科技快讯！八月，南京大学在这些领域又有新突破

揭示植物抗病基因适应性演化新机制

南京大学生命科学学院陈建群、邵珠卿团队通过对被子植物基因组的大尺度演化分析，揭示了植物抗病基因适应性演化新机制。通过构建迄今为止覆盖被子植物最广泛、包含NLR抗病基因最多的数据库，深入分析NLR基因的演化规律，发现了不同演化分支的被子植物在适应水生、寄生和食虫等特殊生活环境过程中NLR抗病基因显著减少的现象；揭示了信号通路基因的丢失不仅是NLR基因TNL亚类在物种演化中频繁丢失的驱动因素，也是导致NLR基因数量减少的重要内在机制；基于TNL基因与抗病信号传导基因之间频繁的“共丢失”演化模式，发现了多个可能参与NLR抗病基因信号传导的新基因，从演化的角度指导了抗病信号传导新基因的发现。

NLR基因在被子植物305个物种中的分布情况

开发液晶态可编程执行器

南京大学现代工程与应用科学学院胡伟教授、陆延青教授团队在手性液晶中人为诱导分子组装构建精密螺旋结构，并通过光照刺激结构整体增旋/解旋，模拟了细菌利用鞭毛螺旋式推进自身在水中前行的运动模式，实现了光照自驱动和分子自组装结构传动的可编程执行器，并验证了对负载微球的定制化二维运动编程。

可编程执行器实现微球 A会聚B发散C定点聚集D：轨道公转；从左往右四列分别展示了不同的基板配向设定，微球散布起始状态、移动过程和终态。比例尺50 μm

光催化还原二氧化碳转化乙烯取得新进展

南京大学物理学院环境材料与再生能源研究中心周勇课题组设计合成了富含S空位的单层AgInP2S6纳米片，实现了高效光催化二氧化碳(CO2)转化乙烯(C2H4)。将CO2光催化转化为太阳能燃料，在节约能源和环境保护方面可谓一举两得。同时有望应用于地外人工光合成，利用太空舱密闭环境中的废弃CO2，或地外天体环境中丰富的CO2资源，原位、快速、可控地将二氧化碳转化成为氧气和含碳燃料，大幅度降低载人航天器的物资供应需求，支撑可承受、可持续的载人深空探索。

理论研究：(a)无缺陷AgInP2S6光催化CO2还原为CO的吉布斯自由能图。(b) Vs-AgInP2S6上三种可能的C-C耦合途径 (c) Vs-AgInP2S6上CO还原为C2H4的吉布斯自由能图。插图显示了CO2还原过程中反应中间体的相应优化几何结构。硫、磷、铟、银、碳、氧和氢原子分别呈黄色、紫色、淡紫色、灰色、黑色、红色和白色。

发现结肠癌免疫逃逸新机制

结肠癌属于消化道常见恶性肿瘤，主要来源于结肠上皮组织，发病率和死亡率均居全球癌症前三。为更全面地阐明正处于临床试验阶段SHP2变构抑制剂抗实体瘤的分子机制，南京大学生科院孙洋、徐强、陈迪俊团队利用单细胞转录组测序技术对SHP2变构抑制剂SHP099重塑小鼠MC38结肠癌移植瘤模型中的肿瘤微环境进行了全景展示。研究成果揭示了一种由SHP2介导的结肠癌免疫逃逸新机制，即SHP2在巨噬细胞中抑制STING-TBK1-IRF3通路进而下调I型干扰素信号促进肿瘤免疫逃逸，靶向抑制SHP2可上调I型干扰素信号进而重塑肿瘤微环境实现对结肠癌的治疗。

SHP2在巨噬细胞中抑制STING-TBK1-IRF3通路进而下调I型干扰素信号促进肿瘤免疫逃逸

在早期地球演化上取得新进展

为深入探索地球早期的动力学机制，南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室王孝磊教授团队对南非Kaapvaal克拉通Barberton地区进行了多次野外科考工作。该区出露有典型的古太古代-中太古代花岗质岩石，且保存较为新鲜。该团队对本区32–34.6亿年前的“TTG岩石”（地球早期特征的花岗质岩石）进行系统的采样和室内分析，获取了该地区TTG岩石的同位素年代学和地球化学以及锆石原位微区氧同位素数据。这些新的数据揭示，地球早期地表物质深循环的启动可能与构造体制的转换有关。

古太古代和中太古代时期TTG形成的模式简图

规范场下的新拓扑物态取得重要进展

南京大学物理学院赵宇心教授课题组注意到人工晶体系统具有不同于凝聚态系统的的独特性质， 即可调控的Z2规范场。也就是说，人工晶体系统可以自由调控跃迁系数的符号为正或负。正是这一性质导致凝聚态物理中探索拓扑物态的标准工具，即著名的k·p方法，不再适用。课题组指出，这背后的根本原因是规范场下支撑k·p方法的基本数学结构发生了改变。传统k·p方法的数学基础是空间对称性的线性表示理论（linear representation），但Z2规范场下空间对称性被投影表示(projective representation)。基于空间群的投影表示，课题组建立了适用于具有Z2规范场的晶体系统的k·p方法。课题组进一步指出拓展后的k·p方法区别于传统k·p方法的两个重要修正：i)晶格平移操作必须作为小群的元素被考虑；ii)小群元素满足Z2投影代数关系。

我国中部渭河流域风化强度演变过程被揭示

南京大学地理与海洋科学学院环境演变课题组，围绕渭河盆地的沉积记录，开展了我国中部风化强度演化和季风演变的研究，取得了重要进展。团队对渭河盆地东南部蓝田地区出露的1600多米的沉积剖面进行了系统分析，选取了沉积序列中具有代表性的河湖相细颗粒层位138层 ，开展土壤形态、岩石薄片、矿物组成、粘土矿物组合以及沉积相、序列对比等分析，重建了近5000万年以来渭河流域风化强度的演变过程。研究表明，在始新世和渐新世(距今约5000-2400万年)，渭河流域就可能有较大的降水量和季节性干湿变化，指示在那时亚洲季风气候可能已经开始发育。

渭河流域工作地点图 左：渭河流域在亚洲季风环流中的位置； 右：渭河盆地蓝田地区采样点(红色实心圆)

成功研制智能表面新架构助力5G网络性能提升

南京大学电子科学与工程学院冯一军教授团队在智能表面关键技术上取得实质性突破，成功研制了低成本、大面积、可规模扩展的高效智能表面，具有多比特相位状态动态可调、单元独立控制等应用优势，可灵活实现动态、复杂波束及电磁波环境分布调控。在此基础上，应用所研制的智能表面与华为技术有限公司合作，进行了对5G无线网络（2.6GHz频段）覆盖补盲及优化提升的原型测试，验证了智能表面在真实网络环境中应用的可行性。相关技术得到了华为技术专家肯定，并共同规划了下一阶段的研究，攻关解决工程化、应用化问题，并力争实现真实网络场景的低成本、规模化部署。

左：智能表面改善通信信道环境；右：智能表面

单颗粒碰撞电化学探究界面动态电势分布的工作

南京大学化学化工学院龙亿涛课题组一直聚焦基于限域微/纳电极界面的单个体电化学研究。研究人员设想能否以随机运动的金属纳米颗粒为“探针”，探测限域界面的动态电势分布。通过不断深挖多年来建立的单个纳米颗粒与超微电极随机碰撞电化学过程反应机制 ，利用课题组发展的高带宽、弱电流电化学测量系统，获得了高通量单颗粒瞬态法拉第电流信号，建立起银纳米颗粒在金超微电极界面的电子隧穿模型体系。

单个银纳米颗粒在超微电极限域界面上的动态“感受”电势范围

声学降噪领域取得最新进展

南京大学物理学院赖耘教授合作团队将各向异性的概念引入到三维折叠空间的系统中，提出了一种打开低频、宽频声子带隙的方法，并设计了既能隔音降噪，又能通风透气的三维声学超构笼子。并利用家用风扇引入气流，测试超构笼子在小气流影响下的隔音降噪性能。声音由固定位置的扬声器发出，在改变风扇位置和取向的不同情况下，利用麦克风测量笼子内外不同位置处的声强。结果表明，在复杂的气流环境中，该三维超构笼子能够有效地阻挡外部的噪音进入内部空间，实现了既能隔音降噪，又能通风透气的功能。

(a)三维声学超构笼子的示意图。(b)原胞结构的透视图。(c)原胞结构的能带图。(d)相应的有效介质的频谱图。

光驱动仿生耗散自组装领域取得重要进展

在维持生命体系组装的诸多能源中，光能是所有生命组装体系所需能量的根本来源。南京大学化学化工学院高分子学科谌东中教授课题组与东南大学智能材料研究院以及化学化工学院李全教授(欧洲科学院院士)和杨洪教授团队发展了一类具有仿生耗散自组装特点的以可见光作为能量供给的光驱动水相动态超分子自组装体系。该光驱动的耗散自组装体系为生物传感、智能发光器件等应用领域提供了可行的新策略。

光驱动的水相人工耗散超分子自组装体系的构筑及其结构表征

氧化还原活性金属有机框架材料合成及类酶催化研究取得新进展

南京大学化学化工学院左景林教授、丁梦宁教授、马晶教授等合作，成功制备了含类酶活性中心金属二硫烯构筑基元的新型金属有机框架材料，并对其电催化CO2还原性能开展了研究。相关团队在前期新型电荷转移金属配合物研究中取得了一系列重要进展。最近，他们将相关研究拓展到具有类酶活性中心的金属二硫烯构筑基元上。金属镍二硫烯四苯羧酸配体与四硫富瓦烯四苯羧酸结构和性能相似，引入的金属Ni离子取代C=C单元后具有不饱和配位点和新的氧化还原活性金属中心，从而可能赋予材料更加丰富的物理、化学功能。基于以上研究基础，他们进一步采用氧化还原活性镍的二硫烯配体与金属铟离子反应，制备了具有阴离子骨架的新型MOF结构。

[Ni(C2S2(C6H4COOH)2)2]和H4TTFTB的结构图

报道新冠突变工作并被世卫报告引用

针对新冠病毒，特别是新冠病毒变异株感染人体的分子机制和变化，南京大学化学化工学院郑鹏教授与生命科学学院董咸池教授和童贝老师合作，利用单细胞力谱技术(Single-cell Force Spectroscopy, SCFS)、分子动力学模拟和经典的蛋白结合动力学测量技术，进行了实验和理论相结合、多学科的交叉科学研究工作。通过定量测量二者间的相互作用和在原子水平的分子动力学模拟分析该过程，发现RBD结构域上的N501Y突变导致这些变异株具有更强结合人体受体蛋白ACE2的能力，极大的提高了病毒黏附细胞的强度和概率，可能是导致这几类新冠变异株病毒在最近一年广为扩散的重要原因之一。值得一提的是，该研究成果被八月份刚出版的世界卫生组织(WHO)新冠变异株监控报告所引用，作为介绍该突变影响的重要参考文献之一。

从电子散射实验提取质子电荷半径的新方法

南京大学物理学院崔著钫博士和Craig D. Roberts教授及合作者采用了一种新的数学方法来分析精确的实验数据，以求解质子半径问题。该方法采用了应用数学的概念，消除了在选择拟合形式时的任意性，尚未有物理学工作者做类似的应用。他们对PRad数据再分析所得结果为：rpPRad= 0.838 ±0.005stat fm 。随后，他们还将新方法应用于A1合作组所获得的、PRad结果外世界上唯一另一组精确的ep散射数据，结果为：rpA1-lowQ2 = 0.856 ± 0.014 stat fm。分析表明，产生“质子半径之谜”的原因在于低估了使用特定的、有限的函数来插值和外推ep散射数据所引入的系统误差。因此，研究团队很可能以这样一种简单明了的方式解决了质子半径之谜，从而避免了引入新物理进行奇特解释的必要。

上面板：rp测量技术给出的结果：下面板：从PRad[H]和A1 ep散射[G]数据中获得的结果

发现瘤内CD8+T细胞发挥抗肿瘤作用需要CXCR6的存在

南京大学孙洋、徐强团队受到中国传统阴阳平衡思想的启发，以自身免疫病中高度活化的炎症性T细胞的表型特征，来推测肿瘤中该表型的T细胞是否仍然具有高度活化或者较强细胞毒活性的杀肿瘤能力？在这种设想下，研究人员发现瘤内细胞毒性T淋巴细胞发挥抗肿瘤作用需要CXCR6的存在，这一发现将有助于联合免疫疗法的合理设计，CXCR6或可作为CART细胞过继转输治疗前的一个检测指标，为临床转输治疗的有效性提供一种依据。

研究设想示意图