新研究揭示了海藻在珊瑚礁健康中的欺骗性作用 科学家被骗几十年

新研究揭示了海藻在珊瑚礁健康中的欺骗性作用科学家被骗几十年新的研究表明，长期以来被用作珊瑚礁健康指标的海藻可能会提供误导性信息。这项研究分析了1200多个海洋站点的数据，结果表明，不同种类的大型藻类对污染的反应不同，可能会掩盖珊瑚礁压力的迹象，并误导保护工作。不列颠哥伦比亚大学海洋与渔业研究所博士后、该研究的第一作者萨拉-坎农（SaraCannon）博士说："鉴于全球珊瑚礁正受到气候驱动的压力因素的威胁，这在今天尤为重要。"海藻属于一类被称为大型藻类的生物。长期以来，海洋表面的大型藻类一直是珊瑚礁健康状况的代表，因为它的测量相对快速和容易。自20世纪70年代以来，科学家们一直认为，当地的人类活动在增加大型藻类的同时也破坏了底层珊瑚礁。然而，刚刚发表在《全球变化生物学》（GlobalChangeBiology）上的这项研究考察了印度洋和太平洋1200多个地点16年来的数据，发现这种方法具有误导性，甚至可能隐藏着珊瑚礁压力的迹象。例如，大型藻类的覆盖率在很大程度上取决于特定区域生长的物种。马尾藻不太可能生长在受农业径流污染的水域，但水螅藻（Halimeda）却能茁壮成长。在这两种情况下，珊瑚礁都会受到影响。全球研究小组得出结论，使用大型藻类覆盖率作为当地人类影响的指标，实际上会掩盖我们的行为对珊瑚礁的危害程度，并导致科学家错误地识别最需要干预的珊瑚礁。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370893.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370893.htm

科学家发现大自然对抗珊瑚白化的秘密武器

科学家发现大自然对抗珊瑚白化的秘密武器由意大利技术研究所（IIT）和米兰比可卡大学（UniversitàdegliStudidiMilano-Bicocca）的科学家组成的研究小组与意大利热那亚水族馆（AcquariodiGenova）合作，开发了一种可生物降解的生物材料，用于输送这种分子，而不会对周围的海洋环境造成破坏。热那亚水族馆进行的测试表明，这种材料在防止珊瑚白化方面具有显著效果。在极端情况下，珊瑚白化会导致珊瑚生物死亡，给珊瑚礁带来毁灭性后果。这些珊瑚礁对全球经济、保护海岸线免受自然灾害以及保护海洋生物多样性至关重要。大多数珊瑚与微藻共生，微藻对珊瑚的生存和鲜艳的颜色至关重要。然而，气候变化造成的海水和海洋温度上升会破坏这种共生关系，导致珊瑚白化。在这种情况下，珊瑚会因失去藻类而变白，并面临饥饿的危险。近年来，由于气候变化，这种情况已经影响到世界上大多数主要的珊瑚大堡礁，包括澳大利亚的大堡礁。遗憾的是，目前还没有有效的方法来应对和预防珊瑚白化，以免严重危害这些栖息地及其相关的生物多样性。印度理工学院和米兰比可卡大学的研究人员与热那亚水族馆合作，展示了姜黄素在防止气候变化引起的珊瑚白化方面的功效。这种天然分子是通过一种基于玉米蛋白（一种从玉米中提取的蛋白质）的生物材料的可控过程输送到珊瑚体内的。该系统由研究人员自行开发，以确保环境安全。在热那亚水族馆进行的测试中，模拟了热带海洋过热的条件，将水温升高到33°C（91°F）。在这种情况下，所有未经处理的珊瑚都出现了白化现象，而姜黄素处理过的珊瑚则没有任何白化迹象。这一结果表明，该技术能有效降低珊瑚对热应力的脆弱性。这项研究使用的珊瑚物种是Stylophorapistillata，这是一种常见于热带印度洋的珊瑚，已被列入世界自然保护联盟（IUCN）濒危物种红色名录。这项研究的第一作者、意大利技术研究所智能材料小组研究员、米兰比可卡大学环境与地球科学系研究员马尔科-孔塔迪（MarcoContardi）说："这项技术已经申请了专利，事实上，这项研究的下一步工作将重点关注其在自然界中的大规模应用。与此同时，我们还将研究使用其他天然抗氧化物质来阻止白化过程，从而防止珊瑚礁遭到破坏"。米兰比可卡大学海洋研究与高等教育中心（MaRHE）副主任、DISAT研究员西蒙-蒙塔诺（SimoneMontano）说："使用可生物降解和生物兼容的新材料，能够释放出减少珊瑚白化的天然物质，这是一种全新的做法。我坚信，这种创新方法将是海洋生态系统恢复战略发展过程中的一个重大突破。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371861.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371861.htm

研究人员正设法释放海藻养殖在食品、饲料和燃料方面的潜力

研究人员正设法释放海藻养殖在食品、饲料和燃料方面的潜力海藻作为一种营养食品和商业产品的组成部分，包括动物饲料、塑料、纤维、柴油和乙醇，具有巨大的商业和环境潜力。研究发现，扩大海藻养殖可以帮助减少对陆地作物的需求，并使全球农业温室气体排放（GHG）每年减少多达26亿吨二氧化碳当量。研究人员利用全球生物圈管理模型绘制了更多34种商业上重要的海藻物种的养殖潜力。他们根据土地利用变化、温室气体排放、水和肥料的使用以及到2050年物种存在的预测变化，估计了一系列方案的环境效益。在一种情况下，用海藻产品替代全球10%的人类饮食，可以防止开发1.1亿公顷的土地用于耕作。研究人员还确定了全球专属经济区[1]（EEZs）内有数百万公顷的可用海洋，在那里可以发展养殖业。适合的海洋最大的份额在印度尼西亚专属经济区，那里估计有多达1.14亿公顷的土地适合海藻养殖。澳大利亚专属经济区也显示出巨大的潜力和物种多样性，至少有22个商业上可行的物种，估计有7500万公顷的海洋适合。Spillias认为，澳大利亚水域的许多本地海藻物种还没有从商业生产的角度进行过研究，事实上，日常作物的祖先版本如玉米和小麦，一开始都被看成是不入流的类似于杂草的植物。通过数千年的育种才开发出支撑现代社会的主食作物，海藻在未来很可能拥有类似的潜力。昆士兰大学研究的合作者EveMcDonald-Madden教授说，海藻解决方案必须谨慎进行，以避免将问题从陆地转移到海洋。研究指出了可以做些什么来解决我们面临的一些日益严重的全球可持续发展问题，但如果不极其谨慎，就不能实施。这项研究将于今天（2023年1月26日）发表在《自然可持续性》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341121.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341121.htm

科学家发现植物青蒿对抗病毒和癌症的药用功效

科学家发现植物青蒿对抗病毒和癌症的药用功效她上方的一层是弗朗西斯·吉本的化学实验室，他正在从植物的叶子中提取药用化合物。很快，研究人员将与UTSA研究员AnnieLin会面，她将测试提取的化合物对癌细胞的作用。 UTSA研究人员正在研究这种植物，以了解其中一种化合物青蒿素B在癌细胞和新冠病毒(SARS-CoV-2病毒引起的疾病)中的生物活性特性。图片来源：德克萨斯大学圣安东尼奥分校这种植物是青蒿，或称SweetAnnie，含有药用化合物。UTSA研究人员正在研究这种植物，以了解其中一种化合物青蒿素B在癌细胞和新冠病毒(SARS-CoV-2病毒引起的疾病)中的生物活性特性。“大约50%的处方药源自天然产品。它们是由植物、真菌或细菌制成的。这些药物有一半源自植物。当你想到世界上存在的所有药物时，这真是令人惊讶，”斯彭塞尔说。“不同的植物产生不同的药用化合物。就癌症而言，有几种类型的化合物一直存在，但直到最近半个世纪才被发现。永远不会有一种化合物可以治疗所有癌症，因此研究仍在继续。”青蒿用于中药已有2000多年的历史。该植物产生青蒿素，其中含有内过氧化物，用于治疗疟疾。其叶子提取物已用于治疗多种其他疾病，包括癌症和COVID-19。注入青蒿的咖啡是当前癌症相关临床试验的焦点，而注入茶叶的植物提取物已在非洲用于对抗新冠病毒。然而，直到最近，研究人员还没有清楚地了解这种植物的化合物到底是如何发挥作用的。Sponsel、Yoshimoto和Lin通过生物化学、化学和生物学的跨学科工作，率先证明了其中一种分子的机制。UTSA综合生物学系和神经科学系副教授Lin说：“我们正处于研究青蒿药用化合物作用机制的第一阶段，以决定如何最好地提供它们和靶向治疗，它可以降低浓度来直接靶向肿瘤。目前，我们正在研究如何将化合物封装成不同的浓度，以专门针对需要治疗的区域。”该研究是与加州大学旧金山分校(UCSF)脑肿瘤中心主任兼教授MitchelS.Berger合作完成的，最近发表在《天然产品杂志》上。Berger提供了来自UCSF脑肿瘤组织库的原代胶质母细胞瘤细胞的资源。“我们使用甲醇作为溶剂来提取该化合物，这就是我的想法，这一定是它在生物系统中的工作原理，”UTSA化学助理教授Yoshimoto解释道。Yoshimoto实验室的博士生KaitlynVarela使用核磁共振波谱法和液相色谱-质谱法对青蒿叶提取物进行了分馏和表征。研究人员测试了这些组分对胶质母细胞瘤（GBM）细胞（一种脑肿瘤的恶性形式）的细胞毒性活性（物质对细胞的毒性程度）。然后，他们纯化了这些组分，以一一识别和测试它们各自的成分对癌细胞的抵抗力。在整个过程中，青蒿素B始终表现出针对GBM癌细胞的细胞毒活性。他们认为它可以抑制癌细胞中过度表达的半胱氨酸蛋白酶（蛋白质降解酶）。“然后，我们通过化学还原将青蒿素B衍生化，林博士表明，还原形式的青蒿素B在相同浓度下对GBM没有活性。这一结果告诉我们青蒿素B具有生物活性特性，”Yoshimoto说。“为了扩展我们的结果，Kaitlyn表明青蒿素B会阻碍SARS-CoV-2主要蛋白酶和caspase-8的活性。这两种酶都是半胱氨酸蛋白酶。”吉本补充道：“我们想知道这是如何运作的，以便我们能够以聪明的方式给某人提供药物。我们每个人的身体都是不同的。例如，癌症过度表达某些基因，如果您知道正在表达什么基因，那么您可以针对它并用药物阻断其蛋白质产物的活性。“一个具体的例子是他莫昔芬，它是一种前药，可通过体内的关键酶细胞色素P4502D6代谢为其活性形式艾多昔芬。内多昔芬阻断雌激素受体的活性，一些雌激素依赖性乳腺癌过度表达雌激素受体，并且需要生长。然而，有些人的P4502D6活性较低，因此他莫昔芬不能有效治疗雌激素依赖性癌症。”“能够了解药物的作用机制非常强大，因为它可以更有效地给予药物。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383191.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383191.htm

科学家利用CRISPR改变甘蔗叶片角度 使其变成超级作物

科学家利用CRISPR改变甘蔗叶片角度使其变成超级作物甘蔗是全球生物质产量最高的作物，占全球糖产量的80%和生物燃料产量的40%。其巨大的体积和对水和光的最佳利用，使其成为生产创新型可再生生物产品和生物燃料的理想来源。然而，甘蔗作为Saccharumofficinarum和Saccharumspontaneum的杂交种，其基因组是所有作物中最复杂的。这种复杂性意味着通过传统育种方法改良甘蔗具有挑战性。正因为如此，研究人员转而使用基因编辑工具，如CRISPR/Cas9系统，来精确地针对甘蔗基因组进行改良。埃莉诺-布兰特（EleanorBrant）收集叶片样本，用于基因编辑甘蔗的分子分析。图片来源：CharlesKeato佛罗里达大学先进生物能源和生物产品创新中心（CABBI）的一个研究小组在《植物生物技术期刊》上发表的新论文中，利用这种遗传复杂性的优势，使用CRISPR/Cas9系统对甘蔗的叶片角度进行了微调。这些基因调整使甘蔗能够捕捉到更多的阳光，从而增加了生物质的产量。这项工作支持能源部资助的CABBI生物能源研究中心的"植物即工厂"方法及其原料生产研究的主要目标--直接在甘蔗等植物的茎中合成生物燃料、生物产品和高价值分子。甘蔗基因组的复杂性部分归因于其高度冗余性：它的每个基因都有多个拷贝。因此，甘蔗植株表现出的表型通常取决于某个基因多个拷贝的累积表达。CRISPR/Cas9系统非常适合完成这项任务，因为它可以一次性编辑一个基因的几个或多个拷贝。BaskaranKannan在田间评估基因编辑甘蔗。图片来源：UzairKhan这项研究的重点是LIGULELESS1（即LG1），该基因在决定甘蔗叶片角度方面发挥着重要作用。叶片角度反过来又决定了植物能捕获多少光，而这对生物量的生产至关重要。由于甘蔗的高度冗余基因组包含40个LG1基因拷贝，研究人员能够通过编辑不同数量的LG1基因拷贝对叶片角度进行微调，从而根据编辑LG1基因拷贝的数量产生略微不同的叶片角度。"在一些经过LG1编辑的甘蔗中，我们只是突变了几个拷贝，"研究小组负责人、佛罗里达大学农学教授FredyAltpeter说。"通过这样做，我们能够调整叶片结构，直到找到能提高生物量产量的最佳角度"。实地试验结果及对未来的影响当研究人员在田间试验中种植甘蔗时，他们发现直立的叶片表型可以让更多的光线穿透冠层，从而提高了生物量产量。其中一个甘蔗品系的LG1拷贝数约为12%，叶片倾斜角度减少了56%，干生物量产量却增加了18%。通过优化甘蔗以捕捉更多光照，这些基因编辑可以提高生物量产量，而无需在田间添加更多肥料。除此之外，加深对复杂遗传学和基因组编辑的理解，有助于研究人员改进作物改良方法。Altpeter说："这是第一篇描述CRISPR编辑甘蔗田间试验的同行评审出版物。这项工作也为编辑多倍体作物基因组提供了独特的机会，研究人员可以对特定性状进行微调。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435739.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435739.htm

科学家利用活蓝藻作为中和水体污染物的材料

科学家利用活蓝藻作为中和水体污染物的材料这种材料由加州大学圣迭戈分校的科学家团队开发，由一种名为海藻酸盐的海藻衍生天然聚合物制成，并与活的细长球藻蓝藻结合在一起。制成的水凝胶被打印成表面积与体积比很高的华夫饼状网格图案。这种结构将大部分微生物置于凝胶表面附近，使它们更容易获得维持生命的养分、气体和阳光，从而提高了细菌的存活率。重要的是，蓝藻经过基因工程改造，可以产生一种叫做漆酶的酶。此前的研究表明，漆酶能够分解双酚A（BPA）、抗生素、药物和染料等水性污染物。在实验室测试中，这种新材料成功地中和了靛蓝胭脂红，而靛蓝胭脂红是一种有毒染料，常用于牛仔裤的生产。当然，谁也不希望基因工程蓝藻在完成任务后仍残留在环境中。有鉴于此，这种微生物还被设计成能产生一种蛋白质，当它们接触到一种名为茶碱的天然化学物质时，这种蛋白质就会破坏它们的单细胞躯体。尽管如此，由于茶碱不是水生环境中的原生物质，因此也没有人希望它进入自己的湖泊或河流。因此，科学家们现在正在研究如何对这种细菌进行工程改造，使其自毁可以由环境中已有的刺激物触发。这项研究的共同负责人乔恩-波科斯基（JonPokorski）教授说："我们对这项工作可能带来的可能性感到兴奋，我们可以创造出令人兴奋的新材料。当拥有材料科学和生物科学跨学科专业知识的研究人员携手合作时，就能产生这样的研究成果"。有关这项研究的论文最近发表在《自然通讯》（NatureCommunications）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382107.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382107.htm