《Cell》、《Nature》和《Science》是国际三大顶尖学术期刊，近日我校学者在《Cell Reports》、《NatureCommunications》等三大期刊的子刊以及《New Phytologist》等国际著名期刊上发表了多篇学术论文，这是我校在“高水平的理科”建设上取得的新成果。
冯玲玲在《Cell Reports》上发表最新研究成果
近日，我校化学学院教师冯玲玲在人胚胎干细胞定向分化方面取得了重要的研究进展。相关研究成果发表在国际权威期刊《Cell Reports》（Cell Reports 2016, 15, 1-13）上。该期刊是三大国际著名杂志Cell、Nature和Science (CNS)之一Cell旗下子刊。这是我校在Cell子刊上发表的首篇研究论文。该研究工作是通过国际合作在美国康奈尔大学陈水兵教授指导下完成的，并得到了国家自然科学基金及国家留学基金等项目资助。华中师范大学和美国康内尔大学分是该论文的第一作者单位和通讯作者单位。
骨形态发生蛋白(Bonemorphogenetic proteins，BMPS)是身体发展、肢体发育、早期血管及神经发育中必需的调控因子，决定着干细胞或原祖细胞的定向分化命运。BMPs 在胚胎发育中起着非常重要的作用，调控着多个组织的发育，包括生殖细胞、心脏、肾脏、肝脏和中枢神经系统等。当人体出现骨失调、心脏病、造血功能缺陷、肝病等重大疾病时，往往需要植入干细胞进行治疗。此时，必须采用BMPS诱导干细胞定向分化。然而，BMPS稳定性差、活性低、半衰期短，导致干细胞对其响应阈值很高，副作用很大，需要激活剂介入协同治疗。
目前，文献报道的小分子化合物具有一定激活BMPs信号通路的作用，但活性较低，无法诱导产生成熟的成骨细胞，限制其临床使用。因此，迫切需要寻找可协同提高BMPS活性的激活剂，实现干细胞的有效定向分化。
冯玲玲及其合作者从4000多个小分子化合物中筛选出一种能高效激活BMPS的分子PD407824，并发现该小分子通过抑制CHK1实现p21水平下调，活化CDK8/9，致使连接区磷酸化，降低该连接区SMAD2/3蛋白水平，并提高可使用的SMAD4水平。接下来，SMAD4与SMAD1/5/9发生相互作用，非常有效地活化 BMPS下游靶因子(如Id1和Id2等)，降低干细胞响应BMPS的阈值，实现干细胞的高效定向分化。
冯玲玲及其合作者还发现，该类小分子与BMP4的协同作用能诱导人胚胎干细胞定向分化为有搏动功能的心肌细胞或滋养层干细胞。这一发现意味着该类小分子有望用于治疗心脏疾病。
陈加荣、肖文精团队在《自然·通讯》上发表最新研究成果
近期，我校化学学院陈加荣和肖文精教授团队在可见光诱导的氮自由基串联环化反应中取得了重要进展，相关研究成果发表在化学国际权威学术期刊《自然·通讯》（Nat.Commun. 2016, 7, 11188.）上。在该工作中，首次实现了可见光催化下氮氢键直接活化并发展了氮中心自由基参与的串联环化反应，并将这一方法成功用于一类具有重要抗菌活性的1,6-二氢哒嗪类化合物的高效合成。该论文第一作者为化学学院的博士研究生胡小强，陈加荣副教授为通讯作者，华中师范大学为唯一通讯作者单位。
由于氮中心自由基非常活泼，很难实现这类试剂在温和条件下的可控产生和反应设计。传统的方法大多是基于氮氧键、氮氮键或氮卤键的还原断裂来产生氮自由基。这些方法大多条件苛刻、操作复杂、且缺乏原子经济性。由于可见光本身固有的清洁、经济等特点，近年来可见光诱导的光氧化还原催化引起了国内外许多合成化学家们广泛的研究兴趣。但是，利用可见光诱导氮氢键直接活化转化为氮中心自由基，并发展串联的自由基反应一直是一个具有挑战性的难题。
针对这一难题，陈加荣和肖文精教授团队开展了大量卓有成效的工作。基于可见光催化策略，课题组首次实现了在温和条件下可见光诱导β,γ-不饱和腙的自由基串联环化反应，并成功将该策略应用于一类具有重要抗菌活性的1,6-二氢哒嗪以及哒嗪盐类化合物的合成。同时，通过与重庆大学的蓝宇教授合作，利用密度泛函理论（DFT）计算和合理的实验设计，对反应的机制进行了深入的研究，为后续发展更加经济高效的氮自由基串联反应奠定了基础。
该研究工作得到了国家自然科学基金及武汉市青年科技晨光计划等资助。近年来，陈加荣在国家自然科学基金等支持下，围绕立体选择性和合成效率等关键科学问题，通过新反应和新催化体系合理设计，发展了一系列含氮杂环合成的新反应方法，已经在影响因子10.0以上的国际顶尖（化学）期刊上发表9篇论文。此前还获得了2015年度的德国Thieme Chemistry Journals Award。
张礼知课题组在《自然·通讯》上发表最新研究成果
近日，我校长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者化学学院张礼知教授研究团队在卤氧化铋光催化剂电荷流动控制方面取得重要进展，相关研究成果发表在国际权威学术期刊《自然·通讯》（Nat. Commun. 2016, 7, 11480.）上，详见。该论文第一作者为化学学院张礼知教授和物理学院余颖教授共同指导的博士研究生李杰，第二作者为化学物理交叉班2012级本科生占光明。华中师范大学是该论文的唯一作者单位。
半导体材料可以利用太阳能驱动光催化分解水产氢，为洁净的氢能取代化石燃料提供了一种可能。然而，半导体光催化产氢的低效率制约其实际应用。如何提高光催化产氢效率是半导体光催化领域面临的关键科学问题。研究发现：半导体光催化产氢效率低下主要归因于半导体光催化剂的光生电荷（电子和空穴）流动缺乏有效控制，导致光生电荷在半导体内随意流动而发生大规模复合。因此，精确控制光生电荷流动是提高半导体光催化产氢效率的有效途径。
近年来张礼知教授研究团队在卤氧化铋光催化剂领域成绩卓著，先后在Journal of the American Chemical Society (JACS)、Advanced Functional Materials (AFM)等影响因子大于10的顶级学术期刊发表多篇论文（JACS 2012, 134, 4473；JACS 2013, 135, 15750；JACS 2015, 137, 6393；AFM 2015, 25, 2189）。为了精确控制卤氧化铋光催化剂的光生电荷流动，张礼知教授研究团队利用单层Bi12O17Cl2的[Bi12O17]端面存在氧空位这一特性，将单层金属相MoS2通过形成Bi-S化学键的方式选择性地组装在单层Bi12O17Cl2的[Bi12O17]端面上，构筑出独特[Cl2]-[Bi12O17]-[MoS2] 二维双面神双层异质结。在所组装的二维双层异质结中，单层Bi12O17Cl2的内电场首先驱动光生电荷分离，其中光生电子和空穴分别流向[Bi12O17] 端面和[Cl2] 端面。接下来，[Bi12O17] 端面的电子随后沿着界面Bi-S键转移到单层MoS2上驱动水分解产氢反应，而滞留在[Cl2] 端面的空穴则通过氧化有机牺牲剂被消耗掉。通过上述设计，该研究团队实现了原子水平上光生电荷流动的精确控制，进而构建出一个高效的光催化产氢体系，其在420纳米可见光处的量子效率高达36%。
以上研究得到了国家杰出青年科学基金、国家973计划、国家自然科学基金以及华中师范大学优秀博士学位论文培育计划等项目的资助。
黄双全课题组研究成果在《New Phytologist》发表
日前，黄双全课题组关于“近缘植物如何降低生殖干扰，维持物种共存”的研究取得进展，相关结果在线发表于国际植物学主流期刊《New Phytologist》（《新植物学家》，见Tong Ze-Yu and Huang Shuang-Quan, 2016. Pre- and post-pollination interaction between six co-flowering Pedicularis species via heterospecific pollen transfer. New Phytologist, doi: 10.1111/nph.14005），这是黄双全在New Phytologist发表的第10篇通讯作者论文。
同时开花的近缘植物，如果有共同的传粉动物就可能造成不同植物种间的生殖干扰。传粉者在不同开花植物之间访花，可将同种或异种的花粉传递到植物的雌性结构——柱头上，而柱头上落置异种的花粉对花粉供体和花粉受体植物双方均有不利影响，那么这些近缘植物是如何降低生殖干扰，而维持物种共存的呢？
马先蒿属是我国西南地区物种多样性高，分化强烈的植物类群。在横断山区的高山草甸，常见数种马先蒿在夏季同时开花，而且马先蒿属的有效传粉者都为熊蜂，为研究近缘物种共享传粉者是如何避免和降低生殖干扰提供了合适的研究材料。黄双全课题组曾用花粉标记的方法，研究了熊蜂虫体携带同域分布的3种马先蒿花粉的部位、柱头接触虫体的部位。他们发现3种马先蒿的花粉在熊蜂虫体上都各有一个主要的落置区域，与柱头接触虫体的位置相对应，从而降低了种间的传粉传递，但传粉的精确性没有人们以前想象地那么高，相关结果以封面文章发表在New Phytologist（Huang & Shi, 2013）。
为进一步定量分析种间花粉干扰的程度，博士生童泽宇在黄双全教授的指导下，在华中师范大学香格里拉高山植物园野外生物学基地继续对马先蒿属植物进行了研究。他们选择了自然状态下混合生长的由6种马先蒿形成的4个种对，在众多样方中进行了两年的传粉者观察，结果表明传粉者在访花时具有很高的恒定性，即传粉者在单次飞行觅食过程中通常只会专注于访问种对中的一种马先蒿，从而大大降低异种花粉传递的可能性。同时他们统计了各配对中马先蒿柱头上落置的异种花粉情况，发现异种花粉落置比例维持在较低的水平，但总体上配对中具有较长花柱的马先蒿柱头上落置了更高比例的异种花粉。他们对配对中的马先蒿种进行了两两授粉，并观察异种花粉管的生长情况，发现来自具有较长花柱种的花粉能够一直生长进入具较短花柱种的胚珠，而反之来自具有较短花柱种的花粉则无法进入较长花柱种的胚珠，而在有些情况下甚至无法在柱头上萌发。
该研究表明，在传粉前，传粉者的访问恒定性在减少异种花粉传递中起到重要的作用，而在传粉后过程中，花粉-花柱的相互作用也可以进一步减缓异种花粉的干扰，这一点对于具有较长花柱的马先蒿种来说更为明显。这项研究为揭示不同近缘物种如何实现同域共存、维持物种边界奠定了重要基础。
《New Phytologist》（《新植物学家》）是有百余年历史的经典植物学杂志，主要发表植物生理、发育、进化与环境等方面的研究，2014年在ISI植物科学领域为top3%（6/204）。
黄双全教授此前在《NewPhytologist》上发表了9篇通讯作者论文，其中4篇为cover story。
祝贺取得丰硕成果的老师们，衷心希望我校高水平学术成果越来越多！
内容：华大在线
图片：叶飞 徐洪峰 童泽宇
编辑：张嘉雯
推送：覃颖媛