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不同類型新冠疫苗對突變株體液免疫應答情況

北京大學生物醫學前沿創新中心（BIOPIC）、北京未來基因診斷高精尖創新中心（ICG）謝曉亮課題組與合作者利用多種技術手段解析了新冠病毒滅活疫苗（科興）和RBD亞單位重組蛋白疫苗（智飛）接種者及新冠感染康復者的血漿和誘導的中和抗體對于目前流行新冠突變株（例如南非株）的應答情況。相關成果發表于Cell Research。與中和抗體實驗結果類似，康復者和滅活疫苗接種者的血漿對南非突變株均表現出中和活性下降的趨勢。結果表明，如果未來新冠突變株大流行，特別是對于攜帶能改變NTD抗原熱點蛋白構象突變的病毒株，注射第三劑RBD重組蛋白疫苗來加強免疫或是一種優化方案。

抗RBD和抗NTD中和抗體對新冠病毒N501Y突變株免疫應答情況（圖片來源于北京大學新聞網）

病毒（T4型噬菌體）在土壤有機質礦化中的潛在作用研究

中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員吳金水團隊在滅菌土壤中加入稀釋不同梯度的未滅菌土壤懸濁液進行微宇宙培養試驗，利用qPCR檢測總細菌豐度和活性細菌豐度（疊氮溴化丙錠預處理去除非活菌DNA），利用g23標記基因豐度指示T4型噬菌體豐度，闡明T4型噬菌體與土壤有機碳礦化之間的關系。相關成果發表于Environmental Science & Technology。結果表明，g23基因豐度與總細菌16SrRNA基因豐度和活性細菌16SrRNA基因豐度之間存在顯著的負相關關系，總g23基因豐度降低了活細菌16SrRNA基因比率。T4型噬菌體可以殺死土壤細菌，從而降低活性細菌的豐度，調控細菌的種群大小。

細菌鞭毛馬達工作原理

浙江大學生命科學研究院朱永群教授團隊與醫學院張興教授團隊合作，聯合揭示了沙門氏菌鞭毛馬達的原子分辨率結構，通過對鞭毛馬達扭矩傳輸機制的剖析，揭開了細菌跑得快的秘密。相關成果發表于Cell。細菌與人類等其他生物具有漫長的生物共進化過程，為了獲得豐富的營養物質，避免被人類免疫系統追殺，或者為了成功找到適宜的生存和感染的位置，細菌進化出了快速“游動”的能力。鞭毛馬達含有質子泵，通過轉運氫離子，帶動質子泵的轉動，將化學能轉變為機械能，繼而將扭矩傳給鞭毛馬達的內膜環，促使內膜環的轉動。鞭毛馬達能將質子泵轉化而來的機械能毫無損耗地迅速傳給鞭毛絲，從而促進鞭毛絲高速轉動。

針對腸道病毒D68型的高效單抗療法及其作用機制

中國科學院上海巴斯德研究所黃忠課題組和中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）叢堯課題組、廣州市婦女兒童醫療中心龔四堂課題組合作，針對EV-D68病毒樣顆粒制備了兩個單抗2H12和8F12。相關成果發表于Nature Communications。研究表明，這兩個抗體主要在病毒吸附細胞前起作用，并能阻止病毒與唾液酸受體作用介導的紅細胞凝集的發生，提示抗體結合可以阻斷受體結合。抗體8F12與EV-D68成熟病毒復合物的冷凍電鏡結構表明，8F12與病毒的峽谷區（canyon）結合，進而對唾液酸受體結合產生空間位阻，并且這個區域是未報道過的EV-D68抗原位點。

候鳥禽流感病毒生態特征研究進展

中國科學院武漢病毒研究所/生物安全大科學研究中心陳建軍研究員、劉翟研究員團隊在長江流域越冬候鳥禽流感病毒生態學研究中取得重要進展。相關成果發表于Science Bulletin。自2013年以來，武漢病毒所研究團隊與湖北省野生動物疫源疫病監測中心、武漢市蔡甸區沉湖濕地自然保護區管理局、湖北洪湖自然保護區管理局等單位合作，對長江流域越冬候鳥中的禽流感病毒進行了長期監測。研究揭示了長江流域越冬候鳥禽流感病毒的主要生態特征，研究結果進一步凸顯出長江流域越冬候鳥可能在禽流感病毒生態分布中發揮著重要作用。該研究成果將為禽流感新毒株的突現提供早期預警。

2013—2017年長江流域越冬候鳥禽流感病毒基因組多樣性（圖片來源于中國科學院武漢病毒研究所網站）

2013—2017年長江流域越冬候鳥禽流感病毒亞型多樣性（圖片來源于中國科學院武漢病毒研究所網站）

葡萄球菌生物被膜研究進展

清華大學生命學院方顯楊課題組揭示了葡萄球菌生物被膜相關蛋白開關調控功能性淀粉樣纖維，以及生物被膜形成的結構機制。相關成果發表于The EMBO Journal。人們很早就在奶牛源金黃色葡萄球菌中發現一種被稱作生物被膜相關蛋白（Biofilm associated proteins）的細胞表面蛋白Bap，Bap介導葡萄球菌生物被膜的形成。該研究深入分析了Bap蛋白N末端BSP結構域的1.9?的高分辨率晶體結構。BSP的N末端包含重復串聯的結構模塊，可作為支架蛋白介導液液相分離，并通過液固相變聚集為淀粉樣纖維。這是發現的第一個可經由相分離形成功能性淀粉樣纖維的細菌細胞表面蛋白，表明相分離過程在細菌功能性淀粉樣纖維的形成過程中發揮重要作用。

弧菌交流通信分子機制研究

華東理工大學生物工程學院王啟要教授課題組深入研究海洋弧菌LuxR能夠高度靈活地激活或抑制眾多靶基因表達的分子機制，闡明了病原弧菌如何感知菌群密度或其他理化信號進行協同調控群體行為、導致病害暴發的原因。相關成果發表于Nucleic AcidsResearch。海洋弧菌中存在復雜的群體感應系統，介導進行細菌種內和種間、細菌-藻類、細菌-動物宿主等多種信號交流機制，最終通過TetR家族的中樞調控元件LuxR蛋白同步控制下游多達600多個QS基因的表達，產生菌群行為。該研究首次解析了LuxRDNA復合物結構，揭示了LuxR與激活型和抑制型DNA不同的結合機制，闡明了弧菌交流通信、產生群體行為的分子基礎。

細菌集群運動的涌現動力學研究

中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心彭毅與美國明尼蘇達大學程翔等人合作，發現向活性湍流中加入失活細菌會阻礙集體運動的形成，這定性地說明流體力學相互作用起主導作用。相關成果發表于Science Advances。利用光控大腸桿菌改變細菌速度，觸發細菌從無序態變為湍流態，實時觀察湍流的涌現過程。單個細菌速度在幾秒內即可響應光強變化，但高濃度的細菌需要更長的孵化時間才能變為穩定的新相。在相變點附近，在小尺度出現一些高動能的有序流，這些有序流變大變多，整個過程中流體序參量和能量同時增長；在遠離相變點處，流場先變得有序，而動能隨后慢慢升高，最終形成高能量的有序流。

基于生態因子對水力學參數適應閾值的水文連通性評估

中國科學院南京地理與湖泊研究所張奇研究員團隊的譚志強、李云良等科研人員基于已有研究開發了一個新的水文連通性評價工具CAST1.0。相關成果發表于Water Research。全球氣候變化背景下，筑壩、圍堤、建庫等人類活動削弱甚至阻隔了湖泊與江、河的連通，并造成嚴重的生態影響。因此，需要一套穩健、易操作的工具實現對水文連通性的定量評估。CAST1.0是一個以參數/閾值推薦、數據預處理、連通性分析和結果預覽為主要功能，耦合干濕變化及水鳥、魚類、浮游藻類和大型底棲動物適宜的水深、流速、水溫閾值的“有效水文連通性”定量評估軟件。目前，該系統在鄱陽湖得到成功應用。

水文連通及相關生態因子概念圖（圖片來源于中國科學院南京地理與湖泊研究所網站）

耦合生態因子適應性閾值的水文連通性評估方法框架（圖片來源于中國科學院南京地理與湖泊研究所網站）

鐵介導的土壤有機碳循環機制研究

天津大學地球系統科學學院陳春梅副教授與美國佐治亞大學、愛荷華州立大學、特拉華大學的同行合作，在鐵介導的土壤有機碳循環機制研究取得新進展。相關成果發表于Nature Communications。土壤有機碳庫是全球碳循環的重要組成部分。土壤礦物與有機碳的相互作用對土壤有機碳穩定儲存至關重要，其中鐵氧化物的作用尤為關鍵。鐵循環對土壤有機碳穩定存儲的綜合影響亟待評估。研究結果顯示，在氧化還原交替的土壤中，鐵介導的有機碳分解可以抵消鐵氧化物對有機碳的保護作用，因此鐵不能從本質上保護有機碳；活性鐵礦物需要通過自身的物理化學保護來促進有機碳在土壤中的穩定性。

日環食對低頻時碼授時的影響

中國科學院國家授時中心馮平課題組關于日環食對低頻時碼授時的影響研究取得了新進展。相關成果發表于Sensors。研究人員分析了日環食對低頻時碼信號的影響，排除了太陽活動和地磁場變化的影響，確認信號場強變化是由日環食對電離層影響導致。當日環食發生時，由于太陽被遮擋，導致電離層的電離度（離子和電子）降低，其愈合逐漸加速，底層高度隨之提升。這一變化使低頻時碼信號在傳播過程中衰減變小，到達地面時得到增強。復圓后，隨著太陽射向地球的帶電粒子密度恢復，低電離層反射高度逐漸降低，低頻時碼信號場強也緩慢恢復到參考日值。

城市電動汽車大規模發展過程中電池利用率和能耗評估

北京理工大學電動車輛國家工程實驗室孫逢春院士、王震坡教授團隊與美國加州大學伯克利分校終身教授、香港大學副校長申作軍合作，在大規模電動汽車評估領域取得重要進展。相關成果發表于PNAS。評估城市電動汽車動力電池利用和能量消耗情況具有重要意義。該研究通過結合大規模城市電動汽車數據、統計學方法和人工智能算法，報告了電動汽車大規模應用與小規模應用所不同的重要規律，如動力電池利用率差異性和電動汽車能量消耗季節性波動。引入氣候數據，將模型拓展到世界多個地區，對比分析了電動汽車動力電池利用率、能耗相關重要規律在世界不同地域的差異性。

納米材料環境生物效應精準預測研究

南開大學環境科學與工程學院胡獻剛教授團隊在拓展機器學習算法預測納米材料的生物效應，以及通過增強機器學習的可解釋性，在探索納米材料生物效應的機理方面取得新進展。相關成果發表于Science Advances。作者提出了一個基于樹的隨機森林特征重要性和特征網絡交互分析框架（TBRFA），該框架通過多指標重要性分析方法，利用隨機森林的工作機制建立了特征交互網絡，揭示了潛在的影響納米材料生物效應的交互因素。這項研究為納米材料的生態環境安全性評估提供新的策略；該機器學習算法除了適用于納米材料環境效應分析，也可用于重金屬、有機物污染等環境生物效應的預測、評估。

TBRFA框架示意圖（圖片來源于南開大學新聞網）

沿海城市清潔條件下大氣PM2.5中硫酸鹽的形成機制

中國科學院城市環境研究所陳進生研究團隊研究了COVID-19封鎖期間我國東南沿海城市大氣PM2.5主要來源，并探討了清潔大氣條件下PM2.5中硫酸鹽形成的新機制。相關成果發表于Environmental Pollution。COVID-19封鎖期間，沿海城市大氣污染物濃度下降了27.3%～67.8%，而O3濃度則上升了28.1%。基于正矩陣因子分析（PMF）模型的高時間分辨率（逐小時）源解析結果顯示，COVID-19封鎖期間交通源、揚塵源和工業源對PM2.5的貢獻分別減少9.0%、8.5%和8.0%，二次生成和燃燒源的貢獻明顯增加。另外，COVID-19封鎖期間大氣SO2濃度下降67.8%，而PM2.5中硫酸鹽濃度維持在封鎖前的較高水平。

升溫加劇西藏糧食作物產量的減產效應

中國科學院青藏高原所生態系統功能與全球變化團隊斯確多吉、樸世龍等聯合北京大學、美國科羅拉多州立大學等單位學者，利用西藏糧食作物產量（以下簡稱“作物產量”）統計數據及氣候變化觀測數據，定量解析1985—2015年升溫對西藏作物產量的影響，預估升溫對西藏作物產量作用的未來變化。相關成果發表于Engineering。20世紀80年代至20世紀末，升溫對西藏作物產量無顯著影響；但自21世紀初以來，升溫顯著降低了西藏作物產量，氣溫每升高1℃，作物產量下降0.22±0.14噸/公頃。總體來看，升溫對西藏作物產量的負面作用隨溫度增加而加劇。進一步預估，在未來升溫的情景下，西藏作物產量的溫度敏感性可能加劇。

孟加拉國東北部洪水應急疏散規劃研究

中國科學院、水利部成都山地災害與環境研究所陳寧生研究員與國內外合作者開展了孟加拉國洪水應急疏散規劃研究。相關成果發表于Geoscience Frontiers。研究者應用MCLP模型分析了整個研究區內緊急避難中心的最佳分布，提出了改進舉措，以確保更好地覆蓋所有需求點。結果表明，重新配置緊急避難中心分布可以在10分鐘的時間尺度內滿足47.88%的隱患點需求，比之前提高了19.7%，在60分鐘的需求時間尺度時可達到全覆蓋（可滿足全部62147個需求點）。MCLP模型優化了孟加拉國洪災緊急避難規劃，提升了應急效率，可有效減少洪水受災區人員傷亡和財產損失。