人類病毒組多樣性變化模型發(fā)表

近日，從中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所獲悉，該所計(jì)算生物與醫(yī)學(xué)生態(tài)學(xué)組利用最新成果，建立了人類病毒組多樣性變化模型。

作為人類微生物菌群的重要組成部分，病毒大量存在于人體口腔、皮膚、肺、胃腸道、血液甚至腦脊液中。在人體中，它們以病毒群落形式存在，這些病毒群落的集合即為人類病毒組。

研究發(fā)現(xiàn)，人體病毒組與許多疾病間存在著緊密的聯(lián)系，疾病可能會(huì)影響病毒組的多樣性及其組成；同時(shí)，病毒組的改變也會(huì)反過(guò)來(lái)影響疾病的發(fā)病與進(jìn)程。這些疾病不僅包括如艾滋病、埃博拉出血熱和流行性感冒等由病毒感染直接引發(fā)的病毒源性疾病，還包括如囊性纖維化、牙周疾病、炎癥性腸病等非病毒源性疾病。應(yīng)用“多樣性-面積關(guān)系”分析方法，課題組首次獲得了人類病毒群落多樣性在個(gè)體間的異質(zhì)性、群體水平的潛在多樣性，以及局部病毒群落多樣性在全球病毒宏群落中所占的比值，并探究了疾病對(duì)這些參數(shù)的影響。

該模型顯示，通常疾病對(duì)人類病毒群落在個(gè)體間多樣性異質(zhì)性的影響并不顯著，反而潛在病毒多樣性在健康對(duì)照組與患者間可能存在顯著差異。同時(shí)，上述比值參數(shù)、人體病毒群落的比值參數(shù)要遠(yuǎn)大于細(xì)菌群落。

研究結(jié)果提示，盡管我們體內(nèi)病毒個(gè)體數(shù)量是細(xì)菌數(shù)量的10倍，但從群體角度看，每個(gè)人對(duì)全球病毒多樣性的貢獻(xiàn)，反而要比對(duì)細(xì)菌多樣性的貢獻(xiàn)高。國(guó)際期刊《遺傳學(xué)前沿》在線發(fā)表了這一研究結(jié)果。

雜交水稻3000斤項(xiàng)目在三亞首獲豐收

5月9日，全國(guó)雜交水稻雙季畝產(chǎn)3000斤項(xiàng)目在三亞首獲豐收，早造水稻測(cè)產(chǎn)取得畝產(chǎn)1004.83公斤的成績(jī)。

2020年11月，雜交水稻早晚雙季稻平均畝產(chǎn)在湖南突破1500公斤(3000斤)。2020年12月，由袁隆平任首席科學(xué)家，全國(guó)雜交水稻雙季畝產(chǎn)3000斤項(xiàng)目在三亞啟動(dòng)。海南省在?？?、三亞等地設(shè)置了6個(gè)示范試驗(yàn)點(diǎn)。

海南實(shí)現(xiàn)雜交水稻兩季畝產(chǎn)3000斤的目標(biāo)

5月9日，位于三亞海棠灣水稻國(guó)家公園的示范點(diǎn)率先收割測(cè)產(chǎn)早造水稻。當(dāng)天測(cè)產(chǎn)專家組由中國(guó)科學(xué)院院士、福建農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員謝華安領(lǐng)銜。測(cè)產(chǎn)的這批“超優(yōu)千號(hào)”水稻在2020年12月16日播種，2021年1月13日移栽，栽插密度為20cm×(20cm+30cm)?，F(xiàn)場(chǎng)選取3個(gè)地塊，實(shí)收毛谷稱重后，考量機(jī)損、雜質(zhì)、水分含量等因素，最終測(cè)得一類田1014.56公斤/畝，二類田1009.45公斤/畝，三類田990.48公斤/畝，平均1004.83公斤/畝。

“我們有信心達(dá)成雙季畝產(chǎn)3000斤的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)?！表?xiàng)目責(zé)任專家、海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長(zhǎng)曹兵介紹，收割完這批水稻之后，試驗(yàn)田將著手準(zhǔn)備晚造水稻的栽培示范。因?yàn)榄h(huán)境氣溫高、水稻生育期相對(duì)較短，海南種植的水稻向來(lái)非高產(chǎn)見(jiàn)長(zhǎng)。謝華安說(shuō)，如果海南實(shí)現(xiàn)兩季3000斤的目標(biāo)，這將創(chuàng)造一個(gè)好的模式，“既然這里能創(chuàng)造單位面積高的產(chǎn)量，其他地方同樣可以學(xué)習(xí)應(yīng)用這里的栽培模式，推動(dòng)水稻的高產(chǎn)高效生產(chǎn)”。

研究人員完成燕麥基因組草圖繪制

近日，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、中國(guó)科學(xué)院-英國(guó)約翰英納斯中心植物和微生物科學(xué)聯(lián)合研究中心韓斌院士團(tuán)隊(duì)與英國(guó)約翰英納斯中心研究團(tuán)隊(duì)合作完成了禾本科、燕麥屬一年生草本植物二倍體燕麥Avena strigosa基因組序列草圖的繪制，并完整地解析了抗微生物防御化合物燕麥素的生物合成基因簇。5月7日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然·通訊》。

真核生物中非隨機(jī)組織的基因在基因組進(jìn)化和功能中起著重要作用。絕大多數(shù)真核生物基因組中并沒(méi)有操縱子，但它們又的確包含了一些序列不相關(guān)而功能相關(guān)，并且在物理位置上成簇存在的基因。這些“類操縱子”基因簇中，最引人注目的例子就是植物體內(nèi)合成特殊代謝產(chǎn)物的基因簇。已有證據(jù)表明，這些cluster（簇）途徑并不是通過(guò)微生物水平基因轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生，但目前人們對(duì)其真實(shí)的形成機(jī)制卻知之甚少。燕麥素是燕麥屬中特異存在的一類抗微生物防御化合物，其生物合成途徑也是最典型的植物生物合成基因簇之一。

韓斌團(tuán)隊(duì)選用了能在根尖特異合成燕麥素的二倍體燕麥物種Avena strigosa，運(yùn)用三代測(cè)序技術(shù)Nanopore并輔助光學(xué)圖譜技術(shù)BioNano DLS，以及Hi-C染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)成功完成了該燕麥基因組高質(zhì)量染色體級(jí)別組裝?；诮M裝獲得的全基因組信息完整地解析了燕麥素合成基因簇，確定了燕麥素合成通路的最后兩個(gè)缺失步驟，并通過(guò)本氏煙草瞬時(shí)表達(dá)重構(gòu)了整個(gè)合成途徑。同時(shí)，研究人員還對(duì)基因簇的起源及不同燕麥品種間的差異進(jìn)行了比較分析?；蚪M組裝和DNA熒光原位雜交（FISH）結(jié)果均表明，燕麥素合成基因簇位于1號(hào)染色體長(zhǎng)臂末端的亞端粒區(qū)域，并且該基因簇特異存在于燕麥屬中。

該研究工作為真核生物的基因組可塑性和適應(yīng)性進(jìn)化提供了新的見(jiàn)解，為改良小麥和其他谷物抵抗全蝕病和其他疾病提供了分子依據(jù)。

第三極地區(qū)冰湖潰決洪水風(fēng)險(xiǎn)增加

多少年來(lái)，許多科幻作家都在想象一場(chǎng)大洪水在地球上暴發(fā)的情景。中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)與瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，以及中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所等國(guó)內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)合作，定量評(píng)估了第三極地區(qū)冰湖發(fā)展趨勢(shì)及其當(dāng)前和未來(lái)可能面臨的潛在冰湖潰決洪水災(zāi)害和風(fēng)險(xiǎn)，第一次揭示了這場(chǎng)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

研究結(jié)果表明，喜馬拉雅東部地區(qū)是目前第三極冰湖潰決洪水發(fā)生的熱點(diǎn)地區(qū)，其風(fēng)險(xiǎn)水平是鄰近其他區(qū)域的兩倍多。然而，隨著冰川的進(jìn)一步消退，未來(lái)第三極地區(qū)面臨的冰湖潰決洪水風(fēng)險(xiǎn)將可能接近于當(dāng)前的三倍，同時(shí)位于西部的喀喇昆侖等地區(qū)將可能成為新的熱點(diǎn)地區(qū)。研究同時(shí)強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)國(guó)際合作、共同防范潛在跨境洪水的迫切性和重要性。

盡管目前關(guān)于第三極地區(qū)冰湖潰決洪水發(fā)生的頻率還沒(méi)有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，但隨著全球氣候變暖導(dǎo)致冰川進(jìn)一步消退，冰湖朝著更陡峭和不穩(wěn)定的區(qū)域發(fā)展，未來(lái)第三極地區(qū)冰湖潰決洪水風(fēng)險(xiǎn)將可能增加。同時(shí)，隨著下游社區(qū)、旅游業(yè)和水利設(shè)施等的進(jìn)一步發(fā)展，以及一些重要設(shè)施暴露在潛在的洪水影響范圍內(nèi)，實(shí)質(zhì)性的防災(zāi)減災(zāi)措施對(duì)于保護(hù)這些本就脆弱的山區(qū)的可持續(xù)發(fā)展尤為重要。

5月6日，相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際地學(xué)期刊Nature Climate Change。研究成果將為第三極地區(qū)冰湖潰決洪水防范提供基礎(chǔ)，同時(shí)也為未來(lái)相關(guān)國(guó)家開(kāi)展防災(zāi)減災(zāi)國(guó)際合作提供科技支撐。

我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)基因剪新系統(tǒng)

中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（中科院神經(jīng)所）科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)微生物大規(guī)模宏基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)兩類新的CRISPR/Cas13系統(tǒng)，通過(guò)一系列工程化改造開(kāi)發(fā)了一套高效率和高特異性的RNA編輯工具，該工具對(duì)開(kāi)發(fā)基于RNA編輯的基因治療手段具有重要的促進(jìn)作用。該研究成果5月3日在線發(fā)表于《自然·方法》。

喀喇昆侖等地區(qū)將可能成為冰湖潰決洪水發(fā)生新的熱點(diǎn)地區(qū)

CRISPR/Cas13被廣泛地應(yīng)用于RNA敲低、RNA單堿基編輯及核酸檢測(cè)領(lǐng)域（比如新冠病毒檢測(cè)）。相比于傳統(tǒng)的RNA干擾技術(shù)，Cas13系統(tǒng)具有更高的敲低效率和特異性，而且不會(huì)對(duì)基因組造成永久性改變，甚至可以通過(guò)藥物調(diào)控RNA編輯，使其具有可逆性，因此在疾病治療上具有比較獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

將目標(biāo)聚焦在挖掘未獲培養(yǎng)的自然微生物宏基因組數(shù)據(jù)上，科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)精巧的計(jì)算生物學(xué)算法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，鑒定到了兩個(gè)新的Cas13家族，并命名為Cas13X.1和Cas13Y，其中，Cas13X.1蛋白比常用的RfxCas13d蛋白還要小將近200個(gè)氨基酸，為目前最小的Cas13蛋白。通過(guò)對(duì)大量?jī)?nèi)源基因位點(diǎn)進(jìn)行RNA敲低實(shí)驗(yàn)，Cas13X.1展現(xiàn)了與RfxCas13d同樣的高活性和高特異性。之后，他們?cè)贑as13X.1的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一種迷你型的RNA單堿基編輯工具，并顯示極低的脫靶活性。

這項(xiàng)工作證明Cas13X.1在RNA編輯方面具有非常大的應(yīng)用潛力，有望在未來(lái)成為一種高效和安全的RNA治療藥物。