2025年度，江蘇師大科研人以初心為炬，以有組織科研為引領(lǐng)，在數(shù)學(xué)、材料、生命科學(xué)、地球科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域持續(xù)突破，讓創(chuàng)新成果在高水平學(xué)術(shù)期刊的沃土上綻放。
物理與電子工程學(xué)院李印威團(tuán)隊(duì)在SCI期刊《Nature Communications》（一區(qū)TOP）發(fā)表題為“Control of magnetic transitions via interlayer engineering in ferroelectric H2O–OH systems”的文章，報(bào)道了在二維鐵電體系磁性調(diào)控方面的最新研究成果。
多鐵性材料是指在單相材料中同時(shí)具備兩種或兩種以上可切換序參量（如鐵磁性、鐵電性、鐵彈性等）的材料，因其在存儲(chǔ)與邏輯器件等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力而受到廣泛關(guān)注。然而，該領(lǐng)域仍面臨一個(gè)關(guān)鍵性挑戰(zhàn)：如何有效調(diào)控磁性相變。早在2020年，該團(tuán)隊(duì)首次在第一類二維多鐵材料中提出了通過電場(chǎng)調(diào)控磁相變的策略，揭示了電控磁性的獨(dú)特機(jī)制[Phys. Rev. Lett. 124, 067602 (2020)]。然而，探索二維多鐵材料磁性調(diào)控新策略并揭示其新機(jī)制仍然是該領(lǐng)域的關(guān)鍵性科學(xué)問題。基于電子配對(duì)的基本原理，該團(tuán)隊(duì)提出了一種通過層間堆疊或滑移調(diào)控磁性相變新策略。采用吉林大學(xué)馬琰銘院士團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的CALYPSO晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)技術(shù)并結(jié)合第一性原理計(jì)算方法，預(yù)言了一種新型二維分子鐵電材料——水-羥基（H2O-OH）單層結(jié)構(gòu)。在該單層結(jié)構(gòu)中，鐵磁性起源于OH基團(tuán)2p成鍵軌道上的未配對(duì)電子。因此，通過調(diào)控層間結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)磁性的可逆切換：一方面，層間堆疊促進(jìn)H2O2分子形成，使未配對(duì)電子配對(duì)，從而誘導(dǎo)鐵磁性向非磁性轉(zhuǎn)變；另一方面，層間滑移抑制H2O2分子形成，恢復(fù)未配對(duì)電子，從而實(shí)現(xiàn)非磁性向鐵磁性轉(zhuǎn)變。此外，這一磁相變過程可被外加電場(chǎng)有效調(diào)控。重要的是，受該理論研究指導(dǎo)，中國(guó)科學(xué)院物理研究所馮寶杰教授等人采用低能電子輔助合成方法首次在Ag(111)表面合成了H2O–OH單層到多層結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)工作為二維鐵電材料中磁性的有效調(diào)控提供了全新思路，拓展了多鐵材料設(shè)計(jì)與應(yīng)用的可能性。
化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院石楓團(tuán)隊(duì)在SCI期刊《Nature Communications》（一區(qū)TOP）發(fā)表題為 “Atroposelective construction of axially chiral alkenylindole-fused nine-membered rings via catalytic asymmetric formal (4?+?5) cycloaddition”的文章，該文章高效構(gòu)筑了軸手性功能分子。
軸手性分子廣泛存在于天然產(chǎn)物、生物活性分子、手性催化劑及配體、功能材料中。因此，軸手性分子的催化不對(duì)稱合成已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。軸手性芳環(huán)并中環(huán)是一類重要的軸手性分子，但是由于這類骨架的構(gòu)筑既需要克服軸手性分子易消旋、骨架剛性的問題，又要應(yīng)對(duì)中環(huán)構(gòu)建中不利的熵效應(yīng)、跨環(huán)張力，軸手性芳環(huán)并中環(huán)的催化不對(duì)稱構(gòu)筑極具挑戰(zhàn)性。該成果發(fā)展了3-乙炔基-2-吲哚甲醇與2-吲哚乙醇的催化不對(duì)稱形式（4+5）環(huán)加成反應(yīng)，克服了軸手性芳環(huán)并中環(huán)不易構(gòu)筑的問題，首次實(shí)現(xiàn)了軸手性乙烯基吲哚并九元環(huán)的高效構(gòu)筑。這類新型軸手性分子不僅對(duì)人體前列腺腫瘤細(xì)胞PC-3具有較強(qiáng)的抑制作用，還可以通過簡(jiǎn)單的修飾轉(zhuǎn)化成手性配體，在藥物化學(xué)及手性催化劑開發(fā)方面都具有潛在的應(yīng)用前景。此外，他們還通過理論計(jì)算，深化了對(duì)催化不對(duì)稱形式（4+5）環(huán)加成反應(yīng)的理解。
數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院趙鵬團(tuán)隊(duì)在SCI期刊《Journal of The American Statistical Association》（一區(qū)TOP）發(fā)表了題為“Testing the Number of Common Factors by Bootstrapped Sample Covariance Matrix in High-Dimensional Factor Models”的文章，旨在利用隨機(jī)矩陣?yán)碚撗芯咳绾未_定高維因子模型的公共因子數(shù)量這一基本統(tǒng)計(jì)學(xué)問題。
該文研究了bootstrap方法對(duì)高維因子結(jié)構(gòu)下樣本協(xié)方差矩陣的特征值分布的影響。在理論上為bootstrap樣本協(xié)方差矩陣的前幾個(gè)特征值提供了漸近分布；bootstrap之后，由公共因子驅(qū)動(dòng)的spiked特征值在適當(dāng)?shù)目s放和中心化后，將弱收斂于高斯極限；最大的non-spiked特征值主要由bootstrap重抽樣權(quán)重的順序統(tǒng)計(jì)量決定，并服從極值分布。基于spiked和non-spiked特征值的不同表現(xiàn)，本文進(jìn)一步提出新的檢驗(yàn)方法來檢驗(yàn)共同因子的個(gè)數(shù)。通過大量的數(shù)值仿真和實(shí)證研究，結(jié)果表明，所提方法在存在弱因子和橫截面相關(guān)誤差的情況下，表現(xiàn)可靠。
生命科學(xué)學(xué)院劉偉杰團(tuán)隊(duì)在SCI期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》（一區(qū)TOP）發(fā)表題為“Local c-di-GMP signaling, triggered by cross-regulation of cAMP-CRP and c-di-GMP, controls biofilm formation under nutrient limitation”的文章，揭示了細(xì)菌響應(yīng)營(yíng)養(yǎng)信號(hào)調(diào)控生物被膜的分子機(jī)制。
在自然界中，不同環(huán)境的營(yíng)養(yǎng)狀況差異極大，微生物要在營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)劇烈波動(dòng)的環(huán)境中生存，必然有一套可以快速響應(yīng)不同環(huán)境營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的分子機(jī)制。腸桿菌不僅可以生活在營(yíng)養(yǎng)豐富的哺乳動(dòng)物腸道中，也能在營(yíng)養(yǎng)貧乏的水體環(huán)境中生存。海洋細(xì)菌既可生活在富營(yíng)養(yǎng)化的沿海地區(qū)，也可生活在寡營(yíng)養(yǎng)的遠(yuǎn)海。因此，快速適應(yīng)不同營(yíng)養(yǎng)環(huán)境的能力對(duì)微生物的生存至關(guān)重要。細(xì)菌有多種核苷酸類第二信使，是其響應(yīng)環(huán)境信號(hào)調(diào)節(jié)細(xì)菌生理過程以適應(yīng)不斷變化的自然環(huán)境的重要分子。第二信使cAMP和c-di-GMP是細(xì)菌中的全局調(diào)控因子，能夠響應(yīng)環(huán)境信號(hào)調(diào)控細(xì)菌的多種生理活動(dòng)。然而，關(guān)于cAMP與c-di-GMP交叉調(diào)控的研究卻極其有限。
生物被膜是微生物粘附于固體表面并分泌大分子胞外基質(zhì)，將菌體包裹其中而形成的膜狀物，是細(xì)菌在自然界中常見的群居生存狀態(tài)。細(xì)菌形成生物被膜是菌體響應(yīng)外界逆境的生存策略，直接影響人類生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，因此細(xì)菌形成生物被膜分子機(jī)制的研究一直是微生物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。生物被膜的形成周期包括四個(gè)階段：起始吸附，形成微菌落，生物被膜成熟，生物被膜解散。劉偉杰/劉聰團(tuán)隊(duì)前期發(fā)表在Nature Communications上的研究發(fā)現(xiàn)，cAMP與c-di-GMP通過其受體蛋白CRP與BpfD直接互作交叉調(diào)控腐敗希瓦氏菌成熟生物被膜的穩(wěn)定性，但這種交叉調(diào)控對(duì)前期生物被膜形成階段的影響未被揭示，本研究在此基礎(chǔ)上開展了有針對(duì)性的延伸工作。
在革蘭氏陰性菌中，無論菌體生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)豐富環(huán)境中還是營(yíng)養(yǎng)貧乏環(huán)境中，c-di-GMP均是調(diào)控浮游生長(zhǎng)和生物被膜切換的開關(guān)分子。但在不同營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中，c-di-GMP對(duì)生物被膜的調(diào)控作用是否存在差異尚不清楚。本研究發(fā)現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)貧乏環(huán)境中，cAMP-CRP和c-di-GMP在轉(zhuǎn)錄和翻譯后水平交叉調(diào)控生物被膜的發(fā)展。這個(gè)調(diào)控模型表明，在不同的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中，細(xì)菌生物被膜的形成對(duì)胞內(nèi)總c-di-GMP含量的敏感度不同。在營(yíng)養(yǎng)豐富環(huán)境中，菌體需要合成大量的c-di-GMP分子才能維持高水平的生物被膜，這使得菌體更傾向于利用豐富的營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行浮游生存。而當(dāng)外界環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)貧乏時(shí)，菌體通過cAMP-CRP與c-di-GMP的交叉調(diào)控，使菌體在胞內(nèi)c-di-GMP含量有限的情況下快速形成生物被膜，最終維持生存。第二信使cAMP和c-di-GMP在細(xì)菌中普遍存在，腐敗希瓦氏菌的cAMP受體蛋白CRP與大腸桿菌和霍亂弧菌的CRP蛋白同源性高達(dá)88%。c-di-GMP磷酸二酯酶LrbR含有保守的EAL結(jié)構(gòu)域，c-di-GMP受體蛋白BpfD含有退化的GGDEF和EAL結(jié)構(gòu)域，這兩種結(jié)構(gòu)域在細(xì)菌中也普遍存在。這說明本研究揭示的調(diào)控模型可能在細(xì)菌中普遍存在。更重要的是，不同營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中生物被膜的調(diào)節(jié)模型差異的發(fā)現(xiàn)為今后針對(duì)性地防控不同營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中生物被膜的形成提供理論依據(jù)。
生命科學(xué)學(xué)院閆鳳娟團(tuán)隊(duì)在SCI期刊《Nature Communications》（一區(qū)TOP）發(fā)表題為 “The E3 ligase tripartite motif 7 drives the progression of non-alcoholic fatty liver disease by targeting DUSP10 degradation in male mice” 的研究論文。
隨著居民生活方式的改變與高脂肪飲食攝入的增加，非酒精性脂肪性肝病（NAFLD，現(xiàn)又稱為代謝功能障礙相關(guān)脂肪性肝病 MASLD）已成為全球發(fā)病率最高的慢性肝臟疾病。其疾病譜涵蓋單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（NASH），并可進(jìn)展為 NASH 相關(guān)肝纖維化、肝硬化甚至肝細(xì)胞癌。流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，過去十年間，NAFLD/NASH 已成為全球肝癌病因中增長(zhǎng)最快的類型。然而截至目前，全球范圍內(nèi)僅一款藥物獲批上市，且存在患者應(yīng)答率低、價(jià)格昂貴等問題，難以滿足臨床需求。深入解析疾病發(fā)病機(jī)制、挖掘新型治療靶點(diǎn)，已成為該領(lǐng)域亟待突破的關(guān)鍵方向。該研究團(tuán)隊(duì)通過一系列體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：E3 泛素連接酶三基序蛋白 7（TRIM7）可通過泛素化修飾介導(dǎo) DUSP10 蛋白降解，進(jìn)而激活 TAK1 信號(hào)通路及其下游級(jí)聯(lián)反應(yīng)促進(jìn)肝臟脂肪變性、炎癥反應(yīng)加劇及胰島素抵抗發(fā)生，最終推動(dòng) NAFLD 的疾病進(jìn)展；該研究明確了 “TRIM7-DUSP10 軸” 作為 NAFLD 治療靶點(diǎn)的巨大潛力，為開發(fā)新型靶向藥物提供了新的理論依據(jù)與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
地理測(cè)繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院于世永團(tuán)隊(duì)在SCI期刊《Science Advances》（一區(qū)TOP）發(fā)表題為“Ice-related flooding in the lower Yellow River driven by atmospheric teleconnections over the past 160 years”的文章，系統(tǒng)揭示了黃河下游凌汛洪水在過去160年中的時(shí)空演變規(guī)律及其對(duì)全球變暖的響應(yīng)機(jī)制。這一研究不僅為寒區(qū)河流洪水管理提供了全新的理論框架，還為相關(guān)政策制定和防災(zāi)減災(zāi)工作提供了重要科學(xué)依據(jù)。
研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)160年間的歷史文獻(xiàn)檔案進(jìn)行系統(tǒng)整理，并結(jié)合氣象重建數(shù)據(jù)與CMIP6氣候模擬數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個(gè)基于最大熵模型和蒙特卡洛模擬的冰凌洪水概率評(píng)估體系。研究發(fā)現(xiàn)，黃河凌汛洪水的發(fā)生頻率在過去百年間呈持續(xù)下降趨勢(shì)，而洪水高發(fā)區(qū)域正逐步向河口地區(qū)遷移。這一空間格局的變化與全球變暖背景下上下游溫度梯度的減弱密切相關(guān)。研究進(jìn)一步指出，北極濤動(dòng)（AO）、西伯利亞高壓（SH）以及烏拉爾阻塞（UB）等典型大氣遙相關(guān)型對(duì)黃河凌汛洪水的發(fā)生具有顯著調(diào)控作用。氣候模型預(yù)測(cè)顯示，在不同溫室氣體排放情景下，無論是溫控情景（SSP1-2.6）、中性路徑（SSP2-4.5），還是高排放情景（SSP5-8.5），至21世紀(jì)末，黃河下游凌汛洪水的整體發(fā)生頻率將進(jìn)一步下降。然而，下游地區(qū)尤其是靠近河口的區(qū)域，其洪水暴露風(fēng)險(xiǎn)將顯著上升，這可能對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來新的挑戰(zhàn)。
該研究在全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)冰凌洪水百年演變過程的定量重建與未來預(yù)估，并創(chuàng)新性地提出了適用于寒區(qū)河流的氣候驅(qū)動(dòng)型洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架。這一成果不僅深化了我們對(duì)氣候變化背景下復(fù)合型洪水機(jī)制的理解，還為黃河流域乃至全球寒區(qū)河流的水資源管理與防災(zāi)減災(zāi)工作提供了關(guān)鍵參考。作為環(huán)境演變領(lǐng)域的重大突破，這項(xiàng)研究展示了跨學(xué)科方法在解決復(fù)雜環(huán)境問題中的巨大潛力。這是該團(tuán)隊(duì)在黃河洪水災(zāi)害領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)標(biāo)志性成果，彰顯了我校在應(yīng)對(duì)全球氣候變化和推動(dòng)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展方面的科研實(shí)力與責(zé)任擔(dān)當(dāng)。
（一審：馬曉冬，二審：吳向裕，三審：葉慧）