连发多篇顶尖论文!南科大以“硬核”科研成果续写高质量发展的“春天故事”
2023年03月28日 综合新闻 浏览量 :

春风传花讯,一夜到鹏城。三月的深圳,百花争先恐后,竞相绽放,处处涌动着勃勃生机。

这是属于自然万物的春天,也是奋斗者的春天。在南科大的实验室,带着使命感的科研人分秒必争,砥砺前行,不懈的努力结出了累累硕果。3月来,六项新突破分别被《自然》(Nature)、《科学》(Science)等国际顶尖期刊选用发表。

3月1日,环境科学与工程学院冯炼副教授团队Nature封面文章揭示全球近海浮游植物藻华增加趋势;3月9日,生命科学学院杜嘉木课题组在Science发文揭示植物DNA甲基化领域新进展;3月15日,冷冻电镜中心\生命科学学院隋森芳院士联合研究团队在Nature发文实现光合领域里的一个里程碑;3月20日,化学系刘心元教授团队在Nature发文阐述立体汇聚式N-烷基化领域中取得的新突破;3月22日,物理系讲席教授俞大鹏院士课题组联合团队在Nature发文,在国际上首次展示量子纠错优势;3月22日,生命科学学院张明杰院士、刘晓天研究助理教授团队在Nature发文揭示抗真菌药物全新潜在作用机制。

六篇顶级期刊论文,虽然研究领域不同,研究团队的人员组成不同,但却有着相同的特质:面向世界科技前沿,面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康。创造这些成果的科研工作者无一不彰显着胸怀祖国、集智攻关、团结协作、甘为人梯的科学精神。微信图片_20230328142847.jpg

六篇科研成果主图

挺进“无人区”  矢志原创性基础研究

“基础研究投入高、回报慢且难以量化,但它决定了一个国家科学与技术原始创新的能力。科研人员应增强自信心,突破一批‘从0到1’重大科学问题,不断攀登世界科技高峰,在基础研究领域留下南科人的名字。”南科大的科研工作者们充满期待,一流大学要成为国家基础研究的主力军和重大科技突破的策源地。

 β-1,3-葡聚糖是真菌细胞壁特有的核心组成成分,对多种致病真菌的生存能力发挥至关重要的作用,然而临床上广泛出现的耐药性来源等一系列问题,至今仍然困扰科学领域的发展。生命科学学院讲席教授、中国科学院院士张明杰团队与合作单位一起,在Nature发文揭示抗真菌药物全新潜在作用机制,解析真菌细胞壁合成关键蛋白质机器的三维结构,并揭示了抗真菌药物的全新潜在作用机制。该研究成果成功建立了FKS1家族蛋白高效可重复的体外反应体系,首次剔除了繁琐的放射性标记检测手段,极大程度上优化了药物筛选体系,填补了领域内的空白。

张明杰.png张明杰院士在实验室

在产氧光合生物中,光能被天线系统捕获并转移到光系统II (PSII)和光系统I (PSI)来驱动光合作用,由于缺乏结构信息,激发能量从PBS到光系统的转移途径仍然不清楚。冷冻电镜中心隋森芳院士团队与国内相关科研人员合作,在Nature杂志上联合发表题为“红藻藻胆体-光系统II-光系统I-捕光复合物超大复合体的原位结构”的文章,为阐明细胞内天然状态下 PBS-PSII-PSI-LHC超大复合体的组装机制,以及能量从PBS 向PSII和PSI的高效转移的机制奠定了坚实的结构基础,是光合领域里的一个里程碑成果。

在过去的二十年,Pols家族的不同成员的结构陆续被解析,作为真核Pol的最后一员,Pol V的结构及其在RdDM通路中作为支架而滞留染色质的机制是领域内亟待解决的重要科学问题。3月9日,杜嘉木教授课题组成功解析了植物Pol V结构及其染色质滞留机制,相关成果在Science发表,揭示植物DNA甲基化领域新进展,揭示了NRPE2引起的转录停顿和转录回溯增强的分子机制,提出了在RdDM通路中Pol V通过滞留在染色质上作为支架蛋白对下游作用因子进行招募,从而引起基因沉默的工作模型。

把论文写在祖国大地上 解决实际应用难题

“近年来,国家高度重视科教兴国战略,南科大更是不断改革创新,完善体制机制,鼓励交叉合作,积极营造宽松自由的科研环境。”南科大科研工作者们表示,“在这样的背景下,我们的科学研究不仅要面向世界科技前沿,更要将其与国家需求融合在一起,在理论突破后思考应用技术发展,最终服务国家需求。”

在Nature期刊封面上,一幅卫星显示的海岸带藻华图片映入读者眼帘,底端写着大大的“浑浊的海水”。登上本期封面文章的是环境科学与工程学院副教授冯炼团队最新研究成果。该研究通过构建海洋浮游植物藻华遥感自动识别算法,追溯了近20年全球海岸带藻华的时空动态过程,揭示了藻华发生频率与海表温度、海洋中尺度环流以及农业化肥施用、水产养殖等人类活动之间的潜在关系。“我们的成果可以助力深圳实现对藻华的全自动监测,而且可以更准确、快速地做出趋势预测,这对于深圳这座海洋城市来说还是非常重要的。”冯炼介绍说,团队已经和深圳的相关部门展开合作,这个研究成果通过利用卫星遥感长时序、周期性、大范围等观测优势,弥补了目前对全球海岸带藻华变化趋势的认知缺陷。

cc71bda4e2c3d064c904a86721ec2a1.jpg冯炼副教授和团队在一起

“创新是学术进步的灵魂。只有勇于挑战不断创新,才能发现新问题,找到新思路。”化学系刘心元教授认为。手性烷基胺广泛存在于天然产物、药物分子和农药分子中,高效构建手性烷基胺得到了学术界和工业界的广泛关注,但手性过渡金属催化立体汇聚式N-烷基化反应的策略尚未报道,存在诸多挑战。“能否创新研究方法,通过设计一种对过渡金属具有较强螯合能力的可精细调控的手性多齿阴离子配体,在解决烷基胺毒化金属铜问题的同时,克服SN2背景反应的影响?”在此基础上,通过课题组多种手性诱导催化模式,实现了烷基胺的立体汇聚式 N-烷基化反应。团队在Nature发文系统阐述了立体汇聚式N-烷基化领域中取得的新突破,该方法可以在温和的条件下将各种工业原料胺,含胺药物分子甚至氨直接一步转化为非天然手性α-氨基酸衍生物,具有优秀的对映选择性和官能团耐受性。

微信图片_20230324173124.jpg刘心元教授介绍科研成果

与以往投稿过程的反复修改不同,该论文的投稿过程“出奇顺利”,在投稿后 4 天就直接被Nature期刊编辑送审。且只经历一轮审稿,就被编辑“原则上同意接收发表”。俞大鹏院士带领超导实验室助理研究员徐源研究小组,联合福州大学教授郑仕标、清华大学教授孙麓岩等团队攻坚克难,在基于超导量子线路系统的量子纠错领域取得突破性重大实验进展。“我们在国际上首次利用离散变量编码的逻辑量子比特,延长量子信息的存储时间突破了盈亏平衡点。这项里程碑式的成果标志着我们从含噪声的量子时代步入了纠错量子时代。”量子科学与工程研究院助理研究员徐源说,该实验结果明确指出,量子纠错可以延长量子信息存储时间超越盈亏平衡点,这为实现量子计算机奠定了非常重要的一步。 

在科研攻关的实战中培养更多“后起之秀”

科研过程既是师生共同探索新知识、新技术、新方法的过程,也是培养高层次创新人才的过程。高水平科研成果频出的背后,有多位硕士、博士作为主要成员参与其中,这也是学校杰出人才培养的一个缩影。

“身为年轻的科研工作者,能参与国际学术顶刊的文章发表极为不易。”杜嘉木课题组、论文共同作者博士生谢国辉坦言,“在过去4年的时间,我们总计花费了1.5吨以上的花菜。在一次次失败、崩溃中,不断总结经验,靠着极其微量的样品外加想象,一点点的摸索出复合物的性质,最终终于成功达成电镜数据收集与结构解析。”在研究期间,谢国辉的成长离不开团队老师的包容、支持与指导,也离不开学校完善的科研平台支持,与浓厚学术氛围的影响。

徐源在与量子纠错研究方向的选择上有着特别的机缘。在读本科时,看到了老师关于量子信息技术的视频报告。于是,便对“神奇的量子世界”深深着迷,立志要从事这一方向的科学研究。博士毕业后他选择加入南科大,“在南科大我学到了很多关键的实验技术,也立志在这一领域作出更多贡献。未来,在纠错量子时代,只有解决了如何对可纠错的逻辑量子比特实现高精度的量子操控和扩展,以及在逻辑量子比特上运行具有实际应用价值的量子算法,才能够真正展示量子计算机的强大能力。”徐源说。

微信图片_20230324171932.png徐源(右)在实验室

“我看到我的这些学生们,他们在自己的工作岗位上干着自己非常热爱的事情,而且初见成效,我感到特别高兴,也特别自豪。这是我非常骄傲的一件事情。所以,我也想在有生之年,尽可能为我国生命科学发展多做贡献,尽可能地培养出更好的学生、比自己优秀的学生。”隋森芳院士说,成为“大先生”就是要为人师表、为党育人、为国育才。   

春天,折射发展新气象,标注奋斗新起点。刚刚结束的全国两会指出,要深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略。学校也在第二次党代会中强调,要坚定科技担当,着力攻关重大科学问题和关键核心技术。接下来,南科人将心怀“国之大者”,聚焦深圳“20+8”产业集群,落实学校“三三五”方略,培育高水平交叉研究和协同创新团队,承担重大科研任务,产出标志性成果,为区域高质量发展和国家高水平科技自立自强作出贡献。


采写:宣传与公共关系部

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