内容速览
1.生命科学学院李文均教授团队在DPANN古菌对极端环境适应性进化研究中取得新进展
2.生态学院叶建飞副教授团队评估中国植物多样性迁地保护成效
3.海洋科学学院苏明教授团队在南极主动大陆边缘沉积体系特征及发育演化模式研究取得新进展
4.土木工程学院涂铜壁副教授于河流水文情势演变方面取得新进展
5.药学院王红胜教授课题组在RNA m6A检测方法取得新进展
6.肿瘤防治中心刘立志、黎浩江团队研究发现鼻咽癌合并乙肝转移风险增加潜在机制
01
生命科学学院李文均教授团队在DPANN古菌对极端环境适应性进化研究中取得新进展
DPANN古菌是一类基因组和细胞极小的共生古菌。它们通常缺乏一般微生物常见的生理代谢途径，因而需要以来宿主进行共生。令人意外的是，这种极小的古菌普遍存在于各种各样的极端环境，例如高温热泉、酸性矿山废水和盐湖等环境。那么，它们如何适应极端环境，并在各种各样的生存繁衍呢？
生命科学学院李文均教授团队通过对云南腾冲高温热泉的调查，发现并命名了纳古菌门内部的古菌新目——精卫古菌目（Jingweiarchaeales），其中包括两个新属——精卫古菌属（Jingweiarchaeum ）与海燕古菌属（Haiyanarchaeum ）。“精卫”与“海燕”的名字源于精卫填海的传说，寓意“精卫填海，百折不挠”，即微小古菌也能适应各种各样的极端环境并且生存繁衍。另外发现并命名了小古菌目（Parvarchaeales）中的一个新属——热海古菌属（Rehaiarchaeum），命名自云南腾冲热泉采样点——热海国家公园。
精卫古菌目与早期发现的DPANN古菌——ARMAN古菌中的Parvarchaeales 形成姊妹支系。通过代谢潜能分析发现，前者具有典型的DPANN古菌“回收型“的代谢方式，即利用外部环境或宿主“现成”的核苷酸和氨基酸等小分子合成自身大分子并产生能量。而Parvarchaeales则具有更加多样的代谢能力,可能通过糖酵解、三羧酸循环和电子传递链多种方式产能。
通过比较基因组学分析，以及最适生长温度、最适生长温度pH（pI）等“逆向生态学”分析表明，精卫古菌目中的新属海燕古菌属是一种超嗜热菌，其最适生长温度（OGT）超过80˚C。它们通过编码超嗜热菌特异性基因反向螺旋酶（rgy），以及基因组和所编码蛋白组的本身特征，例如基因组精简化、高编码密度、高重叠基因比例和高温特异性的基酸组成偏好性来适应极端高温环境。
而对于嗜酸类群，包括精卫古菌属和Parvarchaeales 支系，则具有由水平基因转移主导获得的差异化的酸适应性机制。分别通过特定基因形成难以通透质子的细胞膜，和外排质子以维持细胞内部环境稳定。进一步的进化历史重构表明，这些古菌支系具有共同的热起源，在后续进化中，海燕古菌属逐步适应更高温的生境，成为超嗜热菌，而Parvarchaeales支系则逐渐适应低温环境。另外，祖先节点具有近中性的等电位点（pI），表明共同祖先适应中性环境生存，而对酸性环境的适应性可能为后续通过水平基因转移主导的进化所产生。
精卫古菌与Parvarchaeales的比较基因组统计
该研究揭示DPANN古菌对高温以及酸性极端环境的适应性机制，并对其相关祖先性状进行了重构。研究成果以Metagenomic Discovery of “Candidatus Parvarchaeales”-Related Lineages Sheds Light on Adaptation and Diversification from Neutral-Thermal to Acidic-Mesothermal Environments为题发表于学术期刊mSystems。中山大学为该成果的第一完成单位。
来源：中山大学生命科学学院
“我院李文均教授团队在DPANN古菌对极端环境适应性进化研究中取得新进展”
02
生态学院叶建飞副教授团队评估中国植物多样性迁地保护成效
目前，我国已建立200多家植物园，但这些植物园目前迁地收集和保护了多少种植物？未受到迁地保护的中国本土植物种类在地理空间上和生命之树上又有什么分布特点？哪些植物应该优先受到迁地保护？将来应该如何布局和建设国家植物园体系以提高迁地保护成效？这些问题目前仍有待解答。由于能够投入到迁地保护的资源十分有限，不能对所有植物物种都进行迁地保护。因而为提高保护效率，亟需对我国植物多样性的迁地保护现状进行评估。
为此，叶建飞副教授基于中国维管植物迁地保护数据库，利用包含95.70%中国维管植物属的生命之树和1,540,695条植物物种分布数据，评估了目前中国植物园对本土植物多样性的保护成效，识别了中国本土植物多样性在生命之树和地理空间上迁地保护的空缺，并深入分析了中国未被迁地保护的植物类群在生命之树上和地理空间上的分布特点。
中国的植物园对各大类群迁地保护的覆盖度
研究发现，中国的植物园至少迁地保护了41.70%（12,716种）的中国本土维管植物物种和49.31%（1,715种）的中国维管植物濒危物种。在中国维管植物299个科3,071个属中，有16个被子植物科和696个属未得到迁地保护。由于中国的植物园主要分布于中国东南部，其迁地保护的植物种类也主要来源于中国东南部。而对于一些植物多样性热点地区，如中国西南部（东喜马拉雅-横断山）和西北地区（新疆北部），其植物物种并没有得到充分的迁地保护。此外，研究还识别出了18个未受到迁地保护的进化分支以及中国三个迁地保护优先区域，后者与中国植物特有属的三个分布中心基本重合。
研究还发现，在胡焕庸线东南侧，未受到迁地保护的植物物种比例在每一个网格中均低于50%，特别是在中国中部到东南部一带最低。相比之下，该比例在胡焕庸线的西北侧大部分都高于50%，特别是在青藏高原西北部地区未受到迁地保护的植物物种比例最高。
研究最后指出，中国的植物园有58.90%的保护容量被用于迁地保护有经济价值的物种，而仅有12.67%用于迁地保护濒危物种。因此，研究建议应加大对濒危物种的迁地保护力度，特别是对于中国西南和西北地区的濒危物种。
该研究为我国植物迁地保护提供了优先保护物种名单和优先保护区域信息，为确立中国植物多样性保护目标、制定植物迁地保护策略和相关政策、合理布局和建设国家植物园体系提供了科学理论依据。
以上研究成果以“Identifying gaps in the ex situ conservation of native plant diversity in China”为题发表于国际学术期刊Biological Conservation，叶建飞副教授为论文的第一作者和通讯作者。中国科学院植物研究所陈之端研究员、单章建博士、彭丹晓博士、牛艳婷博士、刘赟博士、张虔博士、林秦文博士、王英伟博士，华中农业大学孙苗教授，中国科学院西双版纳热带植物园陈进研究员和朱仁斌博士，南京林业大学杨永教授为论文共同作者。
来源：中山大学生态学院
“Biological Conservation｜叶建飞副教授团队评估中国植物多样性迁地保护成效”
03
海洋科学学院苏明教授团队在于南极主动大陆边缘沉积体系特征及发育演化模式研究取得新进展
主动大陆边缘是地球上构造运动最活跃的地带，常有强烈的地震与火山活动，对海底地形地貌及深水沉积体系的发育演化起着重要的制约作用。与中、低纬度地区不同，高纬度主动大陆边缘因受冰盖-冰架作用的影响，使得沉积体系更加复杂，特别在构造-沉积交互过程的机制解析上还非常局限。
苏明教授研究团队聚焦现存的唯一高纬度主动大陆边缘—南极半岛南设得兰陆缘（岛弧），通过深入剖析其地形地貌及深水沉积记录，明确了南极主动陆缘沉积体系特征及发育演化模式。南设得兰陆缘的沉积演化极为独特（图1），主要受控于区域构造运动，具体表现为3个方面：（1）南设得兰群岛长期构造抬升，从而冰期-间冰期气候旋回期间有大量陆源碎屑物质被风化侵蚀并输送到南设得兰陆架，发育进积楔，这一特征有别于其它大部分南极陆架；（2）沉积体系表现出空间差异性分布特征，被动-主动陆缘过渡带发育复合型沉积体系。自末次盛冰期以来，重力流-底流作用分阶段交替发生，但主动陆缘以重力流沉积为主。虽然威德尔海底层水（WSDW）和环极深水（CDW）在此区域较为强劲，但其对沉积作用的影响仅局限在地震诱发的小型滑移滑塌台地内；（3）构造挤压程度与坡度陡缓影响了海底峡谷发育规模和形态，表现为挤压越显著则海底峡谷深泓线越凸，峡谷间距越小，长度越短。
南极被动陆缘（TypeI）- 主动陆缘（TypeII）沉积体系特征及对比
此外，通过对比中、低纬度相似构造背景的汤加、琉球及马里亚纳等岛弧体系，发现它们的底流沉积体系均为局部小面积发育或不发育，但海底峡谷则表现出相似的地貌参数，全球性差异较小。初步分析认为相似的平均坡度角（7~10°）为岛弧沉积体系发育演化的主控因素，而具有纬度差异性的沉积物供给（如冰川、河流等）对海底峡谷地貌形态影响较小。这一认识有助于深入了解岛弧系统沉积体系类型及发育模式，并为高纬度地区构造-沉积交互过程提供相应的研究实例。
上述研究成果以“Deep-water sedimentary systems and tectono–sedimentary interactions on the oblique convergent margin in Antarctica”为题发表于Sedimentology。论文第一作者为刘姗博士后，苏明教授及广州海洋地质调查局杨楚鹏教授级高工为共同通讯作者。
来源：中山大学海洋科学学院
“海院科研动态（75）| 南极主动大陆边缘沉积体系特征及发育演化模式研究取得新进展”
04
土木工程学院涂铜壁副教授于河流水文情势演变方面取得新进展
河流水文信号的随机变化（环境噪声）对水文过程模拟以及水资源管理具有深远影响。其随机变化特性可能影响洪水、干旱等极端事件的发生频率以及持续时间等。气候变化和人类活动不可避免的影响着河流水文过程。在变化环境下，不同时空尺度的河流水文信号变化特性仍然不清晰，其变化驱动机制也亟待探讨。
河段尺度河流流量噪声颜色预测
本研究基于长时间历史河流水文气象、土地利用、人类活动等数据，采用机器学习、谱分析等方法，构建了河流流量随机变化的诊断方法；量化了不同时间尺度上相关环境变量和水资源管理措施等因素对该变化的驱动机制；进一步结合机器学习、贝叶斯分析等方法在大尺度上预测了河段尺度的河流流量随机变化特征。研究结果显示：日流量和年流量的随机变化分别由红噪声（正向自相关）和白噪声（纯随机）主导，并且噪声颜色的空间变化可以通过水文气象和人类活动等因素共同解释。在日尺度上，河流流量的噪声颜色受到河流水系结构影响，噪声颜色整体从源头流域到下游逐渐加深；而土地利用和水资源管理措施在日和年时间尺度上，都可以解释噪声颜色约三分之一的空间变异性。研究结果凸显了河流系统中环境变异模式的特殊性，并揭示了人类对河流水系中流量随机变化模式的显著影响。研究结果可为管理和修复受人类活动影响而受损的河流生态系统提供理论参考。
以上研究成果以“The color of environmental noise in river networks”为题发表于国际期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。涂铜壁副教授为论文第一作者和通讯作者，合作者包括加州大学伯克利分校Albert Ruhi助理教授和伊利诺伊州立大学Lise Comte助理教授，中山大学为第一通讯单位。
来源：中山大学土木工程学院
“《自然·通讯》（Nature Communications）发表我院涂铜壁副教授的研究成果”
05
药学院王红胜教授课题组在RNA m6A检测方法取得新进展
N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine, m6A）是真核mRNA中最常见的RNA修饰。m6A修饰由甲基转移酶和去甲基酶调节，其可逆动态修饰与RNA生物学行为及细胞生命活动的维持密切相关。目前，m6A修饰信息的获得主要依赖于以m6A抗体免疫沉淀为基础的高通量测序，然而该技术难以得到m6A修饰的碱基和位置分辨率信息。近年来，针对m6A的碱基分辨检测技术已得到了发展，实现了在mRNA和lncRNA上的m6A单位点检测。然而，这些方法在实际应用中存在较大的局限性，如耗时长、具有放射性、需要特定测试仪器等。
药学院王红胜教授研究团队设计了一种可特异性识别特定RNA的单链DNA（ssDNA）锁式探针（padlock probe），该探针双臂与潜在m6A位点上下游RNA序列互补配对，且在待测m6A位点处存在一个碱基长度的缺口。锁式探针与靶RNA杂交后，若待测位点存在m6A修饰，缺口处的甲基化基团将阻碍DNA聚合酶和连接酶介导的DNA延伸和连接；若待测位点无m6A修饰，DNA聚合酶和连接酶可实现锁式探针缺口处的碱基延伸和连接，从而使探针形成密闭的环状ssDNA。随后，封闭的锁式探针在Bst DNA聚合酶介导下可自发进行RCA和LAMP扩增，以实现对m6A位点的特异性检测。
通过对m6A-Rol-LAMP进行优化和验证，m6A-Rol-LAMP可以在恒温条件下灵敏地检测靶位点m6A修饰的存在，其最低RNA检测浓度可达100 amol，最低检测m6A百分比可达1%。经检验，m6A-Rol-LAMP可对生物样本中的rRNA、mRNA、lincRNA、lncRNA和pre-miRNA上进行m6A检测，并在核酸染料孵育后进行肉眼观察。m6A-Rol-LAMP操作简便，不需要昂贵仪器，普通的水浴锅即可实现其扩增反应。同时，大多数检测反应可在2小时内得到结果，而可视化检测时间可缩短至1.5小时。
m6A-Rol-LAMP扩增产物具备良好的线性，因此可用于生物样品的RNA定性、定量分析以及m6A修饰丰度检测。其次，m6A-Rol-LAMP可结合体外m6A去甲基化反应体系，用于m6A相关酶抑制剂的筛选。此外，基于锁式探针的m6A-Rol-LAMP扩增技术有望用于如m6A原位测序、成像技术等创新性技术开发。
由于m6A-Rol-LAMP具有高灵敏度、反应快速、操作及设备简便、检测可视化等特点，该技术将作为具有良好竞争力的RNA表观遗传修饰检测工具，具有重要应用前景。
以上研究成果以“Rolling Circle Extension-Assisted Loop-Mediated Isothermal Amplification (Rol-LAMP) Method for Locus-Specific and Visible Detection of RNA N6-Methyladenosine”为题在线发表在国际知名期刊Nucleic Acids Research。中山大学黎婕昕副教授为论文第一作者，王红胜教授为独立通讯作者。
来源：中山大学药学院
“科研新进展 | 中山大学王红胜课题组在RNA m6A检测方法取得新进展”
06
肿瘤防治中心刘立志、黎浩江团队研究发现鼻咽癌合并乙肝转移风险增加潜在机制
尽管多模式的综合治疗方案显著地改善鼻咽癌患者的预后，远处转移仍然是患者治疗失败的主要原因。血浆EBV DNA水平是提示鼻咽癌肿瘤负荷的重要标志物，与远处转移具有独立相关性。目前，研究报道乙型肝炎表面抗原的存在，会增加鼻咽癌患者远处转移风险。针对这一现象，肿瘤防治中心影像科刘立志主任医师、黎浩江主治医师团队对乙型肝炎表面抗原和血浆EBV DNA负荷的潜在协同作用及预后价值进行深入探索。该研究成果将有助于临床对鼻咽癌患者的精准风险分层及个体化治疗管理。
本研究以2010年1月至2013年1月在中山大学肿瘤防治中心就诊的792例初诊无转移鼻咽癌患者为研究对象。中位随访时间62.1个月。乙型肝炎表面抗原阳性患者占17.8%。主要终点事件为无远处转移生存率（Distant metastasis–free survival, DMFS）。
基于关联规则（Association rules），研究团队发现乙型肝炎表面抗原阳性与血浆EBV DNA拷贝数≥1500copies/mL在远处转移上相关性最强。当血浆EBV DNA拷贝数≥1.5 × 1000 copies /mL时，乙型肝炎表面抗原阳性组表现出显著协同效应，并且远处转移风险显著增加。当血浆EBV DNA拷贝数≥6 × 1000 copies/mL时，风险比为9.16，显著高于IV期鼻咽癌患者。
另外，研究团队开展了细胞迁移和侵袭试验、蛋白质印迹试验，用于评估乙型肝炎表面抗原在EBV阳性鼻咽癌细胞侵袭和迁移中的作用。乙型肝炎表面抗原的存在，显著促进鼻咽癌细胞的迁移和侵袭，这一现象在EBV阳性鼻咽癌细胞中尤为明显。另外，乙型肝炎表面抗原能够上调EBV阳性鼻咽癌细胞中波形蛋白(vimentin)和纤连蛋白(fibronectin)表达，进而促进上皮-间充质转化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT），这可能是其促进转移的潜在机制。
在这项研究中，乙型肝炎表面抗原阳性和较高的血浆EBV DNA水平(1.5× 1000 -30 × 1000 copies/mL)与鼻咽癌患者转移风险显著增加相关，表明乙型肝炎表面抗原和血浆EBV DNA负荷之间存在协同效应。细胞学试验发现，乙型肝炎表面抗原可诱导EMT，并促进EBV阳性鼻咽癌细胞的侵袭和迁移。因此，对于乙型肝炎表面抗原阳性的鼻咽癌患者，应加强对患者的临床随访及监测。此外，这一协同效应的发现，将有助于鼻咽癌患者的准确风险分层。
近日，以上研究成果以“Synergistic Association of Hepatitis B Surface Antigen and Plasma Epstein-Barr Virus DNA Load on Distant Metastasis in Patients With Nasopharyngeal Carcinoma”为题在国际期刊JAMA Network Open上正式发表。中山大学肿瘤防治中心影像科刘立志主任医师及生物治疗中心李疆研究员为本文的共同通讯作者。影像科黎浩江主治医师、临床博士后曹迪及研究生李淑琪、内镜科研究生陈冰虹为本文的共同第一作者。
来源：中山大学肿瘤防治中心
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