一周前沿科技盘点〔156〕｜纳米级“钥匙”打开植物免疫门，大豆抗病新机制亮相；胰腺癌治疗迎来转机：小药片让化疗更有效

植物体内藏着精巧的防御系统。大豆中一种小肽能强力激活免疫，抵御多种病害，为绿色农业提供了全新可能。

胰腺癌治疗长期面临耐药困境。中国科学院研究团队构建大型类器官库，破解耐药机制，并发现他汀类药物可显著增强化疗效果，带来新希望。

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第156期。

1《Nature Plants》丨纳米级“钥匙”打开植物免疫门，大豆抗病新机制亮相

高通量配体-受体配对鉴定大豆免疫激发子激活广谱抗性

植物基因组编码大量分泌小肽，作为关键信号分子调控生长发育与免疫防御。其中，许多小肽可被细胞膜上的受体识别，尤其是富含亮氨酸重复序列的受体激酶（LRR-RK）家族，在感知外界信号中发挥核心作用。

中国科学院遗传与发育生物学研究所李磊团队与崖州湾实验室田志喜团队合作，系统性开展了大豆中分泌小肽与其受体的匹配分析，成功鉴定出63对功能性小肽-受体对。研究发现，免疫相关的小肽GmPEP914和GmPEP890能显著激活大豆的免疫反应，有效抵抗多种病原体侵染。该过程依赖于两个LRR-RK类受体GmP98R1和GmP98R2。

通过人工智能辅助的结构建模与生化实验验证，研究证实GmPEP914和GmPEP890能以纳摩尔级别的高亲和力直接结合GmP98R受体。进一步分析表明，这一PEP914-P98R信号模块在豆科及葫芦科植物中高度保守，提示其在植物进化中具有重要地位。

该研究不仅建立了一套可推广的小肽-受体对鉴定方法，更揭示了GmPEP914在大豆抗病中的关键功能。未来，这类小肽有望作为新型生物农药的核心成分，用于开发高效、低残留、不易引发抗药性的绿色植保产品，助力可持续农业发展。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41477-025-02086-7

2《Cell Stem Cell》丨胰腺癌治疗迎来转机：小药片让化疗更有效

类器官库揭示他汀联合治疗的分子机制与临床潜力

胰腺导管腺癌恶性程度高，化疗虽为基石，但多数患者反应不佳。为突破耐药难题，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心高栋研究组、上海药物所周虎研究组、数学与系统科学研究院王勇研究组，联合上海长海医院金钢团队、上海交大陈洛南研究组，构建了包含239例胰腺癌、21例其他亚型及18例正常组织的全球最大类器官库，并整合基因组、转录组、蛋白组等多组学数据与药物敏感性测试。

团队开发新算法HNetDig，识别出6个新编码驱动突变和35个非编码驱动突变，并通过基因编辑验证其功能。研究发现，79.6%的胰腺癌携带潜在可靶向基因变异，38%在类器官中验证有效。团队鉴定出2794个与药物反应、322个与放疗敏感性相关的分子特征，绘制出药敏全景图谱。

研究揭示，蛋白糖基化和胆固醇代谢升高是化疗耐药的关键标志。他汀类药物可抑制该通路，逆转耐药。动物模型证实其与化疗联用具有协同抑瘤效果。

基于此，团队开展II期临床试验：在标准化疗基础上加用阿托伐他汀，治疗42例晚期患者。随访显示，26名患者肿瘤标志物显著下降，平均缓解维持超62天，多数患者肿瘤缩小。该成果为胰腺癌治疗提供了突破性策略，后续将开展多中心试验进一步验证。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.07.008

3《Journal of Integrative Plant Biology》丨解密森林“建群者”：壳斗科植物的演化双轨制

壳斗目的时间形态空间演化和7个科的形态空间大小。A、B和D基于现存和灭绝的物种，C仅基于现存物种；A显示了壳斗目性状演化的“早期爆发”模式。

被子植物形态多样，但其性状如何在漫长的地质年代中演化，仍不清楚。中国科学院昆明植物研究所伊廷双团队与李德铢团队，联合美国密歇根大学Stephen A. Smith团队，以壳斗目（包括橡树、栗树等）为研究对象，整合基因组、化石与性状数据，揭示了其性状演化的深层规律。

研究团队新测序149个物种的转录组，结合232个物种（含52个化石种）的性状数据，构建了迄今最完整的壳斗目系统发育树。结果显示，壳斗目起源于约1.085亿年前的早白垩纪，现存各科在白垩纪已开始分化。分析发现，胡桃科经历一次全基因组加倍，壳斗目共存在12个基因复制高峰。

研究发现，壳斗目的形态演化呈现“早期爆发”模式——早新生代时其形态多样性已接近现今水平，且新性状的出现与基因复制事件显著相关。然而，物种多样化的速率变化节点与基因复制或性状创新并无直接关联，表明物种形成与形态演化可能由不同机制驱动。

该研究揭示了植物性状演化与物种多样化之间的“脱钩”现象，强调了在宏观演化尺度上需多维度整合分析，为理解植物多样性形成机制提供了重要范例。

原文链接：http://doi.org/10.1111/jipb.70011

4《Energy & Environmental Science》丨不是氧气惹的祸！高镍电池起火真相被揭开

高镍电池热失控过程正极/电解液界面的电化学–热–力多尺度反应演化机制示意图

随着电动汽车对高能量密度电池的需求增长，高镍锂离子电池因性能优越成为主流，但其热失控风险严重制约应用。中国科学院青岛生物能源与过程研究所科研团队长期致力于高安全电池研究，此前已揭示负极产气在热失控中的作用。

科研团队聚焦高镍正极材料，通过对比不同镍含量电池在老化后的热失控行为，结合多尺度表征技术，发现热失控的主导机制随镍含量变化而不同：在高镍电池中，热失控主要由正极与电解液的界面副反应驱动，而非传统认为的晶格氧释放；而在中低镍电池中，氧释放仍是关键诱因。

研究进一步揭示，高镍正极在充放电过程中因各向异性体积变化和H2-H3相变产生微裂纹，导致电解液渗入，引发副反应并产气；气体压力又促使裂纹扩展，形成“开裂→渗透→反应→产气→更开裂”的自加速恶性循环，最终引发级联式热失控。

该研究首次建立微观结构演化与宏观热失控的定量关联，提出应“分类施策”：对高镍电池，重点强化界面稳定性（如包覆、耐氧化电解液）；对中低镍电池，则应提升体相结构稳定性（如梯度掺杂、单晶化）。这一成果打破“体相优先”的传统认知，为下一代高安全动力电池的设计提供了关键理论支撑。

原文链接：https://doi.org/10.1039/d5ee01431j

5《Nature Communications》丨存算一体新突破：让智能设备反应更快、更省电

（a）芯片显微照片、关键结构和近阈值计算方案；（b）RRAM-CMOS阈值电压失配抵消技术；（c）采样、加权与量化一体化模数转换技术；（d）核间混合精度控制技术

在边缘端部署人工智能（AI）硬件面临功耗低、延迟小、能效高的多重挑战。基于阻变存储器（RRAM）的存算一体与近阈值计算虽具高能效潜力，但受限于工艺波动和可扩展性难题，难以兼顾高性能与低功耗。

中国科学院微电子研究所窦春萌研究团队设计并实现了一款基于近阈值计算的RRAM存算一体芯片，有效破解上述瓶颈。团队采用双晶体管单阻变存储器（2T1R）结构，提出“RRAM-CMOS阈值电压失配抵消技术”，显著抑制了工艺波动对计算精度的影响，提升了芯片的稳定性和可扩展性。

为满足神经网络多比特运算需求，研究团队创新性地提出基于电荷堆叠的电荷域计算方法，开发出采样、加权与量化一体化的模数转换电路，大幅降低外围电路的功耗与面积。同时，引入核间混合精度控制技术，根据网络各层数据特征动态优化每个计算核心的累加与量化方式，实现任务级能效最优。

该芯片集成16个计算核心，支持256通道高并行模拟计算，平均相对标准差低至2.4%，计算能效达55.21–88.51 TOPS/W，性能优异。该成果为发展高能效、高并行的边缘AI硬件提供了切实可行的技术路径，推动AI芯片向更智能、更节能的方向迈进。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61025-4

6《PNAS》丨冻土融化后，土壤“存碳”能力反而增强？

热融塌陷通过改变微生物群落组成、提高土壤磷有效性促进微生物碳利用效率

气候变暖导致多年冻土大面积融化，其中剧烈的热融塌陷会迅速改变地表环境，影响土壤碳的释放与储存。微生物碳利用效率（CUE），即微生物将吸收的碳用于自身生长而非呼吸释放的比例——是决定土壤碳能否稳定留存的关键因素。然而，热融塌陷如何影响这一过程，长期缺乏直接证据。

中国科学院植物研究所杨元合研究组依托青藏高原热融塌陷观测平台，结合“空间代替时间”的研究方法，利用同位素标记和高通量测序技术，系统研究了微生物CUE对热融塌陷的响应。研究发现，在典型塌陷序列中，土壤微生物CUE显著升高。这一变化主要归因于塌陷后土壤环境改变：微生物群落结构向更高效利用碳的方向转变，同时土壤磷有效性提高，缓解了微生物的养分限制。

研究进一步在区域尺度上选取5个独立样点进行塌陷区与未塌陷区的配对验证，结果一致显示，热融塌陷显著提升了微生物CUE。这表明，尽管冻土融化可能释放碳，但热融塌陷引发的生态过程反而增强了微生物固碳能力，促进微生物来源的碳在土壤中积累，从而提高碳的稳定性。

该研究首次揭示了热融塌陷下微生物碳利用效率的响应机制，为完善冻土碳循环模型、准确预测碳-气候反馈关系提供了关键实验证据。

原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2419206122

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