精子染色质不仅携带父系DNA等遗传信息，还携带有结构蛋白、表观遗传信息、高级染色质结构(如基质附着区和端粒)等众多信息, 这些信息在胚胎发育过程中均发挥着重要作用。本文主要综述了精子染色质携带的这些不同信息对精子功能和胚胎发育的影响及其相关检测方法的研究进展，以期为临床不育、胚胎停育和反复流产的病因筛查提供理论依据和科学的诊疗策略，改善自然受孕和辅助生殖助孕的妊娠结局。
基因重复指基因组中一个基因通过多样化的分子机制从一个基因拷贝形成两个或多个重复拷贝的过程，是新基因起源的重要途径之一，对真核生物基因组贡献了约为一半的基因，也推动了物种的适应性演化。在过去50年中，特别是近20年进入组学时代以来，演化遗传学领域对于重复基因的产生机制、演化历程与演化动力展开了广泛而深入的讨论。一方面，重复基因的序列相似性带来的功能冗余使机体具有更强的稳健性；另一方面，重复基因的功能分歧带来了新功能与可演化性的提升。本文全面介绍了上述基因重复的机制、重复基因的命运及演化模型，最后展望了三代测序技术、基因编辑等各种高通量技术将进一步推动重复基因在遗传-发育-演化网络中角色的解析。
随着高通量测序技术的迅猛发展，基因组学领域迎来了数据量的爆炸性增长，这对传统生物信息学处理复杂数据模式的能力构成了严峻挑战。在此技术革新的关键时刻，深度学习作为人工智能领域的前沿技术，以其强大的数据解析与模式识别能力，为基因组学研究注入了新的活力。本文聚焦于4种核心深度学习模型——卷积神经网络(convolution neural network，CNN)、循环神经网络(recurrent neural network，RNN)、长短期记忆网络(long short term memory，LSTM)及生成对抗网络(generative adversarial network，GAN)，系统阐述了它们的基础原理，重点回顾了这些模型近5年在DNA、RNA和蛋白质研究领域的广泛应用。此外，文章进一步探讨了深度学习在畜禽基因组学中的应用案例，揭示了其在遗传特征解析、疾病预防以及遗传改良等领域的潜在应用价值与面临的挑战。通过深入分析，本文旨在阐述深度学习技术在增强基因组数据分析的准确性和处理能力方面的作用，并构建一个概念性框架，以指导畜禽基因组学研究策略的发展及其在具体场景下的应用，进而推动精准农业和遗传改良技术的发展。
由严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)引起的2019冠状病毒病(coronavirus disease 2019，COVID-19)大流行给人类生命安全和全球经济造成了巨大冲击。SARS-CoV-2基因组的快速变异引起了广泛关注，基因组中几乎每个位点都发生过单核苷酸变异(single nucleotide variants，SNVs)，其中刺突蛋白上的变异在病毒的适应性进化和传播中起着尤为关键的作用。本文综述了SARS-CoV-2及非人类动物中相关冠状病毒的系统发生关系，并深入分析了SARS-CoV-2的谱系划分以及关键氨基酸变异对病毒生物学特性的影响。此外，本文还概述了当前面临的挑战，并展望了深度突变扫描(deep mutational scanning，DMS)结合人工智能方法在预测新冠病毒变异株流行趋势中的广阔应用前景。
杂种优势是指杂种后代的性能优于双亲群体的现象。杂交能有效提高后代的生长发育性能、繁殖性能和抗病性，因此被广泛应用于动植物生产。研究人员利用杂交育种技术培育了超优千号杂交水稻、小偃6号杂交小麦、杜蒙羊、山下黑猪等优秀的农牧新品系和配套系。然而当前的杂种优势研究仍存在一些亟待解决的问题：现有杂种优势理论只能部分解释动植物杂种优势现象，动物杂种优势理论研究较少，且现有的杂种优势预测方法准确性有限。我国是世界上最大的猪肉生产消费国，杂种优势能够有效提高生猪生产性能，在生猪产业的应用方面具有重要的经济和研究价值。但目前有关猪杂交生产研究还处于起步阶段，亟待进一步深入。本文综述了现有的杂种优势理论、杂种优势预测方法，及其在猪生产中的应用研究，以期为杂种优势在生猪育种中的应用提供借鉴与参考。
自达尔文时代起，物种形成便是演化生物学研究领域的核心科学问题之一。物种形成研究有助于人们深入理解生物多样性的形成过程，为其保护提供坚实基础。由于很多物种的演化历程十分复杂，使得物种形成研究充满了各种挑战。近年来，随着基因组测序与分析等技术的不断发展，物种形成研究领域进展迅速。本文综述了基因组时代的物种形成研究，从物种界定、二歧式物种分化、杂交物种形成、多倍化物种形成、生殖隔离基因、物种形成基因等方面，重点对相关概念进行了区分，并回顾了相关研究方法、对其特点与局限性等进行了探讨；最后，对物种形成研究的未来发展趋势与挑战进行了展望。
人工驯化为农业发展提供了原始驱动力，也深刻地改变了许多动植物的遗传背景。伴随组学大数据理论和技术体系的发展，作物基因组研究已迈入泛基因组时代。借助泛基因组的研究思路，通过多基因组间的比较和整合，能够评估物种遗传信息上界和下界，认知物种的遗传多样性全貌。此外，将泛基因组与染色体大尺度结构变异、群体高通量测序及多层次组学数据相结合，可以进行更为深入的性状-遗传机制解析。大豆(Glycine max (L.) Merr.)是重要的粮油经济作物，大豆产能关乎国家粮食安全。对大豆遗传背景形成、重要农艺性状关键位点的解析，是实现更高效的大豆育种改良的前提。本文首先对泛基因组学的核心问题进行了阐述，解释了从头组装/比对组装、迭代式组装和图基因组等泛基因组研究策略的演变历程和各自特征；接着对作物泛基因组研究的热点问题进行了概括，并且以大豆为例详细阐释了包括类群选择、泛基因组构建、数据挖掘等方面在内的泛基因组研究的开展思路，着重说明染色体结构变异在大豆演化/驯化历程中的贡献及其在农艺性状遗传基础挖掘上的价值；最后讨论了图泛基因组在数据整合、结构变异计算方面的应用前景。本文对作物泛基因组未来的发展趋势进行了展望，以期为作物基因组学及数据科学研究提供参考。
单细胞DNA甲基化测序技术近年来取得了飞速发展，在揭示细胞间异质性及表观遗传学调控机制方面发挥着重要作用。随着测序技术的进步，单细胞甲基化数据的质量与数量也在不断提高，标准化的预处理流程与合适的分析方法对确保数据的可比性与结果的可靠性尤为关键。然而，目前尚未形成一套完整的数据分析流程来指导研究人员对现有数据进行挖掘。本文系统综述了单细胞甲基化数据预处理步骤和分析方法，简要介绍了相关算法和工具，并探讨了单细胞甲基化技术在脑科学、血细胞分化及癌症研究中的应用前景，旨在为研究人员分析数据时提供指导，推动单细胞甲基化测序技术的发展和应用。
RNA编辑是表观遗传学领域重要的研究方向之一。随着研究的深入，科学家们发现CRISPR/Cas系统不仅可以靶向DNA，也可以靶向RNA，从而实现转录水平的基因精准编辑；同时，使用CRISPR/Cas系统进行RNA编辑也可以避免对基因组的破坏。目前，基于靶向RNA的CRISPR系统已开发出多种衍生技术，如RNA敲低和编辑、核酸检测和成像、RNA示踪等。这些衍生技术的出现，为生物遗传机制解析和疾病治疗提供了有利工具。本文归纳总结了靶向RNA的CRISPR/Cas系统的结构、功能、机制以及开发的衍生技术，以期丰富人们对CRISPR/Cas系统编辑RNA的认知。
JNK信号通路参与并调控了一系列重要的生理活动，包括细胞增殖、分化、迁移、凋亡及应激反应等，其失调与发育缺陷和肿瘤等多种重大疾病的发生与发展密切相关。筛选鉴定JNK信号通路的新成员，丰富完善该通路网络，对预防和治疗相关癌症具有重要的科学意义和临床价值。本研究利用模式动物果蝇(Drosophila)，结合遗传学、发育生物学、生物化学和分子生物学等手段，探究了Tip60与JNK信号通路的互作关系，并揭示了其调控机制。结果表明，Tip60的乙酰基转移酶功能缺失导致JNK信号通路激活，并能诱发JNK依赖的细胞凋亡；遗传上位性分析实验表明，Tip60作用于JNK蛋白的下游，与转录因子FOXO平行；生化结果证明Tip60可以结合FOXO，并将其乙酰化。在果蝇中引入人Tip60，发现其能够很好地挽救果蝇JNK信号激活造成的细胞凋亡表型，证明Tip60对JNK信号的调控从果蝇到人高度保守。本研究进一步完善了JNK信号网络，揭示了Tip60在JNK依赖的细胞凋亡中的作用及机制，为相关癌症的预防和治疗提供了新的思路和潜在的药物靶点。
表达数量性状位点(expression quantitative trait loci，eQTL)表示控制基因表达量的遗传变异位点。eQTL分析是后全基因组关联研究时代鉴定疾病相关遗传位点功能的重要方法，且取得了诸多重要发现。传统的eQTL分析基于全基因组测序结合整体RNA测序技术，细胞间差异的基因表达水平会被掩盖，从而无法鉴定细胞类型或状态依赖的eQTL，因此也难以解析特定环境下疾病相关遗传变异位点。近年来，随着单细胞转录组测序技术的发展和应用普及，基于单细胞转录组测序的eQTL (single-cell RNA sequencing-based eQTL，sc-eQTL)研究技术逐渐成为热点，其优势在于可以充分利用单细胞测序的分辨率和颗粒度挖掘细胞类型、细胞状态以及细胞动态依赖的表达变异位点，显著提升解析基因表达关联的遗传变异位点的能力，对人们探究复杂器官的形成以及疾病的发生、发展、干预和治疗具有重要意义。本文主要从sc-eQTL研究的发展、设计方案、建模策略以及面临的挑战等诸多方面综述近年来的研究进展，以期为科研工作者挖掘致病位点，解析基因调控提供全新的视角。
自交不亲和性(self-incompatibility, SI)是雌雄同花植物广泛采取的一种种内促进异交机制，通常由一个多态且复等位的S位点控制。目前共发现6种不同分子机制的SI，包括由花柱S因子S-RNase和花粉S因子SLFs控制且常见于车前科、茄科、蔷薇科和芸香科的I类、SRK和SCR控制的十字花科II类、PrsS和PrpS控制的罂粟科III类、CYP-GLO2-KFB-CCM-PUM控制的报春花科IV类、TsSPH1-TsYUC6-TsBAHD控制的时钟花科V类及HPS10-S和DUF247I-S控制的禾本科VI类SI，其中I类SI为异己识别体系，而II、III和VI类均为自己识别系统。此外，近年来对其起源和演化机制研究也取得显著进展。其中，I类SI起源于真双子叶植物的最近共同祖先，II~V类则为丢失I类后分别进化产生的新机制，而单子叶禾本科特有的VI类SI则可能是在丢失古老I类SI后演化出的新系统。本文主要总结已报道SI的分子和演化机制，以期为显花植物SI的理论研究和育种应用提供参考和帮助。
水稻(Oryza sativa L.)是我国重要的粮食作物，其生长发育过程经常受到稻瘟病的威胁，严重时导致巨大的经济损失。挖掘和利用水稻稻瘟病抗性基因，培育具有广谱抗性的优良品种是目前防治稻瘟病最经济有效的方法。稻瘟病抗性基因一般为编码含有核苷酸结合结构域(nucleotide-binding，NB)和富含亮氨酸重复结构域(leucine-rich repeat，LRR)的基因家族，也被叫做NLR基因，在水稻抗稻瘟病方面发挥至关重要的作用。因此，对NLR基因的挖掘以及阐明其与对应效应因子之间的识别和激活机制，对于培育抗病品种具有重要意义。本文对水稻中NLR基因的挖掘概况、NLR蛋白与稻瘟病菌效应因子之间的识别方式，以及成对NLR蛋白作用机制进行了总结和展望，旨在为水稻抗病育种提供参考。
CRISPR/Cas9基因编辑技术作为一种高效的基因组编辑方法，在畜牧业遗传改良领域得到了广泛的应用。该技术以高效、精准的特点，为畜牧业发展带来了一场革命。目前，基于CRISPR/Cas9的基因敲除、基因敲入和基因修饰等已被广泛应用，实现了对畜禽物种的重要生产性状进行精准改良。本文介绍了CRISPR/Cas9技术的工作原理及发展历程，重点介绍了该技术在畜禽肌肉生长发育、绒毛纤维生长、乳品质成分、抗病育种以及动物福利中的研究进展，旨在为更深入地了解CRISPR/Cas9技术在畜禽基因编辑上的应用提供参考。
正常的卵子发生是人类成功繁育后代的关键步骤。女性胚胎发育时期，原始生殖细胞从有丝分裂转变为减数分裂，经过同源染色体配对和重组后，减数分裂被阻滞在减数第一次分裂前期的双线期。卵泡内卵母细胞的减数分裂阻滞的维持主要归因于胞质中高浓度的环磷酸腺苷。在月经周期中，卵泡刺激素和黄体生成素促进某些卵母细胞恢复减数分裂，完成排卵过程。卵母细胞减数分裂过程中发生任何缺陷都可能影响卵子发生，进而影响受精和胚胎发育过程。辅助生殖、高通量测序和分子生物学技术的快速发展，为人类认识减数分裂背后的精确分子机制以及卵母细胞成熟缺陷疾病的发病机制与诊疗提供新的思路和手段。本文主要介绍了近年来发现的调控卵子发生的生理和病理机制，涉及同源重组、减数分裂阻滞与恢复、母源mRNA降解、翻译后调节、透明带组装等过程，旨在增进相关领域研究人员对卵母细胞减数分裂的了解，并为进一步机制研究和疾病治疗提供理论基础。
复发性流产指连续3次及以上的自然流产，病因复杂，涉及遗传、免疫及内分泌等因素。近年来，脂质代谢异常作为复发性流产的潜在病因备受关注。脂质代谢异常可损害子宫内膜容受性并导致胚胎着床失败，其具体机制尚未被阐明。本文综述了脂质代谢异常与胚胎发育及子宫内膜容受性建立的病理机制及其研究进展，重点探讨了胆固醇和脂肪酸代谢对复发性流产的潜在影响，阐述了脂质代谢与激素合成和调控，以及脂质异常介导子宫内膜局部炎症反应的病理变化，最后展望了血脂监测、饮食调控及脂质代谢相关药物在早期诊断和治疗中的应用，以期为深入揭示脂质代谢异常在复发性流产中的机制和个体化治疗提供参考和借鉴。
miRNA (microRNA)是一类由内源基因编码的、长度在20~24个核苷酸的小分子非编码RNA。miRNA主要在转录后水平调控基因表达，进而影响动植物生殖、发育和环境应答等各种生物学过程。miRNA在不同组织和细胞内的分布、稳态维持和动态调节受到多个层次调控，包括转录、加工生成、稳定性调节以及靶向降解等。关于miRNA生物合成(包括转录和加工)的生化途径已经建立，对其调控的分子机制也有了较为深入的认识。本文系统综述了植物miRNA生成后稳定性调节、周转和靶向降解的相关研究进展，并结合动物中的机制进行比较和讨论，旨在为深入阐明控制细胞内miRNA丰度的分子机制提供理论框架。
阐明人类胚胎发育的分子调控机制一直是科学家们努力攻克的重大生物学问题之一。然而，由于人类胚胎样本稀少、样本解剖困难、器官结构复杂等因素，解析人类胚胎发育机制面临重重挑战。近年来，随着单细胞组学技术的迅猛发展，人们可以在中心法则的各个环节，系统地解析细胞分化过程中的动态变化，并在空间维度上进行观测与研究，加快了构建人类发育细胞图谱的进程，最终实现对人类发育的细胞分类体系、命运轨迹和三维动态变化的刻画。本文首先介绍了绘制人类发育细胞图谱所使用的单细胞组学技术，然后总结了胚胎发育图谱的最新进展并提出了该领域目前面临的主要问题和挑战，最后对如何利用人类胚胎发育图谱解决生物学和医学的关键问题进行了探讨，以期为利用单细胞组学技术构建并应用人类发育细胞蓝图提供更好的指导。
性别决定指的是胚胎发育早期，在转录因子的精确调控下，具有双重分化潜能的性腺向睾丸(雄性)或卵巢(雌性)方向转变的过程。SOX9(SRY-box transcription factor 9)是哺乳动物发育过程中的多功能转录因子，在性别决定及随后的雄性生殖器官发育中发挥关键作用。近年来相关研究表明，SOX9上游的多个增强子也在性别决定过程中扮演着重要的角色。本文主要对SOX9及其与性腺发育相关的增强子在性别决定中的研究进展进行了综述，以期加深人们对SOX9在性别决定中调控作用机制的认识，为加快动物性别控制技术研究提供理论参考。
岛屿因数量众多、自然隔离、形成历史多样等独特的地理特征，成为生态学和进化生物学研究的天然实验室。相较于大陆，岛屿生物具有很高的特有性和失调性，这为探究岛屿生物多样性的形成提供了良好的机遇。本文围绕岛屿生态系统，从岛屿生物多样性的形成、维持和丧失3个部分阐述近些年国内外的岛屿生物地理学研究进展。对于岛屿生物多样性的形成机制，本文以全球几个代表性的岛屿系统为例，从物种的扩散迁入、种群建立和选择、物种进化和适应性辐射等过程介绍岛屿生物多样性的形成机制。以岛屿生物地理学平衡理论为基础，回顾了种-面积关系、种-隔离度关系，着重对戴蒙德法则、嵌套格局、岛屿生物群落结构理论框架和岛屿生物种间互作等群落构建方面的研究进展进行了论述。在岛屿生物多样性的丧失机制，从自然和人为因素两方面探讨了岛屿物种所面临的严峻的灭绝风险，尤其是生境丧失和改变、气候变化、外来物种入侵以及这些因素的协同作用对岛屿生物多样性丧失的影响。最后，基于岛屿生物多样性的现状，总结了目前国内外对岛屿生物多样性的保护措施和展望了未来可能的主要研究方向。
作为世界上海拔最高、面积最大的高原，青藏高原独特的地理和气候条件对生物多样性产生了深远的影响。本文结合青藏高原地质、气候变化的背景综述了高原鸟类物种形成模式和遗传多样性特征。首先，青藏高原的隆升对鸟类产生了显著的隔离效应，推动与周边近缘物种的遗传分化；其次，青藏高原的隆升为鸟类提供了新的栖息地，促进了物种分化；再次，高原与邻近地区鸟类的区系交流，促进了物种的迁入、形成与扩散；最后，更新世冰期循环引起的环境变导致了鸟类的冰后期扩张和第二次接触，对鸟类的遗传分化产生了重要的影响。近期，多组学方法也日益广泛的应用在青藏高原鸟类生态适应演化研究中。未来的研究应更多关注地质、气候等因素在物种分化中的作用机制，加强多组学方法的应用，关注高原物种适应的生态学机制。青藏高原作为生物多样性保护的重要区域，在全球变化背景下，需要采取有效的保护措施以维护其生态系统的稳定性和可持续性。
MicroRNA (miRNA)是一类大小在22 nt左右的单链非编码短RNA分子，已被证明参与了几乎所有细胞事件中基因表达的转录后调节，包括细胞增殖、迁移、分化和凋亡。因此，miRNA受到最为广泛的研究和关注。miRNA通过靶向骨骼肌再生不同阶段的关键因素，在肌肉再生过程中发挥着重要作用。本文探讨了miRNA在肌肉再生过程中通过影响卫星细胞静止、成肌细胞增殖、分化从而调控肌肉再生能力，并且更新了miRNA在肌肉再生过程中与PI3K/AKT、TGF-β/Smad信号通路互作的研究进展，有助于研究者更多地了解miRNA在肌肉再生生物学中的知识，为非编码RNA参与肌肉再生提供更深入的理解。
Nature | 靶向ACLY抑制重塑免疫微环境为肝癌治疗带来新突破
抑制性肿瘤免疫微环境常见于代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎诱发的肝癌(MASH-HCC)组织中，然而肿瘤代谢如何影响肿瘤免疫尚不清楚。2025年7月30日，加拿大麦克马斯特大学Gregory R. Steinberg 团队在Nature在线发表了题为“ACLY inhibition promotes tumour immunity and suppresses liver cancer”的研究论文(doi: 10.1038/s41586-025-09297-0)。该研究揭示，抑制ATP柠檬酸裂解酶(ACLY)能够通过增强B细胞在肿瘤组织的浸润，从而抑制肿瘤发展。研究人员发现，在小鼠中敲除Acly基因显著减少MASH相关肝癌的形成。通过进一步筛选，研究人员获得了ACLY的小分子抑制剂EVT0185；该化合物口服即具有显著的抗癌效果。其作用机制在于，EVT0185经SLC27A2催化生成EVT0185-CoA后，能特异性抑制ACLY的CoA结合活性。多组学(整体、单细胞及空间)转录组分析结果表明，ACLY抑制引发的代谢重塑可激活趋化因子CXCL13的表达，增强B细胞浸润，促进三级淋巴结构形成，进而发挥抗肿瘤效应。该研究为开发基于代谢-免疫协同调控的肝癌精准治疗策略提供了重要的理论依据和转化方向。■推荐人：毛显娇，韦永龙
Nature | 构建复合污染降解菌株VCOD-15
工业废水排放、海洋石油泄漏等污染事件造成了大量多种有毒有机物共存的复合污染场地。用微生物的代谢能力降解污染物具有成本低、环境友好的优点，但现有的微生物菌株大多仅能降解一种或一类结构类似的污染物，难以处理复合有机污染。近日，上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢全国重点实验室唐鸿志团队与中国科学院深圳先进技术研究院/中国农业科学院深圳农业基因组研究所(岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心)戴俊彪团队合作，设计构建了能同时降解5种污染物的需钠弧菌(Vibrio natriegens)工程菌株VCOD-15(2025年5月7日发表，doi: 10.1038/d41586-025-01371-x)。装配全局调控因子VchtfoX使得需钠弧菌的自然转化效率提升了5~10倍。来自天然菌株的污染物降解代谢基因经过冗余片段删除、调控元件重置、密码子替换等优化设计并化学合成组装成簇后，通过迭代基因组编辑技术INTIMATE被插入至需钠弧菌染色体上，从而构建了工程菌株VCOD-15。利用生物反应器阵列等装置进行的中试规模实验发现VCOD-15能在来自石油炼化厂废水、氯碱化工厂废水中同时降解甲苯、苯酚、萘、联苯、二苯并呋喃5种污染物，以及降解在高盐土壤中同时存在的多种有机污染物。该研究为多基因簇工程菌株的构建提供了通用技术平台和研究范式，同时为石化、氯碱等高盐废水处理、海上石油泄漏、微塑料污染等全球性挑战提供了生物解决方案。■推荐人：张雷
Science | 肠道共生丝状真菌调控代谢疾病研究获突破
肠道真菌作为与细菌存在显著进化及功能差异的“肠道暗物质”，其独特的系统发育特征使共生真菌分离培养及肠道适应性评估成为拓展功能认知的关键挑战。2025年5月2日，北京大学姜长涛教授、乔杰院士联合团队在Science发表重要成果，首次揭示肠道共生丝状真菌——嗅镰刀菌(Fusarium foetens)通过代谢产物改善代谢相关脂肪性肝炎(MASH)的分子机制(doi: 10.1126/science.adp5540)。研究团队创新开发了基于真菌分离芯片的FOCUS-G系统，成功实现肠道真菌原位培养及共生性评价，突破传统测序技术难以区分环境真菌与肠道共生菌的瓶颈。通过该系统，科学家在结肠厌氧环境中发现可稳定定植的嗅镰刀菌，其分泌的聚酮类代谢产物FF-C1能特异性抑制肠道神经酰胺合成酶CerS6活性，显著降低肠源及循环神经酰胺水平，从而逆转小鼠MAFL-MASH疾病进程。该发现不仅证实丝状真菌在宿主代谢调控中的关键作用，更为靶向CerS6治疗免疫代谢性疾病提供了新策略。此项研究首次构建系统性研究肠道真菌功能的技术体系，突破传统以酵母菌为主的认知局限，揭示真菌-神经酰胺代谢轴在代谢疾病中的核心地位，为开发新型微生物疗法奠定理论基础。该成果由北京大学、北医三院及温州医科大学等多机构合作完成，是继团队发现肠道真菌与多囊卵巢综合征关联后的又一重大突破。■推荐人：张俊霞，张岩
Science | 发现Treg细胞在感染环境下维持免疫耐受的新机制
在感染期间，免疫系统的核心挑战在于精准区分“自我”与“非自我”，既要清除病原体，又要避免攻击自身组织。调节性T(Treg)细胞在此过程中发挥了关键作用，但其选择性抑制自身反应性T(Tconv)细胞的机制尚不明确。2025年3月21日，芝加哥大学Peter A. Savage团队在Science上发表了题为“Regulatory T cells constrain T cells of shared specificity to enforce tolerance during infection”研究论文(doi: 10.1126/science.adk3248)。该研究聚焦于前列腺特异性抗原C4/I-Aᵇ复合物，构建了多种基因修饰小鼠模型，系统解析了以Treg细胞为中心的自我-非自我识别方式。研究发现，在稳态下，多克隆Treg细胞足以抑制自身反应性Tconv细胞。然而，当感染引发自身抗原异常暴露(如病原体表位模拟或组织损伤导致自身肽释放增加)时，Treg细胞对具有相同特异性的Tconv细胞的调控成为防止自身免疫的关键：Treg细胞通过局部空间富集、竞争性消耗局部微环境中的IL-2及抑制Tconv细胞受体(TCR)信号，精准抑制同源Tconv细胞的增殖与分化，但对Tconv细胞所针对的病原体衍生的非自身肽的反应没有影响。此外，该研究还揭示了缺失特异性的Treg细胞将导致Tconv细胞向炎性效应态和干细胞样记忆态异常分化，最终引发前列腺自身免疫损伤。该研究首次证实Treg细胞通过空间竞争和信号剥夺实现选择性抑制，而非完全阻断Tconv细胞的激活，在抗炎与防止自身免疫间实现了更优平衡，这为靶向Treg细胞的疗法设计提供了新思路。■推荐人：高霞霞，孙永华
Science | 激活线粒体DNA转录，为治疗衰老相关的认知衰退提供新的策略
随着年龄的增长，大脑的认知功能逐渐下降，这与神经元和线粒体功能的衰退密切相关。线粒体作为细胞的能量中心，其DNA(mtDNA)的表达对于维持神经元和突触功能至关重要。然而，神经元中的mtDNA水平随年龄增长而下降，导致能量危机，进而影响认知功能。浙江大学脑科学与脑医学学院马欢实验室揭示了一种新的机制，即神经活动驱动的线粒体DNA转录(excitation dependent mitochondrial gene transcription coupling，E-TCmito)，并展示了通过增强这一过程来改善老年小鼠认知功能的可能性(2024年12月20日在线发表，doi: 10.1126/science.adp6547)。研究人员发现神经元和突触活动可以增强兴奋性神经元中的mtDNA表达，这一过程依赖线粒体钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(CaMKIImito)磷酸化线粒体钙单向转运体(MCU)，从而前馈调节线粒体Ca2+，进而磷酸化转录因子(Ca2+/cAMP反应元件结合蛋白，CREBmito)，控制mtDNA转录和表达。进一步研究发现，老年小鼠表现出活动依赖型线粒体钙信号和mtDNA表达的减少，提示 E-TCmito 存在与年龄相关的衰退。通过在老年小鼠中表达一种组成性活性形式的CREBmito，可以恢复活动依赖的mtDNA表达，增加神经元能量储备，并增强记忆表现。与传统的认知干预方法不同，E-TCmito途径只影响活动依赖的mtDNA表达，展示了E-TCmito作为改善认知衰退和治疗年龄相关认知障碍新靶点的良好前景。■推荐人：宋质银
基因组测序(genome sequencing，GS)是一种全面且系统地检测个体核基因组和线粒体基因组DNA序列的技术，旨在识别遗传变异并研究这些变异在人类健康和疾病发生发展中的作用。作为一种应用越来越广泛的检测技术，GS凭借高通量、高准确性和全面性的优势，为临床诊断提供了重要支持。然而，其复杂的数据分析与解读对专业知识和经验提出了较高要求，也带来了诸多挑战。运用GS技术进行遗传病分子诊断会涉及临床应用的伦理与技术问题，包括知情同意、诊断性数据解读、报告范围和内容等。本专家共识总结了临床基因组测序(clinical GS，cGS)的核心流程，明确了检测范围与技术局限性，提供了数据质控、分析、注释及变异解读的关键步骤，并对报告内容和知情同意的争议性问题展开讨论。本共识旨在帮助相关从业人员正确理解和规范使用临床基因组测序技术，提升遗传病诊断的准确性，优化技术的临床效用，推动医学科学研究的进步。
水稻中胚轴伸长是影响旱直播水稻出苗和早期幼苗活力的重要因素，对直播研究具有重要的理论和实践意义。中胚轴伸长是一个复杂的过程，涉及遗传因素、植物激素和其他信号分子，以及环境因素等的调控。这些因素相互作用，共同决定了中胚轴的伸长。本文系统总结了近年来国内外已发掘的长中胚轴水稻种质资源、已定位和克隆的中胚轴伸长基因/QTL，以及水稻中胚轴生长的遗传机理及影响因素等最新研究进展，最后，还对水稻长中胚轴种质的应用及其面对的挑战进行了分析和展望，以期为水稻遗传育种和生产应用提供依据。
核酸类药物能够在基因水平发挥作用，具有合成简单、易于修饰、特异性高等优势。然而，相对于传统小分子药物，核酸类药物分子量较大、亲水性高且呈负电性，使其在体内组织递送和靶细胞摄入等方面存在障碍。脂质纳米粒(lipid nanoparticles, LNP)能够通过静电相互作用包载siRNA或mRNA，截至2025年4月已有5种相关药物上市，但由于不可避免的免疫原性及肝脾毒性，相关药物多数终止在临床试验初期。核苷(酸)脂材是一类由碱基或核苷(酸)头部、连接基团和脂质尾链组成的两亲性分子，其头部能够通过氢键、π-π堆积作用与核酸碱基结合并自组装形成纳米颗粒或胶束，具有广阔的应用前景。本文总结了基于其联合肽类阳离子脂材的核酸纳米制剂体系研究进展，并从结构表征、分子动力学模拟、体内分布、体内外药效与安全性等方面对相关制剂进行了分析讨论，为改善药物的体内器官及组织有效递送提供新思路。
各种多组学技术所产生的大规模数据，提出了如何快速、准确地分析这些数据的重要科学问题。如何在发展创新性新理论和数学模型的基础上，基于软件工程开发出能够让用户高效且精确地处理大规模生物学数据的便捷工具，是生物信息学和计算生物学的重要研究方向。本文主要介绍了生物信息学相关软件的发展历史、基于进化生物学的应用场景和进化与组学多功能分析软件平台eGPS、计算机使用的3种方式和软件编程的3个范式，以及如何基于Conda、R语言生态与eGPS软件平台分析单基因、通路和基因组水平的数据。针对不同科学目标的用户群体，提出了软件开发、使用、维护的新思路，并对进化生物学软件应用领域的未来发展进行了展望。最后，本文提出使用个人计算机进行进化与多组学分析不仅是时代所需也是未来发展的趋势，在生物信息学分析中扮演越来越重要的角色。
基因组预测已成为畜禽、作物遗传评估和人类疾病风险预测的主要技术，但经典的基因组预测方法在性状遗传调控机制等生物学先验信息的整合方面有一定的不足。本研究提出一种将mRNA转录本信息整合应用于复杂性状表型预测的方法。基于国际上广泛应用于数量遗传学研究的果蝇群体，对本研究提出的新方法进行准确性评估。结果显示，整合mRNA转录本，可有效提高部分性状基因组预测准确性，但对部分性状的表型预测准确性没有改善。与GBLUP相比，雄性果蝇D-香芹酮嗅觉反应(dCarvone)准确性由0.256提高到0.274，提高幅度7%。雄性果蝇咖啡因耐受反应(cafe)准确性由0.355提高到0.401，提高幅度13%。雄性果蝇百草枯耐受反应(survival_paraquat)准确性由0.101提高到0.138，提高幅度36%。雌性果蝇1-已醇嗅觉反应(1hexanol)准确性由0.147提高到0.210，提高幅度43%。综上所述，对于部分性状，通过整合mRNA转录本可有效提高基因组预测准确性(提高幅度为7%~43%)。对于部分性状，整合mRNA转录本并考虑互作效应可进一步提高预测准确性。
N6-甲基腺嘌呤(m6A)修饰是真核生物mRNA中最丰富的修饰形式，对mRNA的剪接、加工、降解和翻译的调控具有关键作用。本文介绍了计算方法在m6A修饰研究中的应用，主要有数据驱动的方法预测m6A位点以及基于分子动力学方法探究m6A相关生物机制。文章首先回顾了m6A检测技术的发展历程，阐述了相应的数据处理方法，并整理了现有公开数据集，为计算模型的构建奠定数据基础。接着重点讨论机器学习与深度学习模型在m6A位点预测中的研究进展。最后描述了分子动力学模拟在解析m6A相关分子机制的贡献，展示了计算方法如何促进对这一复杂的表观遗传调控过程的理解。通过系统梳理相关内容，本文深入探讨了计算方法在m6A修饰领域的最新研究进展及其应用价值，为m6A相关的深入研究提供新的思路与启示。
万古霉素是一种糖肽类抗生素，是临床治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、肠球菌和艰难梭菌等细菌感染的最后一道防线，但目前全球多个国家和地区已发现了多种万古霉素耐药菌。基于“One health”理念，本文统计了近15年国内外40个地区的人源、动物源、环境来源及食品来源的万古霉素耐药菌流行率。统计结果显示，万古霉素耐药菌主要集中于医院及周围环境。南非部分医院废水中的检出率高达96.77%；其次是巴基斯坦和中国台湾医院患者，检出率分别是56.5%和29.02%；国内人源细菌万古霉素平均耐药率(1.41%)要高于国外人源(0.47%)；各地区儿童患者中耐药菌的检出率较低(<1%)。值得注意的是尽管万古霉素禁止在畜禽养殖中使用，但是其耐药菌在畜禽、畜禽产品以及相关环境中都有一定的检出率，对人类健康造成一定威胁。基于统计分析结果，本文对万古霉素耐药菌的耐药及传播机制进行了综述，明确了耐药菌在“人-动物-食品-环境”流行率差异，以期解析万古霉素耐药菌在全球不同宿主中的分布和传播风险，为耐药菌的防控提供参考。
核糖核酸(RNA)是一类关键的生物分子，负责遗传信息的传递、蛋白质的合成及其调控，以及众多生化过程的调节。它们也是许多病毒的关键组成部分。经过化学修饰的合成RNA或寡核糖核苷酸正越来越被广泛地用作治疗药物和疫苗。对于检测、测序、识别和量化RNA及其修饰的技术需求，远远超过了对DNA相关技术的需求。目前，质谱分析法已成为用于识别、测序和量化RNA及其修饰的主要技术方法。本文主要综述了质谱分析法在RNA及其修饰研究中的最新进展，并探讨了该技术方法的优劣势，旨在为读者提供从技术基础到应用前景的全面视角，推动质谱在RNA研究中的更广泛应用，并为领域内方法开发者和生物学研究者提供重要参考。
原始造血是生物体内至关重要的发育过程，其产生的血液细胞不仅在早期胚胎时期负责氧气和营养物质的运输，同时也为免疫系统发育奠定了基础。在原始造血过程中，造血相关转录因子及其辅因子相互作用形成复杂的调控网络，共同调控原始造血的发生与成熟。其中，bHLH转录因子家族中的SCL和LYL1在胚胎造血中起着核心作用。SCL参与原始造血的启动，而LYL1则被认为是SCL的旁系同源，能够在成年后SCL缺失时弥补其对造血的影响。然而，目前LYL1在原始造血中的具体作用尚不明确。本研究通过分析斑马鱼血液细胞单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据，发现CABZ01066694.1在造血干/祖细胞中高表达。序列比对显示，CABZ01066694.1是lyl1基因的一种短型转录本。本研究通过 5′端快速扩增的cDNA末端测序(5′RACE)验证了斑马鱼和人类的lyl1基因均存在长型转录本(lyl1f)和短型转录本(lyl1s)。进一步通过分析公共数据库中的scRNA-seq和RNA-seq数据，发现在斑马鱼原始造血细胞中，lyl1主要转录lyl1s。最后，本研究通过Morpholino技术分别敲低lyl1f和lyl1s，发现lyl1s的敲低显著抑制了原始髓系祖细胞和原始粒系细胞的产生，而lyl1f的敲低则促进了原始巨噬细胞的生成。综上所述，本研究揭示了斑马鱼源lyl1和人源LYL1均存在长、短型转录本，并且这两种转录本在调控原始髓系的发生过程中具有不同作用，为理解原始造血的分子调控提供了新的线索。
物种形成研究是人们关于新物种如何产生和维持的思考和探索，是进化生物学最重要的组成部分之一。对物种形成方式、生殖隔离产生过程及其内在遗传机制的探究和揭示，是物种形成研究领域的重要命题和主要研究内容，也是认识和理解自然界中物种多样性现象的关键线索和重要依据。本文聚焦于动物类群，首先介绍了目前人们关于物种概念的不同定义，在此基础上，围绕动物物种形成方式、生殖隔离分子机制等所取得的研究进展和重要突破进行阐述，并分析了目前动物物种形成相关研究的局限；最后，探讨了今后动物物种形成研究中潜在的新机遇和新突破。
水稻的单株产量主要由分蘖数、穗粒数和粒重等三要素决定，并且这3个因素相互联系、相互制约和相互补偿，尤其是穗数和每穗粒数有较大的负相关，只有在各因素协调发展的情况下，才能获得高产。由于调控途径和通路之间的复杂性，水稻穗发育的调控机制仍未得到全面解释，需要进一步研究。本研究对东北优异粳稻品种空育131的EMS诱变体库进行筛选，鉴定出2个株高和每穗粒数均显著增加、分蘖减少的突变体，将其命名为hry1-1 (height, reduced tiller, yield 1-1)和hry1-2。与野生型相比，hry1-1和hry1-2突变体的株高、单株产量、穗长、每穗粒数、粒长、粒宽和粒厚等性状均显著增加，而分蘖数显著下降。遗传分析结果显示，hry1-1和hry1-2为等位变异突变体，其表型是由单个核基因隐性突变造成的。基于重测序的MutMap分析和图位克隆，本研究将HRY1基因定位在水稻第1号染色体上M33~M28标记之间576 kb物理区间内。细胞学分析结果表明，hry1突变体幼穗分化过程中具有更高的细胞分裂频次。此外，hry1突变体中细胞周期蛋白相关基因CycAs、CycBs、CycDs和CDKs等表达量显著高于野生型，表明HRY1可能通过调控细胞分裂影响水稻的穗发育和产量。综上所述，HRY1基因在水稻穗分化和发育调控过程中具有的重要作用，将为水稻高产稳产的分子设计育种提供新基因和思路。
