你是不是也受夠了每天打針、吃藥、測血糖的日子？手指被扎得千瘡百孔，肚子上全是針眼，半夜還得爬起來防低血糖……糖尿病人的苦，只有自己最清楚。但今天，我要告訴你一個真正值得期待的好消息——也許用不了幾年，這些痛苦就能徹底成為過去式！就在幾天前（11月20日），世界頂級學術期刊《自然》（Nature）正式發表了一項由中國科學家主導的重大研究成果：一種只需貼在皮膚上的新型胰島素貼片，竟能實現無痛、無針、高效控糖！這不是科幻，也不是行銷噱頭，而是實打實的科學突破。更令人驕傲的是，這項技術的核心研發團隊，來自浙江大學。為什麼這個突破如此重要？長久以來，胰島素只能通過注射進入人體，因為它的分子太大，根本穿不過我們皮膚那道“銅牆鐵壁”。皮膚最外層的角質層，就像一層緻密的磚牆，專門用來阻擋外界物質入侵——這對健康是好事，但對藥物遞送卻是巨大障礙。幾十年來，全球無數科研團隊嘗試開發“胰島素貼片”，全都卡在了這一步：胰島素進不去血液，貼了等於白貼。而這一次，中國科學家找到了破局的關鍵——一種全新的智能聚合物材料。它是怎麼做到的？原理其實很“聰明”這種新材料不是蠻力硬闖，而是“見機行事”，根據皮膚不同深度的環境自動調整狀態：第一步：牢牢“粘”住皮膚表面皮膚表面呈弱酸性（pH≈5），這時聚合物會帶上正電荷，像磁鐵一樣把胰島素牢牢吸附在皮膚上，不會被輕易蹭掉。第二步：悄悄“溜”過角質層當藥物向皮膚深處滲透時，環境pH逐漸變為中性，聚合物立刻切換成電中性狀態，變得“滑溜”，輕鬆穿過原本密不透風的角質屏障。第三步：繞過皮膚細胞，直通血液最關鍵的是——它能讓胰島素跳過皮膚細胞的吸收，直接進入真皮層的淋巴管和毛細血管。這意味著胰島素不會在皮膚裡被“浪費”掉，而是高效進入全身循環，發揮降糖作用。整個過程無需針頭、無痛無創，就像貼一張創可貼那麼簡單。效果到底靠不靠譜？動物實驗結果令人振奮研究團隊在糖尿病小鼠和迷你豬（其皮膚結構與人類高度相似）身上進行了測試：小鼠：單次貼敷後，1小時內血糖降至正常水平，並穩定維持12小時以上。迷你豬：同樣顯著降糖，且血糖波動遠小於傳統注射——更接近人體自然分泌胰島素的節奏，避免了“高高低低”的過山車效應。更讓人安心的是，長期反覆使用後，動物皮膚無紅腫、無增厚，肝腎功能完全正常。初步安全性資料非常樂觀。我們什麼時候能用上？當然，從動物實驗到人用產品，還有一段路要走。接下來需要進行嚴格的人體臨床試驗，驗證其在真實患者中的有效性與安全性。但關鍵在於：技術路徑已經被打通了！過去幾十年“胰島素透皮給藥”被視為幾乎不可能的任務，如今，中國科學家用一種巧妙的材料設計，真正邁出了從0到1的一步。這意味著，無針控糖的時代，真的不再遙遠。想像一下：未來某一天，你早上洗完臉，順手在手臂上貼一片小小的“控糖貼”，全天血糖平穩，再也不用隨身帶針、不用計算劑量、不怕打針恐懼——生活回歸正常，尊嚴感回來了。寫在最後糖尿病不是絕症，但它帶來的日常折磨，常常比疾病本身更讓人疲憊。而科學的意義，就是一點點把那些“不得不忍受的痛苦”，變成“可以輕鬆跨越的過去”。這次的突破，不僅是一項技術進步，更是千萬糖友重獲自由生活的希望之光。雖然現在還不能馬上用上，但請記住：改變，已經開始發生。而這一次，領跑世界的，是我們中國的科學家。轉發給身邊正在與糖尿病抗爭的人吧——好消息，值得被更多人知道。 (高途健康)

11月24日，中國科學院國家空間科學中心召開空間科學先導專項最新亮點成果發佈會，集中發佈了空間科學衛星任務在宇宙暫現天體、宇宙線傳播、太陽爆發等領域取得的系列重大科學突破。“專項實施以來，中國空間科學呈現出多點突破、叢集迸發的強勁發展態勢。”發佈會上，中國科學院院士、中國科學院國家空間科學中心主任、空間科學（二期）先導專項負責人王赤說。2011年1月，中國科學院空間科學先導專項啟動實施，已完成了8項科學衛星任務，分別是“悟空”號、實踐十號、“墨子號”、“慧眼號”、“太極一號”、“懷柔一號”、“夸父一號”和“天關”衛星。記者從發佈會上獲悉，目前，處於工作狀態的空間科學衛星任務共有5個；未來5年，至少將新增4個新科學衛星任務，其中包括一顆以尋找第二個地球為目標的衛星。“中國科學院在部署新的空間科學任務。我判斷，未來10年左右，中國將處於世界領先水平。”德國圖賓根大學教授安德烈亞·聖安傑洛說。“天關”衛星EP240904a藝術想像圖。3顆“超役星”，原創成果獨特“悟空”號是中國首顆空間暗物質粒子探測衛星，於2015年12月17日發射，設計壽命為3年。“目前，衛星狀態優異，下個月將迎來10周歲生日。”中國科學院紫金山天文台副台長范一中說。“悟空”號發現宇宙線硼核的能譜變硬。今年5月，“悟空”號利用衛星前8年觀測資料，在國際上首次獲得了TeV/n（兆電子伏特每核子數）能區最精確的次級宇宙線硼核能譜，對揭示宇宙射線傳播機制有重要意義。“慧眼號”在黑洞、中子星和伽馬射線暴等天體研究取得系列成果。“慧眼號”是中國研製的首顆X射線天文衛星，於2017年6月15日發射，設計壽命為4年。“目前，衛星運行穩定，2025年對地球、黑洞、中子星和伽馬射線暴等天體和現象的研究取得系列成果。”“慧眼號”首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員張雙南說。他介紹，2025年，已經8歲的“慧眼號”衛星獨立測量了地球中高層大氣的密度，填補了這一範圍的測量空白，而且測量結果挑戰現有的大氣密度模型。此外，衛星還取得了銀河系內黑洞吸積爆發的耀發機制、吸積毫秒脈衝星的輻射機制和表面磁場、中子星表面核燃燒的點火位置、最亮伽馬射線暴的最小光變時標等系列成果。“懷柔一號”探測遙遠宇宙天體等方面取得系列成果。今年12月，“懷柔一號”將迎來5歲生日。它於2020年12月10日發射，設計壽命不小於3年。“2025年，‘懷柔一號’從宇宙深處到近地空間均取得了原創科學成果，深化了人們對遙遠宇宙極端天體和近地空間輻射環境的認識。”“懷柔一號”首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員熊少林說。熊少林介紹，2025年，“懷柔一號”發現緻密星併合產生的伽馬暴中存在新的子類型，拓展了人們對引力波電磁對應體的認知；揭示全新的磁陀星爆發模式，對理解其爆發機制具有重要意義；通過發現一組獨特的周期性粒子沉降事件，深化了對近地軌道空間輻射環境的認識。兩顆“在役星”，挑戰傳統模型“夸父一號”是中國首顆綜合性太陽探測專用衛星，於2022年10月9日發射，設計壽命不少於4年。“夸父一號”觀測到雙日珥爆發。中國科學院國家空間科學中心供圖2025年，“夸父一號”觀測發現，高能C級耀斑與日冕物質拋射的關聯率，遠低於基於以往結果和傳統模型的預期值。“這個發現改變了以往認知，但為理解太陽爆發提供新的突破口，為科學家破解太陽爆發機制和高能粒子起源提供了新線索。”中國科學院紫金山天文台研究員蘇楊說。“天關”衛星是中國首顆大視場X射線天文衛星，於2024年1月9日發射，設計壽命為5年。“目前‘天關’衛星已探測到165例高顯著性X射線暫現源。”“天關”衛星首席科學家、中國科學院國家天文台研究員袁為民說。他介紹，“天關”衛星發現新型X射線暫現源EP241021a，為理解這類神秘暫現天體提供關鍵線索；探測到銀河系內X射線闇弱爆發EP240904a，為發現恆星級黑洞開闢新途徑；實現“自主觸發、自動後隨”後首次探測到的暫現源EP240801a，對傳統伽馬暴分類提出了挑戰。未來5年，新增4個衛星任務“15年來，專項集中體現了科學研究不斷向‘四極’方向的拓展與深化。”王赤說，專項在極宏觀方面，繪製出中國自主研製裝置觀測到的首張X射線全天天圖；極微觀方面，獲得了迄今為止世界上最精確的宇宙射線電子、質子、氦核和硼核能譜精細結構；極端條件方面，首次直接測量到宇宙最強磁場，探測到距離黑洞最近的高速噴流；極綜合交叉方面，實現了科學、技術、工程的高度融合發展。他介紹，除了即將發射的“微笑”衛星，“十五五”期間，中國科學院國家空間科學中心將聚焦宇宙起源、空間天氣起源、生命起源等重大前沿問題，組織實施包含“鴻蒙計畫”、“夸父二號”、系外地球巡天衛星、增強型X射線時變與偏振空間天文台4個任務在內的太空探源科學衛星計畫，力爭在宇宙黑暗時代、太陽磁活動周、系外類地行星探測等領域實現新突破。其中，“鴻蒙計畫”是聆聽宇宙“嬰兒時期”啼哭的衛星計畫。它由10顆衛星組成低頻射電望遠鏡陣列，將會集體飛往月球背面，遮蔽所有地球和太陽的噪聲，捕捉來自宇宙深處的微弱訊號，並揭開宇宙大霹靂後第一顆恆星出現前持續幾億年混沌時光的奧秘。“夸父二號”將在國際上首次繞行到太陽的極區上空，凝視太陽的“北極”與“南極”，探索太陽磁場活動，預知太陽風暴，並理解人類生存的地球與太陽的關係。系外地球巡天衛星的目標是巡視星河，尋找和地球差不多大小、處在宜居帶的第二個地球，即“地球2.0”。增強型X射線時變與偏振空間天文台的使命，是觀測宇宙中的“極端禁區”，如黑洞的視界邊緣、中子星的熾熱表面，研究極端條件下的物理規律。“通過這些空間科學衛星任務的紮實推進，中國空間科學將在更多方向上實現從‘並跑’向‘領跑’的跨越，持續產出更多關鍵性、原創性、引領性重大科技成果，有力支撐高水平科技自立自強，實現中國空間科學、空間技術、空間應用全面發展，為航天強國和科技強國建設作出標誌性貢獻。”王赤說。 (中國科學報)

11月24日，中國科學院國家空間科學中心在北京召開空間科學先導專項最新亮點成果發佈會，集中發佈空間科學衛星任務在宇宙暫現天體、宇宙線傳播、太陽爆發等領域取得的系列科學突破。11月24日，“夸父一號”首席科學家代表、中國科學院紫金山天文台研究員蘇楊在發佈會現場介紹“夸父一號”科學成果。中國科學院空間科學先導專項自2011年啟動實施，已成功研製並行射“悟空”號、實踐十號、“墨子號”、“慧眼號”、“太極一號”、“懷柔一號”、“夸父一號”和“天關”衛星等8項科學衛星任務，取得一系列重大原創成果，創造多項中國第一乃至世界首次。11月24日，“天關”衛星首席科學家、中國科學院國家天文台研究員袁為民在發佈會現場介紹“天關”衛星科學成果。這是11月24日拍攝的空間科學先導專項最新亮點成果發佈會現場。11月24日，“懷柔一號”首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員熊少林在發佈會現場介紹“懷柔一號”科學成果。11月24日，“慧眼號”首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員張雙南在發佈會現場介紹“慧眼號”科學成果。11月24日，中國科學院院士、中國科學院國家空間科學中心主任王赤在發佈會現場介紹空間科學先導專項整體進展。11月24日，“悟空”號首席科學家代表、中國科學院紫金山天文台副台長范一中在發佈會現場介紹“悟空”號科學成果。這是11月24日拍攝的空間科學先導專項最新亮點成果發佈會現場。(新華視界)

近日，山東大學齊魯醫院教授李石洋與山東大學基礎醫學院教授袁得天團隊合作開展的研究，首次證實蘋果皮、紫洋蔥等常見食材中的槲皮素並不能直接抗癌，而需經腸道菌群代謝轉化為3,4-二羥基苯乙酸（DOPAC）後，才能化身啟動免疫細胞（主要是CD8+T 細胞）的“興奮劑”。研究人員對《中國科學報》表示，這項線上發表於《細胞-代謝》的研究，不僅為傳統“飲食抗癌”找到了關鍵科學依據，也為臨床治療開闢了“飲食—菌群—免疫”協同抗癌的新路徑。李石洋課題組合影。課題組供圖槲皮素“抗癌”離不開腸道菌群作為一種廣泛存在於水果和蔬菜中的黃酮醇，槲皮素已被證實可通過抑制腫瘤轉移、血管生成及細胞增殖，在癌症預防和治療中發揮作用。但人們對它在體內的確切作用機制，尤其是與腫瘤微環境（TME）的相互作用並不瞭解。新研究正是圍繞槲皮素對腫瘤微環境內免疫組分的作用機制展開的。“研究發現，槲皮素的微生物代謝產物DOPAC才是發揮抗癌作用的真正‘功臣’。”李石洋向《中國科學報》介紹說，當人們食用含槲皮素的食物後，腸道菌群會把槲皮素分解，代謝產物中的DOPAC經由血液循環系統進入腫瘤微環境，繼而精準找到CD8+T細胞並啟動後者。“被DOPAC啟動的CD8+T細胞，不僅增殖速度變快，還會分泌更多干擾素、穿孔素和顆粒酶等‘抗癌武器’，精準消滅癌細胞。”李石洋說。為驗證該結論，研究團隊進一步開展了反證實驗。他們先給實驗小鼠喂抗生素，在清除腸道中的細菌後再喂槲皮素，結果發現槲皮素的抗癌作用消失了。論文指出，這說明沒有腸道菌群幫忙“加工”，槲皮素就是“普通食材”，無法發揮抗癌作用。DOPAC扮演的角色在免疫細胞中，CD8+T細胞被認為是抗腫瘤反應的“主力”。但在一般情況下，腫瘤微環境通常“營養有限”，癌細胞在資源上與CD8+T細胞存在競爭，進而給其帶來代謝挑戰，削弱抗癌能力。正因如此，人們更加好奇，DOPAC到底扮演了什麼樣的角色？李石洋介紹說，腫瘤微環境是一個高度複雜的生態系統，內有巨噬細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞（NK細胞）、T 細胞、B 細胞等多種免疫細胞，以及內皮細胞、基質細胞等非免疫細胞。腫瘤細胞和這些非腫瘤細胞亞群之間的相互作用，決定著腫瘤的興衰。研究團隊通過實驗發現，在腫瘤微環境中，CD8+T細胞的NRF2蛋白是調節細胞殺傷腫瘤能力的“開關”，但該蛋白會被另外一種名為KEAP1的蛋白束縛，從而一直處於“蟄伏”狀態。當DOPAC出現後，KEAP1蛋白很容易與其直接結合，失去對NRF2蛋白的“控制”。當細胞內的NRF2蛋白“重獲自由”後，會促進新角色——Bnip3的轉錄；而後者的一個重要能力就是驅動受損的線粒體自噬。線粒體自噬是細胞“更新換代”的重要策略。CD8+T細胞的線粒體功能受損，抗腫瘤能力就會顯著下降。而Bnip3介導的受損線粒體自噬後，細胞會長出健康的新線粒體。新線粒體的誕生意味著CD8+T 細胞“煥發青春”，這使其在與癌細胞的抗衡中擁有更多能量，最終提升抗腫瘤作用。“實驗顯示，經過DOPAC處理的CD8+T細胞線粒體活性提升了40%，增殖速度是原來的2倍，殺滅癌細胞的效率也提高了35%。”李石洋告訴記者，這項研究揭示了腸道菌群來源的DOPAC有望成為癌症治療的潛在候選分子，同時也可能作為免疫檢查點（ICB）治療的增效劑。多角度驗證，結論仍成立李石洋表示，為進一步證實上述結論，研究團隊開展了多組驗證實驗。研究人員首先用動物模型進行正向驗證，結果發現，給黑色素瘤小鼠喂食槲皮素（經腸道菌轉化DOPAC）或直接注射DOPAC後，實驗小鼠的腫瘤體積均縮小約60%，腫瘤內CD8+T細胞的浸潤量（進入腫瘤內部的數量或密度）增加了2倍；而對於腸道菌被清除掉的小鼠，即使喂再多槲皮素，其腫瘤症狀依然如故。接著，研究團隊進一步對作用機制進行驗證。他們利用基因編輯技術對CD8+T細胞的NRF2基因進行敲除，再重複前述實驗，發現實驗小鼠即便進補了DOPAC，也無力抗癌。這也印證了NRF2在CD8+T細胞啟動反應中掌握著“核心開關”。他們還在黑色素瘤小鼠實驗中發現，當注射DOPAC與抗PD-1抗體聯合使用時，小鼠的腫瘤縮小速度較單獨用藥起效更快、效果更好。論文指出，未來通過“補充 DOPAC+免疫治療”的組合，有望讓更多患者受益。此外，研究團隊還進一步探索了該機制對多種腫瘤的治療潛力。實驗發現，DOPAC的介入，同樣能對結直腸癌和肝癌小鼠模型產生腫瘤抑制效果。這說明DOPAC對於腫瘤有潛在的臨床治療作用。給“飲食抗癌”的科學建議基於以上結論，研究團隊針對傳統的“飲食抗癌”給出了多條健康“小提示”。首先在飲食上需注重槲皮素的攝入。在蔬果的食用習慣及選擇上，吃蘋果建議帶皮吃——槲皮素主要富集於果皮，紫洋蔥和白洋蔥中優先選擇前者，西藍花建議焯水後涼拌食用等。不過，李石洋也提醒，槲皮素無需食用過量，每日1個蘋果、半顆紫洋蔥就能滿足日常所需；另外，也不宜大量服用“槲皮素補劑”代替天然食物。其次要注重守護腸道菌群的健康。非必要不使用抗生素，因為後者會破壞產生DOPAC的腸道菌群。李石洋建議，日常可通過喝酸奶、吃泡菜等補充體內益生菌，或攝入全穀物、豆類等富含膳食纖維的益生元，為菌群提供適宜生長環境。對於正在與癌症鬥爭的病患，研究團隊建議接受PD-1/PD-L1 抑製劑治療的患者在醫生指導下調整飲食結構，適當增加含槲皮素的食物攝入。“這項研究揭示了腸道菌群作為‘隱形免疫調節器’的深層價值。”李石洋表示，未來團隊將進一步探索具體參與槲皮素轉化的菌群種類，為精準調控腸道微生態、最佳化腫瘤輔助治療提供更準確的靶點。 (中國科學報)

據北京大學消息，近日，中國科學院山西煤炭化學研究所溫曉東研究員團隊與北京大學馬丁教授團隊合作，在破解費托合成高碳排放難題方面取得突破性成果。研究發現，在將合成氣（主要由一氧化碳和氫氣組成）轉化為油品或烯烴的費托合成反應中，只需在反應氣體中引入極微量的滷素化合物，就能顯著改變鐵基催化劑的反應行為——幾乎不產生二氧化碳，同時將合成烯烴和液體燃料的效率提升至新高度。相關成果10月30日發表於國際頂尖期刊《科學》（Science）。研究者表示，這項技術破解了費托合成高碳排放難題，為中國在「雙碳」目標下推動煤、天然氣、生物質等碳資源的綠色轉化提供了新路徑。據介紹，費托合成已有百年歷史，可透過催化劑將合成氣轉化為液體燃料或烯烴等高值化學品。其中，高碳排放是該反應的難題。在費托合成中，鐵基催化劑容易觸發副反應路徑－反應物一氧化碳與水反應生成二氧化碳。這一副反應嚴重消耗碳資源，造成產物選擇性下降，意味著更多的碳排放和能耗浪費。面對這個難題，中國科學家提出在反應氣體中，加入百萬分之一濃度的滷素化合物（如溴甲烷、碘甲烷等）。 「就像在烹飪中加入一滴'分子級調味料'。」馬丁說，微小的加入量，可以帶來巨大的反應差異：研究發現，這些鹵素分子在反應中以「動態調控者」身份存在，在鐵基催化劑表面不斷吸附、解離、再結合，像「電子開關」一樣調節催化劑的表面狀態，阻斷催化劑表面的水分子活化，從而阻斷一氧化碳和水生成碳活化，從而阻斷一氧化碳和碳的水分子活化，從而阻斷一氧化碳和水生成，從而阻斷一氧化碳和水生成，從而阻斷一氧化碳和水生成，從而阻斷表面的水分子。同時，抑制催化劑表面烴類的過度氫化，使更多碳原子以烯烴形式生成。溫曉東介紹，實驗資料顯示，傳統鐵基費托反應中，二氧化碳佔比常高達30%左右，而在「微量鹵素調控」下，此數值可降至1%以下。同時，生成的高附加價值烯烴比例提升至85% 以上，遠超產業平均。據介紹，目前，研究團隊正與相關企業合作進行中試放大、長期穩定性評估，力爭將這一綠色低碳策略快速推向工業化。 「未來，隨著技術逐步推廣，有望顯著提升中國合成氣利用、煤化工等產業的綠色轉型水平，為全球能源結構優化貢獻中國方案。」馬丁說。只加“一滴鹵素”就能讓百年費托合成煥發低碳新生這是中國科學家送給世界能源轉型的一份原創答案 （經濟日報）

近日，清華大學化工系教授張強領銜的團隊在固態電池聚合物電解質研究領域取得進展。其團隊成功開發出一種新型含氟聚醚電解質。該電解質通過熱引發原位聚合技術，有效增強了固態介面的物理接觸與離子傳導能力。為開發實用化的高安全性、高能量密度固態鋰電池提供了新思路與技術支撐。該研究成果以“調控聚合物電解質溶劑化結構實現600 Wh kg−1鋰電池”（Tailoring polymer electrolyte solvation for 600 Wh kg−1 lithium batteries）為題，於9月24日線上發表於《自然》（Nature）。當下固態電池在實際應用過程中仍面臨兩大難題：一是“固-固”材料之間因剛性接觸導致的介面接觸差；二是電解質難以在寬電壓窗口下同時相容高電壓正極與強還原性負極的極端化學環境。對此，張強團隊提出“富陰離子溶劑化結構”設計新策略，成功開發出一種新型含氟聚醚電解質。該電解質通過熱引發原位聚合技術，有效增強了固態介面的物理接觸與離子傳導能力，顯著提升了鋰電池的耐高壓性能和介面穩定性。得益於最佳化的介面性能，採用該電解質組裝的富鋰錳基聚合物電池表現出一系列優異的電化學性能。基於該電解質建構的8.96Ah（安時）聚合物軟包全電池在施加1MPa（兆帕）外壓下，能量密度實現跨越式提升，達到604Wh/kg，遠超當下商業化電池。此外，該電池在滿充狀態下順利通過針刺與120攝氏度熱箱（靜置6小時）安全測試，未出現燃燒或爆炸現象，展現出優異的安全性能。未來，該研究成果有望為成熟的固態電池產品研發提供重要技術參考。 (財聯社)

在植物生命科學領域有一個懸而未決的世界難題——“單個體細胞如何發育成完整植株”這一問題早在2005年就被國際著名學術期刊《科學》（Science）在其創刊125周年時列為最具挑戰的125個關鍵科學問題之一近日，這道世紀之問終於迎來了來自中國科學家的答案山東農業大學張憲省教授和蘇英華教授研究團隊首次完整揭示了單個植物體細胞如何通過基因重程式設計“改變命運”，最終發育為完整植株的全過程。該成果不僅破解了困擾科學界百餘年的“植物細胞全能性”機制之謎，也為作物遺傳改良與高效再生提供了全新理論支撐。9月16日，這一成果在國際著名學術期刊《細胞》（Cell）線上發表。一個細胞如何“重啟”生命程序？1902年，“植物細胞全能性”概念被提出，即植物細胞可脫分化形成類似受精卵的全能幹細胞，進而發育為完整植株。這一現象廣泛存在於植物界，包括農作物、木本植物，但其背後的分子機制始終未解。論文通訊作者張憲省教授介紹，較動物細胞而言，植物細胞具有更強的發育可塑性，在一定條件下，它們無需受精就能發育成胚胎，這種現象被稱為“體細胞胚胎發生”。植物細胞還有著獨特的“再生”能力，例如，葉片的體細胞在經歷重程式設計過程後，能夠回歸到原始的幹細胞狀態，並進一步進入“體細胞胚胎發生”階段，最終再生為一株完整的植株。這一“再生”現像在快繁、生物技術育種、脫毒培養等農業生產中具有極為重要的應用價值。而植物體細胞經過重程式設計，從“普通細胞”轉變為“全能性胚胎”的核心秘密一直未被揭露。“就像一片葉子本應永遠是葉子，但它卻能‘變身’為一株株新植物，這種‘命運逆轉’如何發生？”論文通訊作者之一、山東農業大學長江學者特聘教授蘇英華道出研究初衷。自2005年起，團隊在張憲省教授指導下，以擬南芥為模型開啟探索，一場持續20年的科研“馬拉松”就此展開。從偶然發現到完美體系研究初期，團隊面臨的最大挑戰是建構單個體細胞直接發育成胚胎的實驗技術體系。2009年，團隊首次在擬南芥中發現，大量生長素的積累是細胞全能性啟動的“開關”，相關成果發表於《Plant Journal》。2011年，一次意外的發現使得研究迎來轉折，一種誘導因子使得幼苗葉片表面直接長出胚胎結構，這種體細胞胚竟然直接來源於葉片表面的單個細胞。這一偶然現象讓蘇英華教授意識到，無需愈傷組織過渡，成熟葉片細胞可直接被誘導為胚胎。為重現這一現象，蘇英華教授帶領學生“像重啟實驗一樣”經過反覆驗證，他們終於建立了“誘導單細胞起源的體細胞胚胎發生”穩定體系。蘇英華教授介紹，下一個難題是尋找全能幹細胞的分子標記，經過反覆驗證試驗，終於發現了只在全能幹細胞中發光的螢光標記。體細胞胚來源於單個全能幹細胞氣孔前體細胞中積累生長素後轉變為全能幹細胞有了穩定的誘導體系和全能幹細胞標記，打開了該項研究的大門。應用掃描電鏡及雷射共聚焦活體成像等技術，首次捕捉到單個植物細胞的分裂全過程：從1個細胞分裂為2個，再以“3個一組”的特殊模式逐步形成12個細胞的胚體，直觀證實了植物細胞全能性的“單細胞起源”，有力回答了學術界長期存在的疑惑。兩個關鍵基因如何“點亮”全能性？團隊通過深入研究，找到了觸發細胞全能性的“關鍵鑰匙”：葉片氣孔前體細胞特有的基因SPCH，與人工誘導高表達的基因LEC2，二者協同作用形成“分子開關”。“就像轉動一把鎖需要兩把鑰匙，缺一不可。”張憲省教授形象比喻。論文第一作者唐麗蘋副教授介紹，體細胞胚來源於單個的全能幹細胞，原本註定要發育成氣孔的“前體細胞”，在全能性調控因子LEC2與氣孔發育關鍵因子SPCH的協同作用下，啟動生長素合成通路，導致生長素特異性大量積累，致使前體細胞脫離“氣孔發育之路”，轉而成為能夠孕育新生命的全能幹細胞。氣孔前體細胞的兩條發育路徑利用先進的單細胞測序、顯微切割轉錄組測序與活體成像等前沿技術，團隊完整記錄了細胞命運重塑的完整路徑，揭示了關鍵的命運分岔點：一條路徑是氣孔前體細胞繼續分化為氣孔；另一條路徑是在大量合成內源生長素的推動下，單個體細胞被重程式設計為全能幹細胞，走上胚胎發育之路。模式圖展示氣孔前體細胞的兩條發育路徑研究人員將這一關鍵過渡狀態命名為“GMC-auxin”中間態。在這一狀態下，細胞發生了深度的染色質重塑，大量沉默的基因被逐步啟動，細胞命運軌跡由此產生分岔，為全能性的建立打開了大門。進一步的實驗表明，阻斷細胞內源生長素合成會使這一重程式設計過程完全停滯，體細胞胚胎無法形成；而單純加入外源激素也無法替代這一過程，說明只有細胞自主合成並積累的生長素訊號，才能真正觸發全能性的開啟。更為重要的是，該研究在世界上首次全面解析了單個植物體細胞重程式設計形成全能幹細胞並再生完整植株的分子機理：在GMC-auxin中間態下，大量轉錄因子形成高度耦合的調控網路，進而啟動下游的胚胎發生程序。植物體細胞重程式設計形成全能幹細胞的分子調控網路《Cell》雜誌審稿人認為，該研究揭示的GMC-auxin中間態是“令人興奮的突破”，首次定義了氣孔前體細胞向全能幹細胞轉變的分子路徑，原創性強，意義重大，為理解植物體細胞發育命運改變和再生潛能提供了強有力的科學支撐。加速從實驗室到田間的智慧育種這一理論的解析不僅有助於理解植物細胞發育的根本規律，也為精準調控植物再生和定向改良作物性狀提供了全新的思路與技術工具。目前，該體系在小麥、玉米和大豆等作物的實驗正同步推進。“未來或可通過精準調控細胞全能性，實現作物優良品種的‘快速克隆’，大幅度縮短育種周期，服務精準設計育種。”張憲省教授表示，“這也將為珍稀植物種質資源的高效保護、植物合成生物學注入新動力”。文章主要作者左起：翟立明博士後，蘇英華教授，張文傑副教授，張憲省教授，高月博士，唐麗蘋副教授，田鑫教授山東農業大學為論文第一完成單位，張憲省教授、蘇英華教授和荷蘭拉德堡德大學的須健教授以及北京華大生命科學研究院夏科科副研究員為共同通訊作者。山東農業大學唐麗蘋副教授、翟立明博士、北京華大生命科學研究院李紀明博士、山東農業大學高月博士生為共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金重點項目、面上項目、山東省自然科學基金重大項目、荷蘭拉德堡德大學生物與環境科學研究所的啟動基金、國家重點研發計畫以及深圳市科技計畫的資助。院士點評中國科學院院士 種康中國科學院院士種康對該研究成果給予高度評價，指出該研究在國際上首次明確了植物全能幹細胞的起源，發現“GMC (Guard Mother Cell)-auxin狀態”是氣孔發育與胚胎重程式設計的關鍵分叉點，揭示了LEC2–SPCH–YUC訊號通路通過促進生長素合成來重塑細胞發育軌跡的分子機制。該成果在概念上取得了重要突破，證明植物再生可由特定譜系細胞直接觸發，而不是僅僅依賴脫分化過程，為作物再生體系最佳化提供了理論藍圖。評論還指出，該發現不僅深化了對植物細胞全能性機理的理解，也為破解農業生物技術長期存在的“再生瓶頸”開闢了新路徑。中國科學院院士 楊維才中國科學院院士楊維才評價說，自從上世紀50年代末德國科學家Reinert 和美國科學家Steward發現分化的體細胞可以經體細胞胚胎發生形成完整植株以來，“單個體細胞是如何發育成單個植株”就成為一個重要的科學問題。山東農業大學張憲省團隊利用原位追蹤結合單細胞測序等技術，發現轉錄因子LEC2通過啟動生長素合成途徑，促使分化的體細胞脫分化啟動胚胎發生，這一重大發現是領域內的突破性進展。 (溪遠講植物科學)

聯合國教科文組織19日在巴黎總部舉行聯合國教科文組織-阿勒福贊科學、技術、工程、數學領域傑出青年科學家國際獎（簡稱“阿勒福贊獎”）頒獎典禮，中國科學院大氣物理研究所研究員成裡京獲獎，以表彰其為海洋氣候變化提供的科學證據，這些證據是評估風險、適應和減緩氣候變化的關鍵基礎。9月19日，在法國巴黎，中國科學家成裡京在“阿勒福贊獎”頒獎典禮現場。新華社記者羅毓攝教科文組織介紹，成裡京的工作包括開發海洋資料處理技術和資料集，研究海洋熱含量、鹽度和溶解氧歷史變化，以及揭示地球的能量收支和水循環演變。他協調國際同行提高海洋資料質量，建構高品質網格資料集，理解海洋如何響應氣候變化，研究相關風險以支援可持續發展目標，並為全球氣候適應和減緩政策決策提供支撐。9月19日，在法國巴黎，中國科學家成裡京在“阿勒福贊獎”頒獎典禮上演講。新華社記者羅毓攝“很高興獲此殊榮，海洋氣候變化是一個相對小眾的學科，希望借獲獎契機為學科爭取更多關注，未來能有機會做更多貢獻，推動海洋氣候研究並服務氣候治理。”成裡京對新華社記者說。今年另外4名獲獎者分別來自賽普勒斯、摩洛哥、奈米比亞和秘魯。他們因通過科學技術類教育賦能青年、開髮乳腺癌風險預測工具和生物多樣性研究等方面貢獻而獲獎。“阿勒福贊獎”由聯合國教科文組織與沙烏地阿拉伯的阿卜杜拉·阿勒福贊教育基金會於2021年聯合設立，每兩年頒發給5名科學、技術、工程、數學領域的青年工作者，表彰他們在國家、地區和全球層面對科學事業發展和社會經濟發展等方面的貢獻。 (新華國際頭條)