Nature 一周论文导读 | 29 SEP 2016 | 自由微信

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Nature 一周论文导读 | 29 SEP 2016

原创 2016-10-10 科研圈 科研圈

Volume 537 Number 7622

审校：魏若妍赵维杰史静雯杨柳

农业科学Agriculture Science

Genomic architecture of heterosis for yield traits in rice

水稻产量性状杂种优势的基因组构架

Xuehui Huang, Shihua Yang, Junyi Gong, Qiang Zhao, Qi Feng, Qilin Zhan, Yan Zhao, Wenjun Li, Benyi Cheng, Junhui Xia, Neng Chen, Tao Huang, Lei Zhang, Danlin Fan, Jiaying Chen, Congcong Zhou, Yiqi Lu, Qijun Weng & Bin Han（韩斌，上海植物生理生态所）

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19760.html

图片来源：中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所网站

（导读张志伟）杂交育种是一种重要的增加作物产量的策略。本研究通过对杂交水稻子代的大规模测序分析，发现部分水稻母本的基因可以增加其杂交子代产量，为子代产量超过父本的杂种优势现象负责。

Abstract

Closing yield gaps in China by empowering smallholder farmers

帮助中国小农户缩小产量差距

Weifeng Zhang, Guoxin Cao, Xiaolin Li…Fusuo Zhang（张福锁，中国农大）& Zhengxia Dou

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19368.html

图片来源：phys.org

（导读刘小鸥）缩小农户间产量差距是全球农业发展的关键，目前仍缺乏从根本上解决产量受限的有效方法。本研究报告了一种创新方法“科技小院”（STB），通过驻地专家帮助中国小农户，发现并解决了多层面的限制因素，有效提高了农户的产量。

Abstract

生物化学Biochemistry

SEDS proteins are a widespread family of bacterial cell wall polymerases

SEDS家族蛋白质是一类广泛分布的细菌细胞壁聚合酶

Alexander J. Meeske, Eammon P. Riley, William P. Robins…Thomas G. Bernhardt & David Z. Rudner

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19331.html

（导读田梦）肽聚糖细胞壁构成细菌的外骨骼。本研究发现在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）中，SEDS家族蛋白质RodA是一种未经鉴定的细胞壁肽聚糖聚合酶，在细胞伸长和分裂中发挥重要作用，而SEDS家族蛋白质的肽聚糖聚合酶功能很可能也存在于其他细菌当中。

Abstract

结构生物学Structural Biology

The architecture of the mammalian respirasome

哺乳动物呼吸体的结构

Jinke Gu, Meng Wu, Runyu Guo, Kaige Yan, Jianlin Lei, Ning Gao, Maojun Yang（杨茂君，清华）

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19359.html

（导读刘书琬）位于线粒体内膜的呼吸链蛋白复合物I、III 和IV可相互作用，形成分子量高达1.7兆道尔顿的超级复合体——呼吸体（respirasome）。本研究首次报道了分辨率高达5.4埃的呼吸体冷冻电镜三维结构，为治疗多种线粒体呼吸链复合物异常所引起的疾病提供了新的理论基础。

Abstract

The architecture of respiratory supercomplexes

呼吸作用超级复合体的结构

James A. Letts, Karol Fiedorczuk & Leonid A. Sazanov

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19774.html

（导读吴倩）线粒体电子传递链复合体是负责完成细胞呼吸作用的超级复合体。利用冷冻电子显微镜，我们解析了哺乳动物（绵羊）超级复合体的三种结构，首次得到了电子传递链在几个主要生理状态下的完整结构。

Abstract

生物医学Biomedical Science

CHD8 haploinsufficiency results in autistic-like phenotypes in mice

CHD8单倍剂量不足导致小鼠产生类自闭症表型

Yuta Katayama, Masaaki Nishiyama, Hirotaka Shoji, Yasuyuki Ohkawa, Atsuki Kawamura, Tetsuya Sato, Mikita Suyama, Toru Takumi, Tsuyoshi Miyakawa & Keiichi I. Nakayama

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19357.html

（导读雷文茜） CHD8基因变异在自闭症谱系障碍（ASDs）患者中出现频繁，但是这种变异是否是ASD成因及可能的作用机制尚不清晰。本研究发现在CHD8变异的小鼠胚胎大脑和人类ASD患者的大脑中，RE-1沉默转录因子（REST）存在异常激活，而突变小鼠胚胎的神经发育出现延迟。CHD8单倍剂量不足可能会通过REST异常激活影响大脑内的神经发育，从而导致类自闭症表型。

Abstract

Single-cell analysis of mixed-lineage states leading to a binary cell fate choice

混合谱系状态的单细胞分析导致细胞命运的二元选择

Andre Olsson, Meenakshi Venkatasubramanian, Viren K. Chaudhri, Bruce J. Aronow, Nathan Salomonis, Harinder Singh & H. Leighton Grimes

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19348.html

（导读苗润丰）阐释细胞分级分化过程中的中间态和特化相关基因的调控一直是发育生物学研究的挑战。本文作者将一种新的数据分析工具，迭代聚类和导向基因选择与单细胞RNA序列分析相结合，进一步证明了骨髓干细胞向髓系前体细胞分化过程中的中间态共表达多种决定因子，并阐述了Irf8 和Gfi1在髓系细胞基因表达调控中的重要作用。

Abstract

神经生物学Neuroscience

Thirst neurons anticipate the homeostatic consequences of eating and drinking

渴觉神经元对摄食平衡的预测

Christopher A. Zimmerman, Yen-Chu Lin, David E. Leib, Ling Guo, Erica L. Huey, Gwendolyn E. Daly, Yiming Chen & Zachary A. Knight

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature18950.html

（导读卓思琪）渴觉是机体在血容量和渗透压改变时维持稳态的应答方式，然而二者的改变不足以解释产生较快的多数饮水行为。本研究通过监测小鼠深层大脑的钙动态发现，促渴觉穹窿下器（SFO）神经元整合饮食时口腔与血液组分的信息，预判摄入饮食对液体平衡的影响，从而提前调整行为。

Abstract

Clock-driven vasopressin neurotransmission mediates anticipatory thirst prior to sleep

生物钟驱动的血管加压素神经传递介导了睡前预期的渴觉

C. Gizowski, C. Zaelzer & C. W. Bourque

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19756.html

（导读雷文茜）生物钟可以调控生物的生理活动与行为，但是其中的机制一直不为人知。本研究发现大脑主生物钟神经元视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN）在睡前会以神经递质的形式释放血管加压素（vasopressin，VP）刺激大脑渴觉信号中心，促使机体喝水，预防睡眠中机体脱水。这首次发现生物钟驱动哺乳动物行为的机制。

Abstract

生态学Ecology

Ecogenomics and potential biogeochemical impacts of globally abundant ocean viruses

生态基因组学和全球丰富的海洋病毒潜在的生物地球化学的影响

Simon Roux, Jennifer R. Brum, Bas E. Dutilh…Patrick Wincker & Matthew B. Sullivan

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19366.html

（导读严冰）海洋病毒对生物地球化学循环有重要影响，但人们对其遗传多样性知之甚少。本文通过建立“全球海洋病毒组”（GOV）数据库，发现了浅海和中海区域大量未被报导过的双链DNA海洋病毒种类及其分布。并通过计算预测新定义海洋病毒的宿主微生物，分析了病毒编码的辅助代谢基因（AMG），发现浅海区域病毒很可能直接参与硫循环与氮循环。

Abstract

生物工程Bioengineering

Rewriting yeast central carbon metabolism for industrial isoprenoid production

为类异戊二烯工业化生产重写酵母中枢碳代谢

Adam L. Meadows, Kristy M. Hawkins, Yoseph Tsegaye…Timothy S. Gardner & Annie E. Tsong

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19769.html

（导读吴倩）生物基础的经济有可能为以石油基础的产品提供可持续的替代品并为新材料提供新的物质构成。我们使用4种非原生代谢反应重整了酵母的中枢代谢，降低了金合欢烯生物合成耗氧量的同时增加了产量。这说明重整酵母的中枢代谢可能是提高乙酰辅酶A衍生物生物合成效率的方式之一。

Abstract

天文学Astronomy

The awakening of a classical nova from hibernation

从休眠中觉醒的经典新星

Przemek Mróz, Andrzej Udalski, Paweł Pietrukowicz…Dorota Skowron & Michał Pawlak

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19066.html

图片来源：phys.org

（导读刘小鸥）新星等激变变星属于近密双星系统，休眠模型预测它们激变周期性的休眠与觉醒与双星间的不同质量转移阶段紧密相关。本研究报告了对经典新星人马座V1213的长期观测，准确记录了新星活动与演化的各阶段，支持了休眠假说中关于质量转移速率的预测。

Abstract

物理学Physics

A method for imaging and spectroscopy using γ-rays and magnetic resonance

用γ射线和磁共振的成像与光谱测定法

Yuan Zheng, G. Wilson Miller, William A. Tobias & Gordon D. Cates

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19775.html

图片来源：phys.org

（导读刘小鸥）磁共振成像（MRI）与利用伽马射线相机的核成像分别具有不同优势。本研究介绍了一种结合上述两种方法优势的成像与光谱测定模式，并通过对仅含4 × 1013个131mXe原子的亚稳态异构体玻璃格进行成像，证明了技术可行性。该方法的高敏感性扩宽了磁共振的应用范围。

Abstract

化学Chemistry

Autocatalytic, bistable, oscillatory networks of biologically relevant organic reactions

生物相关的有机反应的自催化、双稳态和振动网络

Sergey N. Semenov, Lewis J. Kraft, Alar Ainla, Mengxia Zhao, Mostafa Baghbanzadeh, Victoria E. Campbell, Kyungtae Kang, Jerome M. Fox & George M. Whitesides

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19776.html

（导读彭晓晗）生命活动中的有机化学反应网络非常重要，且可能与生命起源密切相关。本研究使用与代谢相关的有机小分子与自催化、双稳态和振动行为建立了有机化学反应网络，确定了解释生命活动中网络动力学发展方法的规律。

Abstract

Directed evolution of artificial metalloenzymes for in vivo metathesis

用于体内置换的人工金属酶的定向进化

Markus Jeschek, Raphael Reuter, Tillmann Heinisch, Christian Trindler, Juliane Klehr, Sven Panke & Thomas R. Ward

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7622/full/nature19114.html

图片来源：University of Basel

（导读刘小鸥）运用不同方法能够为非自然反应设计具有相应功能的人工金属酶。本研究报告了用于烯烃复分解的人工金属酶的区室化与活体进化，该结果代表了催化活体内非生物反应的人工酶的系统实现与进化，并有潜力应用于非自然代谢等反应。

Abstract

地球科学Earth Science

Key new pieces of the HIMU puzzle from olivines and diamond inclusions