| 一种层解析诊断方法识别深度神经网络中的偏差驱动决策 |
Nakuci, J. |
2026-06-06 |
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深度神经网络即使在输入支持有限的情况下，仍可能保持高度置信。然而，现有方法（如校准和特征归因）虽能提供关于错误概率和显著特征的互补信息，却无法量化决策边界或置信度受支持的程度。为解决这一局限，我们提出偏置主导指数（BDI），这是一种逐层解析的诊断工具，可将决策边界分解为输入依赖特征和输入无关的偏移分量（即偏置）。BDI能够判断模型置信度主要受特征支持还是偏置驱动。在卷积神经网络、视觉Transformer和Transformer语言模型上的实验表明，当特征支持减弱时BDI值升高，且高置信度可能与偏置主导决策共存。逐层分析定位了偏置主导支持出现的区域，揭示了不同架构特有的位置特征。扰动分析进一步表明，当读出权重退化时，偏置分量可稳定模型性能。最终，我们将决策构成操作化为一个结合置信度与BDI的接受规则，用于机制感知审计。这些结果将BDI定位为一种通用的决策构成诊断工具，能够跨模型家族区分特征支持型与偏置驱动型决策。 |
| 病毒在抑制甲烷的泥炭微宇宙中帮助重新布线碳代谢。 |
Riddell, J. |
2026-06-06 |
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人类活动正在加速永久冻土融化，并因微生物活动增强导致甲烷排放增加，这促使人们将微生物组工程作为减排策略。我们近期证明，儿茶素添加可通过富集降解儿茶素的原核生物（这些原核生物在氢竞争上胜过产甲烷菌），使泥炭微宇宙中的甲烷排放大幅降低（>80%）。然而，病毒对此类微生物组水平响应的贡献尚未被探索，我们假设病毒动态可能通过营养物添加改变细胞生理状态、诱导裂解性病毒活性，从而塑造微生物组响应。本研究对先前从儿茶素添加泥炭微宇宙中获取的时间分辨多组学数据进行了病毒生态基因组学分析。我们保守鉴定出900个推定裂解性病毒操作分类单元（vOTUs），其中41%预测感染活跃宿主基因组，包括转录活性最高的vOTUs（预测感染关键儿茶素降解菌属——梭菌属和未描述的Bacillota门JAGFXR01属）。值得注意的是，一个靶向JAGFXR01的vOTU主导了病毒响应（占群落病毒转录本的40%以上；丰度比宿主高20-156倍），我们将其解释为诱导产生的强烈裂解活性，可能向其他群落成员释放儿茶素降解中间产物。与此一致，基因表达分析显示34个额外多酚降解宏基因组组装基因组中儿茶素中间产物降解和氢化酶信号增强。这些发现支持一个类似病毒分流的过程模型，扩展了我们先前以原核生物为中心的模型：快速生长的儿茶素降解菌被病毒裂解后，酚类中间产物重新分配给多样化的酚降解类群，这些类群通过消耗氢维持甲烷抑制效应。除在该系统中的碳循环重要性外，阐明营养物和益生元干预引发的非预期病毒介导响应，将有助于在土壤、海洋和人类生态系统中实现更可预测且有效的微生物组工程策略。 |
| 利用遗传结构化的黑云杉（Picea mariana）共同园地测试基因组偏移 |
Fijarczyk, A. |
2026-06-06 |
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北方森林通过碳的储存与释放在气候调节中扮演关键角色。预期气候变化将导致许多北方树种死亡率上升、生物量减少，威胁该生态系统的功能及其碳汇作用。基因组偏移方法利用基因组多样性的空间分布及其与环境变量的关联，预测种群对未来气候变化的脆弱性。本研究分析了北方森林优势树种黑云杉（Picea mariana (Mill.) B.S.P）的60余个种群和1400多个个体，通过梯度森林模型和冗余分析（RDA）计算的种群基因组偏移，与四个长期（>40年）同质园实验中测定的多维度适应性性状进行比较。在同质园内，我们发现基因组偏移预测基本不受模型选择、训练标记数量或类型的影响，仅在LFMM气候关联标记中观察到显著差异。当训练集种群数量或规模减少时，模型性能保持相对稳定，表明这些模型可可靠预测新种群的基因组偏移。但模型性能在不同同质园间存在差异，部分同质园的适应性预测高度准确，另一些则出现矛盾结果。模型性能受气候预测因子选择、其与适应性性状的关系以及模型评估的遗传簇影响。总体而言，我们的研究结果凸显了在具有遗传结构的物种中，由于适应环境驱动因子的空间变异及其复杂相互作用，跨大空间尺度预测基因组偏移面临挑战。通过综合验证，我们确定了预测未来气候情景下黑云杉适应性衰退的最稳健模型。 |
| 通过糖异生进行的代谢补偿解释了糖原磷酸化酶作为小菜蛾杀虫靶标的非必需性。 |
Zhou, Y. |
2026-06-06 |
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糖原磷酸化酶（GP）催化糖原分解的限速步骤，在昆虫碳水化合物代谢中占据核心地位，为几丁质生物合成提供前体。与苯甲酰脲（BPU）类杀虫剂结构相关的酰脲化合物是哺乳动物GP的有效抑制剂，这引发了一个问题：昆虫GP能否作为独立的杀虫靶标。本研究以小菜蛾（Plutella xylostella）为对象系统评估了这一可能性。我们发现，哺乳动物GP抑制剂（GPI）能有效抑制重组PxGP（IC50 = 2.96 nM），而BPU类杀虫剂除虫脲（DFB）则无此作用。分子对接和MM/GBSA分析表明，这种选择性源于侧链相互作用的差异：GPI通过七个跨亚基接触位点结合二聚体界面的变构位点（ΔG = -34.63 kcal/mol），而DFB的二氟苯甲酰基团未能建立有效的蛋白质接触（ΔG = -29.29 kcal/mol）。尽管体外抑制效果显著，但GPI未表现出杀虫活性，且通过RNAi介导的PxGP敲低（酶活性测定证实每只幼虫GP-a活性降低约27-30%）并未影响发育或存活。我们证明昆虫通过多层代谢响应进行补偿：糖异生酶（PEPCK、G-6-Pase）上调、糖原分支酶（GBE）选择性激活（而非α-淀粉酶），以及提供糖异生底物的蛋白质分解代谢。适应性评估显示幼虫体重短暂下降（24-48小时），但蛹重、成虫翅形态和雌虫繁殖力完全恢复，证实代谢补偿最终有效。这些发现表明由于糖异生补偿机制的存在，GP在功能上并非必需，并强调了在基于靶标的杀虫剂设计中考虑代谢网络冗余的重要性。 |
| TNBC中基于AHP加权的外泌体蛋白质组学恢复了一个ECM侵袭模块，并提名AGRN作为研究不足的候选分子。 |
Nguyen, T. M. |
2026-06-06 |
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背景：三阴性乳腺癌（TNBC）因缺乏已验证的分子靶点及有限的非侵入性早期检测策略，仍是临床最具挑战性的乳腺癌亚型。肿瘤来源外泌体已成为有前景的液体活检分析物，但其蛋白质货物的功能组织及具有生物学意义的候选标志物的识别仍未被充分阐明。方法：我们提出复合驱动评分（CDS）框架，该框架整合差异表达幅度、蛋白质-蛋白质相互作用网络拓扑结构及基于层次分析法（AHP）的多准则加权，以优先筛选外泌体蛋白候选物。该框架应用于公开的无标记定量蛋白质组数据集（比较MDA-MB-231（TNBC）与MCF-10A（非致瘤性）外泌体组分），并在独立蛋白质组数据集中进行跨数据集验证。结果：CDS优先排序对蛋白质组深度和参数权重的变化表现出稳健性，持续富集细胞外基质（ECM）和粘附相关蛋白。网络和通路分析揭示整合素受体、同源ECM配体及相关共受体的协同共富集，这与功能整合的侵袭模块的选择性包装一致。聚糖蛋白（AGRN）——一种在TNBC外泌体生物学中几乎无先前表征的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖—— exemplifies the class of candidate the framework is designed to surface: independently nominated through network integration alone, yet supported by emerging evidence of oncogenic and immunosuppressive roles across cancer types. 结论：CDS框架提供了一种可转移的整合性外泌体生物标志物优先筛选策略，将统计证据视为候选物优先级的连续贡献因素而非二元过滤器。这些发现为TNBC靶向液体活检组合开发提供了系统层面的基础。 |
| 细胞外水杨酸通过细胞表面受体激活免疫信号 |
Li, Q. |
2026-06-06 |
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水杨酸（SA）是一种核心免疫激素，在病原体感染期间会在细胞内和细胞外区室中积累。尽管细胞内SA信号传导机制已明确，但细胞外SA（eSA）是否直接激活免疫反应仍未知。本研究发现，eSA可作为细胞外信号，可能被拟南芥质膜定位的凝集素受体激酶LecRK-I.8和LecRK-VI.2感知。两种受体的胞外结构域均能以微摩尔级亲和力结合SA，SA能快速诱导LecRK-I.8磷酸化，且LecRK-I.8和LecRK-VI.2的激酶活性对下游信号传导至关重要。此外，对LecRK-VI.2中计算预测的结合口袋进行诱变后，SA结合能力与免疫功能均丧失，这为受体介导的感知机制提供了证据。遗传分析进一步表明，LecRK受体是SA诱导的抗性、转录重编程和磷酸化蛋白质组响应所必需的。这些发现揭示了经典免疫激素潜在的受体介导的细胞表面感知机制，拓展了现有SA信号传导模型。 |
| 胞外NAD(P)通过LecRK-VI.2介导的NPR1磷酸化激活系统获得性抗性。 |
Liu, C. |
2026-06-06 |
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系统性获得性抗性（SAR）是一种由初级感染位点产生的信号诱导远端组织产生的持久、广谱免疫反应。尽管多种可移动免疫信号参与SAR，但这些信号如何被感知并机械耦合至系统组织中的转录重编程仍不清楚。胞外NAD(P) [eNAD(P)]作为关键整合性SAR信号，通过质膜定位的凝集素受体激酶LecRK-VI.2和主免疫共激活因子NONEXPRESSOR OF PATHOGENESIS-RELATED GENES1（NPR1）激活免疫。然而，连接eNAD(P)感知与NPR1激活的机制仍未知。本研究发现LecRK-VI.2与NPR1组成性结合，并在感知eNAD(P)后直接磷酸化NPR1的T359位点及可能的S356位点。NADP+诱导的NPR1磷酸化在体内快速发生且依赖LecRK-VI.2。非磷酸化NPR1变体消除eNADP+诱导的局部和系统免疫以及生物学诱导的SAR，而磷酸模拟变体保留NPR1功能。机制上，LecRK-VI.2介导的磷酸化促进NPR1与TGACG结合转录因子（TGAs）及中介体亚基MED15的相互作用，从而增强防御基因表达所需的转录激活复合物组装。进一步证明NPR1以磷酸化依赖方式促进TGA-MED15结合。这些发现建立了直接连接胞外免疫信号感知与转录激活的受体-共激活因子信号机制。该工作填补了SAR信号通路的关键机制空白，揭示了受体介导的共激活因子激活作为系统免疫中快速转化胞外免疫信号为协调转录输出的机制。 |
| 利用两个连续生长季的时间序列数据，研究木薯育种群体中无人机获取冠层性状的可重复性与遗传力 |
Quiros-Vargas, J. |
2026-06-06 |
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木薯是热带地区（尤其是撒哈拉以南非洲）的主要粮食作物，但其生产力仍受遗传和农艺因素制约。木薯育种的主要瓶颈在于，使用传统劳动密集型方法在田间条件下准确鉴定农艺性状存在困难。本研究评估了基于无人机表型分析在真实田间条件下量化冠层生长性状及其遗传相关性的潜力。为此，我们在尼日利亚国际热带农业研究所的田间种植了46个木薯基因型，并在两个生长季（2018-2019和2019-2020）采集了多时相无人机影像。在小区水平提取了冠层高度、冠层体积及其相对生长速率，并进一步评估了这些性状的季节动态及冠层-产量关系在不同发育阶段和环境条件下的变化。通过线性混合模型估计了重复性和广义遗传力，该模型分解了遗传、基因型-年份互作及残差方差组分，从而评估了测量可靠性和遗传信号。总体而言，无人机获取的生长动态在不同基因型间呈现相似模式，反映了共同的季节性生长轨迹，而冠层-产量关系则随发育阶段和环境条件变化。在遗传指标方面，所有无人机衍生性状的重复性均较高，表明在重复和季节间基因型水平评估可靠。相比之下，不同性状的广义遗传力差异显著：冠层体积和冠层高度表现出中到高的遗传力，反映了强基因型效应和相对适中的基因型-年份互作；而它们的相对生长速率因基因型-年份互作主导而呈现接近零的遗传力，表明环境主导影响。这些结果表明，无人机衍生的冠层高度和体积为不同环境下木薯基因型的遗传分化提供了稳定基础，支持其在选择中的应用，而生长速率性状更适合表征生长可塑性和基因型-环境互作。 |
| 肌醇焦磷酸介导莱茵衣藻高光适应过程中叶绿体脂质重塑与核基因抑制 |
Bedera-Garcia, R. |
2026-06-06 |
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微藻是能够进行自养生长的光合生物。由于它们能将CO2固定为高附加值有机产物（如脂肪酸和类胡萝卜素），其在多个工业领域的应用潜力已得到广泛研究。然而，我们对控制碳通量和环境胁迫适应的细胞信号网络仍缺乏完整认知。本研究利用莱茵衣藻突变株vip1-1（该菌株携带六磷酸激酶功能缺失突变，该激酶负责合成焦磷酸肌醇InsP7和InsP8，即PP-InsPs），探究这些分子在高光适应过程中的作用。结果表明：PP-InsPs参与调控以淀粉形式储存的碳分配，其缺失会提高藻细胞中甘油三酯水平；同时通过脂肪酸去饱和及甘油脂组成变化影响膜成分与流动性，从而重塑叶绿体特异性脂质。此外，我们发现PP-InsPs参与叶绿体-细胞核通讯，协调抑制光合相关核基因、脂肪酸去饱和酶及脂质合成酶的转录，促进细胞对高光的适应。研究还发现PP-InsPs的调控效应延伸至蛋白质合成及卡尔文-本森-巴沙姆循环中间体的积累。因此，我们提出PP-InsPs作为整合分子，响应高光等环境信号，平衡碳在储存库与结构库之间的分配。这些数据揭示了PP-InsPs在高光适应及叶绿体-细胞核通讯中的新功能，为培育更具抗逆性和高效性的藻株提供了新思路。 |
| 番茄果实RALF肽的基础特征揭示SlRALF家族内的结构与功能特化 |
Montano, J. A. |
2026-06-06 |
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快速碱化因子（RALF）肽调控植物生长和细胞壁信号传导，但其在果实发育中的作用尚不明确。本研究对番茄（Solanum lycopersicum）果实相关RALF肽及其与富含亮氨酸重复序列伸展蛋白（LRXs）的互作进行了表征。表达分析鉴定出SlRALF5、SlRALF7和SlRALF10是果实中主要表达的RALF。SlRALF10与早期果实发育相关，而SlRALF5和SlRALF7在成熟过程中持续表达。序列分析显示SlRALF5/7保留典型RALF的保守基序，而SlRALF10呈现差异化的结构特征和电荷分布变化。合成SlRALF5和SlRALF7可抑制根生长并诱导胞外碱化，而SlRALF10缺乏这两种活性。免疫共沉淀实验表明三种肽均与果实表达蛋白SlLRX2和SlLRX5互作。结构模型预测SlLRX5/SlRALF10复合物与SlRALF5相比具有独特的静电特性。这些结果揭示了番茄果实RALF肽的结构与功能特化，提示不同SlRALF可能在果实发育和成熟过程中对细胞壁重塑产生差异化响应。 |