiàng)研究工作給予了很高的評(píng)價(jià)。

硫肽類抗生素的生物合成研究獲重要進(jìn)展

上海有機(jī)所生命有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員在前期工作基礎(chǔ)上，分別以代表性成員Nosiheptide（NOS）和Thiostrepton（TSR）為對(duì)象、開展了針對(duì)硫肽類抗生素結(jié)構(gòu)多樣性的個(gè)性化探索。研究發(fā)現(xiàn)，NOC和TSR都具有一個(gè)相同的C-末端酰胺結(jié)構(gòu)單元，但是在形成機(jī)制方面卻完全不同（結(jié)果分別發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.上）。這一有趣的現(xiàn)象反映了不同策略構(gòu)筑相同結(jié)構(gòu)單元的“趨同性”。

最近，研究人員又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)S-腺苷甲硫氨酸（SAM）依賴的新型酶蛋白NosL，以自由基介導(dǎo)的方式獨(dú)立負(fù)責(zé)了3-甲基-2-吲哚酸（MIA）的合成，這一復(fù)雜的轉(zhuǎn)化包含了不同尋常的“片段化重組”（Fragmentation-Recombination）過程。在體內(nèi)和體外研究相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究人員對(duì)NosL蛋白及其催化的反應(yīng)進(jìn)行了包括各種譜學(xué)手段在內(nèi)的鑒定和表征，確定了相應(yīng)的底物、產(chǎn)物（包括部分副產(chǎn)物和中間產(chǎn)物）和輔助因子，分析了C2-C3鍵斷裂的模式，并推導(dǎo)了NosL的酶學(xué)機(jī)制。這一研究結(jié)果以全文的方式發(fā)表在Nat.Chem.Biol.上。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的生物化學(xué)家S.J.Booker教授在同期雜志上對(duì)該發(fā)現(xiàn)的意義進(jìn)行了專文評(píng)述。

微藻生物能源副產(chǎn)物安全性問題研究取得進(jìn)展

中科院武漢植物園系統(tǒng)生態(tài)學(xué)科組王偉波博士在新近刊發(fā)在Science的一篇評(píng)論中指出：藻類生物能源副產(chǎn)物在開發(fā)（加工）過程中不僅要注意維持其效能，更要注意其安全性。如果期待將微藻生物能源開發(fā)成食品或動(dòng)物飼料，必須對(duì)其營養(yǎng)質(zhì)量和毒理學(xué)安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。微藻中核酸相對(duì)較高，可能會(huì)增加人體血液中尿酸的含量，從而增加痛風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)；高密度培養(yǎng)微藻可能會(huì)誘發(fā)次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，如水華藻類中的毒素，這些產(chǎn)物可能對(duì)人類的健康產(chǎn)生新的威脅。另外，藻類在培養(yǎng)和加工過程中，特別是在大尺度的開放培養(yǎng)過程中，更易受到環(huán)境污染物和生物污染物的污染，環(huán)境污染物主要包括重金屬（主要來自于營養(yǎng)鹽和水源）和有機(jī)化合物（主要是抗生素和殺蟲劑），生物污染物主要包括非目標(biāo)藻類、真菌、昆蟲和細(xì)菌。該評(píng)論最后指出：在將微藻生物能源副產(chǎn)物應(yīng)用于食品或動(dòng)物飼料之前，必須要建立詳細(xì)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

研究發(fā)現(xiàn)蘭科欺騙性傳粉新機(jī)制

中科院昆明植物所任宗昕博士在導(dǎo)師李德銖研究員和王紅研究員的指導(dǎo)下，通過對(duì)中國特有珍稀瀕危植物毛瓣杓蘭（Cypripedium fargesii）歷時(shí)4年的傳粉生態(tài)學(xué)研究，確定了雙翅目扁足蠅科的扁足蠅（Agathomyia sp.）為其傳粉昆蟲。該類昆蟲作為有花植物的傳粉者被首次報(bào)道。扁足蠅卵和幼蟲在大型真菌的子實(shí)體上發(fā)育，幼蟲以子實(shí)體為食，成蟲以真菌孢子為食。毛瓣杓蘭不為扁足蠅提供任何形式的報(bào)酬，帶斑點(diǎn)的葉片和花氣味擬態(tài)被枝孢菌感染的葉片，從而達(dá)到誘騙扁足蠅傳粉的目的，這在有花植物的傳粉中是一種全新的擬態(tài)方式。毛瓣杓蘭對(duì)扁足蠅有很高依賴性，這個(gè)特化傳粉系統(tǒng)使得該種蘭花有較高的滅絕風(fēng)險(xiǎn)。

研究論文在線發(fā)表于PNAS，并被該雜志當(dāng)期重點(diǎn)推薦。審稿專家認(rèn)為，該研究是傳粉生態(tài)學(xué)一個(gè)令人興奮的發(fā)現(xiàn)，為傳粉昆蟲譜增加了一個(gè)新的類群，其中葉片參與擬態(tài)過程令人稱奇；該研究揭示了一種新的欺騙性傳粉機(jī)制，這種擬態(tài)方式可能在蘭科植物的食物擬態(tài)和真菌擬態(tài)中架起一座橋梁。

細(xì)胞壁合成底物運(yùn)送的分子機(jī)理研究獲重要進(jìn)展

中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)所周奕華課題組通過鑒定一個(gè)新的水稻脆稈突變體bc14發(fā)現(xiàn)，其野生型基因編碼高爾基體定位的尿苷二磷酸-葡萄糖（UDP-Glucose）轉(zhuǎn)運(yùn)子參與細(xì)胞壁多糖合成。對(duì)bc14突變體的詳細(xì)表型分析發(fā)現(xiàn)，基因突變引起次生壁結(jié)構(gòu)異常和纖維素含量下降，導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度顯著下降和生長發(fā)育缺陷?；蚩寺『突パa(bǔ)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，突變表型是由核苷酸糖轉(zhuǎn)運(yùn)子(Oryza sativa Nucleotide Sugar Transporter1)基因的錯(cuò)義突變引起。水稻原生質(zhì)體表達(dá)BC14/OsNST1融合熒光蛋白載體發(fā)現(xiàn)該蛋白定位于高爾基體中。體外酶活實(shí)驗(yàn)證明，該轉(zhuǎn)運(yùn)子具有尿苷二磷酸—葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)活性。細(xì)胞壁成分的詳細(xì)分析證實(shí)，突變體基質(zhì)多糖中葡萄糖含量明顯下降。

該研究證實(shí)了高爾基體定位的核苷糖轉(zhuǎn)運(yùn)子在細(xì)胞壁多糖合成中的重要作用，為解析細(xì)胞壁生物合成的生化和生物學(xué)機(jī)制提供了關(guān)鍵的證據(jù)，解決了該領(lǐng)域中一個(gè)長期懸而未決的重要問題。這項(xiàng)工作于PNAS在線發(fā)表。

遼西白堊紀(jì)化石填補(bǔ)哺乳動(dòng)物中耳演化重要環(huán)節(jié)

在最近出版的Nature中，中科院古脊椎動(dòng)物與古人類所客座研究員孟津和他的合作者王元青、李傳夔研究員描述了一件化石標(biāo)本，代表了三尖齒獸類的一個(gè)新種——胡氏遼尖齒獸(Liaoconodon hui)。其下頜成分已經(jīng)開始轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)生哺乳動(dòng)物中耳的聽小骨。該種的外鼓骨和錘骨已經(jīng)不再和齒骨接觸，但仍然通過一細(xì)長的骨化麥?zhǔn)宪浌桥c下頜相連。

研究者們認(rèn)為在哺乳動(dòng)物的演化過程中，麥?zhǔn)宪浌菓?yīng)該起著保持穩(wěn)定的作用，連接齒骨和已經(jīng)分離的聽小骨。這件來自中國白堊紀(jì)地層已經(jīng)絕滅的小哺乳動(dòng)物化石標(biāo)本的發(fā)現(xiàn)，填補(bǔ)了哺乳動(dòng)物中耳形成之謎中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

中國科大和哈佛大學(xué)科學(xué)家揭開百合綻放之謎

中國科技大學(xué)梁海弋教授與美國哈佛大學(xué)馬哈德文教授通過合作研究，向人們展示了百合花開放的真相。他們根據(jù)攝像機(jī)記錄的百合花盛開的全過程，發(fā)現(xiàn)白合花瓣的邊緣比中間部分要長，而這一不均勻生長特性在花瓣上產(chǎn)生了很大的力，最終使花朵綻放。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，花瓣邊緣比中脈的生長速率快40%以上。由此，科學(xué)家們認(rèn)為，花瓣生長速度上的差異，使邊緣受到很大的膨脹力而中間區(qū)域受到拉力；花瓣在這種不均勻生長導(dǎo)致的內(nèi)力作用下逐步向外彎曲，在花瓣邊緣上逐步產(chǎn)生褶皺，最終完全綻放。進(jìn)一步的理論與數(shù)值模擬揭示了開花過程中花瓣內(nèi)力的變化?？茖W(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn)，在花蕾開放初期，邊緣膨脹力不能有效地彎曲花瓣，但達(dá)到某個(gè)臨界點(diǎn)后則可高效地向外彎曲花瓣，而這正是百合花快速開放所需要的。上述成果發(fā)表在PNAS上。

DNA復(fù)制起始復(fù)合體亞基結(jié)構(gòu)被揭示

中科院生物物理所劉迎芳研究組與美國阿拉巴馬大學(xué)Igor Chesnokov博士合作，通過對(duì)DNA復(fù)制起始復(fù)合體（Origin recognition complex,ORC）中Orc6亞基的結(jié)構(gòu)生物學(xué)進(jìn)行研究，揭示了人Orc6蛋白可以直接結(jié)合DNA，并且這一DNA結(jié)合能力對(duì)ORC復(fù)合體識(shí)別復(fù)制起始位點(diǎn)以及啟動(dòng)DNA復(fù)制必不可少。上述成果于PNAS在線發(fā)表。

研究發(fā)現(xiàn)克隆動(dòng)物出生率低的關(guān)鍵原因

中科院上海生科院生化與細(xì)胞所李勁松研究組林江維等人通過采用四倍體胚胎補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)，對(duì)“克隆囊胚滋養(yǎng)外胚層存在的重編程異常細(xì)胞是克隆胚胎發(fā)育失敗的主要原因”這一假說進(jìn)行了直接的驗(yàn)證。他們先將一個(gè)克隆胚胎與兩個(gè)四倍體胚胎聚合在一起，發(fā)現(xiàn)聚合胚胎的出生率提高了2.6倍。這說明當(dāng)克隆滋養(yǎng)外胚層嵌入具有正常功能的四倍體細(xì)胞后，克隆胎兒的發(fā)育率得到了明顯的改善。另外，他們采用免疫手術(shù)法去掉克隆囊胚的滋養(yǎng)外胚層細(xì)胞，然后將分離出來的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞與兩個(gè)四倍體胚胎進(jìn)行聚合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)克隆動(dòng)物的出生率提高了6倍。最后，他們又做了一個(gè)相反的實(shí)驗(yàn)，即將正常囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞與兩個(gè)克隆來源的四倍體胚胎進(jìn)行聚合，發(fā)現(xiàn)出生率與直接核移植后的克隆小鼠出生率相似。這些結(jié)果充分證明了克隆囊胚的滋養(yǎng)外胚層中存在重編程異常細(xì)胞并影響胎兒的發(fā)育。

上述成果發(fā)表在Cell Stem Cell上，該結(jié)果對(duì)核移植研究領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的意義，也為提高動(dòng)物克隆效率以及核移植技術(shù)在人口健康領(lǐng)域（治療性克?。┑膽?yīng)用提供了重要的理論依據(jù)。

嗅覺神經(jīng)生物學(xué)研究取得重要進(jìn)展

中科院武漢物數(shù)所徐富強(qiáng)研究員和李安安博士等以嗅覺系統(tǒng)的第一中樞嗅球作為研究對(duì)象，通過對(duì)麻醉深度的操控，使動(dòng)物大腦處于不同的運(yùn)行狀態(tài)（高基線和低基線兩種狀態(tài)），利用電生理記錄的方法研究動(dòng)物在這兩種情況下嗅球如何編碼同一氣味刺激的信息。研究表明，動(dòng)物在處于這兩種運(yùn)行狀態(tài)下，嗅球中的神經(jīng)總活動(dòng)和神經(jīng)元放電頻率分布在氣味刺激后與各自基線相比均發(fā)生明顯改變，但氣味刺激后兩種狀態(tài)之間相比，并無明顯差別。嗅球?qū)ν粴馕洞碳さ木幋a是通過相對(duì)穩(wěn)定的神經(jīng)元組合，以絕對(duì)反應(yīng)強(qiáng)度而不是相對(duì)反應(yīng)強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)提示嗅球中存在目前還不清楚的神經(jīng)機(jī)制來確保在不同大腦狀態(tài)下對(duì)氣味準(zhǔn)確編碼，從而將外界氣味信息可靠地傳遞到更高級(jí)的嗅覺中樞，形成相應(yīng)的嗅覺感知。研究結(jié)果發(fā)表于PNAS。

研究發(fā)現(xiàn)脂類異位儲(chǔ)積的新機(jī)制

中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)所黃勛實(shí)驗(yàn)室以果蠅為模式生物，建立了Berardinelli-Seip先天性脂質(zhì)營養(yǎng)不良癥（BSCL2）病癥的第一個(gè)動(dòng)物模型，并以此研究脂滴異位累積的機(jī)理。研究表明：dSeipin蛋白在唾液腺中可以抑制脂滴的形成。進(jìn)一步的遺傳互作分析表明，dSeipin可能通過影響磷脂酸(PA)的代謝從而抑制唾液腺中的脂肪形成。同時(shí)，對(duì)dSeipin突變果蠅進(jìn)行脂質(zhì)成分分析，發(fā)現(xiàn)dSeipin突變果蠅體內(nèi)的磷脂酸(PA)含量升高。

這一研究初步揭示了Seipin的生理功能，并發(fā)現(xiàn)在脂質(zhì)營養(yǎng)不良病癥中存在著一種組織自主的機(jī)制以阻止異位脂滴累積，加深了對(duì)脂滴異位累積過程的認(rèn)識(shí)。該研究結(jié)果發(fā)表在PLoS Genetics上。

大腦皮層維持其興奮和抑制平衡的新策略被發(fā)現(xiàn)

中科院上海生科院神經(jīng)所舒友生研究組朱潔、江漫、楊明坡和侯晗等通過合作發(fā)現(xiàn)了大腦皮層維持興奮和抑制動(dòng)態(tài)平衡的新機(jī)制，即神經(jīng)元的膜電位水平可以調(diào)控反饋抑制的強(qiáng)度。他們在離體腦薄片上應(yīng)用膜片鉗技術(shù)同時(shí)記錄多個(gè)皮層神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)反饋性抑制受到突觸前錐體神經(jīng)元膜電位的調(diào)控：錐體神經(jīng)元的閾下膜電位去極化（興奮性提高）可增強(qiáng)其動(dòng)作電位在突觸后錐體神經(jīng)元上引起的雙突觸IPSP（抑制性增強(qiáng)）。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明，雙突觸IPSP的增強(qiáng)是由抑制性中間神經(jīng)元所介導(dǎo)：突觸前去極化增大動(dòng)作電位在抑制性中間神經(jīng)元上誘發(fā)EPSP（膜電位依賴的模擬信號(hào)），并使其發(fā)放動(dòng)作電位的概率和數(shù)目增加，從而介導(dǎo)IPSP的增強(qiáng)。這種膜電位依賴的EPSP和IPSP的變化由軸突D-電流（一種快激活但緩慢失活的鉀電流）所介導(dǎo)。

上述成果發(fā)表在PLoS Biology上。由于皮層中這一平衡的破壞與癲癇、精神分裂癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)，這項(xiàng)研究成果可為相關(guān)疾病的臨床治療提供新思路。

泛素多聚體折疊中間體性質(zhì)合作研究獲進(jìn)展

中科院上海生科院計(jì)算生物學(xué)所Frauke Graeter博士和夏飛博士利用分子模擬的方法，研究了泛素多聚體折疊過程以及中間體的性質(zhì)，并提出多聚體中單體間的相互作用將導(dǎo)致中間體的產(chǎn)生，而這些穩(wěn)定的中間體通過兩個(gè)相鄰單體間交換相同的二級(jí)結(jié)構(gòu)形成。理論計(jì)算的結(jié)果表明，去折疊后，這些中間體將產(chǎn)生2—30納米的距離分布，這與實(shí)驗(yàn)觀測的結(jié)果一致，進(jìn)一步的動(dòng)力學(xué)分析也與實(shí)驗(yàn)相符。該理論研究為泛素多聚體在外力作用下的折疊中間體提供了新的理論解釋。相關(guān)結(jié)果在線發(fā)表于PNAS。

心外膜在心臟修復(fù)中的作用被發(fā)現(xiàn)

中科院上海生科院營養(yǎng)所周斌研究組與哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院波士頓兒童醫(yī)院William Pu研究組合作，利用轉(zhuǎn)基因小鼠模型發(fā)現(xiàn)：心外膜細(xì)胞在心臟受損后發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換（EMT），形成間充質(zhì)樣細(xì)胞，通過分泌大量促血管新生因子，促進(jìn)心臟冠脈內(nèi)皮細(xì)胞增值，從而改善心梗后心臟功能的恢復(fù)。

這項(xiàng)工作為臨床上治療心梗以及心臟再生研究提供了新的思路。相關(guān)論文于J.Clin.Invest.在線發(fā)表。

大腦皮質(zhì)在代謝水平上加速進(jìn)化研究獲新成果

中科院上海生科院計(jì)算生物學(xué)所馬普青年科學(xué)家小組組長Philipp Khaitovich研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)利用氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法，測量了不同年齡段，人、黑猩猩和恒河猴大腦和小腦皮質(zhì)中上百種代謝物的含量，并發(fā)現(xiàn)88%的代謝物的含量隨著年齡變化呈現(xiàn)出有規(guī)則的變化，而且有77%的變化在不同物種中有差異。盡管總體來說，代謝物在物種之間的變化與這些物種的系統(tǒng)進(jìn)化是一致的，但是人類特異的代謝水平的變化在大腦皮質(zhì)中是小腦皮質(zhì)的4倍。這些人類特異的代謝水平的變化與合成這些代謝物的酶的表達(dá)譜相一致，并涉及到與突觸傳導(dǎo)、學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)的通路。該項(xiàng)研究成果在線發(fā)表于PNAS。

內(nèi)源性鈉-鉀泵激動(dòng)劑調(diào)節(jié)痛覺信息傳遞

中科院上海生科院神經(jīng)所張旭研究員的博士后李開誠、研究生張方雄、李昌林和王烽等通過一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，傳導(dǎo)痛覺的背根節(jié)神經(jīng)元高表達(dá)濾泡素抑制素樣蛋白1（FSTL1），并且通過清亮小泡將FSTL1運(yùn)輸至脊髓內(nèi)的傳入神經(jīng)終末釋放，直接與位于感覺傳入神經(jīng)終末突觸前膜上的鈉-鉀泵α1亞基相結(jié)合，增強(qiáng)鈉-鉀泵活性，使細(xì)胞膜超級(jí)化，從而對(duì)感覺傳入神經(jīng)終末的興奮性突觸傳遞起抑制性調(diào)控作用。課題組通過與南京大學(xué)模式動(dòng)物研究所高翔教授的科研團(tuán)隊(duì)密切合作發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)STL1條件式敲除小鼠興奮性突觸傳遞增強(qiáng)，痛覺敏感度增強(qiáng)。因此，F(xiàn)STL1作為第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的內(nèi)源性鈉-鉀泵激動(dòng)劑，對(duì)于保持正常的軀體感覺是必需的，F(xiàn)STL1減少則會(huì)導(dǎo)致異常痛覺。上述成果發(fā)表在Neuron上。

研究發(fā)現(xiàn)多個(gè)復(fù)雜疾病的基因易感位點(diǎn)

中科院上海生科院/上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院健康科學(xué)所中科院干細(xì)胞重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孔祥銀研究組與國家人類基因組南方研究中心、浙江大學(xué)等單位合作，突破傳統(tǒng)全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）單位點(diǎn)分析的局限，建立了基于不同遺傳位點(diǎn)相互作用的全基因組關(guān)聯(lián)分析方法和程序，并利用公共GWAS數(shù)據(jù)，成功發(fā)現(xiàn)多個(gè)傳統(tǒng)分析方法遺失的復(fù)雜疾病包括冠心?。╟oronary artery disease,CAD）、II型糖尿?。╰ype 2 diabetes，T2D）、 克羅恩病（Crohn’s disease，CD）等疾病的易感新位點(diǎn)。

此項(xiàng)研究不但揭示了不同位點(diǎn)之間的相互作用與患病風(fēng)險(xiǎn)可能存在相關(guān)性，而且加深了人類對(duì)復(fù)雜疾病遺傳位點(diǎn)構(gòu)架（genetic architecture）的了解。相關(guān)論文在線發(fā)表于PLoS Genetics。審稿人對(duì)該研究給予了高度評(píng)價(jià)。

研究發(fā)現(xiàn)血管性血友病因子功能調(diào)控的新機(jī)制

中科院上海生科院生化與細(xì)胞所丁建平研究組博士生周旻昀和董咸池等人通過對(duì)血管性血友病因子（VWF）A2結(jié)構(gòu)域三維結(jié)構(gòu)的研究，首次發(fā)現(xiàn)了VWF A2結(jié)構(gòu)域中一個(gè)金屬離子結(jié)合位點(diǎn)，并運(yùn)用生物化學(xué)、分子生物學(xué)和生物物理學(xué)等方法證明該位點(diǎn)為鈣離子結(jié)合位點(diǎn)。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，鈣離子的結(jié)合穩(wěn)定了A2結(jié)構(gòu)域，導(dǎo)致A2結(jié)構(gòu)域的解旋和酶切位點(diǎn)的暴露需要更強(qiáng)的剪切力，從而保護(hù)A2結(jié)構(gòu)域不被ADAMTS13過早酶切，精細(xì)調(diào)節(jié)VWF在血液中剪切壓誘導(dǎo)下的酶解。

上述成果在線發(fā)表于Blood。該項(xiàng)研究成果為進(jìn)一步研究VWF多聚化的調(diào)控機(jī)制以及血管性血友病的診治提供了新思路。

珠三角地區(qū)大氣細(xì)顆粒物有機(jī)酸研究獲新進(jìn)展

中科院地球環(huán)境所何建輝研究員及其研究團(tuán)隊(duì)通過同時(shí)在廣州、肇慶、香港理工大學(xué)和香港鶴咀4個(gè)采樣點(diǎn)采集的冬夏兩季的PM2.5樣品，分析了目標(biāo)有機(jī)物在珠江三角洲的時(shí)空分布特征和季節(jié)變化，探索了它們在源和光化學(xué)反應(yīng)中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，在珠江三角洲地區(qū)，水溶性有機(jī)物總量冬季高于夏季，但水溶性有機(jī)碳占有機(jī)碳的平均比重夏季高于冬季。水溶性二元羧酸的時(shí)空分布特征為冬季香港濃度較高，廣州/肇慶濃度較低，夏季反之。時(shí)空分布和季節(jié)變化特征與不同氣象條件下光化學(xué)轉(zhuǎn)化和隨后的積累是一致的。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Atmospheric Chemistry and Physics上。