科研进展--中国科学院广州分院

中国科学院深圳先进技术研究院材料人工智能研究中心喻学锋团队成功打造了一支“AI科学家团队”，即命名为“MARS”的“多AI-多机器人”协同智能体系统，并将其用于微胶囊（封装微球）等多种新材料的创制。该成果的相关工作以"Knowledge-Driven Autonomous Materials Research via Collaborative Multi-Agent and Robotic System"为题于1月21日在Cell Press旗下旗舰期刊Matter上发表。新材料研发是一项涉及多学科知识交叉的复杂系统工程，通常面临周期长、成本高、流程繁琐等挑战。特别是在制备阶段，不仅高度依赖个人经验，更存在大量难以言传的技术壁垒，这也是高端材料被“卡脖子”的主要原因之一。近年来人工智能（AI）在辅助材料设计与性质预测方面展现了巨大潜力，但如何突破研发效率瓶颈，解决“材料制备”难题，仍存在巨大挑战。日前，中国科学院深圳先进技术研究院材料人工智能研究中心喻学锋团队成功打造了一支“AI科学家团队”，即命名为“MARS”的“多AI-多机器人”协同智能体系统，并将其用于微胶囊（封装微球）等多种新材料的创制。该成果的相关工作以"Knowledge-Driven Autonomous Materials Research via Collaborative Multi-Agent and Robotic System"为题于1月21日在Cell Press旗下旗舰期刊Matter上发表。深圳先进院研究员喻学锋、高级工程师江国来为论文通讯作者；深圳先进院博士后史桐雨、博士生李玉堂、副研究员王占龙为论文共同第一作者。深圳先进院为该研究第一单位。该研究中，MARS创新性地构建了包含19个大模型智能体的层级化架构，并与包含移动机器人、导轨机器人等在内的“异构机器人集群”深度集成。在实验中，MARS展现了多AI与多机器人之间的高效协同，在极短时间内实现了微胶囊等功能性材料的快速创制与性能优化，将原本4个月的研发时间压缩至4小时。MARS系统的核心在于其多智能体协同的层级化架构。受人类研发团队多角色分工启发，该系统构建了包含“PI” “设计师”“编程师”“实验师”“分析师”五大技术职能组，系统协调19个专业智能体与16种领域特定工具，就像一支分工明确、配合默契的“AI科学家团队”。团队成员各司其职，通过自然语言交互实现任务规划、逻辑推理与决策制定，实现了从任务规划-实验设计-代码编程-实验执行-数据分析的全流程闭环的自主材料探索。团队相关核心专利“一种面向材料科学的多智能体协作系统及方法”已获得授权，并转让给孵化企业武汉中科先进材料科技有限公司（简称中科先材）实施应用。双方共建了“AI科研智能体”创新联合体，获批首批国家级先进功能材料制造业中试平台，建设有全国一流的微胶囊中试产线。团队将MARS与微胶囊中试优化结合，快速完成了灭火微胶囊等多种功能产品的工艺开发和快速优化，多个微胶囊产品已走上货架。此外，团队近日与机器人领域的国家“专精特新”企业深圳慧灵科技有限公司签订“科学智能”创新联合体合作协议，将结合双方优势打造更智能、应用范围更广的“多 AI-多机器人”系统，为自主实验室构建和AI for Science提供更为强大的工具。MARS系统的成功应用，也是具身智能在科学研究领域的一次重要实践。它超越了传统AI 仅能处理数据的局限，初步验证了人工智能作为“决策大脑”，通过标准化接口调度物理设备、操控物质实体的能力。虽然目前仍处于初级的“决策级”探索阶段，但MARS 展示了一种全新的研发范式：即通过“多 AI-多机器人”的深度协同，将不确定的科学探索转化为可计算、可预测、标准化的智能流程。这种人机协同的科研新范式有望将科学家从重复性劳动中解放出来，为新材料等领域的突破提供高效的智能化解决方案。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238525006204?via%3Dihub图1 | MARS（多智能体与机器人系统）的整体架构。图2 | “多AI-多机器人”协同智能体系统。图3 | 武汉中科先进院微胶囊中试线图4 | 灭火微胶囊粉末及微胶囊灭火片

2026-01-22

深圳先进院 | 模型“领航”：开发跨物种转录元件智能设计平台（Nucleic Acids Research）

，近日，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所研究员陈业团队开发了名为T-Pro的统一计算框架，为原核生物转录调控提供了模块化、可扩展的定量设计解决方案。相关成果于2026年1月以"A unified computational framework for quantitative design and optimization of transcriptional regulation across bacterial species"为题，发表于国际权威期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。如何精确设计并优化基因线路，使其能在不同细菌宿主中稳定、高效地工作，是合成生物学从“读”到“写”转化的核心挑战。长期以来，这一领域面临着两类方法论的制约：一是传统的定向进化策略，其依赖于海量突变体的构建与筛选，不仅试错成本高昂、耗时费力，而且难以澄清序列与功能的本质联系；二是新兴的基于深度学习的“黑箱”模型，虽然在训练集覆盖的数据范围内预测表现优异，但其高度依赖于海量数据，且缺乏明确的生物物理学理论指引，导致其从头设计（生成）新元件的精度往往一般，在面对新物种或新应用场景时也常面临泛化能力不足的难题。针对上述难点，近日，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所研究员陈业团队开发了名为T-Pro的统一计算框架，为原核生物转录调控提供了模块化、可扩展的定量设计解决方案。相关成果于2026年1月以"A unified computational framework for quantitative design and optimization of transcriptional regulation across bacterial species"为题，发表于国际权威期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。该框架不仅实现了跨物种的转录调控优化，更在设计理念上实现了以下三大创新：1. 生物物理模型驱动的数据高效性：通过热力学原理将复杂的转录调控过程解耦为独立的生物物理参数（如启动子结合能、转录因子协同能等），大幅降低了模型训练过程对实验数据量的依赖，仅需少量数据即可实现精准预测；2. “白箱”机制指引理性设计：模型能够识别限制系统性能的“瓶颈”参数（如转录因子与聚合酶的协同作用能EAP或自发寡聚化反应平衡常数K1），为后续优化提供了明确的物理导向——既可直接指导理性设计，也能为“黑箱”模型或进化筛选提供明确的优化目标；3. 高度的兼容性与扩展性：作为一个开放式平台，T-Pro具备优异的兼容性，能够灵活融合多种类型的机器学习模型与生物物理模型，兼顾了机理的可解释性与AI的计算潜力。挑战与突破：从“盲目试错”到“精准导航”细菌在自然进化中演化出精密的基因表达调控网络，其内在复杂性往往成为合成生物学工程设计的“黑障”。研究者在进行启动子或转录因子的跨宿主移植时，常因胞内环境差异引发元件互作模式改变，进而面临性能严重衰减的难题。为突破这一瓶颈，该研究摒弃了传统的“覆盖式筛选”和纯粹的“黑箱预测”路径，创新地提出了一套融合“白箱”物理机理与全局约束条件的建模与优化框架。这一工作在理论层面上实现了重要延展——证明了团队此前在大肠杆菌中建立的模块化设计范式（Chen et al., Nat. Commun. 2018）并非孤例，而是能有效拓展至枯草芽孢杆菌和谷氨酸棒状杆菌等亲缘关系较远的底盘生物中；同时，更深刻证实了转录调控“参数分离特征”在不同物种间的普适性。基于第一性原理，团队精准解析了微观物理参数与宏观调控性能之间的定量映射关系。在此基础上，T-Pro平台展现出独特的“诊断”与“导航”能力：诊断（解耦与定量）：该研究中使用的统一热力学模型将启动子强度（EP）、转录因子结合能（EA或 ER）以及协同激活作用（EAP）等关键变量分离并参数化，使得研究人员不再需要像传统机器学习那样依赖成千上万条数据来“喂养”模型，而是通过少量的“设计-构建-测试-学习（DBTL）”循环即可快速锁定系统参数。导航（瓶颈识别）：模型不仅能预测结果，还能指出“为什么”。例如，团队利用该模型发现：部分激活型转录因子性能的关键因素在于其与RNA聚合酶的协同作用过弱（EAP过低）或自发二聚化过强（K1过高）。基于这一物理机制的指引，团队针对性地改造了天然转录因子BjaR的结构、使其转录激活能力提升了约7倍，这充分展示了物理模型指导下理性设计的威力。应用验证：跨物种性能大幅优化与复杂通讯线路构建该框架的强大能力在两项关键应用中得到了充分验证。首先是跨物种转录元件性能的快速大幅优化：在三种亲缘关系较远的细菌（大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌）中，团队利用T-Pro针对特定的群体感应（QS）系统开展宿主特异性优化，实现了高达20倍的性能提升。其次是复杂通讯线路的构建：基于优化后的元件，团队成功构建了包含“发送者-传感器-报告器”的人工细菌群体通讯网络。实验结果表明，这些经T-Pro优化的线路能够克服跨物种移植时的“水土不服”，在三种不同底盘中实现了高效、低泄漏的信号级联与中继，解决了基因元件在跨宿主移植时性能下降的经典难题。未来展望本研究建立的T-Pro计算框架为合成生物学领域提供了一个强大的底层设计工具。它将生物物理机制转化为可计算、可优化的参数，使转录调控系统的理性设计与跨宿主工程化成为可能。这一突破不仅可立即应用于代谢工程、生物传感等领域的基因线路优化，降低研发成本与周期，也为未来设计更加复杂、智能且能适配多种底盘细胞的合成生物系统奠定了方法论的基础。中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所博士生汪天泽、研究助理谢荣辉为本文共同第一作者；研究员陈业为本文的通讯作者。本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金以及深圳合成生物学创新研究院等项目的支持。图1. 文章上线截图图2. T-Pro平台优化过程示意图图3. T-Pro实现不同物种下不同转录调控系统的优化图4. T-Pro指导下实现三种不同底盘的信号通讯

2026-01-21

深圳先进院 | 微塑料的生物老化及促炎新机制（ES&T）

近年来随着微塑料在人体中被检测到的证据越来越多，微塑料的健康风险也备受关注。然而已报道的相关研究多聚焦于微塑料原始状态的健康风险，或是致力于模拟微塑料在环境介质中的老化过程及其环境老化后的毒理学效应。对微塑料进入机体后长期滞留引发的“生物老化”特征及其毒理学效应仍缺乏系统认识。12月30日，中国科学院深圳先进技术研究院李洋研究员团队在Environmental Science & Technology发表研究论文，系统分析了微塑料在体内长期滞留过程中的“生物老化”理化表征变化，阐明生物老化过程能够增强微塑料与关键炎症信号分子相互作用，赋予微塑料“特洛伊木马”功能，进而激活非典型炎症信号通路，放大炎症反应，最终加重机体炎症病理。该研究为阐明微塑料体内长期命运与其健康风险机制之间的内在联系提供了重要证据。以往关于微塑料老化的认知，主要集中于其在自然环境中所经历的光氧化、热降解等过程，即“环境老化”。然而，当微塑料通过摄入等途径进入人体后，由于其稳定的化学性质，难以被生物降解，部分可能长期滞留于组织内。在体内生理环境下，微塑料可能经历持续数年的“生物老化”过程。然而生物老化对微塑料颗粒性质的影响，以及生物老化微塑料所引发的生物学效应，长期以来一直是一个尚未揭示的科学黑箱。另一方面，现有毒理学研究较多关注微塑料浸出液或其负载重金属等化学物质后的毒性，却忽视了微塑料与胃肠道等复杂生理环境中丰富的生物活性分子之间可能发生的特异性相互作用。值得注意的是，此类相互作用恰恰可能主导微塑料的长期健康风险。在肠腔及炎症相关微环境中，脂多糖（LPS）作为革兰氏阴性菌细胞外膜的关键成分，属于病原体相关分子模式（PAMP），在肠屏障受损或菌群失衡等情况下更容易触发宿主的炎症反应。因此，探究生物老化微塑料与LPS的相互作用具有明确的生理学意义。基于此，本研究旨在系统探究微塑料在体内生理环境中的长期生物老化效应。研究团队利用在胃肠模拟液环境中生物老化12个月的聚苯乙烯微塑料，首次直接观察并检测其生物老化过程中的理化表征变化。结果显示，长期体内环境暴露会深刻重塑微塑料表面，使其发生氧化、亲水性增强，尤其是表面粗糙度显著提升。这些界面理化性质的改变，预示着其与生物分子相互作用能力可能发生根本性变化。为精确量化生物老化微塑料与LPS的相互作用，本研究基于生物力学检测，联合原子力显微镜、分子动力学模拟及生物层干涉技术等多种手段证实，生物老化后增加的表面粗糙度，显著增加微塑料与LPS之间的结合力。并且这种增强效果使老化微塑料能够更大量且稳定地吸附LPS，在其表面形成更厚且致密的“LPS冠层”，使其从惰性颗粒转变为搭载促炎分子的“特洛伊木马”。当这些负载厚重LPS冠的老化微塑料被巨噬细胞识别并摄取后，微塑料载体可将LPS递送至细胞质内部。这一过程使得LPS绕过了传统细胞膜Toll样受体4介导的识别路径，在胞内直接被炎症蛋白酶caspase-11识别，进而激活非经典炎症小体通路：切割激活Gasdermin D并在细胞膜上形成孔道导致细胞焦亡；协同激活经典NLRP3炎症小体，促进caspase-1对白细胞介素-1β前体的切割与成熟，成熟IL-1β经Gasdermin D孔道大量释放到细胞外，最终放大炎症反应。进一步，研究团队选取葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠结肠炎模型，对生物老化微塑料负载LPS所产生的“特洛伊木马效应”及其在肠道炎症中的影响进行了检测。结果显示，口服负载LPS的生物老化微塑料显著加剧了疾病严重程度，表现为更明显的体重下降、结肠长度缩短及肠道屏障损伤加重。这些结果进一步证实，生物老化微塑料作为一种相对惰性的载体，可在肠道中吸附并携带LPS等强促炎因子。当负载LPS的生物老化微塑料被巨噬细胞摄取后，可将原本不易进入细胞的毒素“搭载”至胞内，从而增强细胞内炎症信号的激活与放大，最终加剧炎症反应并阻碍组织修复。本研究首次完整揭示了微塑料在生理环境中的长期生物老化过程，及其对颗粒界面性质与炎症信号传递能力的重塑作用。生物老化改变了微塑料的表面特性，使其从相对“惰性颗粒”转变为能够“携带并递送促炎信号”的载体。载体被巨噬细胞摄取后，可将表面结合的促炎分子转移至细胞内部，从而在细胞内触发并放大免疫反应，最终加剧炎症并扩展组织损伤。本研究从环境毒理学角度阐明：颗粒物的健康风险并非仅由其初始理化性质决定。进入生物体后，颗粒经历“生物老化”后，经过表界面性质重塑，与生理环境中的生物分子互作后，被赋予新的功能。在此过程中，一些原本低毒或无毒的微塑料，因获得携带促炎分子、增强细胞内信号传递的能力，转变为具有更高生物危害的“载毒复合体”，产生“特洛伊木马效应”。本研究通讯作者为中国科学院深圳先进技术研究院（SIAT）李洋研究员，张国芳副研究员，河北科技大学王英泽教授，河北师范大学常彦忠教授。巴塞罗那自治大学-SIAT联培博士生李奇，SIAT王晓峰工程师，河北师范大学-SIAT联培已毕业硕士徐雅晴为共同第一作者。研究工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目的资助，并得到了西班牙‌加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所Victor F. Puntes教授团队的帮助。本研究从微塑料—生物分子互作出发，阐明生物老化能够增加微塑料的表面粗糙程度，改变其表界面性质，从而增强其与生物分子互作，最终揭示其免疫毒理学效应的分子机制。李洋研究员团队长期围绕纳米颗粒与生物分子相互作用开展系统研究，致力于解析纳米-生物分子互作规律及机制解析，阐明纳米颗粒生物学效应的分子机制，为评估纳米颗粒的毒理学效应机制或开发纳米分子靶向药物，提供全新的理论基础和研究范式。相关研究发表于Nature Nanotechnology，Journal of the American Chemical Society，Advanced Functional Materials等期刊。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c12882图1. 生物老化微塑料携带脂多糖进入巨噬细胞并放大炎症反应的“特洛伊木马效应”机制

2026-01-21

深圳先进院 | 智能“活胶水”助力炎症性肠病精准治疗（Nature Biotechnology）

1月19日，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所钟超团队联合深圳大学医学部黄鹏教授团队在《自然-生物技术》发表研究，提出一种面向IBD的“智能活胶水”（Therapeutic Living Glue, TL-glue）。该体系以工程化肠道细菌为载体，能够感知肠道出血信号，在病灶处原位形成兼具黏附与治疗功能的生物胶基质，实现“感知—定位—治疗”一体化干预，为IBD精准治疗提供了新的合成生物工程思路。对炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease，IBD）患者而言，反复腹痛、腹泻和便血，往往意味着肠黏膜在破损与修复之间长期拉锯。然而，肠道环境复杂，传统止血剂或黏膜修复药物多为“静态材料”，很难在体内稳定黏附；病灶定位往往依赖影像学或侵入性操作配合。是否有一种治疗材料，能在进入体内后自动识别病灶、黏附，并针对局部持续发挥治疗作用？1月19日，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所钟超团队联合深圳大学医学部黄鹏教授团队在《自然-生物技术》发表研究，提出一种面向IBD的“智能活胶水”（Therapeutic Living Glue, TL-glue）。该体系以工程化肠道细菌为载体，能够感知肠道出血信号，在病灶处原位形成兼具黏附与治疗功能的生物胶基质，实现“感知—定位—治疗”一体化干预，为IBD精准治疗提供了新的合成生物工程思路。捕捉出血坐标病灶自己“发信号”这一研究的切入点并非某种全新的外源刺激，而是疾病本身所释放的信号。对IBD而言，出血不仅是常见症状，更是病灶位置最直接可靠的标志。研究团队由此提出一个关键设想：能否让治疗系统直接响应出血信号，在真正需要的地方启动，而不是在整个肠道“平均用力”？这一思路源于团队对自然界黏附策略的长期研究。在对贻贝、藤壶等海洋生物黏附机制的系统分析中发现，这些生物能够感知环境变化，并按需释放黏附蛋白，从而实现快速而稳定的附着。受“可感知—可响应”的动态黏附策略启发，研究团队曾探索了多种刺激响应型“活胶水”体系，但仍高度依赖外部刺激，距离真实疾病应用场景尚有差距。2021年，团队将研究重心转向疾病信号本身，并最终将IBD及其典型特征——肠道出血——引入研究视野。在病灶处“成胶” 释放修复因子在本项研究中，团队选用人体肠道常驻微生物大肠杆菌作为工程化载体。当工程菌检测到血液相关信号后，便启动预先设计的反应：一方面在出血位置原位形成黏附基质，另一方面同步释放修复因子，在局部持续发挥作用。文章共同通讯作者安柏霖博士表示，在研发过程中，血液响应基因线路在驱动黏附或治疗蛋白等高负载输出时，整体表达水平不足，难以满足体内应用需求。围绕这一瓶颈，研究团队通过逐级转录放大策略系统优化关键调控参数，使工程菌对血液信号的响应强度提升至百倍以上，同时避免在无出血条件下被误激活，为活胶水在体内实现精准感知与稳定功能输出奠定了基础。在黏附层面，工程菌在被激活后会分泌来源于海洋藤壶的水泥蛋白，在水环境中自组装形成稳定黏附基质。实验结果显示，活胶水可在出血位置原位形成致密保护层，显著提升抗压与防漏功能，使其在湿润、蠕动的肠道环境中仍能稳定停留。同时，研究团队在黏附体系中进一步引入黏膜修复肽，使活胶水在“封堵”的同时持续释放修复信号，促进受损黏膜恢复，针对IBD黏膜屏障受损这一关键病理环节实现协同干预。多模型验证疗效展现转化潜力在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的急性结肠炎小鼠模型中，TL-glue显著改善了动物整体病情。基于光声/超声成像结果显示，TL-glue处理后肠道内与出血相关的信号明显降低。组织与免疫层面的观察进一步表明，“活胶水”不仅在出血处形成物理保护层，还能促进肠黏膜修复、增强屏障功能并抑制局部炎症反应，从而在病灶处实现“止血、修复并抗炎”的协同作用。该体系在遗传性结肠炎等慢性模型中同样保持稳定疗效，显示出对慢性病程的干预价值。此外，研究团队还探索了口服递送方案，通过肠溶包裹实现肠道释放，使其在炎症肠道中被特异激活、在健康宿主中更快清除，为安全性与临床可达性提供线索；同时同步评估免疫相容性并引入多重生物安全策略。通讯作者钟超研究员指出，这项工作提出了一种由疾病信号直接驱动的活体治疗材料新范式，使治疗系统能够在体内自主识别病灶、原位发挥作用，而不再依赖外部定位或持续干预。“我们希望让治疗材料像生物系统本身一样，能够‘看懂’疾病信号，并在正确的时机和位置发挥功能。”下一步，团队将围绕机制解析和安全性评估持续推进，并在更接近临床条件的模型中开展验证。同时，这一“感知—定位—治疗”的设计思路，也有望推广至其他慢性疾病或局部损伤场景，为工程化活体材料走向临床应用提供新路径。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41587-025-02970-9文章上线截图智能活胶水用于精准靶向与治疗炎症性肠病，研究团队供图

2026-01-21

华南植物园解析苏铁蕨基因组透视蕨类植物演化与保护

珍稀植物的存续不仅关乎单一物种的命运，更承载着生态系统功能的维系与漫长进化历史的延续。对于单种属植物而言，其种群减少或灭绝意味着整个进化谱系的衰退或消亡，对生物多样性和生态系统稳定性造成不可逆的影响。蕨类植物因其基因组大、染色体数目多、且普遍存在非整倍化和种内倍性复杂等特征，使其偏离了以二倍体为核心构建的经典遗传学理论与分析框架。传统依赖二代测序技术的研究多侧重于非编码区的中性遗传变异，在缺乏高质量参考基因组的情况下，难以区分功能性编码区变异与中性标记，限制了对自然选择、遗传负荷和适应性演化的系统评估。在保护基因组学研究背景下，整合遗传漂变、近交、自然选择等多重进化过程，对蕨类植物开展基因组尺度的研究已显得较为迫切。珍稀植物的存续不仅关乎单一物种的命运，更承载着生态系统功能的维系与漫长进化历史的延续。对于单种属植物而言，其种群减少或灭绝意味着整个进化谱系的衰退或消亡，对生物多样性和生态系统稳定性造成不可逆的影响。蕨类植物因其基因组大、染色体数目多、且普遍存在非整倍化和种内倍性复杂等特征，使其偏离了以二倍体为核心构建的经典遗传学理论与分析框架。传统依赖二代测序技术的研究多侧重于非编码区的中性遗传变异，在缺乏高质量参考基因组的情况下，难以区分功能性编码区变异与中性标记，限制了对自然选择、遗传负荷和适应性演化的系统评估。在保护基因组学研究背景下，整合遗传漂变、近交、自然选择等多重进化过程，对蕨类植物开展基因组尺度的研究已显得较为迫切。中国科学院华南植物园陈红锋研究团队和康明研究团队，联合上海辰山植物园、深圳仙湖植物园、南宁师范大学及比利时根特大学等国内外科研团队，系统解析了濒危蕨类植物苏铁蕨（Brainea insignis）的演化历史与濒危机制的基因组基础（图1）。该研究首次完成了苏铁蕨染色体级别基因组组装，组装大小达 8.62 Gb，并在此基础上开展了系统的比较基因组学与群体基因组学分析。研究发现，苏铁蕨经历了一次与整个核心薄囊蕨类共享的古全基因组加倍事件，其庞大的基因组主要由长末端重复反转录转座子（LTR-RTs）的长期积累所驱动，并整体表现出相对缓慢的进化速率。此外，苏铁蕨特有的木质茎结构适应性演化，与木质素生物合成相关基因家族的扩张及功能高度保守密切相关，这解释了为何在进化的远端分支上又出现了“树状”特征。图1. 苏铁蕨形态示意群体基因组学分析揭示了云南（YN）、越南（VN）和华南（SC）三个遗传分化谱系，当前的群体结构形成受第四纪冰期、冰后期的扩张和区域性基因流等多重历史事件的共同影响（图2）。与长期维持极小有效群体的濒危物种不同，苏铁蕨经历的是相对近期的种群衰退，导致有效群体大小急剧下降、近交水平升高以及有害突变的显著积累，遗传负荷明显加重，表明遗传清除作用尚未成为主导进化力量，当前种群正处于持续衰退阶段。进一步的环境关联分析表明，各遗传谱系已出现与气候因子相关的局部适应信号。遗传偏移模拟预测，在未来气候变化情景下，苏铁蕨种群分布将进一步碎片化，其中中南半岛西南部种群面临的灭绝风险可能最高（图3）。图2. 苏铁蕨的遗传结构和群体历史图3.苏铁蕨的适应性分化和遗传偏移分析相关研究成果以 “Decoding the genome of Brainea insignis reveals insights into fern evolution and conservation” 为题于近日发表在国际学术期刊Nature Communications（《自然-通讯》）上。该研究不仅拓展了蕨类植物基因组学研究，揭示了群体历史在塑造濒危物种遗传现状的关键作用，而且为制定维持生境连通性、促进适应性基因流的空间化保护策略提供了重要理论依据和科学支撑。中国科学院华南植物园夏增强博士研究生为论文第一作者，康明研究员、王发国研究员和Yves Van de Peer教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究旗舰项目等资助。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-68053-0

2026-01-20

亚热带生态所 | 农田生态系统土壤碳氮磷循环和多功能性的微食物网驱动机制取得系列进展

农业生态系统的可持续性依赖于土壤微生物组这一“隐藏的地下引擎”。然而，集约化农业管理如何影响土壤微生物的群落构建、土壤微食物网的相互作用以及最终的生态功能，仍是一个需要系统解析的黑箱。农业生态系统的可持续性依赖于土壤微生物组这一“隐藏的地下引擎”。然而，集约化农业管理如何影响土壤微生物的群落构建、土壤微食物网的相互作用以及最终的生态功能，仍是一个需要系统解析的黑箱。为回答这一科学问题，中国科学院亚热带农业生态研究所王克林研究员团队的赵杰研究员在桂西北地区开展了区域尺度采样研究。研究团队选取该区域两种主要土壤类型——石灰土和红壤，并在其上确定了四种典型农用地，按农业干扰强度由低到高依次为牧草地、甘蔗地、水稻田和玉米地。研究系统揭示了农业管理与土壤类型如何协同调控土壤微生物组的装配过程、土壤生物互作网络及其关键生态功能的作用机制。进展一磷是限制作物生产的关键元素，其生物地球化学循环高度依赖微生物驱动，因此首先关注磷循环功能微生物群落的构建过程，通过宏基因组技术与零模型分析，研究发现：（1）石灰土中磷循环功能基因的丰度与多样性均显著高于红壤，显示出更强的磷转化功能潜力。（2）随机性过程（如扩散限制、生态漂变）在两类土壤的磷循环微生物群落构建中均占主导地位，且在石灰土中更为显著。（3）随着农业管理强度的增加，随机性过程的作用反而增强。这与传统认为高度管理会增强环境筛选（确定性过程）的观点相悖。而施肥频率、农药与除草剂施用是驱动这种随机性增强的关键农业实践。（4）增强的随机性过程解耦了磷循环微生物分类多样性和功能基因多样性的关系。强调综合评价土壤磷循环微生物的分类和功能多样性是全面了解农业管理对土壤磷循环过程影响的必要条件。科学意义：研究系统揭示了随机性过程在农业土壤磷循环微生物群落构建中的主导作用，并指出高强度农业管理可能通过改变资源异质性与微生物扩散，而非简单的环境过滤，来重塑群落装配。这为理解农业活动下土壤微生物多样性的维持与功能调控提供了新视角。图1 不同土地利用类型和土壤类型对P循环功能基因丰度的影响图2 石灰土和红壤P循环微生物类群丰富度与功能基因多样性的关系进展二微生物并非独立存在，而是通过各种的种间互作形成复杂的生态网络。那么上述群落构建过程的变化如何影响更宏观的土壤多营养级生物网络？其稳定性与复杂性孰轻孰重？集约化农业管理如何影响土壤食物网复杂性和稳定性？这些变化又如何与土壤多功能性相关呢？研究通过宏基因组测序构建了涵盖细菌、真菌、古菌、病毒、藻类、原生动物、线虫、节肢动物等多类群的土壤生物共现网络，并测量20多种地下生态功能指标。研究发现：（1）农业干扰增加了物种竞争和土壤微食物网复杂性，但降低了土壤微食物网的稳定性。土壤微动物（如线虫、原生动物和节肢动物）通过自上而下的控制稳定整个土壤微食物网。（2）土壤微食物网的稳定性而不是土壤微食物网复杂性或土壤生物多样性预测土壤多功能性的动态。一个稳定的土壤群落，无论在整个土壤微食物网和选定的土壤生物类群（如古菌、细菌、真菌、节肢动物、线虫、原生动物、病毒和藻类），都支持高的土壤多功能性。（3）土壤微动物稳定性对土壤多功能性的贡献大于微生物群落稳定性。网络分析进一步支持了这一结果，即具有更多的土壤微动物种类的网络模块解释了更多的土壤多功能性的变化。科学意义：研究将视角从单一功能类群扩展到整个土壤生物网络，明确了网络稳定性是连接微生物群落结构与生态系统多功能性的关键桥梁。这提示，可持续农业管理应着眼于维护土壤生物（尤其是微动物）群落的稳定互作关系，而不仅仅是追求物种数量。图3 土壤生物网络复杂性和稳定性的驱动因子图4 土壤生物群落稳定性和土壤多功能性的关系图5 生态网络中土壤生物群网络稳定性与土壤多功能性之间的关系进展三群落如何构建、网络如何互作，最终都将体现在微生物的代谢功能上，特别是对全球变化至关重要的碳循环。那么，不同土壤类型和管理强度下，微生物的代谢策略有何不同？这些策略的变化如何影响土壤碳的命运？文章通过宏基因组分箱、功能注释与代谢途径分析，揭示了微生物生活方式的差异及其功能后果：（1）石灰土土壤细菌丰度和多样性显著高于红壤，而其真菌丰度和多样性显著低于红壤；这可能归因于随机性过程主导了石灰土的细菌群落和红壤的真菌群落的组装，而这又与土壤pH值和Ca2+含量紧密相关。石灰土的净氮矿化和净硝化速率显著低于红壤，但反硝化潜力显著高于红壤。与还原反应（如硫、砷和硒的还原过程）相关的基因在红壤中比在石灰土中更高表达。（2）与微生物生长繁殖相关的基因（如氨基酸生物合成、中心碳代谢和膜转运）在石灰土中富集，并与碳矿化速率、有机碳含量和碱性磷酸酶活性呈正相关。而与胁迫耐受性相关的基因（如细菌趋化性、DNA损伤修复、生物膜形成）在红壤中富集并且与氮循环指标紧密关联。（3）路径分析表明，与红壤相比，石灰土高的土壤pH、有机碳和钙镁含量增加了细菌的绝对丰度和多样性，从而增加了微生物的碳固存潜力，但也促进了真菌对顽固性有机碳（如木质素）的分解，增加了土壤有机碳的损失潜力。同时，这些关系受到农业扰动的强烈影响。科学意义：研究将微生物的群落特征与具体的代谢功能联系起来，阐明了土壤类型通过塑造微生物的生态策略（生长型 vs. 防御型）来影响土壤碳循环功能的内在机制。这为通过调节土壤理化性质（如pH）和管理措施来引导微生物代谢方向、增强农业土壤碳汇功能提供了理论依据。图6 微生物群落属性及其与环境因子的关系图7 石灰土和红壤微生物碳、氮、磷、硫、砷循环代谢潜力。基因名称和红色星号表明该基因在石灰土中的丰度显著高于红壤。基因名称或蓝色星号表示该基因在红色土壤中的丰度显著高于石灰土图8 分段结构方程模型（Piecewise SEM）描述了土壤性质、细菌和真菌群落结构对土壤碳固存和损失潜力的直接和间接影响论文链接：1 2 3

2026-01-20

深圳先进院｜发现益生菌干预癫痫的肠-脑新路径（Neuron）

该研究从儿童癫痫临床菌群特征出发，揭示了一个由特定益生菌激活的全新胆碱能肠–脑神经环路，阐明了益生菌如何经迷走神经远程调控大脑兴奋性的机制，并在临床研究中得到疗效验证，也为难治性癫痫提供了一种安全、精准、可转化的干预新策略。癫痫是最常见的神经系统疾病之一，全球患者超过5000万，其中约三分之一发展为药物难治性癫痫。传统药物直接作用于大脑神经元，副作用显著，且治疗收益呈递减趋势。近年来肠–脑轴成为神经疾病研究的前沿方向，但在癫痫领域，尚缺乏一个能够从“特定微生物”出发，清晰连接肠道、迷走神经与脑功能的作用通路，本研究正是在这一背景下实现关键突破。1月16日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所（简称“脑所”）/深港脑科学创新研究院（简称“深港脑院”）刘欣安副研究员与陈祖昕副研究员团队，联合深圳市儿童医院操德智主任，在国际神经科学权威期刊Neuron在线发表题为"Gut-Brain Cholinergic Signaling Mediates the Antiseizure Effects of Bacteroides fragilis"的研究论文。该研究从儿童癫痫临床菌群特征出发，揭示了一个由特定益生菌激活的全新胆碱能肠–脑神经环路，阐明了益生菌如何经迷走神经远程调控大脑兴奋性的机制，并在临床研究中得到疗效验证，也为难治性癫痫提供了一种安全、精准、可转化的干预新策略。研究团队首先发现癫痫患儿肠道中脆弱拟杆菌的丰度显著降低，这一临床线索提示其可能参与癫痫易感性。随后，在PTZ和KA等多种小鼠癫痫模型中，研究者进一步证实了口服补充脆弱拟杆菌可有效抑制癫痫发作，从而为特异菌株的抗癫痫潜力提供了直接证据。进一步地，通过系统性的细胞分子水平解析、神经环路追踪与功能干预实验，研究团队发现脆弱拟杆菌能够选择性激活结肠上皮中的ChAT阳性细胞群，诱导其释放乙酰胆碱。进一步的神经解剖与生理学研究揭示，这一乙酰胆碱信号沿迷走神经上行，调节脑干孤束核神经元和海马回路的兴奋性，从而产生抗癫痫效应。本研究创新性地在结构与功能上完整描绘“微生物 → 肠上皮胆碱能细胞 → 迷走神经 → 大脑”的胆碱能环路，为肠道如何在分钟级到长期时间尺度上调控大脑电活动提供了生物学基础。研究的另一项亮点是揭示了脆弱拟杆菌与乳酸杆菌之间的生态协同关系。两者的协同作用促进了肠道微环境中琥珀酸盐、烟碱酸、色氨酸的产生，进而增强结肠胆碱能信号的输出，显著提升抗癫痫效果。在临床干预研究中，脆弱拟杆菌补充治疗的响应度也与患儿肠道乳酸杆菌的定植水平呈正相关。这一发现强调了菌株之间的协同生态位对干预有效性的关键作用，为未来精准益生菌组合设计提供了科学依据。本研究实现了从临床观察到机制解析再回到临床验证的科学闭环：从临床癫痫患儿中发现脆弱拟杆菌减少，解析了特异菌株作用于迷走神经胆碱能环路的机制；在动物模型中揭示的菌群协同特征，随后在真实临床干预中得到印证。这不仅为益生菌治疗癫痫提供了理论基础，更在癫痫患儿中展现出明确的应用前景。深圳先进院脑所刘欣安/陈祖昕副研究员及深圳儿童医院操德智主任为该工作的共同通讯作者。深圳先进院博士后贾艺聪（现已入职湖北大学）与深圳市儿童医院陈鸿医生为共同第一作者。深圳先进院为第一完成单位和最后通讯单位。研究论文的共同作者还包括深圳先进院脑所王立平研究员、刘青副研究员、韩明虎教授、徐富强研究员；团队成员邹骞辉、李佳昊、洪丰、贾淑慧、景晓源、任嘉彦；以及湖北大学陈诗静，深圳市儿童医院廖建湘主任；广州中医药大学陆丽明教授和陈一鸣博士后。论文得到了深圳先进院戴辑研究员、牛丽丽研究员在技术上的支持，以及深圳先进院戴磊研究员、鲁艺研究员和深圳湾实验室王竞教授的宝贵建议。该研究致谢了国家自然科学基金委员会、深圳市可持续发展科技专项、深圳市科技创新委员会、深圳市医学研究基金、深圳市临床研究中心、广东省科技计划及湖北省科技计划等项目机构，为未来发展基于微生物的安全、高效、精准抗癫痫干预策略奠定了重要基础。同时，致谢了深港脑科学创新研究院、深圳市脑解析与脑模拟重大科技基础设施提供的设备与技术支持。文章上线截图研究示意图

2026-01-19

监测“蓝眼泪”有新技术！深圳先进院研发视频分析新算法赋能海岸生态智慧管理

该工作创新性地开发了适用于“蓝眼泪”现象的BT-YOLO实时视频监测算法，实现了对“蓝眼泪”发生位置和区域的精准分割与量化分析。近日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所光电工程技术中心李剑平正高级工程师团队与自然资源部海岛研究中心、第三海洋研究所团队的合作研究成果，在生态信息学期刊Ecological Informatics上正式发表。该工作创新性地开发了适用于“蓝眼泪”现象的BT-YOLO实时视频监测算法，实现了对“蓝眼泪”发生位置和区域的精准分割与量化分析。本研究得到了自然资源部海岛研究中心牵头建设的福建省海岛资源生态监测与保护利用重点实验室开放课题的资助，为未来实现“蓝眼泪”时空预报与等级评估奠定了关键技术基础。“追泪”热潮下的管理难题近年来，“追泪”已成为平潭等地春夏季节的特色旅游活动，大量游客慕名而来，期待一睹“蓝眼泪”的奇幻景观。然而，由于藻华发生具有突发性、移动性和空间不确定性，“追泪”活动面临着巨大挑战，即观赏体验难以保障，游客往往依靠社交媒体碎片化信息和运气成分“碰运气”，难以准确预测和定位爆发区域，经常乘兴而来、败兴而归，影响了旅游体验和当地旅游业的口碑；安全隐患突出，大量游客夜间自发聚集在黑暗的海岸区域，缺乏统一的引导和管理，易发生拥挤、落水等安全事故；生态保护压力增大，无序的旅游活动可能对脆弱的潮间带生态系统造成破坏。技术突破：从识别到量化的算法创新本研究的核心创新在于开发了能够在视频中实现对“蓝眼泪”发生区域进行像素级分割和定量化分析的BT-YOLO算法。与传统仅能识别"有无"的方法不同，该算法可以精准定位，准确分割视频中"蓝眼泪"发生的具体区域轮廓；量化分析，对发光区域的面积、强度等参数进行定量计算；等级评估，为后续建立"蓝眼泪"发生等级标准提供数据支撑。这一技术突破为未来实现"蓝眼泪"时空预报奠定了坚实基础。研究的终极目标是建立一套能够预测"蓝眼泪"发生时间、位置、范围和强度的预报系统，为政府部门的旅游安全管理提供科学依据。研究亮点：年轻人担纲的应用型研究本研究的一个显著特色是由年轻的研究生团队主导完成，体现了深圳先进院注重培养青年学生解决实际问题能力的育人理念。中国科学院大学巴基斯坦籍研究生Naseeb Abbas作为第一作者，主导了核心算法的研发与实验验证；深圳先进院与香港理工大学联合培养博士生郑凯健负责课题的组织管理与协调。合作创新：多机构协同攻克技术难题自然资源部海岛研究中心和第三海洋研究所团队在本工作中提供了重要支撑。海岛研究中心凭借其对平潭海域环境特征和"蓝眼泪"发生规律的深入理解，为算法优化提供了关键的领域知识；第三海洋研究所顾海峰研究员在海洋生态监测方面的专业经验，为技术路线的设计提供了重要指导。这种跨机构、多学科的合作模式，确保了技术方案既具有学术创新性，又具备实用性和可推广性。发展路径：从技术储备到业务化应用本研究建立的算法基础为后续研究工作提供了重要支撑。虽然最终的业务化预报系统还需要在沿海监测摄像机网络部署完成后，基于实际监测数据进行进一步开发和验证，但当前的工作已经解决了最核心的技术难题。"这项工作好比我们已经准备好了精准的'秤'和'尺子'，"光电工程技术中心李剑平正高级工程师解释说，"一旦未来平潭的监测相机网络建成，我们就可以立即开始'称重'和'测量'，快速推进预报系统的研发。现在的技术储备让后续工作能够更加从容地开展。"范式创新：可推广的智能监测解决方案这套技术框架具有很强的扩展性，不仅适用于"蓝眼泪"监测，只需对算法进行适当调整，便有可能应用于赤潮监测、海上漂浮物识别等多种海洋环境监测场景，为智慧海洋管理提供通用的技术解决方案。蓝眼泪（图片由平潭刘章宇先生提供）团队合影原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1574954126000014?via%3Dihub

2026-01-19

深圳先进院成会明院士团队基于垂直连续二维离子通道构建超离子电导柔性固态电解质（Nature Nanotechnology）

近日，中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所成会明院士、彭晶副研究员联合华南理工大学胡仁宗教授，提出了一种新型复合固态电解质结构设计，成功实现了离子传导与机械柔性的解耦。固态电解质作为构建高安全、高能量密度电池体系的重要材料，展现出广阔的应用前景。其中，复合固态电解质已展现出独特的优势，它有望结合无机电解质的高离子电导率与聚合物电解质优异的界面相容性的优点，因而具有突出的发展潜力。然而，该类材料在离子传导性能与机械柔性之间，仍普遍面临难以兼得的固有矛盾。近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）碳中和技术研究所成会明院士、彭晶副研究员联合华南理工大学胡仁宗教授，提出了一种新型复合固态电解质结构设计，成功实现了离子传导与机械柔性的解耦。该电解质在25 °C下实现了高达10.2 mS cm-1的离子电导率，同时能与电极保持紧密的机械接触。其复合结构由垂直排列的LixMyPS3（LiMPS，M为Cd或Mn）纳米片层与聚氧化乙烯（PEO）层交替堆叠而成：前者构建了连续的快离子传导通道，后者则确保了材料的柔韧性及界面相容性。相关成果以"Superionic composite electrolytes with continuously perpendicular-aligned pathways for pressure-less all-solid-state lithium batteries"为题发表在Nature Nanotechnology上。深圳先进院成会明院士、彭晶副研究员和华南理工大学胡仁宗教授为论文共同通讯作者。深圳先进院兰雪侠（博士后）和中国科学技术大学-深圳先进院联合培养硕士生李圳（已毕业）为该论文共同第一作者。深圳先进院为该研究第一单位。突破复合电解质瓶颈：从“此消彼长”到“协同并进”全固态锂电池采用固态电解质替代传统易燃电解液，在显著提升安全性的同时，还具有实现更高能量密度的潜力。然而，现有固态电解质普遍面临一个核心矛盾：无机固态电解质虽有高离子电导率，但其固-固界面接触差，通常需要在电池体系上施加较大外部压力才能工作，限制了实际应用；而聚合物电解质界面接触好、柔性佳，但离子电导率往往偏低，难以在常温下保证全固态锂电池的高效运行。而复合电解质试图融合二者优点，却难以逃脱“离子电导率”与“机械柔韧性”之间此消彼长的权衡。当无机填料含量较低时，复合电解质的室温离子电导率普遍低于1.0 mS·cm-1。提高无机相的含量虽可提升离子电导率，却会增加成膜难度，同时聚合物相在无机颗粒之间形成的“桥梁”会破坏快速离子传导通路的连续性。设计灵感：垂直的连续二维离子通道，源于自然的仿生结构为解决复合电解质的“离子电导率”与“机械柔韧性”之间的权衡难题，研究团队从自然界生物矿物的精巧结构中汲取灵感——脆性的纳米材料通过特定的有序组装，可以形成具有弹性功能的宏观结构。受此启发，研究人员设计并构筑了一种具有垂直的连续二维离子通道的PA-LiMPS/PEO复合电解质（图2）：它由垂直排列的二维超离子导体LiMPS纳米片层与柔性的PEO聚合物层交替堆叠而成。这一设计克服了离子在LiMPS纳米片在沿着平面传输和跨平面传输的各向异性，在复合电解质中构建了连续的垂直离子传输通道，并以聚合物作为可形变的支撑框架维持该通道的完整性，从而实现离子传导能力与机械柔性之间的解耦。优异性能：兼备高离子电导率和良好机械柔性扫描电子显微镜图显示（图3），PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO电解质都具有PEO层与二维硫化物PA-LiMPS层交替排列的规整结构。PA-LiMPS层平均厚度约15 μm，由多个紧密堆叠的单层或少层LiMPS纳米片构成。该交替垂直排列的结构在从50 μm至200 μm的电解质中均能保持完整。在此结构设计下，成功解决了LiMPS纳米片内锂离子传输的各向异性问题，充分利用了其面内高离子电导率。形成的二维连续超离子传导通道使PA-LiCdPS/PEO的室温离子电导率达10.2 mS cm-1，比无序排列的RA-LiCdPS/PEO的9.6 × 10-3 mS cm-1高出三个数量级。具有同样结构设计的PA-LiMnPS/PEO电解质的室温离子电导率为6.1 mS cm-1。此外，PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO电解质都表现出类似聚合物的机械柔韧性，有利于与电极保持紧密接触。这与高模量、极低变形能力（<0.5%）的传统高导无机电解质形成了鲜明对比。无压全固态锂电池的验证PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO电解质对锂金属和高压正极可同时保持极强的电化学稳定性，电化学稳定窗口高达5.0 V（vs. Li+/Li）。电解质独特的交替垂直排列结构能将电池循环过程中垂直应力转化为横向变形，有效适应体积变化、缓解界面机械应力。这一特性使得电池即使在无压（<0.1 MPa）条件下也能保持紧密的电极/电解质界面接触，摆脱了对高外部堆叠压力的依赖。如图4所示，在扣式电池（<0.5 MPa）中，Li||LiFePO4和Li||LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2在0.34 和0.2 mA cm-2下循环600次后，容量保持率分别为81%和92%。组装的无压（<0.1 MPa）Li||LiFePO4软包电池，也展现出良好的倍率性能与循环稳定性。应用优势：高空气稳定性和无压下的应用PA-LiMPS/PEO电解质展现出显著优于传统硫化物电解质的空气稳定性，其核心优势源于LiMPS材料的本征稳定晶体结构。LiMPS材料中，离子传导被限制在其坚固的二维[P2S6]4-框架内，这不仅赋予其优异的电化学稳定性，也构成了其环境稳定性的结构基础。例如，PA-LiCdPS/PEO电解质在潮湿空气中稳定存放7天后，离子电导率仅从10.2轻微下降至9.8 mS cm-1，基本不释放H2S（图5）。而传统硫化物电解质极易与潮湿空气反应并释放H2S，耐受时间通常仅数分钟。即使经过表面处理或元素掺杂改进的材料，耐受时间一般也仅延长至1小时左右，引起材料化学、结构及电化学性质的显著劣化。已报道的高离子电导的无机固态电解质普遍存在固-固界面接触差的问题，导致这些材料必须依赖外部施加的高堆叠压力（通常为数MPa至数百MPa不等）来维持电化学循环所必需的界面接触。而PA-LiMPS/PEO电解质实现了全固态锂电池在无外加堆叠压力条件下的稳定工作，与传统高性能无机固态电解质形成了鲜明对比。摆脱了夹具束缚，有利于大幅提升能量密度和简化工艺与成本，与传统高性能无机固态电解质形成了鲜明对比。此研究成功开发了一种高性能的PA-LiCdPS/PEO复合固态电解质，其突破性在于解决了传统固态电解质中离子电导率与机械柔性不可兼得的核心矛盾。该电解质通过仿生结构设计，实现了离子传导与力学性能的有效解耦，在25 °C下兼具10.2 mS cm-1的高离子电导率和优异的界面机械相容性。此外，研究进一步拓展出具有类似结构的PA-LiMnPS/PEO电解质体系，其在保持高离子电导率的同时，更兼具元素可用性优势、良好的空气稳定性、以及无压运行潜力，展现出突出的实用化前景。此研究所提出的“连续超离子传导通道”的设计，为下一代高性能、高安全、实用化的全固态锂电池的发展提供了重要的理论依据与技术路径。图1 文章上线截图原文链接：https://doi.org/10.1038/s41565-025-02106-9图2 PA-LiMPS/PEO复合电解质的结构设计图3 PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO电解质的结构表征、离子电导率和机械柔性图4 以PA-LiCdPS/PEO为电解质的全固态锂电池的电化学性能图5 PA-LiMPS/PEO电解质与传统高离子电导固态电解质的空气稳定性和所需的堆叠压力的比较

2026-01-19

深圳先进院 | 研究揭示“脂肪组织–CMKLR1–睾丸巨噬细胞”轴调控男性生殖衰老机制（Advanced Science）

研究团队整合单细胞转录组测序、人–鼠同源性数据库挖掘、以及基于受体拮抗肽和生活方式干预的多种动物模型，系统解析了中年期肥胖相关代谢信号与男性性腺衰老之间的内在联系。研究发现，脂肪因子Chemerin可通过其受体CMKLR1调控睾丸组织驻留巨噬细胞的免疫代谢命运。在中年阶段，CMKLR1信号异常激活，驱动睾丸巨噬细胞发生代谢与功能重编程，促炎反应增强，从而干扰精子发生。进一步研究表明，靶向抑制CMKLR1或采用高强度间歇运动干预，均可有效重塑睾丸免疫代谢稳态，为延缓男性生殖衰老提供新的干预思路。随着年龄增长，男性性腺逐渐进入衰老状态，慢性低度炎症开始侵蚀睾丸这一免疫特权器官抗炎微环境的稳态。与此同时，许多男性在中年阶段出现“发福”现象——这并非简单的生活方式问题。最新研究显示，中年期脂肪前体细胞增殖与分化程序发生改变，推动内脏脂肪异常沉积，成为中年体重增加的直接原因。值得注意的是，多项研究发现，男性性腺功能衰退的程度与肥胖水平呈显著正相关。这一现象提示脂肪组织可能并非“旁观者”，而是加速性腺衰老的重要参与者。中年期脂肪沉积如何通过代谢与免疫信号影响睾丸稳态，进而推动性腺衰老，正成为亟待回答的关键科学问题。1月15日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所代谢生殖中心张键团队在 Advanced Science杂志发表最新研究 "Targeting the CMKLR1-Mediated Signaling Rebalances Immunometabolism State in Middle-Age Testicular Macrophages"。研究团队整合单细胞转录组测序、人–鼠同源性数据库挖掘、以及基于受体拮抗肽和生活方式干预的多种动物模型，系统解析了中年期肥胖相关代谢信号与男性性腺衰老之间的内在联系。研究发现，脂肪因子Chemerin可通过其受体CMKLR1调控睾丸组织驻留巨噬细胞的免疫代谢命运。在中年阶段，CMKLR1信号异常激活，驱动睾丸巨噬细胞发生代谢与功能重编程，促炎反应增强，从而干扰精子发生。进一步研究表明，靶向抑制CMKLR1或采用高强度间歇运动干预，均可有效重塑睾丸免疫代谢稳态，为延缓男性生殖衰老提供新的干预思路。研究人员首先在中年期雄性小鼠模型（33–57周龄，对应人类约33.3–46.8岁）中观察到显著的年龄相关内脏脂肪堆积。基于睾丸单细胞RNA测序分析，研究发现，与33周龄对照组相比，57周龄中年小鼠中CMKLR1⁺睾丸巨噬细胞的趋化因子基因表达发生显著改变，并伴随M2标记物减弱及促炎因子白介素-1β（IL-1β）上调。进一步亚群分析显示，表达 CMKLR1 的 CD206LoMHCIIHi睾丸巨噬细胞在中年阶段出现糖酵解相关基因显著增强，提示其发生促炎型的免疫代谢重编程。值得注意的是，这一变化在人与小鼠之间具有进化保守性。在高BMI的老年男性睾丸中，同样检测到 CMKLR1⁺CD206LoMHCIIHi巨噬细胞的促炎代谢重编程特征，提示肥胖相关代谢信号可能共同驱动人和小鼠的性腺免疫衰老。为明确CMKLR1在这一过程中的因果作用，研究者进一步分析Cmklr1⁻/⁻成年小鼠的睾丸巨噬细胞。结果显示，其睾丸巨噬细胞发生了向抗炎和M2 极化方向的代谢重编程，并伴随脂质分解相关基因表达上调，表明CMKLR1是调控睾丸巨噬细胞促炎命运的关键受体。在干预层面，研究发现CMKLR1拮抗肽P12C5不仅能够抑制中年期内脏脂肪扩张、改善糖耐量，还可显著延缓性腺衰老。单细胞测序结果进一步证实，P12C5 处理后，睾丸CMKLR1⁺CD206LoMHCIIHi巨噬细胞呈现脂质分解相关基因表达增强的趋势。此外，研究团队还评估了非药物干预策略。通过比较中等强度持续运动（MICT）和高强度间歇运动（HIIT），作者发现长期HIIT能显著上调该巨噬细胞亚群氧化呼吸链相关基因，并促进M2极化标记物CD206的恢复性上调，从而有助于维持睾丸抗炎免疫微环境。该研究系统揭示了中年期“脂肪组织–CMKLR1–睾丸巨噬细胞” 轴在性腺免疫衰老中的关键作用，为通过靶向代谢–免疫通路或生活方式干预延缓男性生殖衰老提供了重要理论依据和潜在实践方案。中国科学院深圳先进技术研究院医药所代谢生殖中心张键研究员、杨雅莉高级工程师和暨南大学医学院公共卫生与预防医学系唐佳教授为该论文通讯作者。张键团队的博士研究生朱震东为论文第一作者（唯一）。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市医学研究专项资金、深圳市科技创新局、深圳市代谢健康重点实验室、深圳市代谢与生殖靶向投递技术概念验证中心、深圳中欧创新医药与健康研究中心等支持。中年衰老过程中脂肪组织信号经 CMKLR1 调控睾丸巨噬细胞代谢-免疫状态及其干预机制示意图原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202515166

2026-01-19