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  大多数生物通常都对其生存环境有一定要求,超出适宜的范围就难以存活;但有一些生物却可以在强辐射、缺氧等极端环境中繁衍生息,这类生物被称为极端环境生物。由于其独特的生活环境,长期的适应性进化使得这些生物在基因结构组成、酶特性及代谢功能等方面均不同于其它生物。  温泉蛇属Thermophis隶属于游蛇科,该属目前包括三个物种:温泉蛇Thermophisbaileyi、四川温泉蛇Thermophiszhaoermii和香格里拉温泉蛇Thermophisshangrila,它们为中国特有的珍稀保护物种,是世界上分布海拔最高的蛇类之一。它们均生活于青藏高原海拔范围为3500~4400米的地区,主要栖息在温泉附近的石堆、水边和沼泽草甸中。温泉蛇的起源和演化与青藏高原的形成和隆起有着密切的联系。  目前,全世界已知蛇类约有3600种,主要分布在热带、亚热带和温带地区,少数在寒带地区。从垂直分布来看,沿海、沿湖低地到海拔1000米上下的种类最多,有一部分种类分布在海拔2000~3000米的地方。早在1907年,温泉蛇作为唯一一种生活在青藏高原海拔4000米以上的蛇被英国人FrankWall首次发现时,就已经“颠覆”了人们对当时现有蛇类的认知。同时,青藏高原寒冷、氧分压低、紫外线辐射强烈的特点,造成其许多地区不适合人类居住甚至是生命禁区,是亚洲人口最稀少的地区。前期的许多研究都集中在恒温动物对高原的适应,如高原人类、高原牦牛等。缺乏对高原变温动物适应高原环境遗传机制的研究,而温泉蛇正好为我们揭开变温动物高海拔适应之谜提供了良好的动物模型。  中国科学院成都生物研究所李家堂等研究团组对温泉蛇进行了全基因测序,将得到的全基因组序列和同属物种及亲缘关系较近的低海拔物种全基因组进行重测序,融合已发表的9个低海拔物种全基因组序列,利用比较基因组学分析,在高海拔温泉蛇属三个物种中发现了27个不同蛋白中的27个共有氨基酸替换。这些突变多与免疫、低氧适应应答和DNA修复等功能相关。分子功能实验验证的结果表明,与DNA修复相关的FEN1(瓣状核酸内切酶-1)基因的突变型相对于野生型(低海拔物种基因类型)在紫外照射下具有更强的稳定性,推测突变有助于温泉蛇属物种在高海拔环境中对紫外线的抵抗。与西藏人相似,作为高原物种,温泉蛇EPAS1(内皮PAS结构域包含蛋白-1)基因的突变减弱了其调节下游基因红细胞生成素表达的能力,进而导致温泉蛇血红蛋白浓度处于较低水平,是温泉蛇适应高海拔低氧条件的重要原因。  该研究成果以题为“Comparativegenomicinvestigationofhigh-elevationadaptationinectothermicsnakes”(比较基因组学研究解析变温动物蛇类对高海拔环境的适应),于北京时间2018年8月1日凌晨在线发表在国际学术期刊PNAS(《美国科学院院刊》)。本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和前沿局重点项目,国家自然科学基金和中科院青促会项目等经费资助。FEN1和EPAS1基因的分子生物学证据

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  大多数生物都对其生存环境有一定要求,超出适宜的范围就难以存活;但有一些生物却可以在强辐射、缺氧等极端环境中繁衍生息,这类生物被称为“极端环境生物”。独特的生活环境、长期的适应性进化使得这些生物在基因结构组成、酶特性及代谢功能等方面均不同于其它生物。  温泉蛇属Thermophis隶属于游蛇科,该属目前包括三个物种:温泉蛇Thermophisbaileyi、四川温泉蛇Thermophiszhaoermii和香格里拉温泉蛇Thermophisshangrila,它们是中国特有的珍稀保护物种,是世界上分布海拔最高的蛇类之一,均生活于青藏高原海拔3500米至4400米的地区,主要栖息在温泉附近的石堆、水边和沼泽草甸中。温泉蛇的起源和演化与青藏高原的形成和隆起有着密切的联系。  目前,全世界已知蛇类约有3600种,主要分布在热带、亚热带和温带地区,少数在寒带地区。从垂直分布来看,沿海、沿湖低地到海拔1000米上下的种类最多,有一部分种类分布在海拔2000米至3000米的地方。早在1907年,温泉蛇作为唯一一种生活在青藏高原海拔4000米以上的蛇被英国人FrankWall首次发现时,就已经“颠覆”了人们对当时现有蛇类的认知。青藏高原寒冷、氧分压低、紫外线辐射强烈的特点,造成其许多地区不适合人类居住甚至是生命禁区,是亚洲人口最稀少的地区。以往相关研究都大多集中在高原人类、高原牦牛等恒温动物对高原的适应上,缺乏对高原变温动物适应高原环境遗传机制的研究,而温泉蛇为揭开变温动物高海拔适应之谜提供了良好的动物模型。  近日,中国科学院成都生物研究所李家堂等研究团组对温泉蛇进行了全基因测序,将得到的全基因组序列和同属物种及亲缘关系较近的低海拔物种全基因组进行重测序,融合已发表的9个低海拔物种全基因组序列,利用比较基因组学分析,在高海拔温泉蛇属三个物种中发现了27个不同蛋白中的27个共有氨基酸替换。这些突变多与免疫、低氧适应应答和DNA修复等功能相关。分子功能实验验证的结果表明,与DNA修复相关的FEN1(瓣状核酸内切酶-1)基因的突变型相对于野生型(低海拔物种基因类型)在紫外照射下具有更强的稳定性,推测突变有助于温泉蛇属物种在高海拔环境中对紫外线的抵抗。与西藏人相似,作为高原物种,温泉蛇EPAS1(内皮PAS结构域包含蛋白-1)基因的突变减弱了其调节下游基因红细胞生成素表达的能力,导致温泉蛇血红蛋白浓度处于较低水平,是温泉蛇适应高海拔低氧条件的重要原因。  相关研究成果以Comparativegenomicinvestigationofhigh-elevationadaptationinectothermicsnakes(比较基因组学研究解析变温动物蛇类对高海拔环境的适应)为题,在线发表于《美国国家科学院院刊》。该研究得到了中科院战略性先导科技专项、前沿科学与教育局重点项目,国家自然科学基金委、中科院青年创新促进会等的资助。FEN1和EPAS1基因的分子生物学证据

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  7月30日,中国科学院北京生命科学研究院孙中生研究团队的最新研究成果,以Transcriptomicsignatureassociatedwithcarcinogenesisandaggressivenessofpapillarythyroidcarcinoma为题,在线发表在Theranostics上。这是该团队首度解析中国人群甲状腺乳头状癌遗传图谱后,在甲状腺乳头状癌的预后及诊疗研究中取得的又一进展。  甲状腺乳头状癌是内分泌系统中发病率最高的恶性肿瘤,发病率近三十年内上升了三倍。甲状腺乳头状癌的发生是由基因组和转录组等不同层面的多种分子改变所引起的复杂的生物学过程,为了实现该恶性肿瘤的精准诊断、提高治疗和预后评估的效果,亟需从多组学、不同角度系统鉴定癌组织发生、发展过程中的分子改变。在前期研究中,孙中生研究团队运用自主开发的目标区域捕获测序技术,首次绘制中国人群甲状腺乳头状癌的遗传图谱,揭示中外人群甲状腺乳头状癌遗传图谱的差异,为中国人群甲状腺乳头状癌的分子诊断提供了理论依据。研究中,该团队以腺外侵犯这一与甲状腺乳头状癌预后具有密切关系的临床特征为切入点,通过对来自于两个独立的研究队列的655个甲状腺癌病人的转录组数据进行深度分析,发现与细胞微环境及类固醇激素响应有关的基因与甲状腺乳头状癌的腺外侵犯密切相关,预测到能影响甲状腺乳头状癌腺外侵犯表达特征的两个小分子化合物(6-bromoindirubin-3'-oxime、lovastatin),发现长链非编码RNA能通过调控细胞外基质和细胞黏附来影响甲状腺乳头状癌的发生,鉴定了两个新的长链非编码RNA及八个基因与腺外侵犯及甲状腺乳头状癌病人的无病生存率(disease-freesurvival)显著相关,并在一些已报道的能潜在应用于甲状腺乳头状癌诊断的基因(SERPINA1、FN1)中发现了新的与癌症发生相关的可变剪切事件,为提高这些基因诊断的灵敏性提供了新的分子证据。研究揭示了与甲状腺乳头状癌发生及侵袭相关的转录组学特征,为这一高发癌症的分子诊断及预后评估提供了新的分子标志物,为甲状腺癌的药物治疗提供了新策略。  该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等的资助。甲状腺乳头状癌发生发展的转录组学特征研究概要

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  脂肪组织是机体内脂肪代谢的核心,葡京官网,菠菜娱乐网,赌博游戏攻略,钻石娱乐开户:其功能出现异常会导致各类生理紊乱从而危及人类健康。Seipin基因突变导致严重的脂肪组织发育和脂肪储积缺陷(Lipodystrophy:脂肪营养不良)并伴有非脂肪组织脂质异位储积。Seipin基因编码了从酵母、果蝇到人类都非常保守的内质网蛋白,然而其蛋白的分子功能以及突变的致病机制尚未完全阐明。  中国科学院遗传与发育生物学研究所黄勋研究组以果蝇为模式生物,致力于脂质代谢调控的研究。通过建立果蝇Seipin突变模型,前期研究发现Seipin通过组织特异性的方式调控了脂肪组织和非脂肪组织的脂肪储积,之后发现Seipin与内质网钙离子通道蛋白SERCA相互作用并共同调控细胞内的钙离子平衡从而影响脂肪组织的脂肪储积。然而,在Seipin/SERCA复合体控制的钙信号下游是何效应机制响应并介导脂肪储积还有待阐释。    在最新研究工作中,黄勋研究组对Seipin突变体果蝇脂肪组织进行蛋白质组、转录组以及代谢组三个层面的分子谱分析。整合全面的组学数据发现,Seipin突变体在糖酵解通向线粒体三羧酸循环的代谢环节出现瓶颈,导致合成脂肪的原料(柠檬酸)含量大幅度减少。稳定同位素标记代谢流追踪实验也验证了这一发现,并引导研究组对突变体脂肪组织的线粒体展开进一步深入观察。研究发现,Seipin突变体脂肪组织出现了明显的ATP产量不足、线粒体呼吸水平减弱、线粒体自噬(Mitophagy)增强以及线粒体钙离子严重缺乏等细胞器层面的缺陷。基于前期发现的Seipin/SERCA复合体介导细胞内质网的钙离子平衡,推测突变体中线粒体钙离子缺乏是由内质网钙离子不足所致,进而导致线粒体三羧酸循环代谢活性的下调以及脂肪合成原料(柠檬酸)的供应不足。以遗传手段恢复线粒体的钙离子水平、在食物中添加柠檬酸或药物干涉提高线粒体关键代谢反应的活性均能很好地恢复突变体的脂肪储积。  该研究发现钙离子依赖的线粒体代谢维持脂肪细胞脂质稳态,揭示Seipin-钙离子-线粒体代谢-脂肪储积的调控途径,为致病基因Seipin的分子功能和机体脂肪代谢调控提供了新认知,也为脂肪营养不良疾病提供了多个潜在治疗手段,研究成果7月26日在线发表在TheEMBOJournal上,黄勋研究组博士生丁隆为论文的第一作者,研究员黄勋为论文的通讯作者,遗传发育所税光厚研究组、王国栋研究组以及丁梅研究组参与合作研究,研究工作得到了中科院战略性先导科技专项、科技部重点研发计划和国家自然科学基金委的资助。Seipin通过钙离子依赖的线粒体代谢调控了脂肪组织的脂肪合成与储积

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  露石是喀斯特生态系统最常见的景观元素。露石截流、分配的雨水对生态系统具有重要影响。在石漠化较为严重的地区,出露岩石对周边的土壤含水量及水土流失程度意义非凡,其影响在强降雨过后的土壤斑块浅薄地带尤为显著。精确测量露石分配给地表的雨水数量及其时空分布是研究喀斯特生态系统中环境要素变异的基础,也是实现石漠化治理、设定各种调控、工程措施的基础,尤其是水利工程和造林工程。  中国科学院西双版纳热带植物园恢复生态研究组博士研究生赵志猛在研究员沈有信的指导下,选取云南省红河州蒙自市西北勒乡断陷盆地为研究样地,着眼于露石与土壤斑块尺度,通过模拟降雨和土壤染色示踪试验,结合土壤流失调查,研究露石不同方位的石面径流的渗透模式及其对水土流失的作用。取得如下研究结果:在石面径流的渗透过程中,石土交界面存在明显的优先流现象;石面径流的渗透模式在露石的上坡面、下坡面和侧坡面之间存在显著差异;石面径流在露石的上坡面以“窄而深”的渗透模式为主,侧坡面的渗透模式表现为“长而浅”,下坡面石面径流的垂直渗透深度约等于水平扩散长度;露石不同坡面的土壤流失程度由大到小依次为下坡面>侧坡面>上坡面。  对喀斯特露石径流渗透模式变化规律的量化研究,可以进一步理解和认识喀斯特地区露石径流的生态作用。这既是认识喀斯特生态系统演化机理的基础,也是我国南方生态建设乃至岩溶科学发展的必然要求,对喀斯特露石集中分布地区的生态恢复具有重要的参考意义。  相关结果以InfiltrationpatternsandecologicalfunctionofoutcroprunoffinepikarstSouthernChina为题,在线发表在VadoseZoneJournal上。该研究得到国家重点研发专项课题“断陷盆地土壤流失/漏失阻控与质量提升”和国家自然科学基金“喀斯特生态系统裸露岩体集水径流及其生态水文效应研究”的资助。喀斯特表层岩溶带的水分入渗及其对水土流失的影响

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  土壤盐渍化是一种重要的土壤退化过程,通常发生在海岸、湖岸、盐渍沼泽及干旱半干旱地区河湖及灌区周边区域,对其盐渍化类型、程度、范围及其趋势进行检测与制图对于自然环境保护、生态系统调控和农业生产规划具有重要参考价值。随着先进PolSAR传感器的发射与多频段PolSAR数据(C波段RadarSAT2、X波段TerraSAR、L波段ALOSPALSAR等)获取成本的降低,PolSAR数据在土壤含盐量反演、分类制图与趋势预测等方面不断引起研究者们的广泛兴趣。  然而,以往多数土壤盐渍化研究成果多以单极化、双极化SAR数据为主,且研究区多集中于美国中西部、澳大利亚西北部以及我国黄河三角洲等地区。与单、双极化SAR数据相比,全极化SAR数据电磁记录更为全面,且基于极化分解理论(Polarimetricdecompositiontheorem)获取的极化分解参数可直接(分析土壤极化散射机理)或间接(分析植被极化散射机理)用于获取土壤盐渍化信息。  为此,中国科学院新疆生态与地理研究所吉力力·阿不都外力研究员团队成员阿里木·赛买提博士以干旱区内陆湖泊——新疆艾比湖为研究区,初步解析了湖滨盐渍湿地植被如柽柳、梭梭、胡杨、芦苇、水草、骆驼刺,以及盐渍泥潭、稀疏植被覆盖盐渍荒漠等在L波段全极化SAR所反应的极化散射机理。  此外,为进一步定量评价体散射指数、雷达森林退化指数、雷达生物量指数及香浓指数等21种极化分解、极化相干及空间特征在盐渍湿地植被识别与分类制图中的性能,分别提出了分类回归问题通用随机M5模型森林(RandomM5modelforest,RM5MF)和随机森林回归后分类(Classificationviarandomforestregret,CVRFR)两种算法用于极化特征评估与盐渍湿地植被分类制图。  相关研究以Quad-PolSARdataclassificationusingmodifiedrandomforestalgorithmstomaphalophyticplantsinaridareas为题发表于遥感领域权威期刊InternationalJournalofAppliedEarthObservationandGeoinformation。研究得到了国家自然科学基金青年基金、中科院西部之光B类、新疆维吾尔自治区高层次人才引进工程等项目的资助。

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