请查收！海大最新科研动态一览
01
热带农林学院王华锋团队在中科院一区JSE封面文章发表全球忍冬属系统发生新见解
02
海南大学在红外信号频率上转换放大研究中取得重要进展
03
物理与光电工程学院王小雨副研究员：通过薄膜干涉在碳纳米管薄膜上实现柔性多彩电致变色
04
海南大学热带农林学院（农业农村学院、乡村振兴学院） 崔红光团队成功研制百香果病毒疫苗
05
卢凌彬教授团队在超吸水材料领域的最新研究成果：环境友好型多功能超吸水水凝胶及其作为土壤改良剂的应用
06
生命健康学院盛夏教授团队在环境污染物促肝癌机制方向取得新进展
热带农林学院王华锋团队在中科院一区JSE封面文章发表全球忍冬属系统发生新见解
北温带植物地理间断分布是最使人兴奋、最让人着迷的分布格局之一，其形成机制及时空演变一直是生物地理学研究的热点。目前，主要有三种假说来解释其形成机制：北热带起源假说、陆桥假说和走出西藏假说。目前，北温带植物间断分布研究大多集中在东亚-北美间断分布类型，而对欧-亚-北美间断分布类群的生物地理学研究却关注较少。作为北温带间断分布的典型代表，欧-亚-北美间断分布植物的形成机制亟待选取更多类群深入研究。
忍冬属隶属川续断目忍冬科，全球约140种，是重要的观赏和药用植物，呈现典型的欧-亚-北美间断分布，是检验以上三种生物地理假说的理想研究体系。然而，前人的研究多取样较少且基于少数叶绿体片段，未能阐明忍冬属内复杂的系统发生关系，忍冬属的生物地理起源仍不明确。
Journal of Systematics and Evolution (JSE) 2024年第3期发表了海南大学王华锋教授团队题为“New insights into infrageneric relationships of Lonicera (Caprifoliaceae) as revealed by nuclear ribosomal DNA cistron data and plastid phylogenomics”的封面文章（https://doi.org/ 10.1111/jse.13014）。该研究在全球范围广泛取样，基于全叶绿体基因组和核基因（ITS, ETS）推断了忍冬属系统发育与生物地理，在全球范围内获得忍冬属83个样本，代表忍冬属的两个亚属和四个组。研究结果显示叶绿体基因组和核基因组系统发育分析均发现囊管组(Isika)为多系，而忍冬组(Nintooa), 直管组(Isoxylosteum), 和空枝组(Coelxylosteum)的大部分物种在忍冬亚属(Chamaecerasus)内形成单系（图1）。
图1 忍冬属核基因（左）和质体基因组（右）系统发生对照图
根据全叶绿体基因组数据重建的物种分歧时间结果表明，忍冬属与鬼吹箫属(Leycesteria)的分歧时间发生在约51.3 Ma，忍冬属的冠龄估计为39.5 Ma，忍冬组冠龄为17.1 Ma，直管组的冠龄为13.4 Ma，空枝组的冠龄为12.5 Ma。根据核基因组重建的物种分歧时间表明，忍冬属与鬼吹箫属的分歧时间为39.7 Ma。忍冬属的冠龄估计为30.5 Ma，忍冬组的冠龄为21.3 Ma。直管组的冠龄为16.1 Ma。空枝组的冠龄为10.3 Ma。祖先分布区重建表明（图2），忍冬属或起源于青藏高原，亚洲内陆的干旱化可能促进了忍冬属在该地区的快速辐射演化。与此同时，青藏高原隆起或许造成忍冬属植物在青藏高原及其邻近地区的扩散和近期的快速多样化。综上，本研究结果加深了对忍冬物种多样性进化历史的理解，为进一步开展全球忍冬属的分类学修订奠定了基础。
图2 基于核基因组数据重建忍冬属祖先分布区区的最大分支可信树
论文第一作者为海南大学2021级硕士生杨绪龙，美国史密森研究院Jun Wen教授，美国康奈尔大学的Jacob Landis教授与和明尼苏达大学Diego F. Morales-Briones博士等参与了此项研究，研究得到国家自然科学基金面上项目（32270221）等资助。
这是继2021年该团队的封面文章后再次荣膺中科院一区JSE的封面研究论文。研究发现忍冬属或起源于青藏高原，亚洲内陆的干旱化可能促进了忍冬属在该地区的快速辐射演化，为未来全球忍冬属的分类奠定基础。该团队在祖国的最南端传承植物分类并发扬光大，不断拓展分类学的内涵和外延，服务于国家南繁育种，自贸港绿色发展和热带雨林公园国家重大战略和海南地方实际需求。
链接：
海南大学在红外信号频率上转换放大研究中取得重要进展
近日，海南大学物理与光电工程学院、理论物理研究中心的邹芬副研究员和李勇教授与东北师范大学以及中国工程物理研究院研究生院的科研人员合作，在国际权威期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上以海南大学为第一完成单位发表了题为“基于分子光力腔的红外信号频率上转换放大 (Amplifying Frequency Up-Converted Infrared Signals with a Molecular Optomechanical Cavity)”的学术文章[Zou et al., Phys. Rev. Lett. 132, 153602 (2024)]。
中红外和远红外信号的探测在热成像、量子传感、显微镜、临床医学和天文测量等众多领域中有十分重要的应用。然而，中红外和远红外信号较弱并且传统的红外探测器具有较大的热噪声，这使得探测这些信号仍然存在重大挑战。针对这一问题，该论文提出了一种基于频率上转换的放大方案，将中红外和远红外信号转换为可见光或近红外信号，同时放大信号强度，从而克服传统检测方法的困难。
这种方案的实现基础是分子光力系统，该系统由大量分子和具有可见光和红外模式的等离基元纳米腔组成[图(a)]。在该方案中，被探测的红外信号与分子振动模式共振（或近共振），同时可见光模式被泵浦激光驱动，其中泵浦激光频率与可见光模式的第一斯托克斯边带近共振[图(b)]。通过调控纳米腔和分子参数，在可见光模式的第一斯托克斯边带处可实现1000倍或更高倍数的放大[图(c)]。当前的工作提出了一种新颖的红外信号检测方法，有望引起化学、生物和凝聚态物理学领域中理论和实验研究者的广泛关注。
该论文的第一作者为海南大学邹芬副研究员，通讯作者为海南大学李勇教授和中国工程物理研究院研究生院董辉研究员，东北师范大学杜磊博士（李勇教授指导的博士毕业生）也对论文做出了重要贡献。该工作受到了科技部科技创新2030项目、国家自然科学基金项目与中国博士后科学基金资助项目等的支持。
图：(a) 分子光力系统示意图；(b) 基于分子光力系统的红外信号频率上转换放大示意图；(c) 不同耦合强度下，红外信号频率上转换效率随探测信号频率变化图。
期刊简介
Physical Review Letters是美国物理学会旗下的期刊，创立于1958年。该期刊专注于发表物理学领域的具有潜在高影响力的研究成果，涵盖主题包括量子信息与科技、宇宙学、天体物理与引力、粒子与场论、原子核物理、原子和分子物理、光学、等离子体与太阳物理、加速器与束流物理、凝聚态物质与材料、统计物理与复杂系统、化学物理、软物质与生物物理等。该期刊为中国科学院分区一区TOP期刊，2022年影响因子为8.6。
文章链接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.153602
物理与光电工程学院王小雨副研究员：通过薄膜干涉在碳纳米管薄膜上实现柔性多彩电致变色
近日，海南大学物理与光电工程学院王小雨副研究员在柔性多彩电致变色领域取得进展，该工作发表在光学领域知名期刊《ACS Photonics》上，题为“Realizing Flexible Multicolored Electrochromism on Carbon Nanotubes through Thin-Film Interference”，通讯作者为海南大学王小雨副研究员、王振副教授、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所丛杉研究员，海南大学物理与光电工程学院为论文第一单位。
图1 薄膜干涉协同效应示意图及多彩电致变色效果图
碳纳米管在机械、微电子和光电子等领域有着广泛的应用，但是其固有的黑色外观严重限制了其在智能织物等方面的应用。由于碳纳米管薄膜的化学惰性，传统化学染色方法难在其上产生理想效果。受自然界结构色的启发，研究人员在碳纳米管薄膜上沉积氧化钨制备电致变色电极，通过薄膜干涉的协同效应实现各种颜色。进一步地，使用氯化锌盐包水电解质以及锌箔对电极组装了柔性多彩电致变色器件，该器件具有颜色调制范围广、柔韧性好、稳定性高等优点。这项工作不仅实现了碳纳米管纤维薄膜的着色，还获得了宽范围动态调节的多彩电致变色效果，为未来嵌入式可穿戴电子设备、智能纺织品和功能涂层的发展应用提供了新思路。
图2 柔性多彩电致变色器件展示
该项工作得到了国家自然科学基金（52102359, 52172299, 62305093）、海南省“南海新星”科技创新人才平台项目（NHXXRCXM202304）等的资金资助。
《ACS Photonics》是美国化学会旗下的期刊，期刊创立于2014年。该期刊专注于光子学和光与物质相互作用的科学，涵盖主题包括纳米光子学、光学材料、集成光子学、光源、光检测、非线性光学、量子光子学和生物光子学等。该期刊为中国科学院分区一区TOP期刊，最新影响因子为7.0。
论文链接：
https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ps.8252
海南大学热带农林学院（农业农村学院、乡村振兴学院） 崔红光团队成功研制百香果病毒疫苗
百香果是一种极具特色的亚热带/热带水果，种植效益高、结实快，南方多省将该产业定位为实施乡村振兴战略的省级重点产业。百香果易感病毒，严重限制百香果产业的健康发展。夜来香花叶病毒（TelMV）近年来在我国百香果主产区发生率骤升、危害加剧，已成为百香果健康栽培中不容忽视的病毒种类。
团队前期首次克隆和注释了TelMV百香果分离株全基因组序列（Yang et al., 2018, Arch Virol），成功构建了TelMV的反向遗传学操作体系（Gou et al., 2023, J Virol）。本研究通过比对分析马铃薯Y病毒属（Potyvirus）中143种病毒的多功能蛋白HCPro氨基酸序列，筛选到保守的第181位的精氨酸（R181）位点。将R181分别突变为赖氨酸（K）、天冬氨酸（D）、谷氨酸（E）后获得三个弱毒突变体R181 K、R181 D、R181 E，这三个弱毒突变体在百香果植株中能系统侵染但不表现症状，且均可有效预防随后野生型TelMV的侵染（图1）。通过3次间隔20天的连续传代后，这三个突变体的基因组序列保持不变，说明在遗传上稳定。本研究获得的具有交叉保护作用且稳定的弱毒突变体为百香果的生产提供了一种有效的防控手段。
图1弱毒突变体R181 K、R181 D、R181 E均具有良好的交叉保护效果。
该研究成果近期发表于植物保护权威学术期刊《Pest Management Science》。
海南大学热带农林学院王琳淅（2021级植病学硕，2024级作物学博士）为论文第一作者，海南大学戴兆基副教授为通讯作者。中国热带农业科学研究院沈文涛研究员、海南大学崔红光研究员等参与研究。本研究得到加拿大农业部首席科学家-Aiming Wang的指导建议。
海南大学热带作物重要病毒侵染机制与绿色防控团队，重点围绕第一大植物RNA病毒科-马铃薯Y病毒科（Potyviridae）病毒引致的热带作物重大病害，开展病原诊断鉴定与检测、分子变异与进化、功能基因组学、弱毒疫苗研制和抗病新种质创制等研究。近年来团队负责人及成员以第一/通讯作者在权威学术期刊Annual Review of Virology（2019），PLoS Pathogens（2024），Journal of Virology（2016、2021、2023），Pest Management Science（2024），Molecular Plant Pathology（2022），Current Opinion in Virology（2016），Plant Biotechnology Journal（2017）和Phytopathology（2019、2021、2023）等发表论文多篇。
该成果也是热带农林生物灾害绿色防控教育部重点实验室近期取得的系列重要成果之一。本研究受到国家自然科学基金、海南省自然科学基金、海南大学南繁与热带高效农业协同创新中心项目等资助。
论文链接：
https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ps.8252
卢凌彬教授团队在超吸水材料领域的最新研究成果：环境友好型多功能超吸水水凝胶及其作为土壤改良剂的应用
近期，海南大学材料科学与工程学院卢凌彬课题组在天然高分子领域中国科学院一区Top期刊《Carbohydrate Polymers》（IF=11.2）上，发表了题为“An eco-friendly versatile superabsorbent hydrogel based on sodium alginate and urea for soil improvement with a synchronous chemical loading strategy”的研究论文，是团队关于天然高分子功能化开发在农业保水剂领域的最新成果。论文第一作者为我校材料科学与工程学院硕士生牛晨熙，通讯作者为我校卢凌彬教授，海南大学为唯一单位。
超吸水性水凝胶可以吸收自身重量几百至上千倍的水分，可在干旱条件下释水，潮湿条件下吸水，充当土壤中的微型水库，缓解干旱对农作物的影响，在农业种植领域有着重要的应用。尤其是通过在体系中引入肥料，可以促进农作物的生长，极大提高超吸水性水凝胶的功能性。但是，利用合成高分子制备的超吸水性水凝胶，使用时可能产生微塑料，对环境和生物存在潜在危害；而肥料淋失带来的环境问题也受到世界范围内的广泛关注。卢凌彬教授课题组利用天然高分子海藻酸钠为主体，通过“同步化学负载”策略，开发了一种环境友好型多功能超吸水水凝胶。该水凝胶不仅具有优异的可降解性、吸水保水性和肥料缓释性能，可提高农作物的抗旱性，还能有效助力农作物的生长发育和品质提高，是一类新型的兼顾环保和功能性的土壤改良剂，在土壤改良和农林种植领域有巨大的应用潜力。
图1 “同步氮化交联”策略构建SAUR水凝胶
该策略巧妙地利用尿素作为交联剂，同时实现海藻酸钠的交联和氮化，验证了水凝胶结构中尿素“单交联”和“双交联”两种交联模式的变化。获得的SAUR水凝胶含有丰富的孔隙结构，可以为水的输送提供毛细作用，使水凝胶具有优异的吸水性能。得益于高孔隙率和海藻酸钠的亲水性，SAUR水凝胶在去离子水中的平衡溶胀度最高可达730.55 g/g，含有SAUR水凝胶的土壤保水性能明显提高，使得水分在土壤中的停留时间增加，极大提高了农作物的抗旱能力（图2）。SAUR水凝胶具有良好的生物降解性，降解同时可以向土壤中缓慢释放氮磷钾元素（图3），增强土壤肥力，有效促进农作物生长。此外，SAUR水凝胶可以提高农作物的品质，生长的空心菜比空白组含有更多的维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白以及更少的硝酸盐（图4）。
图2(a) 一个月后空白组、样品组和对照组的番茄植株照片；(b) 断水一周后，空白组和样品组的番茄植株照片
图3 (a) SAUR在土壤中降解不同阶段的照片；(b) SAUR降解过程中土壤中全氮、硝态氮、磷、钾含量
图4 45天后空白组、对照组和样品组中空心菜的维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白和硝酸盐含量
该项研究对土壤荒漠化治理、干旱环境下农业种植、以及环境友好型功能材料发展和天然高分子高质利用等方面有重要的应用价值，获得了海南省重点研发项目（ZDYF2022XDNY187）支持。
全文链接：
生命健康学院盛夏教授团队在环境污染物促肝癌机制方向取得新进展
近日，海南大学环境应激与健康稳态研究团队在Nature出版集团旗下经典肿瘤学期刊Oncogene上发表题为Environmental monobutyl phthalate exposure promotes liver cancer via reprogrammed cholesterol metabolism and activation of the IRE1α-XBP1s pathway的研究论文，发现环境剂量邻苯二甲酸酯暴露通过诱导肝癌细胞胆固醇代谢重编程，进而激活未折叠蛋白响应（unfolded protein response，UPR）的关键分支IRE1α-XBP1s通路，从而促进肝癌的恶性进展。
作为主要的代谢和屏障器官，肝脏不断受到外界环境的刺激。迄今为止，已有超过15种环境和职业因素被归类为肝脏致癌物质，包括乙型和丙型肝炎病毒感染，以及黄曲霉素、亚硝酸盐等多种环境化合物。邻苯二甲酸酯是一种主要的合成增塑剂，广泛应用于玩具、洗涤剂以及个人护理产品等产品中。人体可通过胃肠道摄入、呼吸道吸入和皮肤吸收等多种途径暴露于邻苯二甲酸酯，而肝脏是该类物质积聚和代谢的主要器官。邻苯二甲酸单丁酯（monobutyl phthalate，MBP）是邻苯二甲酸酯的主要代谢物，已在肝脏、血浆、尿液、母乳等人体样本中广泛检出。已有研究表明，MBP暴露可诱发肝脏损伤。然而，这些动物或细胞研究中使用的染毒剂量往往远高于环境暴露剂量，且多属于短期急性暴露，未能有效模拟真实环境中长期低剂量的MBP暴露。另一方面，既往研究大多关注MBP的肝损伤效应，对MBP暴露在肝癌恶性进展中的作用与机制仍知之甚少。
通过将肝癌细胞HepG2和正常肝细胞L02持续暴露于环境剂量的MBP并进行传代培养，研究团队构建了一个MBP长期暴露的细胞模型。体外实验和动物实验表明，长期慢性MBP暴露显著加速了HepG2肿瘤细胞的生长，却未明显改变L02细胞的功能。RNA-seq和ATAC-seq等分析结果提示，MBP暴露首先诱导了HepG2细胞的脂质代谢重编程，随后激活了IRE1α-XBP1s通路。进一步的研究显示，MBP暴露诱导的胆固醇过度累积激活了IRE1α-XBP1s通路。CUT&Tag-seq等实验表明，转录因子XBP1s可通过转录调控其下游靶基因来促进HepG2细胞的增殖。使用IRE1α RNase抑制剂靶向抑制IRE1α-XBP1s通路可显著减缓MBP诱导的肿瘤细胞增殖。此外，使用HMG-CoA 还原酶竞争性抑制剂Lovastatin抑制HepG2细胞的胆固醇合成后，由MBP暴露引起的IRE1α-XBP1通路激活亦明显逆转，且肿瘤细胞增殖速度减缓。最后，研究团队还发现，MBP诱导的胆固醇过度累积通过促进肿瘤相关巨噬细胞的招募和M2型极化，进一步构成了免疫抑制性微环境。
综上，该研究揭示了邻苯二甲酸酯环境暴露对肝癌恶性进展的影响，阐明了以脂质代谢重编程和内质网应激为核心的损伤机制，为肝癌恶性进展提供了新的潜在环境诱因。
本研究得到了国家重点研发计划（2022YFA0807000）的资助，海南大学生命健康学院为第一完成单位。研究团队负责人盛夏教授为本文通讯作者，团队博士生张婷婷和赵法明为本文共同第一作者，团队骨干胡艳霞博士参与了研究。研究还得到了挪威奥斯陆大学金杨研究员的大力协助。
全文链接：
来源 | 海南大学官网
编辑 | 聂韵佳
初审 | 陈艺煊
审核 | 符涛 许劲草
「 海 南 大 学 融 媒 体 中 心 」
内容如有侵权，请联系我们删除
投稿邮箱丨hndxwx@hainanu.edu.cn
欢迎大家积极来稿！