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我校科研团队纳米纤维素制备新方法获国际期刊《自然-可持续发展》报道近日，我校生物质材料科学与技术教育部重点实验室于海鹏教授团队与德国哥廷根大学张凯教授团队合作的科研成果被国际著名学术期刊Nature Sustainability报道。报道题为“Scalable production of carboxylated cellulose nanofibres using a green and recyclable solvent”。文章介绍了关于羧基化高长径比纳米纤维素绿色批量化制备的最新研究成果。
随着化石资源的枯竭和对碳中和的要求，迫切需要有效方法将生物质资源转化为高附加值的生物基材料、能源和化学品，这种增值利用对经济可持续发展都具有重要意义。在众多可衍生出的生物基产品中，纳米纤维素以其突出特性受到极大关注。纳米纤维素在自然界的生物体（如木材、竹子、秸秆、纸浆、草）中广泛存在，其分子结构、几何形状、化学特性、物理力学特性和生物学特性都极具特点，也具有潜在的广泛用途。但纳米纤维素的制备不仅对制作方法和制作过程有要求，而且还需要综合考虑试剂成本、工业放大以及环境影响等因素，如果这些问题不能有效解决，则会延滞其工业化生产和应用的发展。
我校于海鹏教授团队长期从事纳米纤维素的制备和功能化应用研究，前期已探索出多种破解生物质抗解聚屏障并高效制备纳米纤维素的科学方法。在该项研究过程中，团队又开发出一种能与经典TEMPO法制备效果相媲美的羧基化纤维素纳米纤丝制备新方法。该方法基于低共熔溶剂原料广泛、易于合成、价格低廉、无污染及可降解的特点，以柠檬酸、氯化胆碱和水为原料，摸索出一种新的溶剂配方，能够温和处理纤维素大分子链间的氢键并实现羧基官能化，再结合高速搅拌机、高频超声波反应器或高压均质机进行纳米纤丝化。这种方法得到的纤维素纳米纤丝在产量和质量上均出乎意料地好，产率高达90.12%，产品几乎均由单根的基原纤丝组成，直径约3纳米，长度可达10微米以上，由此长径比高达2500，羧基含量为1.5 mmol/g，在水溶液中可均匀分散并长期稳定。同时，这些纤丝保留了纤维素的固有结晶度、模量和热稳定性。更为可喜的是，这种方法可制备出浓度高达20wt％的纤维素纳米纤丝产品，这为其储存、运输和使用提供了极大方便。研究还利用500升规模的反应器制备了1吨纤维素纳米纤丝产品，通过制备过程证明了这种方法的规模应用性、经济可行性和环境友好性，为可持续工业化生产提供了理论依据和实践验证。
《Nature Sustainability》同期配文介绍了此项研究成果，期刊高级编辑张尧卿评价道“这项工作打动我之处是在提取纳米纤维素的可持续性方面取得显著进步。配方溶剂可循环利用，可用于规模地和经济地生产具有激动人心的机械和物理特性羧基化纤维素纳米纤丝，这对其实际应用是个喜讯。”
我校科研团队在国际著名学术期刊Nature Communications上发表成果
近期，我校生命科学学院隋广超教授团队在国际著名学术期刊Nature Communications (一区TOP，IF: 16.6)发表了题为“G-quadruplexes promote the motility in MAZ phase-separated condensates to activate CCND1 expression and contribute to hepatocarcinogenesis”的研究论文。研究揭示了启动子中G-四链体通过增强MAZ蛋白相分离凝聚体的动态性以激活CCND1表达并促进肝癌进展的新机制。
G-四链体（G-quadruplex，G4）是一种非经典的核酸二级结构。近期大量研究发现，G4主要作为一个转录激活的顺式作用元件。更重要的是，比常规dsDNA相比，启动子G4结构可更高效地募集转录因子进而激活基因转录。此外，越来越多的证据表明，基因组中G4富集与肿瘤发生有关，G4普遍存在于高扩增和/或高表达的癌基因的启动子中。然而，G4如何招募转录因子和转录调节因子形成转录复合物，进而激活癌基因转录的详细机制仍然是未解之谜。隋广超教授团队一直致力于破解此类难题，近期获得了创新性突破。
生物大分子的液-液相分离（liquid-liquid phase separation，LLPS）是近年来快速发展的生命科学研究领域。在细胞中，某些无膜细胞器，包括蛋白质或者核酸分子可以通过多价相互作用，在原本均一的生物环境中产生物理化学性质不同的另一相。近期的研究发现，细胞中的许多生物学功能与相分离有关，例如，超级增强子的相分离凝聚机制对基因转录激活的调节；相分离在细胞信号转导、细胞周期调控、RNA剪接、代谢调控、染色质结构调控等重要基础生命活动中发挥重要功能。MAZ是具有致癌活性的转录因子，然而，目前关于MAZ调控基因表达的分子机制知之甚少。CCND1作为著名的促进增殖的基因，在细胞周期进程中起着至关重要的作用，是潜在的癌症治疗靶点。该研究验证了CCND1启动子区存在G4，并且该G4结构的形成可激活CCND1基因转录。重要的是，CCND1启动子G4可募集MAZ形成MAZ/G4相分离凝聚体，并增强包含许多转录共激活因子的MAZ相分离凝聚体的动态性，以激活CCND1表达并促进HCC的致癌表型。该研究揭示了启动子中G4结构通过LLPS机制募集转录因子和转录调节因予以激活癌基因表达的新模型，发现了肝癌发生的新颖调控机制。
G4募集MAZ形成MAZ/CCND1-G4相分离凝聚体
以促进癌基因表达和肝癌发生的示意图模型
本课题组的在站博士后王文梦是论文的第一作者，李当当副教授是论文的并列第一和共同通讯作者。徐晴晴和程嘉惠等同学也参与了该项工作。
日前，野生动物与自然保护地学院徐艳春团队和深圳华大生命研究院兰天明团队合作，建立了一种从哺乳动物粪便中高效富集动物DNA的方法，使粪便成为基因组时代的重要研究材料。这一技术在2023年5月取得国家发明专利，技术性能的有关内容近日发表在分子生态学期刊Molecular Ecology Resources（中科院一区的TOP期刊）上。
在野生动物研究中，相比血液、肌肉等样品，粪便更易获得。粪便中含有大量细菌和少量动物肠道脱落的细胞，可以提供动物DNA。但粪便DNA在实际遗传分析中成功率和准确性都无法预估，结果参差不齐。特别是进入基因组时代，用粪便中提取的DNA进行动物全基因组测序，可用数据产量极少，限制了粪便的使用。造成这一困难的主要原因是在粪便DNA中细菌的DNA数量庞大，干扰测序结果，因此降低细菌DNA的含量，使动物DNA得到富集是提高粪便DNA可用性的关键。尽管已经研发了多种富集方法，如从粪便中纯化动物细胞再提取DNA的提取前富集（Pre-extraction enrichment）、通过DNA或RNA-Bait杂交从总DNA中富集动物DNA的提取后富集（Post-extraction enrichment）和提取中富集（Peri-extractionenrichment）。但这些方法操作复杂、成本高昂、对粪便质量要求较为严格，特别是富集效率远远达不到要求，在实际应用中存在较大的局限性。
我校徐艳春团队与深圳华大生命研究院的兰天明团队共同开发了一种简单、有效、便宜的提取中富集方法，命名为Peri-extractionEnrichment by SDS，简称PEERS。该方法的原理如下图）。粪便中的细菌细胞被覆一层致密的硬质细胞壁，而动物细胞则是裸露的。因而，采用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS），通过控制其浓度和作用时间，在室温下优先裂解动物细胞，使细菌的结构保持完整。通过简单的低速离心将细菌沉降序列，动物细胞的碎片、DNA等保留在上清中，将其分离并采用常规方法进行提取，所获的DNA中含有丰富的动物DNA和少量的细菌DNA。
PEERS的工作原理
大量的测试表明，无论是肉食动物、草食动物还是杂食动物的粪便，PEERS对mtDNA和nuDNA的富集效率都明显高于当前的商业试剂盒，特别是在保存时间较长的粪便中更具优势。用PEERS富集的DNA进行微卫星和SNP两种传统分子标记的测试，当动物核DNA的拷贝数达到细菌DNA的1/1000时，SNP的基因型检测准确率可达90%或更高；当富集效率超过1/100时，SNP和和微卫星（STR）的准确性可与血液DNA相媲美。用PEERS富集的DNA进行全基因组重测序，当线粒体DNA富集到细菌DNA的1/10时（在绝大多数粪便中都很容易达到），就可以完美组装高质量的线粒体基因组。当核DNA富集到1/100时，即可实现对核基因组的全覆盖，测序质量与血液、肌肉等高质量DNA相当。
采用PEERS处理粪便每份样品的成本不到0.1美元，操作时间仅有几分钟，而且不增加任何额外的设备条件，极为简便。同时，这一技术还大大降低了获取野生动物遗传材料的难度，研究人员可以在不接触、看不见动物的情况下，获得动物的DNA开展遗传学和基因组学的研究。打破了基因库建设中依靠血液、肌肉、皮肤等损伤性材料的传统模式，使自然保护区巡护、疫源疫病监测、野生动物救护和动物园饲养等常态化工作中获取的粪便成为基因库的重要材料，大大拓展了样本来源空间。
我校科研团队在防己科苄基异喹啉生物碱结构多样性形成机制研究取得进展近日，我校生命科学学院徐志超教授团队在国际知名期刊Advanced Science（中科院一区，IF：15.1）在线发表了题为“基部双子叶植物苄基异喹啉类生物碱结构多样性形成机制”的研究论文。该成果报道了催化青藤碱等苄基异喹啉生物碱（Benzylisoquinoline Alkaloid, BIAs）生物合成骨架形成的新颖酶，发现种系特异的CYP80基因扩张及新功能化驱动了防己科物种苄基异喹啉生物碱结构多样性，为BIAs药用活性物质的绿色合成及药物开发提供支撑。
BIAs结构类型多样，药用价值高，如镇痛药物吗啡因、抗菌药物小檗碱等，也是重要的林源活性物质，广泛分布在双子叶植物的早期分化类群及木兰类中。近年来，我校客座教授陈士林院士团队相继完成毛茛科黄连、罂粟科毛黄堇、防己科千金藤属等物种中BIAs的代谢合成、起源进化及抗病毒活性等研究。然而，多数BIAs结构多样性形成及修饰的关键酶仍然未知，如防己科物种积累的双苄基异喹啉（千金藤素，抗病毒）、吗啡烷类（青藤碱，抗风湿）等，其结构多样性形成及进化的分子机制尚不明确。研究团队以防己科中药北豆根（Menispermum dauricum）为研究对象，破译其高质量基因组，追溯其物种进化、全基因组复制事件及染色体进化历程，提出“北豆根基因组可作为研究双子叶植物进化的理想模型”；研究人员进一步通过代谢组追踪了北豆根不同部位BIAs的结构类型差异；通过比较基因组发现防己科物种CYP80基因的显著扩张，该基因家族扩张及组织特异性表达驱动了BIAs不同结构类型的多样性。创新性发现了催化牛心果碱发生C2'-C4a酚耦合反应生成清风藤碱（多花罂粟碱的对映异构体）的新颖酶MdCYP80G10，该酶具有严格的立体选择性，特异性识别（S）型牛心果碱。本研究为“基因组进化驱动植物代谢多样性形成”理论提供新的范例。
驱动了防己科BIA结构类型的多样性
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202309990
我校科研团队发现：东北虎鼻部黑斑和面部影像可综合解析揭示其年龄信息
近日，我校姜广顺教授团队在国际期刊《Integrative Zoology》（中科院Q1区）上发表题为《Combination of Facial and Nose Features of Amur Tigers to Determine Age》的研究成果，基于动物衰老造成色素沉积的原理，利用东北虎面部和鼻部黑色素沉积影像特征对东北虎年龄进行了预测研究。这种基于深度学习的无创、低成本的东北虎年龄鉴定方法，有助于研究人员和管理人员快速确定东北虎的年龄，为东北虎种群的科学保护与管理提供技术支撑。
野生动物个体的年龄信息对掌握动物种群的稳定性和发展趋势及科学保护管理至关重要。但野外活体动物年龄的鉴定是一个巨大的挑战和难题。姜广顺研究团队针对黑龙江省东北虎林园614只东北虎，依据东北虎发育规律划分为幼体（1岁）、亚成体（2-3岁）、成体（4-9岁）、老年（10岁及以上）4个阶段。以定量分析的方式验证东北虎鼻子上的黑点面积比例与年龄之间呈正相关，从而确认东北虎鼻子上的黑斑是一个很好的年龄测定特征。进而，将东北虎年龄识别转化为年龄段分类和年龄预测问题。利用深度学习技术使用虎鼻、虎脸以及两者的联合特征，并基于联合特征构建双分支网络，来识别东北虎的年龄。本研究在年龄段分类实验中，在基于面部特征、鼻子特征和联合特征上的年龄段分类精度分别达到了82.93%，84.15%和86.59%。在年龄预测实验中，基于鼻子特征的年龄预测精度达到了最小的0.568平均绝对误差(MAE)。
该研究揭示了东北虎年龄与虎鼻子上黑斑面积的占比呈正相关，东北虎的年龄可以通过分析面部或鼻子特征信息来确定。与单独的鼻子或面部特征相比，将面部特征和鼻子特征相结合具有更大的准确性。实验结果表明，多尺度信息的网络融合有效地提高了模型预测的精准性。该研究由东北林业大学国家林业和草原局猫科动物研究中心和计算机与控制工程学院合作完成，硕士研究生赵彩平与戴文锐为共同第一作者，姜广顺教授与马光凯博士为共同通讯作者。原文链接：
助力生态文明 | 我校主持的国家标准《野生动物及其制品DNA物种鉴定技术规程》正式发布2024年3月20日，国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）发布了2024年第1号公告——关于批准发布《原木检验》等406项国家标准的公告，其中有29项林草国家标准，包括由我校野生动物与自然保护地学院（国家林业和草原局野生动植物检测中心、东北林业大学司法鉴定所）牵头起草、主持完成的推荐性国家标准《野生动物及其制品DNA物种鉴定技术规程》（GB/T 43650-2024）。党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央把生态文明建设纳入“五位一体”总体布局，明确提出了建设人与自然和谐共生的现代化强国目标，全方位加强生态环境保护。野生动物是生态系统的重要组成部分，野生动物保护是保护生物多样性、维护生态平衡的主要内容。为加强野生动物保护执法，国家将“严厉打击象牙等野生动植物制品非法交易”列入了“国家第十三个五年规划纲要”。野生动物保护执法是打击野生动物犯罪的有效手段，科学、快速、准确的物证鉴定技术是保证有效执法的技术支撑。其中，涉案野生动物及其制品的物种鉴定成为惩治犯罪最基本、最直接的证据，也成为量刑、审判的依据。多年来，我校野生动植物检测中心团队，承担完成多项国家标准、行业标准和相关团体标准的制订工作，在野生动物鉴定领域发挥了重要的规范作用和推动作用。“野生动物及其制品DNA物种鉴定技术规程”是我国第一个关于野生动物DNA物种鉴定的技术性国家标准，对规范行业行为、引领行业发展具有重要意义，可进一步促进野生动物鉴定的规范化、标准化，维护司法公正；将为我国野生动物保护执法提供有力的技术支撑，促进打击野生动物犯罪能力的提升，益于生物多样性保护，助力生态文明建设。标准发布链接：
支撑“中国制造”|我校主持修订3项全国人造板机械行业国家标准日前，国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会正式批准406项国家标准，其中，由我校机电工程学院（国家木工机械质量检验检测中心）花军教授、杨春梅教授等团队主持修订的《人造板机械通用技术条件》（GB/T 18262-2024）《人造板机械设备型号编制方法》（GB/T 18003-2024）《人造板机械单板干燥机》（GB/T 6197-2024），将于2024年10月1日起正式实施，标志着东林服务行业产业高质量发展取得新成效。习近平总书记强调，加强标准化工作，实施标准化战略，是一项重要和紧迫的任务，对经济社会发展具有长远的意义。在2024年全国两会上，李强总理作《政府工作报告》阐述今年政府工作任务时指出，“要加强标准引领和质量支撑，打造更多有国际影响力的‘中国制造’品牌。”经过近30年的发展，我国已是世界第一的人造板及其制品生产国、消费国和国际贸易国，人造板机械制造水平也实现了与世界接轨同行。特别是自1985年全国人造板机械标准化技术委员会成立以来，围绕人造板生产线机械设备、人造板装饰生产线设备、制胶设备、制材生产线设备、人造板生产用刀具及其加工设备、竹材加工设备、胶合板、层压材生产线设备、木材干燥设备及地板块生产线设备领域开展了一系列标准制修订、宣传贯彻等工作，先后颁布国家标准、行业标准，修订国家及行业标准超300余项，有效支撑了人造板机械产业链标准化管理，对规范中国人造板机械产业生产和市场发展、引领人造板机械产业技术进步、推动中国人造板机械产业高质量发展发挥了重要作用。多年来，作为全国人造板机械标委会成员单位，我校机电工程学院（国家木工机械质量检验检测中心）标准科研团队，承担多项木工机械、人造板机械行业国家标准、行业标准和相关团体标准的制修订工作。此次获批正式实施的3项国家标准，属于行业通用标准和重要装备标准的基础性标准，对全国人造板机械行业设备制造和后续应用推广具有重要指导意义。下一步，学校也将以此次获批国家标准为契机，再接再厉，聚焦“新质生产力”，认真贯彻落实《国家标准化发展纲要》，主动出击、积极作为，不断释放东林声音，持续擦亮林业机械、木工机械研究发源地和国家木工机械质量检验检测中心等金字招牌，以标准的创新发展助力高技术创新、高水平开放和高质量发展，在提升装备制造业标准水平、推动标准化创新、服务龙江新兴四大产业标准化建设等领域，做强“东林支撑”。
同学，来一份东林双拼吗？
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细雨清明，于东林诗意追思！
内容来源
编辑 | 高 超 曾姌熙 陈智鸿 校审 | 靳尚昆 吴 凡点亮“在看”，关注科研动态！