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[学术文献 ] 德国维尔茨堡大学开发噬菌体基因组学工具 进入全文
Nature
2025年9月10日，来自德国维尔茨堡大学、赫尔姆霍兹感染研究中心的Milan Gerovac、Jörg Vogel等研究团队在《Nature》发表题为《Programmable antisense oligomers for phage functional genomics》（用于噬菌体功能基因组学的可编程反义寡聚物）的研究论文。该研究开发了一种基于反义寡聚物（ASOs）的非遗传性基因沉默方法，用于研究噬菌体与宿主之间的相互作用。该方法通过细胞穿透肽（CPP）将合成的ASOs递送至细菌胞质中，特异性结合目标mRNA的核糖体结合位点（RBS），从而抑制其翻译。研究团队在绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）及其巨型噬菌体ΦKZ中系统性地筛选了75个核心和附属基因，发现其中24个基因的沉默显著抑制了噬菌体繁殖，并利用表型分析、转录组学和蛋白质组学手段揭示了多个此前未被识别的关键蛋白，如RNase H-like蛋白ΦKZ155（Nlp2），该蛋白在感染过程中调控噬菌体核的形成与基因组扩增。此外，该方法成功应用于多种革兰氏阴性和阳性细菌及其噬菌体（包括RNA噬菌体PP7），显示出广泛的适用性，尤其在遗传难操作的临床分离株和抗噬菌体防御系统研究中表现出强大潜力。该技术为噬菌体生物学研究提供了高效、灵活的工具，有望推动噬菌体治疗和生物技术应用的优化。
[学术文献 ] 日本理化研究所人工改造植物免疫系统 进入全文
Science
2025年9月4日，Science杂志在线发表了来自日本理化学研究所Ken Shirasu教授作为通讯作者，题为“Systematic discovery and engineering of synthetic immune receptors in plants”的研究论文。该研究通过大规模的生物信息学分析和合成生物学方法，系统性地发掘并成功改造了植物的免疫受体，揭示了一条在植物界中独立进化、能够感知细菌冷休克蛋白（CSP）的新型免疫受体信号通路。这项研究不仅极大地拓展了我们对植物先天免疫系统多样性和进化复杂性的认知，更重要的是为未来定向设计广谱、持久抗病的作物提供了强大的技术路线和理论依据。植物依赖其细胞表面大量的模式识别受体（PRRs）来感知病原菌相关分子模式（PAMPs），从而启动免疫反应抵抗侵害。富含亮氨酸重复序列的受体激酶（LRR-RLK）是其中最大的一类PRR家族。然而，由于这些受体在植物进化过程中呈现出明显的谱系特异性扩张，在模式植物（如拟南芥）中有效的遗传学方法难以应用于树木、多年生作物等非模式植物，导致大量未知的免疫受体及其功能仍有待发掘，这也限制了通过跨物种转移优良抗性基因来培育抗病作物的进程。该研究首先通过生物信息学分析，对来自285种植物 genomes 的13,185个LRR-RLK-XII受体进行了聚类，获得了210个推测具有相似配体识别特性的亚组。然后，研究团队构建了这些受体胞外域与 brassinosteroid 受体胞内域的嵌合体，并在本氏烟中进行了大规模筛选，发现来自柚子（Citrus maxima）的受体候选者181能被多种细菌激活。进一步的生化分析表明，受体181能够特异性识别细菌保守的冷休克蛋白肽段csp15，该受体因此被命名为SCORE。研究发现，SCORE与之前发现的CORE受体虽然识别相同类型的配体，但在进化上起源不同，且对csp15肽段变异体的识别特异性存在显著差异。通过蛋白质结构预测和结构域交换实验，研究人员最终将SCORE的配体识别特异性关键决定位点定位到其第10个LRR基序上的三个可变氨基酸残基，这些残基通过影响受体表面的电荷分布来精确调控其与不同csp15变异体的结合。总而言之，本研究的意义在于开发了一套整合生物信息学、合成生物学和生物化学的标准化、可扩展的流程，用于系统性挖掘和功能鉴定植物界的免疫受体。其应用价值尤为突出：研究不仅发现了一个新的免疫受体家族（SCORE），更重要的是通过对关键氨基酸位点的理性设计，成功改造出了能够识别由多种重要病原菌（如导致柑橘黄龙病的Candidatus Liberibacter asiaticus、黄单胞菌、根瘤线虫等）所产生的、野生型SCORE无法识别的CSP肽段的人工合成受体变体。这为直接工程化改造作物自身的免疫受体，从而赋予其广谱抗病性，尤其是为难以进行传统遗传改良的多年生经济作物（如柑橘）的抗病育种提供了极具前景的全新策略。
[学术文献 ] 中国水稻研究所揭示水稻整合高温胁迫与稻瘟病抗性的分子机制 进入全文
PNAS
2025年9月4日，中国水稻研究所水稻有害生物防控技术创新团队在PNAS期刊在线发表一项重要研究成果，揭示了水稻通过miR444b.2–HsfA1–AOC1信号模块整合高温胁迫与稻瘟病抗性的分子机制，为培育兼具耐热性与抗病性的新型水稻品种提供了关键理论支撑和育种靶点。随着全球气候变暖加剧，极端高温事件频发，不仅影响作物生长发育，也改变了病害的发生与流行，但其背后的分子机制长期以来尚不明确。因此，揭示高温调控作物抗病的机制，对于应对全球气候变化，提升作物的抗病性，保障作物稳产，具有重要的理论和实践意义。该研究发现，水稻幼苗经40°C预处理24小时后，对稻瘟病的抗性显著增强，表现为稻瘟病斑面积减小，稻瘟病菌生物量降低，活性氧爆发增强和防御相关基因的表达水平显著提高。这一现象在多个水稻品种及不同稻瘟病菌中均被验证，具有普遍性。为了解析高温增强水稻抗病性的机制，研究人员通过转录组分析和突变体表型鉴定，发现热激转录因子HsfA1是这一过程的核心调控因子。进一步机制研究表明：miR444b.2是一个温度响应型的miRNA，能够直接靶向HsfA1 mRNA的第二外显子，进而抑制HsfA1表达。而高温处理后，miR444b.2表达水平降低，对HsfA1的抑制解除；HsfA1蛋白直接结合到茉莉酸合成关键基因AOC1的启动子，激活AOC1表达及茉莉酸合成，最终显著增强水稻对稻瘟病的抗性。研究团队还深入挖掘了HsfA1的优异自然等位变异。通过分析3000份水稻种质序列，发现HsfA1基因存在多个单倍型，其中B型和C型单倍型对稻瘟病的抗性更强，且二者主要存在于籼稻品种中，提示HsfA1在长期适应环境过程中可能受到正向选择。此外，利用基因编辑技术对HsfA1上游开放阅读框进行编辑，成功获得了HsfA1表达水平升高且稻瘟病抗性显著增强的植株。这一结果不仅进一步验证了水稻通过miR444b.2–HsfA1–AOC1信号模块整合高温胁迫与稻瘟病抗性的分子机制，更为未来分子设计育种提供了切实可行的技术路径。
[学术文献 ] 华南农业大学发光标签实现植物体内信息存储和编码 进入全文
Light: Science & Applications
2025年8月28日，来自华南农业大学材料与能源学院、澳门大学应用物理与材料工程研究所等单位的Bingfu Lei研究团队在《Light: Science & Applications》上发表题为《Delivery of luminescent particles to plants for information encoding and storage》的研究论文，该研究提出一种利用磷酸包覆的铝酸锶铕镝（SAO@H₃PO₄）发光颗粒作为植物内部信息编码与存储的荧光标记材料，通过微针贴片（MNs）将颗粒低损伤地植入植物叶片中，形成稳定、高信噪比的长期荧光信号，并设计了一套基于形状和二进制编码的识别系统，实现对植物生长信息的精准记录与云端存储，为智能农业和植物物联网平台提供了新型的数据存储与标记技术。
[学术文献 ] 美国马萨诸塞大学医学院揭示人类大脑衰老基因变化 进入全文
Nature
2025年9月3日，来自美国马萨诸塞大学医学院的Alisa M. Jeffries、Tianxiong Yu、Michael A. Lodato等研究团队在《Nature》上发表题为《Single-cell transcriptomic and genomic changes in the ageing human brain》的研究论文。该研究通过单核RNA测序（snRNA-seq）、单细胞全基因组测序（scWGS）和空间转录组技术（MERFISH），系统分析了从婴儿到百岁老人的人类前额叶皮层在细胞水平和分子层面的年龄相关变化。研究发现婴儿大脑中存在表达神经发育相关基因的特定神经元和星形胶质细胞群体；随着年龄增长，各类细胞中与核糖体、运输和代谢等基本功能相关的“看家基因”普遍下调，而神经元特异性基因表达相对稳定。scWGS分析揭示了两种年龄相关的体细胞突变特征：签名A1与基因转录正相关，随年龄累积；签名A2与基因抑制相关，在婴儿中更显著。研究还发现神经元中体细胞突变率与基因长度和表达水平相关，短而高表达的看家基因更容易积累突变并在衰老过程中下调，而长基因（多为神经元身份基因）则更稳定，可能与神经元中高表达的拓扑异构酶有关。此外，少突胶质前体细胞（OPC）比例随年龄下降，抑制性神经元转录变异性增加。这些结果揭示了人脑衰老过程中转录组与基因组的动态变化，为理解脑衰老机制提供了重要依据。
[学术文献 ] 英国苏塞克斯大学揭示DNA2突变引发细胞衰老机制 进入全文
Nature
2025年9月3日，来自英国苏塞克斯大学基因组损伤与稳定性中心的Jessica J. R. Hudson、Rowin Appanah等研究团队在《Nature》上发表题为《DNA2 enables growth by restricting recombination-restarted replication》的研究论文。该研究通过酵母和人类细胞模型揭示了核酸酶-解旋酶DNA2通过抑制同源重组重启的复制（HoRReR）来维持细胞增殖的关键机制。研究表明，DNA2缺失会导致复制叉停滞并形成“鸡爪”结构，进而引发RAD51和POLD3介导的HoRReR，产生大量RPA包裹的单链DNA（ssDNA），激活ATR–CHK1–p21信号通路，最终促使细胞在G2期退出细胞周期并进入衰老状态。这一机制解释了为何DNA2缺失会导致细胞增殖停滞，以及为何DNA2功能减弱（如Seckel综合征患者中的T655A突变）会通过随机性衰老导致生长迟缓。研究还指出，DNA2在癌细胞中高表达可能是一种应对复制压力的适应性机制，并为DNA2抑制剂在癌症治疗中的应用提供了理论依据。
