请查收！海大最新科研动态一览

01

周非凡教授课题组揭示无创光疗增强脑膜淋巴系统功能改善衰老及阿尔茨海默病相关病理和认知

02

海南大学卢兴&山东大学邓伟侨团队IM综述：基于高性能M(salen)-COFs构建的异相催化剂

03

海洋科学与工程学院史晓东&田新龙教授团队在ACS Energy Letters上发表研究论文

04

海洋科学与工程学院邓培林&田新龙教授团队在Advanced Functional Materials发表研究论文

05

海洋科学与工程学院黄玮团队Nano Letters：水簇蒸发机制与晶面工程策略

06

海南大学李萌婷、格里菲斯大学肖岚 CEJ：光激发多功能复合金纳米花温和光热/光动力/药物控释联合疗法促进感染性皮肤组织修复

07

海洋科学与工程学院张明鑫&黄玮团队Carbon Energy：具有高效光热转化效率的微孔“铜-碳”复合材料加速太阳能海水淡化过程

08

海南大学王守创团队揭示作物代谢多样性与环境适应性的协同调控新机制

01

NEWS

周非凡教授课题组揭示

无创光疗增强脑膜淋巴系统功能改善衰老

及阿尔茨海默病相关病理和认知

2024年2月16日，《Nature Communications》在线发表（Nat. Commun.15, 1453, 2024）海南大学生物医学工程学院周非凡教授团队论文Non-invasive modulation of meningeal lymphatics ameliorates ageing and Alzheimer's disease-associated pathology and cognition in mice。该研究利用近红外激光（808 nm）对衰老及阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）小鼠实施无接触经颅光疗，显著提升脑膜淋巴系统引流功能，最终实现小鼠的病理缓解及认知提升。

AD是一种年龄相关的神经退行性疾病，其主要病理特征为β-淀粉样蛋白（β-amyloid, Aβ）异常聚集和神经元纤维缠结，进而导致神经元功能障碍和认知能力下降，是最为常见的高致死率老年疾病之一。当前，药物治疗作为AD主流疗法，仍旧面临药效不佳、易诱发毒副作用等问题。因此，亟需开发安全有效的AD治疗新手段。

脑膜淋巴管（meningeal lymphatic vessels, mLVs）作为中枢神经系统引流的重要途径，被证实参与Aβ清除。近年来研究发现，mLVs随着年龄增长或AD进展而发生功能退化，这可能是加剧认知功能障碍和神经损伤的潜在因素。病毒载体介导的血管内皮生长因子C（vascular endothelial growth factor C, VEGF-C）治疗能够有效增强mLVs引流，进而清除中枢神经系统中的有毒分子，提高学习和记忆能力。因此，mLVs可能成为年龄相关认知障碍的治疗靶点。然而，入侵性治疗模式并不适用于长期治疗AD等慢性、进行性神经退行性疾病。开发新型无创的AD调控策略迫在眉睫。

基于mLVs分布于硬脑膜这一浅表位置，周非凡教授团队提出通过光调控mLVs功能改善神经退行性疾病的治疗策略。该研究证实了经颅光刺激通过增强脑膜淋巴内皮细胞功能提升淋巴系统引流，进而促进衰老和AD小鼠的病理缓解和认知改善，为神经退行性疾病的改善提供了一种潜在的调控策略。

该研究得到科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目（STI2030-MajorProjects 2022ZD0212200）和海南省创新人才项目（KJRC2023C30）的资助。海南大学周非凡教授和骆清铭院士为论文的通讯作者，周非凡教授课题组博士生王淼为论文的第一作者，北京理工大学吴胜男教授，海南大学刘谦教授等作为共同作者参与相关工作。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45656-7

02

NEWS

海南大学卢兴&山东大学邓伟侨团队

IM综述：基于高性能M(salen)-COFs

构建的异相催化剂

论文信息

W. Zhou, W. Deng, X. Lu. Metallosalen covalent organic frameworks for heterogeneous catalysis. Interdiscip. Mater. 2024; 3(1): 87-112. doi: 10.1002/idm2.12140

摘 要

由于其独特的结构优势——结合了分子催化剂和周期性多孔材料的双重特性，以及可设计调节的拓扑网络，M(salen)-COFs受到广泛的关注并被视为有机催化、电催化和光催化等催化领域极具潜力的候选材料。因此，对新型M(salen)-COFs的设计策略及该领域的最新进展的全面概述是必要的。本综述中，海南大学卢兴&山东大学邓伟侨团队首先概括了目前已报道的金属连接体种类和M(salen)-COFs的几种合成策略，并详细列举了基于高性能M(salen)-COFs构建的异相催化剂，随后深入探讨了M(salen)-COFs在异相催化中表现出的优秀性能背后的关键机理。这些机理包括孔道富集效应（通过提升多孔材料内部的局部浓度来加速催化反应）、三合一策略（在同一材料体系中集成CO2富集、CO2还原和H2O氧化位点）以及创新性引入内置电场（在异金属酞菁配位的共价有机框架内构建内置电场）。最后，本文详细地整理和归纳了M(salen)-COFs在异相催化中所面临的挑战和未来的发展前景。

主要内容

1. 背景介绍

共价有机框架（COFs）是由C、O、B、N、S、Si等轻质元素之间可逆共价键形成的结晶、周期性和多孔的晶态材料。COFs具有高结晶度、卓越的热稳定性、大表面积、低密度、可设计的拓扑网络、可加工以及易于后修饰的孔结构等特点，在异相催化、气体吸附/分离、生物传感、能源存储和转化等多个领域备受关注。

2005年，Yaghi团队首次报告了基于硼酸酯键连接的COFs。目前已经报告了至少32种基于不同连接类型的COFs。然而，COFs结构中缺乏金属元素限制了其功能多样性，特别是在涉及金属催化过程的工业应用中。许多研究表明，具有金属配位位点的COFs可以作为超分子配体或载体，使金属原子、离子或纳米粒子得以固定，从而丰富COFs的功能性。因此，金属-共价有机框架（M‐COFs）作为一类融合金属有机框架（MOFs）和COFs特性的材料显现出独特的性质，为COFs和金属络合物的双重效益提供了可能。

迄今为止，已报告了至少10种不同类型的M‐COFs，包括基于卟啉、酞菁、4,4ʹ‐联吡啶和邻苯二酚等常见的金属连接子。然而，这些金属连接子通常会组装成具有统一配位环境的单一金属中心的M‐COFs。相比之下，基于M(salen)的COFs表现出广泛的中心金属元素、多样的配位环境以及不同数量的活性金属中心，包括单原子位点、双原子位点甚至三核金属位点（如图1所示）。近年来，M(salen)‐COFs在抗氧化剂、超级电容器、气体吸附、色谱分离和异相催化等多个领域展现出了卓越的性能。M(salen)‐COFs的结构设计在决定其性能方面起着至关重要的作用，因此有必要对M(salen)‐COFs的结构进行深入分析，特别强调金属连接子类型、常见的异相催化应用以及对催化机制的详细研究。这对于探索新型M(salen)‐COFs至关重要。

图1 M(salen)‐COFs的典型结构

目前，M(salen)‐COFs的合成主要依赖于两种策略。如图2所示，第一种方法是首先预合成Salen‐COFs，然后通过后续的金属化作用得到目标M(salen)‐COFs。另一种方法采用一锅法合成策略直接合成目标M(salen)‐COFs。2017年，王为教授团队报道了在合成M/Salen‐COFs方面的开创性工作。首先通过1,3,5‐三[(5‐叔丁基‐3‐酮基‐4‐羟基苯基)乙炔基]苯和EDA之间的席夫碱缩合合成。随后，通过与相应金属盐的后续金属化作用得到M/Salen‐COF（M=Zn、Co、Ni、Cu和Mn）。这种“一石二鸟”的方法巧妙地实现了将M(salen)基团异相化构筑于COFs材料之中。

图2 M(salen)‐COFs合成策略

（A）“一石二鸟”法。（B）一锅合成法

在后续的报道中，一些案例亦采用了这种方法进行M(salen)‐COFs的设计合成。如图2A所示，这种策略的传统方法涉及水杨醛基配体与乙二胺（EDA）通过席夫碱反应进行缩合反应，形成Salen结构的合并形式。随后，Salen“口袋”与金属离子配位形成所需的M(salen)‐COFs。总的来说，经过金属化过程后，M(salen)‐COF的结晶性通常得以维持。另一种合成M(salen)‐COFs的方法是一锅法合成。如图2B所示，一锅法合成涉及在同一反应系统中同时反应含有水杨醛基团的配体、EDA和金属盐，从而合成Zn(salen)‐COF。随后，通过金属离子交换，可以进一步制备M(salen)‐COFs。崔勇教授团队报道了手性Zn(salen)‐COFs的一锅法合成。通过1,3,5‐三(3'‐叔丁基‐4'‐羟基‐5'‐酮基苯基)苯、EDA和Zn(OAc)2之间的席夫碱缩合合成手型的Zn(salen)‐COF。所得的CCOF‐4在1M HCl和9M NaOH中表现出增强的化学稳定性，并在金属离子交换过程中实现多种金属离子配位的COFs材料的制备。与上述策略不同，通过一锅法制备的M(salen)‐COF不可避免地在框架中保留Zn元素，并允许两轮连续的金属离子修饰。这项工作为多金属Salen‐COFs的合成提供了一个范例。事实上，一些工作还报道了非锌基的M(salen)‐COFs材料的直接合成。如图2B所示，已有工作报道了M(salen)‐COFs（M=Co、Ni、Pt和Pd）的合成。这些研究共同为M(salen)‐COFs的设计和合成提供了有力的指导，推动了M(salen)‐COFs的研究。

2. 总结与展望

本文综述了M(salen)‐COFs的最新研究进展，涵盖了其设计合成以及在水分解和CO2转化等异质催化领域中的应用。尽管这一领域已经取得了一定的成果，但从当前研究现状来看，M(salen)‐COFs的结构设计和性能探索仍处于初级阶段，尚有诸多挑战需要我们去深入探索。

设计和合成新型的M(salen)‐COFs结构仍具有挑战性。至今为止，虽然已有hcb、sql、dia和异质孔拓扑网络的M(salen)‐COFs被报道，但这仅仅是冰山一角，仍有众多潜在的拓扑网络结构值得深入探索。

与MOFs和COFs的大单晶相比，M(salen)‐COFs的单晶生长难度极大，这成为了该领域研究的一大瓶颈。目前，科研人员主要依赖粉末X射线衍射（PXRD）、高分辨透射电子显微镜（TEM）或单晶电子衍射等技术来间接推断M(salen)‐COFs的结构。然而，这些方法均存在一定的局限性，特别是在使用高能电子束和高真空环境时，脆弱的M(salen)‐COFs的结构表征面临着严峻的挑战。

在PXRD技术方面，当前主要是通过计算机结构模拟并用PXRD验证相应结构的策略来揭示M(salen)‐COFs的结构奥秘，但这种方法往往难以准确描述合成的二维M(salen)‐COFs的堆叠方式。因此，获取M(salen)‐COFs的单晶结构成为了当前攻克的难题，这将为我们直接揭示二维M‐COFs中错综复杂的堆叠模式提供有力支持。此外，导电M(salen)‐COFs的合成仍然需要进一步发展。目前，仅报告了少数潜在的导电M(salen)‐COFs，并且只有一例M(salen)‐COFs提供了导电性的证据。有待深入研究其有趣的电子结构性质，如狄拉克锥、拓扑绝缘体等。推动M(salen)‐COFs发展的有潜力的方向之一是建立涵盖其电子性质、气体吸附性能和其他相关属性的M(salen)‐COFs结构数据库。并结合人工智能技术，包括机器学习和自动化以及机器人技术，实现对M(salen)‐COFs进行性质预测和机械化合成。

M(salen)配合物以其卓越的催化性能作为均相催化剂而备受关注。通过以M(salen)配合物为基础组分，通过异相催化作用将其掺入M - COFs中时，其催化效果显著增强。因此，M(salen)‐COFs表现出卓越的化学稳定性和可重复使用性，使其成为有望用于有机催化、电催化和光催化等领域的材料。M(salen)‐COFs的异相化构筑方法不仅适用于M(salen)配合物，还可延伸到其他重要的均相催化剂，包括N-杂环卡宾和M(cyclen)基催化剂等。

作者简介

卢 兴

海南大学全职教授，华中科技大学兼职教授。在J. Am. Chem. Soc.(~20篇)，Angew. Chem. Int. Ed.(~20篇)和Chem. Sci.(~10篇)等国际知名期刊发表论文180余篇，主编专著4部，参编5部，受邀撰写综述16篇。5次担任国际会议(共同)主席，邀请报告及受邀讲学数十次。主要从事新型碳材料的基础研究与应用开发，在金属掺杂碳分子及其组装体的结构性能调控、能源应用等方面取得了系列有影响的结果，受到诸如诺贝尔奖得主Kroto和美国化学会前主席Echegoyen等知名学者的高度评价;代表性成果入选美国化学会志的“焦点论文”及英国皇家学会“热点论文集锦”等，《化学世界》报道称“中国科学家首次实现“难获得(elusive )”的金属离子键”。

邓伟侨

山东大学前沿交叉科学青岛研究院教授、博士生导师。在包括Nature子刊, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chemie. Int. Ed., Energy Env. Sci.等在内的国内外高水平期刊上发表论文200余篇，他引11000余次，H-index达60。研究方向为按需求进行材料数智化设计，围绕能源环境生命健康等领域设计关键功能材料，发展性能预测理论方法，利用人工智能来大规模筛选虚拟材料，制备出所设计的材料。

周 威

海南大学副研究员。于2023年6月从山东大学前沿交叉科学青岛研究院获得工学博士学位。目前，受聘为海南大学化学化工学院副研究员，主要从事多孔材料的设计合成、模拟计算和催化性能的研究。

期刊简介

Interdisciplinary Materials（交叉学科材料）是由Wiley出版集团与武汉理工大学联合创办的开放获取式高水平学术期刊。主编为张清杰院士和傅正义院士。30位国际杰出学者和45位两院院士作为期刊的编辑委员会委员。Interdisciplinary Materials 是国际上聚焦材料与其它学科交叉前沿发起出版的首本“交叉学科材料”领域高水平期刊，旨在发表材料学科与物理、化学、数学、力学、生物、能源、环境、信息等学科交叉研究的最新成果。

03

NEWS

海洋科学与工程学院

史晓东&田新龙教授团队

在ACS Energy Letters上发表研究论文

近日，海洋科学与工程学院史晓东副研究员所在团队在能源材料领域Top期刊ACS Energy Letters (IF=22.0)发表题为《Spontaneous interface layer engineering of Ag2Mn8O16 cathode via anodic oxidation strategy toward high-performance aqueous zinc-ion batteries》的研究论文。海南大学史晓东副研究员和周传聪博士为论文共同第一作者，曼彻斯特大学单路通博士、香港理工大学李煌旭博士后和海南大学田新龙教授为论文共同通讯作者，海南大学海洋科学与工程学院为第一通讯单位。

由Jahn-Teller效应诱发的锰离子歧化反应和锰溶解问题，严重阻碍了锰基氧化物正极材料在水系锌离子电池中的实际应用。本文以锰酸银（Ag2Mn8O16）为研究对象，通过阳极氧化（首次充电至特定电位）和电解质优化（使用含氯电解质）策略，在首次充电过程中实现了部分银离子从锰酸银中脱出，与电解液中的氯离子发生沉淀反应，并在锰酸银正极表面原位构筑了AgCl界面层。

实验和理论计算表明，AgCl界面层具有电子绝缘体和锌离子导体属性，作为锰酸银正极的原位保护“铠甲”，能够有效抑制循环过程中的锰溶解，降低界面活化能垒，促进锌/氯离子表面吸附和锌离子表相/体相扩散，进而提高界面反应动力学和正极结构稳定性。得益于此，Zn//Ag2Mn8O16电池在优选的2 M ZnSO4+0.1 M MnSO4+0.1 M ZnCl2电解液中具有较高的储锌比容量（0.1 A g-1下可逆比容量为369.2 mAh g-1）和稳定的循环性能（0.5 A g-1下循环200圈，比容量为269.6 mAh g-1；1 A g-1下循环409圈，比容量为167.8 mAh g-1）。这项工作预期能够为水系电池锰基/钒基正极材料原位界面层的构筑提供新思路，推动水系电池的实际应用。

该工作得到了国家自然科学基金（52274297, 52164028）、海南省院士创新平台（YSPTZX202315）、南海海洋资源利用国家重点实验室基金（MRUKF2021029）、海南大学协同创新基金和海南大学高层次人才科研启动基金（KYQD(Z)-23069, 20008）的支持。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.4c00277

04

NEWS

海洋科学与工程学院

邓培林&田新龙教授团队

在Advanced Functional Materials

发表研究论文

近期，海洋科学与工程学院邓培林副教授所在团队在Advanced Functional Materials发表题为《Electron Penetration Effect of Ni Single Atom Boosting CO2 to CO in pH-universal Electrolytes》的研究论文。海南大学2021级博士研究生王芳园、海洋科学与工程学院韩兴琪老师为论文共同第一作者，邓培林副教授和田新龙教授为论文共同通讯作者。

将CO2转化为碳基化学品或燃料，是实现绿色环境和能源可持续发展的关键途径。得益于采用可再生电力驱动CO2还原的巨大前景，电化学CO2还原反应(ECR)受到越来越多的关注。然而，被活化的CO2中间体往往经历多种反应路径，高选择性的定向生成某种碳基产物非常困难。在ECR生成的诸多产物中，CO是一种重要的化学品及燃料前驱体。氮掺杂碳载体中嵌入过渡金属原子(Co、Fe、Ni等)制备的单原子催化剂(SACs)已被证明较高的CO活性，但SACs对CO选择性仍然较差。因此，探索高效的制备策略对于获得具有高原子效率和可控电子结构的独特催化剂结构具有重要意义。

田新龙教授团队设计合成了一种独特的包裹结构催化剂，Ni纳米颗粒被含有Ni-N-C的碳壳包裹(Ni-NP@Ni-SA)，在全pH电解液范围内高效实现ECR到CO的定向转化，效率接近100%.。此外，Ni-NP@Ni-SA可以驱动具有3.45 mW cm−2的高功率密度的可充电Zn-CO2电池，并且具有优异的稳定性。综合分析表明，Ni-NP@Ni-SA的电子穿透效应可以增强Ni单原子的电子云密度，降低了关键中间体*COOH的形成能垒，促进ECR反应动力学。本研究不仅获得了全pH电解液范围内高效的ECR电催化剂，也为提高单原子催化剂的活性提供了新的设计策略。

该项工作得到了国家自然科学基金（22109035, 22202053, 52164028, 52274297, 22309037）、海南大学协同创新项目基金（XTCX2022HYC04, XTCX2022HYC05）、海南大学科研启动基金（KYQD(ZR)-20008, 20083, 20084, 21125, 23035）和海南省巨东英院士工作站资金资助(YSPTZX202315)。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202314453

05

NEWS

海洋科学与工程学院

黄玮团队Nano Letters：

水簇蒸发机制与晶面工程策略

近日，海洋科学与工程学院黄玮团队在一区Top期刊Nano Letters （IF=10.8）发表题为《Crystal Plane Engineering to Boost Water Cluster Evaporation for Enhanced Solar Steam Generation》的研究论文。海南大学贾林辉博士为论文第一作者，海洋科学与工程学院黄玮老师为论文通讯作者。

太阳能界面光热海水淡化技术在追求绿色、低碳和可持续解决方案的时代背景下逐渐崭露头角，有望成为热带岛屿等高温离网地区的理想淡水资源补给方案。近几年，研究人员深入探索了各种新型光热材料和蒸发结构以提升太阳能吸收率和热能利用效率并最终增强光热水蒸发性能。具有低蒸发焓特性的聚合物基凝胶薄膜因其出色的单位能量利用效率和超高的水蒸发速率而成为领域研究热点，并且经过几年的蓬勃发展，其新型水簇蒸发模式逐渐得到研究同行认可。但是，到目前为止，受聚合物大分子量和无序分子网络的限制，材料表面的水蒸发机制仍然缺乏深入的阐述，极大限制了新型低蒸发焓材料的开发进程。

海南大学海水淡化与综合利用团队的贾林辉、黄玮等人选择具有可控暴露晶面和表面化学价态的尖晶石Co3O4来宽范围调节固液界面蒸发结构，以优化中间水（IW）状态并促进水簇蒸发过程。纳米Co3O4被设计成立方体、去角八面体、正八面体三种典型晶体结构，暴露晶面分别为（001）、（001）+（111）和（111）。它们具有相似的太阳能吸收率，但呈现截然不同的水蒸发速率和蒸发焓。系列材料表征，原位分析和理论计算结果显示，性能的差异主要来自于（001）和（111）晶面上不同的水分子解离活化，质子传导以及水簇形成过程。该研究工作较为深入的阐述了水蒸发过程中材料表界面的分子作用机制，并首次提出了水蒸发过程调控的晶面工程策略，为新型低蒸发焓材料的开发提供良好的理论和实验依据。

该项工作得到了国家自然科学基金（52162012, 52262014, 22368019）、海南省重点研发计划（ZDYF2022SHFZ053）、海南省“南海新星”科技创新人才平台项目（NHXXRCXM202305）的支持。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04646

06

NEWS

海南大学李萌婷、格里菲斯大学肖岚 CEJ：

光激发多功能复合金纳米花温和

光热/光动力/药物控释联合疗法

促进感染性皮肤组织修复

抗生素的滥用和产生耐药性仍是感染治疗过程中的“瓶颈”问题。光热疗法(PTT)是一种新型的非侵入性治疗技术,在处理耐药细菌方面表现出巨大的潜力。前期研究发现，光热温度越高，对细菌杀伤力越大，抗菌效果越好。光热升温至50℃及以上，可以有效杀灭细菌，抑制耐药菌引发的感染。但局部的过高热（>50℃）会对正常组织造成不可逆的伤害，不利于胶原的沉积和血管化，影响组织愈合。因此，单纯依赖光热疗法治疗感染性组织修复有其局限性。优化单一的光热治疗方案，升级温和光热-光动力联合疗法，发挥1+1>2的效果，再协同抑炎药物控释，改善免疫微环境，是治疗感染性组织修复的有效手段。

为此，设计了一种在光激发下具有光热/光动力/药物控释的多功能复合金纳米花颗粒，在温和光热（~45℃, mPTT）/光动力（PDT）联合治疗下有效抑制感染，协同非缁类抑炎药物调节免疫微环境，促进感染性组织愈合（图1）。

图1 复合金纳米花（PAu@C/B）的合成

及促进感染性皮肤组织再生示意图

首先通过课题组首创的“模板法”合成了分散性佳、稳定性好，光热转化效率高的超支化的“蒲公英状”金纳米花颗粒（AuNFs），利用金纳米花表面特殊的官能团及高比表面积的特点，在其上负载了光敏剂(Ce6, PDT)和非缁类抑炎药物(溴芬酸钠/BS)，最终形成多功能复合金纳米花颗粒（PAu@C/B）（图2）。在808 激光照射下，PAu@C/B迅速升温，展现出优异的光热性能；660 nm激光照射激发PAu@C/B，在Ce6的作用下生成1O2；最后，在温和光热作用下，NIR发挥“开关”作用，调节抑炎药物的释放行为（图3）。

图2 复合金纳米花（PAu@C/B）的表征

图3 复合金纳米花（PAu@C/B）的多功能性展示

体外抗菌实验证明，温和光热疗法（~45℃, PTT）联合光动力疗法（1O2, PDT）相较于单纯光热或光动力治疗，能够有效抑制细菌生长和生物膜形成，抑菌率和生物膜抑制率达到99%（图4）。

图4 复合金纳米花（PAu@C/B）的体外抗菌活性

构建了MRSA感染的皮下脓肿和皮肤全切模型，在温和光热/光动力作用下有效控制感染；在非缁类抑炎药物溴芬酸钠（BS）的作用下诱导巨噬细胞向抗炎型极化，从而调节了免疫微环境。体内实验证实复合金纳米花在光激发下能够有效抑制感染，促进胶原沉积和血管生成，加速了感染性组织的愈合（图5-6）。

图5 复合金纳米花（PAu@C/B）在皮下脓肿模型的治疗效果

图6 复合金纳米花（PAu@C/B）治疗后免疫调节活性研究

相关研究成果近期以“Photo-triggered Multifunctional Gold-based Hybrid Nanoflowers Promote Infectious Skin Regeneration”为标题发表在学术期刊Chemical Engineering Journal上。海南大学李萌婷副教授、邓乔元副研究员、Griffith University Lan Xiao为共同通讯作者，海南大学硕士研究生洪季璇、朱嘉琪为共同第一作者。该研究得到了海南省青年基金（520QN224）、海南省重点研发国际合作项目（GHYF2022001）的支持。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724004224

07

NEWS

海洋科学与工程学院

张明鑫&黄玮团队Carbon Energy：

具有高效光热转化效率的微孔

“铜-碳”复合材料加速太阳能海水淡化过程

近日，海洋科学与工程学院黄玮团队在Top期刊Carbon Energy（IF=20.5）发表题为《Nitrogen-doped Microporous Graphite-enhanced Copper Plasmonic Effect for Solar Evaporation》的研究论文。海南大学吴鑫涛硕士、李成成博士为论文共同第一作者，海洋科学与工程学院张明鑫、黄玮老师为论文共同通讯作者。

人类生产活动的爆发性增长导致了淡水的过度开采和水污染，造成严重的生态失衡。从技术角度保持淡水需求与生态环境保护之间的平衡是制约人类可持续发展的重要障碍。太阳能驱动的水蒸发技术，提供了一种有前景的从海水/废水中提取可食用淡水的方法。该技术表现出几乎零人工干预、模块化和小型化，使其成为工业和科学研究领域日益关注的话题。它有望成为解决淡水短缺问题的最可行、绿色和低能耗的解决方案之一。然而，该技术相对较低的集水率仍然是其开发和应用的重大挑战。为了实现太阳能蒸发材料的高产水率，需要提高太阳能到水蒸气的转化效率，同时降低水的蒸发焓。然而，开发兼具高光热转化率和低水蒸发焓的材料仍然面临着巨大的挑战。

海南大学海水淡化与综合利用团队的黄玮、张明鑫等人设计了一种氮掺杂微孔碳包覆的Cu纳米材料应用于高效的太阳能水蒸发，实现了兼具高光热转化率和低蒸发焓材料的制备。研究表明，氮掺杂碳层可以通过金属配位的氮节点实现纳米颗粒和碳骨架之间的快速能量传递，极大减少了热损失，最终实现高达89.4 %的能量利用效率。另一方面，包覆表面的微孔纳米限域水通道（<0.4 nm）仅允许水分子通过，而几乎完全排除水合金属离子（> 0.6 nm），进而实现对Cu纳米颗粒的长期保护。此外，纳米限域水通道减少了水分子之间的相互作用，实现经典的水簇蒸发过程，降低了蒸发焓，最终获得高达1.94 kg m-2 h-1的蒸发速率。该研究为高性能Cu基等离子体相变材料的开发提供了一种新的、高效的设计方案，并为太阳能蒸发器的设计提供了更直接、稳定、低成本、高效的等离子体相变材料。

该项工作得到了国家自然科学基金（52162012, 52262014, 22368019）、海南省重点研发计划（ZDYF2022SHFZ053, ZDYF2021GXJS209）、海南省“南海新星”科技创新人才平台项目（NHXXRCXM202305），南海海洋资源利用国家重点实验室基金（MRUKF2023020）的支持。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.466

08

NEWS

海南大学王守创团队揭示

作物代谢多样性与环境适应性的协同调控新机制

番茄是研究植物代谢多样性和环境适应的理想模型，也是全球价值最高的果蔬作物之一。现代栽培番茄是从其野生祖先潘那利番茄驯化而来的，在育种过程中番茄的产量得到大幅的提升，但面临营养品质下降、风味丧失和抗性减弱的问题。深入解析番茄代谢多样性与环境适应性的协同调控机制，可为作物营养品质改良和高抗优质新品种培育提供理论参考和遗传资源。

近日，国际著名期刊Molecular Plant（TOP一区，IF=27.5）在线发表了海南大学王守创教授团队题为“Two gene clusters and their positive regulator SlMYB13 that have undergone domestication-associated negative selection control phenolamide accumulation and drought tolerance in tomato”的研究论文，揭示了经过驯化负选择的两个酚胺基因簇及其正调控因子SlMYB13控制番茄中酚胺的积累和耐旱性的分子机制。

图1 酚胺BGC11和BGC7基因簇的定位与鉴定

该研究对401份番茄群体材料的酚胺物质进行了检测，并利用基于代谢物的全基因组关联分析（mGWAS）定位到番茄11号与7号染色体两个酚胺生物合成基因簇（BGC11和BGC7）。后续验证了两个基因簇的生物功能，发现BGC11与腐胺衍生酚胺的生物合成和修饰有关，而BGC7则负责亚精胺衍生酚胺的生物合成和转运（图1）。研究者通过共表达网络分析，鉴定到一个MYB转录因子SlMYB13，可以正向调节番茄中的BGC11和BGC7，突出了其在酚胺积累与提高耐旱性的作用。

图2驯化相关的两个基因簇

（BGC11和BGC7）和SlMYB13调节番茄耐旱性的模型

研究者进一步发现BGC11和BGC7的核心组分先后出现在植物登陆进化过程中，并在适应性分化过程中逐步完善。又观察到SlMYB13、BGC11和BGC7 在番茄育种过程中受到了驯化选择，进而出现了两种主要的单倍型组合：HapA和HapB。其中，含有HapB的品种主要分布于PIM亚群中，与高酚胺含量的密切相关，且HapB品种的耐旱性明显高于HapA品种。这些结果说明，在番茄的驯化和改良过程中，HapB的消失可能是导致现代番茄栽培品种耐旱性降低的众多因素之一（图2）。综上所述，在番茄植株的驯化和改良过程中，具有抗旱性的HapB（BGC11和BGC7核心组分与SlMYB13组合的高酚胺含量单体型）被负向选择，进而影响了番茄的耐旱性。

海南大学博士研究生曹鹏为第一作者，海南大学杨君副教授为共同第一作者和共同通讯作者，海南大学王守创教授为该论文的通讯作者。感谢海南大学罗杰教授、中国农科院深圳农业基因组所黄三文院士、山东农业大学李传友研究员、德国明斯特大学Jörg Kudla教授、华中农业大学严建兵教授和熊立仲教授对本研究给予了重要的指导和帮助。本研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程、海南省重点研发和海南省院士创新中心平台等项目的资助。

近期，王守创团队与合作者在作物代谢多样性与环境适应性领域取得了系列进展，构建了首个园艺作物多维组学代谢互作网络，为解析重要天然产物的生物合成和调控提供了宝贵的资源；相关成果以A metabolomics study in citrus provides insight into bioactive phenylpropanoid metabolism为题发表在Horticulture Research（TOP一区，IF=8.7）期刊上。该团队进一步利用该互作网络首次发现并完整解析了天然他汀类代谢物—麦利他汀的代谢途径，并实现异源合成，不仅增加了人类对其代谢合成步骤的认识，也为合成生物学的应用提供了理论基础，以便人类能够更加高效的获得这类重要的天然药用代谢产物；相关成果以Elucidation of the melitidin biosynthesis pathway in pummelo为题发表在Journal of Integrative Plant Biology（TOP一区，IF=11.4）期刊上。另外，该团队利用多组学整合分析揭示了禾本科作物在干旱胁迫下的代谢变化规律，为优质高抗新品种的培育提供了理论依据和遗传资源，相关成果以Common and specific genetic basis of metabolite-mediated drought responses in rice 为题发表在Stress Biology期刊上。

来源 | 海南大学官网

排版 | 安泓郦

初审 | 陈艺煊

 审核 | 许劲草 

「  海 南 大 学 融 媒 体 中 心 」

投稿邮箱丨[e-mail]

欢迎大家积极来稿

亩产超千斤！海大90后博士种下七彩花生助力乡村振兴

海南大学新增4个本科专业！

牵手博物馆，海大打造“沉浸式”大思政课堂！