内容速览
1.物理学院王雪华、刘进教授团队在固态量子光学研究方面取得重要进展
2.大气科学学院闵敏教授团队研发一种全新的基于静止卫星的光伏站上空云量短临预报技术
3.生态学院崔融丰课题组揭示濒危动物黄唇鱼基因组的遗传负荷
4.材料科学与工程学院杨功政副教授、王成新教授团队于水系锌-锰酸铜电池中铜的非传统电化学行为取得新进展
5.药学院（深圳）王旭升团队发现钩藤碱具有预防白发活性
6.中山医学院陈俊团队报道巨噬细胞受体Sirpα调控肿瘤免疫逃逸的新机制
（1）物理学院王雪华、刘进教授团队在固态量子光学研究方面取得重要进展
二能级辐射子的共振荧光是量子光学理论与实验研究中的重要课题，在现代光量子信息技术发展过程中扮演着关键的角色。经过国际国内持续多年的研究，人们对二能级辐射子在连续激光驱动下共振荧光的光子统计特性与光谱形成机制已经有了比较清晰的认识。而当引入超快脉冲激光时，由于光与辐射子超短时间尺度下的相干相互作用，共振荧光呈现出与连续激光驱动相比截然不同的特性。迄今为此，超快脉冲共振荧光的动态光谱与时域演化过程尚未在任何二能级辐射子体系中得到实验观测。
该团队瞄准超快脉冲作用下光场与二能级辐射子如何动态相互作用这一悬而未决的国际前沿问题，首次基于半导体量子点与微柱腔的耦合实现了超快脉冲激光驱动下二能级辐射子动态共振荧光光谱的实验测量，并观测到了边带非对称性，边带时序性等新颖量子效应。这项研究对进一步提升量子光源性能、构建光子数叠加态、光子数纠缠态等新型光量子态以及实现量子态的超快操控具有重要意义。
动态共振荧光的光谱边带非对称性和时序性
以上研究成果以“Dynamic resonance fluorescence in solid-state cavity quantum electrodynamics”为题发表在国际期刊Nature Photonics。中山大学为该成果的第一署名单位，物理学院刘顺发博士后为论文第一作者，物理学院王雪华教授和刘进教授为论文共同通讯作者。
来源：中山大学物理学院
https://mp.weixin.qq.com/s/zeacvjWC2PLQYJ3eeutuSw
（2）大气科学学院闵敏教授团队研发一种全新的基于静止卫星的光伏站上空云量短临预报技术
为减少化石燃料的使用和全球气候变化需要快速的能源转型，全球各国相继制定了各自实现碳中和的目标和途径。2009年以来，太阳能光伏能源作为增长最快的可再生能源，其发电量全球每年增长41%。这对光伏发电的转换效率的提高和资金成本的降低提出了更高的要求，而这些总是受到云层覆盖、气溶胶和面板污染的影响。与气溶胶和面板污染形成鲜明对比的是，云层覆盖会显著且间歇性地影响入射的太阳辐射，导致负荷需求与光伏发电产生不平衡，这对电网的稳定性构成了相当大的风险。因此，可靠而强大的光伏发电或全球倾斜辐照度（GTI，太阳能光伏板捕获的辐射）预测技术，特别是日内GTI或光伏发电的短期预测（0–4小时的主导时间），对功率平滑过程和其他负载跟踪应用非常有益。此外，目前，在大多数欧洲国家，电力物理输送的短期价格是在现货市场形成。尽管约80%的交易量由日前交易市场统治，但从每小时到15分钟间隔的即时竞价也将决定一定比例的实时电价。因此，先进的太阳能光伏发电实时预报技术不仅可以提高发电的稳定性，还有助于更具商业可行性的光伏系统的发展、当前的电力市场的发展和价格交易、及太阳能光伏能源竞争力的提高。
近年来，人工智能的快速发展推动了基于数据驱动的机器学习方法在地球系统科学中的应用。特别是，一些关于太阳辐射预测的研究明确指出，与经验模型、时间序列和混合算法（如人工神经网络和支持向量机）相比，基于机器学习的高级预测方法表现更好。然而，在复杂的大气动力学、地理和气候条件下，预测云的运动、形成、变形和消散仍然是一个巨大的挑战。目前还没有一种能够在任何地区和任何时间都能有效工作的太阳辐射预测模型。闵敏教授团队致力于开发一种针对光伏电站小区域的白天每小时的云量预测算法。基于递归神经网络（RNNs）的长短期记忆（LSTM）算法框架，新开发的PredRNN和PredRNN++可以很好地通过调整其空间和时间相关性来学习预测各种时空任务中的短期未来图像，包括视频帧预测、人体运动预测等。因此，团队的主要目标是基于PredRNN++模型的关键框架，开发一种创新且易于推广的新算法系统。通过该算法，可以使用高时空分辨率的日本Himawari-8/9地球静止卫星序列图像预测所有天气条件下太阳能光伏发电厂上空未来0–4 h 的云覆盖分数。
光伏站上空云覆盖的循环短临预报系统
以上研究成果以“Accurate nowcasting of cloud cover at solar photovoltaic plants using geostationary satellite images”为题发表于国际期刊Nature Communications，大气科学学院闵敏教授是论文的通讯作者,大气科学学院2023级博士研究生夏攀是第一作者。
来源：中山大学大气科学学院
https://mp.weixin.qq.com/s/D271mV_m2kjHNVDMZGUhaQ
（3）生态学院崔融丰课题组揭示濒危动物黄唇鱼基因组的遗传负荷
近年来黄唇鱼数量急剧下降，濒临灭绝，在2021年已被认定为国家一级保护动物。研究人员对黄唇鱼进行了全基因组测序，并完成了高质量的参考基因组组装和注释。构建了黄唇鱼的分子系统发育树并根据黄唇鱼和鮸(M.miiuyi)之间的遗传距离估算其突变率。再通过该数据推断了黄唇鱼的种群动大小变化历史。黄唇鱼的种群数量经历了减少-增多-减少-增多的动态过程，其现代的种群大小正处于过去200万年的顶峰。然而目前黄唇鱼却被国际自然保护联盟( IUCN )濒危物种红色名录列为极危等级，说明人类活动（例如海洋污染和过度捕捞）是导致其种群数量减少和濒临灭绝的主因。
人工繁育是保育濒危物种的主要手段，但是目前人工饲养的黄唇鱼子一代死亡率高，有可能是由于遗传负荷导致的，PopKin分析揭示了亲鱼本身的野生父母无近亲关系。但目前养殖场使用的各条亲鱼间亲属系数约为0.125，属于同父异母或同母异父的近亲。ROH分析也证实了亲鱼具有短ROH以及低近交系数（FROH）。但是由于亲鱼来源于同一家庭，人工繁育的子一代具有更长的ROH和更高的近交系数（11%的FROH水平），这说明未来世代很可能发生近交，而这种近交则会加剧遗传负荷的有害性。
随后团队鉴定了已经在黄唇鱼群体中固定的遗传负荷，并发现它们可能出现在基因组重组率较低以及转座子较多的区域（即染色体两端）。接着，我们通过群体重测序数据对不同突变类型的相对有害性进行了评估，发现高有害变异是增加遗传负荷的主力军，与其他高影响变异相比，发生在编码区域的移码突变的危害性最大。
然后，团队通过经过单倍体分型的基因组分析了不同单倍型上的遗传负荷，结果表明不同单倍型包含大量不同类别的私有有害突变。在不同单倍型之间，私有和共享的有害位点存在很大差异。我们基于这一数据，进行了进一步研究，模拟了清除有害突变的过程并进行不同策略间的比较。模拟发现单纯依靠种群自身的净化选择并不能有效清除轻微有害的遗传负荷。相反，如果对个体进行基因分型，人为排序，并根据其携带的总负荷量选择父母本进行繁育，则可以快速消除遗传负荷。模拟结果表明，在所有测试条件下，净化选择和人工选择的综合作用比单独依靠净化选择能更有效地清除遗传负荷。
以33种代表性硬骨鱼类的直系同源蛋白编码DNA序列构建的时间分子系统发育树（包括12种石首鱼类）
以上研究成果以“Phased genome assemblies reveal haplotype-specific genetic load in the critically endangered Chinese Bahaba (Teleostei, Sciaenidae)”为题发表于期刊Molecular Ecology。中山大学生态学院崔融丰副教授为第一作者。
来源：中山大学生态学院
https://mp.weixin.qq.com/s/PONpdPWA5Kn4TO2aCdWkow
（4）材料科学与工程学院杨功政副教授、王成新教授团队于水系锌-锰酸铜电池中铜的非传统电化学行为取得新进展
水系锌离子电池是一种环保、安全的储能系统，其中锰基正极材料具有较高的理论比容量和工作电压等优点，受到了广泛的关注。然而，该类材料存在电子导电性差、Zn2+反应动力学缓慢、循环过程中的体积膨胀和正极材料溶解等问题，导致了其比容量迅速衰减、循环稳定性差，从而限制了其在电池体系中的应用价值。
团队在从前研究工作的基础上提出了一种全新的正极材料设计策略，旨在同步提高正极和负极的稳定性。具体来说，选用本征晶体结构稳定的锰酸铜（CuMn2O4）作为正极材料，这种材料在循环过程中能保持良好的尖晶石结构。当Zn2+离子嵌入时，Cu2+离子会从CuMn2O4中提取出来，并原位还原为CuO，这不仅增加了电池的容量，还改善了电导率。在充电过程中，Cu2+离子会迁移至锌负极表面，并最终通过电沉积在锌金属表面原位形成铜锌（Cu-Zn）合金。该Cu-Zn合金层利用了合金化效应，成功缓解了锌在循环过程中的晶格扭曲，同时，与锌衬底的结合力强，不易剥落。这种合金层显著降低了锌负极与电解液的接触面积，从而有效抑制了氢析出反应和腐蚀反应。通过清晰阐述该电池体系中铜的非传统电化学行为，探索出一种优化正极材料的筛选策略，从而提升电池的循环寿命和稳定性。这为解决水系锌离子电池所面临的挑战提供了全新的思路。
锌-锰酸铜电池中铜的非传统电化学行为示意图
以上研究成果以“Unconventional Copper Electrochemistry in Aqueous Zn‖CuMn2O4 Batteries”为题发表在期刊Advanced Energy Materials。材料科学与工程学院杨功政副教授为论文的第一作者，王成新教授为论文的唯一通讯作者。中山大学材料科学与工程学院是论文的唯一完成单位。
来源：中山大学材料科学与工程学院
https://mp.weixin.qq.com/s/7GW6enVhGtDd0c0jnj_Fmw
（5）药学院（深圳）王旭升团队发现钩藤碱具有预防白发活性
头发变白通常被视为衰老的自然迹象，但近期研究发现，压力通过激活交感神经系统，向毛囊内的黑色素干细胞释放去甲肾上腺素，也可加速头发变白。在这一过程中，作为去甲肾上腺素信号的传递媒介的β2肾上腺素能受体扮演着关键角色。鉴于目前缺乏针对该受体的特异性阻断剂，并且传统药物开发过程十分复杂，因此，寻找天然的β2肾上腺素能受体阻断剂以切断毛囊黑色素干细胞上的去甲肾上腺素信号转导，成为防治压力导致白发的一个有效途径。
在这项研究中，研究者通过对超过60万种天然化合物进行分子对接实验，从中筛选出了11种具有与β2肾上腺素能受体良好结合活性的天然化合物。其中，钩藤碱因具有与β2肾上腺素能受体活性位点的优秀对接能力和稳定的结合特性，在众多化合物中脱颖而出。钩藤碱拥有着悠久的应用历史，而且具备极高的安全性，甚至被纳入《化妆品原料使用目录》。鉴于其与黑色素细胞上的β2肾上腺素能受体的特异性结合能力，钩藤碱为开发用于防止应激性头发变白的特异性阻断剂提供了新的研究方向。
该项研究还深入探讨了肾上腺素与β2肾上腺素能受体结合后引发的头发变白的分子机制。研究发现，肾上腺素与β2肾上腺素能受体结合后，会激活细胞内的环磷酸腺苷（cAMP）信号通路。这一过程导致细胞内钙离子的稳态失衡，最终促使黑色素细胞发生凋亡，同时也抑制了黑色素的生成，由此解释了为什么持续的细胞应激和肾上腺素的持续表达引起头发变白。而动物实验验证了钩藤碱作为β2肾上腺素能受体的潜在阻断剂，可以有效阻断上述信号转导途径及后续的白发过程。
天然化合物钩藤碱通过抑制β2肾上腺素能通路防止压力诱导白发
以上研究成果以“Natural product rhynchophylline prevents stress-induced hair graying by preserving melanocyte stem cells via the β2 adrenergic pathway suppression”为题发表于Natural Products and Bioprospecting。药学院（深圳）2019级博士生李新新为该论文第一作者，药学院（深圳）王旭升副教授为通讯作者。
来源：中山大学药学院（深圳）
https://mp.weixin.qq.com/s/rYDcJZOtAaiSWO_5rkrcMg
（6）中山医学院陈俊团队报道巨噬细胞受体Sirpα调控肿瘤免疫逃逸的新机制
恶性肿瘤是导致人类死亡的主要疾病之一，肿瘤免疫微环境(TIME)的复杂性限制了各种常规疗法的效果。目前多种PD-1/PD-L1免疫抑制剂虽然在部分晚期癌症患者中取得显著疗效，但对大多数实体瘤的治疗效果仍然有限，可能与实体瘤TIME中T细胞浸润较少而富含免疫抑制性髓系细胞有关。CD47-Sirpa信号通路（也被称为“别吃我”信号和吞噬检查点）是巨噬细胞上非常有潜力的免疫治疗靶点。我们前期的研究表明，CD47单克隆抗体介导的吞噬作用需要吞噬信号SLAMF7，而大部分实体肿瘤不表达该信号。近期的临床试验显示，CD47阻断剂对几种血液肿瘤有较好的疗效，但对实体肿瘤的治疗效果非常有限。这些均提示TIME中功能失调的巨噬细胞的累积可能是实体肿瘤发生免疫逃逸和对免疫治疗无响应的主要原因之一，而通过CD47阻断靶向髓系细胞可能不是实体肿瘤免疫治疗的最佳策略。因此，髓系细胞在TIME中的免疫抑制机制需要进一步研究。
该研究首先通过对结直肠癌患者进行单细胞转录组测序，发现肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）和粒细胞样髓源性抑制细胞（gMDSCs）在肿瘤组织中显著富集且呈现出最强的免疫抑制性，同时高表达含免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM）的免疫受体SIRPA等。此外，这一发现在公共数据中也得到证实。为进一步探索SIRPA等免疫抑制性受体对肿瘤的影响，研究团队利用CRISPR-Cas9技术建立了多种基因敲除小鼠（Sirpa KO、Clec4a KO和Siglec-E KO）。相比于野生型（WT）小鼠，Clec4a KO和Siglec-E KO小鼠上接种的肿瘤与WT小鼠上的肿瘤大小相似。而Sirpa KO小鼠的结直肠癌皮下模型和自发模型中肿瘤进展均被显著抑制，且小鼠生存率明显提高，同时在肝癌和肺癌模型中观察到肿瘤的进展被显著抑制。对临床数据集分析，发现Sirpa的表达水平与多种实体肿瘤患者预后呈负相关关系。这些结果均表明Sirpa与肿瘤发展密切相关，Sirpa缺失显著抑制多种实体肿瘤的进展。
通过敲除肿瘤细胞上CD47分子及利用CD47单克隆抗体和Sirpa-ED-Fc融合蛋白进行实验，研究人员证实免疫抑制性受体Sirpa不依赖于与经典配体CD47相互作用而发挥促进肿瘤免疫逃逸的作用。进一步对小鼠原位结直肠癌模型的肠道肿瘤组织进行单细胞转录组测序分析和实验验证发现，敲除Sirpa可使得TAMs和gMDSCs向具有更强的抗原呈递能力、细胞吞噬能力、炎症应答能力和趋化作用的TAM_Ccl8hi和gMDSC_H2-Q10hi亚群转化，并可促进T细胞的活化与增殖，从而重塑TIME使其呈现出更强的抗肿瘤作用。体外实验表明，Sirpa敲除鼠中的巨噬细胞可通过Syk/Btk激酶依赖的Ccl8分泌而促进T细胞募集发挥抗肿瘤免疫作用。此外，研究人员还发现敲除Sirpα与抗PD-L1的联合治疗可呈现出更好的肿瘤抑制效果。综上所述，靶向Sirpa可以同时调节天然免疫和适应性免疫，重塑肿瘤免疫微环境阻止实体肿瘤的进展。Sirpa阻断有望成为实体肿瘤免疫治疗的新靶点，攻克实体肿瘤免疫治疗耐受的困境。
上发表了题为 以上研究成果以“Sirpα on tumor-associated myeloid cells restrains anti-tumor immunity in colorectal cancer independent of its interaction with CD47”为题发表于Nature Cancer ，中山大学中山医学院博士毕业生黄春柳、南方科技大学生命科学学院王雪飞博士及中山大学附属第一医院王颖钊博士为该论文共同第一作者，靳文菲教授、陈俊教授、何伟玲教授及洪旎教授为论文共同通讯作者。
来源：中山大学中山医学院
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