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物理学报 2025年第7期74卷 8-23页

作者：赵立强李宇晨尹浩川张晟昱吴泽彭新华中国科学技术大学近代物理系中国科学院微观磁共振重点实验室合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院合肥230026 合肥国家实验室合肥230088 香港中文大学物理系中国香港999077

作为一种物质表征的重要技术手段,固态核磁共振已经在物理学、材料科学、化学、生物学等多个学科领域得到广泛的应用.近年来,得益于固态核磁共振体系中丰富的多体相互作用和多样的脉冲控制手段,该技术逐渐在前沿的量子科技中展现出重要... 详细信息

作为一种物质表征的重要技术手段,固态核磁共振已经在物理学、材料科学、化学、生物学等多个学科领域得到广泛的应用.近年来,得益于固态核磁共振体系中丰富的多体相互作用和多样的脉冲控制手段,该技术逐渐在前沿的量子科技中展现出重要的研究价值和应用潜力.本文系统性地介绍了固态核磁共振体系的研究对象和理论基础,包括该系统中重要的核自旋相互作用机理及其哈密顿量形式,列举了动力学解耦、魔角旋转等典型的固态核自旋动力学调控手段.此外,我们重点展示了近年来在固态核磁共振量子控制方面取得的前沿进展,包括核自旋极化增强技术、弗洛凯哈密顿量的调控技术等.最后,我们结合一些重要的研究工作阐述了固态核磁共振量子控制技术在量子模拟领域中的应用.

关键词：固态核磁共振量子控制核自旋相互作用量子模拟

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升温、富营养化和除草剂污染对浮游动物群落影响的综合效应

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水生态学杂志 2025年第1期46卷 143-154页

作者：王雨路张欢龚迎春张培育何雨晗魏朝军张敏徐军中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室湖北武汉430072 中国科学院大学北京100049 中国科学院水生生物研究所水生生物数据分析管理平台湖北武汉430072 华中农业大学水产学院湖北武汉430070

研究浮游动物群落在全球变化背景下对多重压力源作用的响应,可预测未来水环境变化趋势,为环境监测和保护工作提供参考。2020年6—11月设计3因素室外中宇宙模拟实验,通过升温、添加氮磷(富营养化)、添加除草剂草甘膦,探究浅水湖泊在这3... 详细信息

研究浮游动物群落在全球变化背景下对多重压力源作用的响应,可预测未来水环境变化趋势,为环境监测和保护工作提供参考。2020年6—11月设计3因素室外中宇宙模拟实验,通过升温、添加氮磷(富营养化)、添加除草剂草甘膦,探究浅水湖泊在这3个因子单独和联合作用下,浮游动物群落的变化。结果表明:在升温处理下,轮虫和浮游动物的总丰度与生物量都受到抑制,而富营养化对枝角类和浮游动物的总丰度与生物量均有促进作用;升温处理增加了浮游动物Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数,而草甘膦污染导致多样性指数和均匀度指数降低;升温和富营养化是影响浮游动物功能群的重要因素;持续升温和草甘膦的交互作用缓解了升温对轮虫的抑制作用;而多重热浪增温和富营养化的联合作用则降低了优势功能群原生动物食藻者/食菌者(PA/PB)的占比;不同压力源的共同作用会形成交互作用,使水环境和浮游动物群落变化的情况更加复杂,在气候变化的情形下对水生态系统未来变化的预测更加困难。

关键词：浮游动物功能群全球变化多重压力源

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细胞转录组学和代谢组学整合策略表征突变影响谷氨酰胺合成酶酶活的关键代谢通路

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色谱 2025年第3期43卷 207-219页

作者：凌婷石京冯婷泽裴劭君李思怿朴海龙中国科学院大连化学物理研究所中国科学院分离分析重点实验室辽宁大连116023 中国医科大学附属肿瘤医院胸外科肿瘤研究所辽宁省肿瘤医院暨研究所辽宁沈阳110042 中国医科大学生命科学学院生物化学和分子生物学教研室辽宁沈阳110122 中国科学院大学北京100049

谷氨酰胺合成酶(GS)是细胞中唯一可以从头合成谷氨酰胺的酶,在癌症代谢中扮演着重要角色。GS酶活缺陷突变往往导致严重的代谢疾病甚至是死亡。理解GS酶活降低对生理功能的影响可能为靶向治疗提供新的方向,同时对其内在机制的探索可以为... 详细信息

谷氨酰胺合成酶(GS)是细胞中唯一可以从头合成谷氨酰胺的酶,在癌症代谢中扮演着重要角色。GS酶活缺陷突变往往导致严重的代谢疾病甚至是死亡。理解GS酶活降低对生理功能的影响可能为靶向治疗提供新的方向,同时对其内在机制的探索可以为治疗干预开辟新的途径。已报道的GS酶活缺陷突变包括R324C(第324位精氨酸突变为半胱氨酸)和R341C(第341位精氨酸突变为半胱氨酸)等,本研究新发现了GS的另一个酶活缺陷突变位点K241(第241位赖氨酸)。为了探究GS酶活缺陷突变带来的影响,本研究利用双组学技术对GS的酶活缺陷突变R324C和K241R(第241位赖氨酸突变为精氨酸)在肺癌细胞中的功能进行研究,通过对转录组和代谢组数据的整合揭示了GS酶活缺陷突变对一些重要生物过程的显著影响。GS的缺陷突变阻碍了细胞周期和多种氨基酸代谢途径。除了谷氨酰胺合成受到抑制,精氨酸-脯氨酸代谢、甘氨酸-丝氨酸-酪氨酸代谢以及天冬氨酸-谷氨酸-丙氨酸代谢在GS突变的细胞中表现出更强的活力,同时,氨酰-tRNA的生物合成途径也显著被激活。进一步的研究发现,GS酶活缺陷带来氨基酸代谢的改变源自谷氨酸的重新定向和相关代谢酶的表达变化,同时,氨酰-tRNA生物合成的激活源自谷氨酰胺在GS酶活缺陷细胞中带来的能量应激激活了特定蛋白的表达,如转录因子4(ATF4)。此外,细胞表型实验表明,GS酶活缺陷细胞的迁移能力低于野生型细胞。以上结果揭示了GS酶活缺陷突变体细胞中的代谢重编程现象,突出了癌细胞代谢的复杂性和适应性。

关键词：谷氨酰胺合成酶突变转录组学代谢组学肺癌谷氨酰胺

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中国灌丛叶片氮磷比1 km分辨率数据集

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中国科学数据(中英文网络版) 2025年第1期10卷 225-235页

作者：邓滢徐文婷熊高明李家湘王杨赵常明刘庆唐志尧谢宗强中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 中南林业科技大学林学院长沙410004 中国科学院成都生物研究所中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室成都610041 北京大学城市与环境学院北京大学生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

叶片氮磷比是反映植物养分限制的重要指标之一,大尺度的叶片氮磷比数据在评估区域生态系统养分利用、氮磷沉降作用下的碳汇潜力具有重要作用。而灌丛生态系统易受人类活动影响,不确定性较大,研究灌丛植被叶片氮磷比兼具科学研究和应用... 详细信息

叶片氮磷比是反映植物养分限制的重要指标之一,大尺度的叶片氮磷比数据在评估区域生态系统养分利用、氮磷沉降作用下的碳汇潜力具有重要作用。而灌丛生态系统易受人类活动影响,不确定性较大,研究灌丛植被叶片氮磷比兼具科学研究和应用价值。本数据集基于可靠的地面实测数据,结合地理、气象、土壤、人类活动和生物多种要素,利用机器学习算法,生成一套中国灌丛植被叶片氮磷比空间分布数据集,分辨率为1 km,每个栅格的值为估算的叶片氮磷比,数据格式为tiff。通过测试集验证和与其他产品比较两个方面的评估,本数据集具有较好的精度,能够客观地反映灌丛植被养分限制状况,为灌丛生态系统养分利用、碳汇潜力估算提供必要的数据支持。

关键词：灌丛生态系统氮磷比机器学习升尺度

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白刺VQ基因家族的鉴定及分析

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西北农业学报 2025年第3期34卷 498-507页

作者：王丽蓉黄丽霞杜萌易丹王劼杨鑫光青海民族大学生态环境与资源学院西宁810007 青海省特色经济植物高值化利用重点实验室西宁810007 青海省生物技术与分析测试省级重点实验室西宁810007 甘肃农业大学林学院兰州730070 中国科学院西北高原生物研究所西宁810008

VQ蛋白(VQ motif-containing proteins)在高等植物的质体中起着转录调控作用且与植物耐干旱、盐碱有很大关系。为了获得白刺VQ基因家族蛋白的基本特征以及白刺VQ基因在干旱和盐胁迫下的表达特征,本研究基于白刺(Nitraria tangutorum Bob... 详细信息

VQ蛋白(VQ motif-containing proteins)在高等植物的质体中起着转录调控作用且与植物耐干旱、盐碱有很大关系。为了获得白刺VQ基因家族蛋白的基本特征以及白刺VQ基因在干旱和盐胁迫下的表达特征,本研究基于白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)全长转录组数据,通过生物信息学手段鉴定并分析了白刺VQ家族蛋白的基本特征,基于白刺以及拟南芥VQ蛋白序列,利用MEGA软件建立了VQ蛋白的系统发育树,最后利用qRT-PCR方法对NtVQ7基因的组织特异性表达特征以及干旱和盐胁迫下的表达特征进行了分析。结果表明,从白刺转录组中共鉴定出7个具有完整FxxxVQxLTG保守结构域的NtVQ家族成员,分别命名为NtVQ1~NtVQ7;氨基酸数目为155~320,分子质量为17.13~34.86 ku,等电点分布为5.23~10.81,不稳定指数为37.4~93.77,且均为亲水性蛋白;除NtVQ2定位在细胞外或细胞核中,其余的成员均被定位在细胞核中;系统发育树显示NtVQ1与NtVQ2、NtVQ3与NtVQ7的亲缘关系最近;叶片中的NtVQ7对PEG和NaCl胁迫做出不同响应,相对于PEG胁迫NtVQ7对盐胁迫更加敏感,且在盐胁迫后恢复过程中其表达量恢复上调;另外,该基因在不同组织器官中呈现不同的表达特征。

关键词： VQ基因家族白刺生物信息学表达特征胁迫

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LC-DAD-SPE-NMR/MS技术用于卡巴他赛注射液中微量未知杂质的鉴定

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波谱学杂志 2025年第1期42卷 34-46页

作者：刘红兵刘惠丽罗立廷孙丽娟陈雷波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉磁共振中心(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)湖北武汉430071 湖北省中药生物技术省重点实验室健康科学与工程学院湖北大学湖北武汉430062

本研究采用液相色谱-二极管阵列检测器-固相萃取-核磁共振/质谱(LC-DAD-SPE-NMR/MS)联用技术,对卡巴他赛注射液中一个含量约为0.3%~0.4%的未知降解杂质完成化学结构解析.卡巴他赛注射液中高含量的辅料吐温-80与该杂质在液相色谱分析中... 详细信息

本研究采用液相色谱-二极管阵列检测器-固相萃取-核磁共振/质谱(LC-DAD-SPE-NMR/MS)联用技术,对卡巴他赛注射液中一个含量约为0.3%~0.4%的未知降解杂质完成化学结构解析.卡巴他赛注射液中高含量的辅料吐温-80与该杂质在液相色谱分析中不能完全分离,直接制备高纯度杂质难度较大,因此难以采用先分离-后鉴定的传统策略鉴定该杂质.本研究采用自动化的LC-DAD-SPE-NMR/MS联用技术,通过对萃取物溶液进行NMR谱详细分析,提取出降解杂质中氢-氢、氢-碳原子间相关信息,得到原子化学位移及连接关系,成功排除吐温-80谱峰的干扰,最终鉴定降解杂质为卡巴他赛中紫杉烷母核重排后的产物.整个实验在48 h之内完成,并以混合物分析思路完成降解杂质结构解析.本研究是LC-DAD-SPE-NMR联用技术在微量药物杂质分析领域的一次成功应用实例,为新药研究中杂质结构解析提供了新思路.

关键词：卡巴他赛降解杂质液相色谱-二极管阵列检测器-固相萃取-核磁共振/质谱联用技术结构解析分析方法

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植物来源的天然产物在黏膜免疫佐剂中的研究进展

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辽宁科技学院学报 2025年第1期27卷 39-43页

作者：富铎孙丹潘慧潘宁宁廉莲安长伟辽宁科技学院生物医药与化学工程学院辽宁本溪117004 中国科学院大连化学物理研究所国家色谱研究分析中心中国科学院分离分析化学重点实验室医学蛋白质组全国重点实验室辽宁大连116023

随着黏膜免疫反应研究的不断深入,人们逐渐意识到黏膜疫苗的研发往往需要安全高效的黏膜免疫佐剂增强抗原的免疫原性。其中基于植物来源的天然产物佐剂,如一些植物多糖、糖苷和黄酮等,在引发黏膜免疫反应中显示出良好的佐剂功效,已经受... 详细信息

随着黏膜免疫反应研究的不断深入,人们逐渐意识到黏膜疫苗的研发往往需要安全高效的黏膜免疫佐剂增强抗原的免疫原性。其中基于植物来源的天然产物佐剂,如一些植物多糖、糖苷和黄酮等,在引发黏膜免疫反应中显示出良好的佐剂功效,已经受到学术界的广泛关注。然而,植物多糖、糖苷和黄酮作为黏膜免疫佐剂的安全性、稳定性和有效性需要大量的研究证实。基于此,总结天然植物成分作为黏膜免疫佐剂的研究现状,揭示其诱导黏膜免疫应答的特征和机制,探讨天然植物成分作为黏膜免疫佐剂所面临的挑战具有十分重要的意义。

关键词：天然产物黏膜免疫黏膜免疫佐剂植物多糖植物皂苷

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面向学龄儿童脑智发育研究的多模态MRI脑影像序列参数与扫描规范专家共识

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中华放射学杂志 2025年第3期59卷 250-260页

作者：门卫伟赵腾达黄瑞旺朱礼涛葛秋龚高浪何宏建黄楚中雷旭李淑宇刘河生刘勇卢青彭芸饶恒毅沈定刚隋婧王若思夏明睿肖雅琼严超赣尹训涛臧玉峰赵立张寒张嘉颖左西年左真涛高家红贺永北京大学前沿交叉学科研究院磁共振成像研究中心北京100871 北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室、北京师范大学神经影像大数据与人脑连接组学北京市重点实验室、北京师范大学IDG/麦戈文脑科学研究院北京100875 华南师范大学心理学院广州510631 北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室北京100875 杭州师范大学附属医院认知与脑疾病研究中心杭州310015 浙江大学物理学院杭州310027 华东师范大学心理与认知科学学院上海200062 西南大学心理学部重庆400715 北京大学生物医学前沿创新中心北京100871 北京邮电大学人工智能学院北京100876 东南大学生物科学与医学工程学院南京210000 首都医科大学附属北京儿童医院影像科北京100045 上海外国语大学国际工商管理学院上海200083 上海科技大学生物医学工程学院上海201210 北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室、北京师范大学IDG/麦戈文脑科学研究院北京100875 深圳市神经科学研究院深圳518107 中国科学院心理研究所北京100101 广州医科大学附属妇女儿童医疗中心放射科广州510600 浙江大学生物医学工程与仪器科学学院杭州310027 中国科学院生物物理研究所脑与认知重点实验室北京100101 北京大学前沿交叉学科研究院磁共振成像研究中心、北京大学医学物理和工程北京市重点实验室、北京大学IDG/麦戈文脑科学研究院北京100871

当代多模态MRI技术的迅速发展,为精准刻画儿童青少年脑发育规律与个体差异、揭示脑发育异常疾病的神经机制,提供了重要影像研究工具,带来了儿童脑发育影像学这一脑科学前沿方向。然而,面向学龄儿童(6~18岁)的高质量多模态MRI脑影像序列... 详细信息

当代多模态MRI技术的迅速发展,为精准刻画儿童青少年脑发育规律与个体差异、揭示脑发育异常疾病的神经机制,提供了重要影像研究工具,带来了儿童脑发育影像学这一脑科学前沿方向。然而,面向学龄儿童(6~18岁)的高质量多模态MRI脑影像序列参数设置与扫描采集极具挑战性,严重阻碍了国内脑发育相关影像研究的开展与推广。为此,国内相关领域的多家权威机构和专家团队,依托科技部科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目“中国学龄儿童脑智队列”计划,通过调研全国30余家机构MRI设备现况,以及国际大型儿童脑发育队列研究序列参数的优缺点,共同制订了《面向学龄儿童脑智发育研究的多模态MRI脑影像序列参数与扫描规范专家共识》,以期规范国内不同规模、不同类型队列相关脑发育影像研究中的序列参数设计与扫描操作,提升儿童脑影像扫描成功率与影像质量,以及结果可比性与稳定性,推动我国儿童脑智发育基础与临床研究的整体进步。

关键词：儿童脑发育磁共振成像共识

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基于改进非线性拟合的核磁共振T2谱多指数反演

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物理学报 2016年第10期65卷 300-310页

作者：吴量陈方黄重阳丁国辉丁义明波谱与原子分子物理国家重点实验室中国科学院生物磁共振分析重点实验室武汉磁共振中心(中国科学院武汉物理与数学研究所)武汉430071 中国科学院大学北京100049

核磁共振T_2谱多指数反演算法是开展复杂体系样品核磁共振(NMR)弛豫研究最重要的数学工具.常用的T_2谱多指数反演算法一般都是事先给出弛豫时间T_2分布的布点,然后转化为线性拟合问题进行求解.在求解的T_2谱较为分散的时候,反演得到的T_... 详细信息

核磁共振T_2谱多指数反演算法是开展复杂体系样品核磁共振(NMR)弛豫研究最重要的数学工具.常用的T_2谱多指数反演算法一般都是事先给出弛豫时间T_2分布的布点,然后转化为线性拟合问题进行求解.在求解的T_2谱较为分散的时候,反演得到的T_2谱精确度不高,分辨率较低.非线性拟合是解决这个问题的有效办法.本文针对分散T_2谱反演利用非线性拟合时遇到的初值依赖及运算复杂问题,利用线性回归最小二乘方法,改进了其中的带非负约束非线性优化模型,将搜索的反演参数从T_2,f减少为T_2,加快了收敛速度,减少了对初值的依赖,提高了反演精度,使算法更加稳健.通过用改进的Levenberg-Marquardt算法和差分进化算法进行计算机模拟反演及实验数据反演,验证了改进方法在核磁共振T_2谱反演中的有效性.

关键词：核磁共振多指数反演非线性拟合差分进化

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生物凝聚态物质的多层次结构表征

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化学进展 2020年第8期32卷 1231-1239页

作者：徐国华成凯王晨李从刚中国科学院精密测量科学与技术创新研究院中国科学院生物磁共振分析重点实验室波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071

在生物体内到处都是由蛋白质、核酸和多糖等生物大分子构成的各种不同生物凝聚态物质,这些生物凝聚态物质形成不同的高级结构,执行不同的生物功能。获取这些生物凝聚态物质的高分辨结构是理解生命过程的重要途径。在离体环境中,获取高... 详细信息

在生物体内到处都是由蛋白质、核酸和多糖等生物大分子构成的各种不同生物凝聚态物质,这些生物凝聚态物质形成不同的高级结构,执行不同的生物功能。获取这些生物凝聚态物质的高分辨结构是理解生命过程的重要途径。在离体环境中,获取高分辨结构的手段主要有X-射线晶体衍射、冷冻电镜和核磁共振等,而在活细胞内原位研究生物凝聚体的结构,核磁共振和化学交联质谱具有独特优势。本文总结了利用多种分析手段对生物凝聚态物质进行多层次结构表征的研究进展:包括简单纯化体系下的蛋白质分子机器,蛋白质纤维等;液-液相分离,大分子拥挤、限域等模拟细胞复杂环境下的生物大分子以及活细胞内生物大分子。

关键词：生物凝聚态物质淀粉纤维结构液-液相分离活细胞

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