《物理评论A》

科学家提出多体弛豫动力学单粒子研究方法

波兰哥白尼大学Karolina Sowik研究小组与德国卡尔斯鲁厄理工学院的Carsten Rockstuhl等人合作提出了研究多体弛豫动力学的单粒子方法。相关研究成果近日在线发表于《物理评论A》。

研究人员提出了一个创新的单粒子模型，该模型能够解释量子光学与固态光子学交汇处的多种弛豫效应，并克服了以往模型的局限性。该模型基于量子光学的Lindblad模型，引入了一种新的机制：当目标能级达到饱和时，弛豫率会失效。这种改进后的模型被称为“饱和Lindblad模型”。为了验证饱和Lindblad模型的预测准确性，研究人员将其与低维系统（如原子链和石墨烯纳米片）中的现象学和多体物理模型进行了比较。结果显示，饱和Lindblad模型与少体计算的结果高度一致，这使其与其他现有方法相比具有显著优势。

此外，研究人员还通过为不同跃迁分配不同的弛豫速率，成功复现了级联去激发动力学并预测了发射光谱。这一突破表明，饱和Lindblad模型不仅能够描述实际尺寸系统的动力学行为，还能有效捕获在单粒子描述中广泛存在的结构特征。

相关论文信息：

https：//doi.org/10.1103/PhysRevA.109.022237

《自然》

互利共生削弱海洋岛屿间纬向多样性梯度

瑞士联邦理工学院Camille S. Delavaux课题组揭示了互利共生削弱海洋岛屿间的纬向多样性梯度。相关研究成果近日在线发表于《自然》。

研究人员使用了一组独特的全球数据，显示海洋岛屿上的维管植物表现出较弱的纬向生物多样性梯度（LDG），研究人员还探讨了这种影响的潜在机制。研究表明，岛屿生物地理学的传统物理驱动因素（即面积和隔离），导致了给定纬度下岛屿和大陆多样性的差异（即岛屿物种赤字），因为更小、更遥远的岛屿经历了较少的殖民化。但岛屿上具有共生关系的植物物种代表性不足，研究发现这种植物互利共生过滤器比非生物因素更能解释岛屿物种赤字的变化。

特别是需要动物传粉的植物物种或微生物共生物种，如丛枝菌根真菌，对赤道附近岛屿物种赤字的贡献不成比例，这种影响随着离赤道的距离增加而减少。在大陆物种丰富度最高的低纬度地区，植物相互作用对物种丰富度的过滤作用特别强，削弱了海洋岛屿的LDG。

研究结果表明，热带地区植物多样性是由互利共生关系、生境异质性和扩散机制决定的，并在一定程度上调节着热带地区植物多样性的生物地理格局。

相关论文信息：

https：//doi.org/10.1038/s41586-024-07110-y

钙平衡机制调控植物生长和免疫

美国加州大学伯克利分校Luan Sheng研究团队发现钙（Ca2+）平衡机制调控植物生长和免疫。相关研究成果近日在线发表于《自然》。

研究人员揭示了拟南芥中的两种信号通路，它们在液泡Ca2+/H+交换器（CAXs）激活处汇聚，以清除植物体内过量的细胞膜Ca2+。其中一条通路在外部Ca2+水平升高时激活，需要类钙调素B（CBL）Ca2+传感器和与CBL有相互作用的蛋白激酶（CIPKs），它们通过磷酸化自动抑制结构域中的丝氨酸（S）簇来激活CAXs。

第二种途径由与微生物相关的分子模式触发，免疫受体复合物FLS2-BAK1以及相关的细胞质激酶BIK1和PBL1参与该过程，它们调控CAXs中相同S簇的磷酸化，从而调节免疫过程中Ca2+信号。这种依赖Ca2+（CBL-CIPK）和不依赖Ca2+的机制（FLS2-BAK1-BIK1/PBL1）通过调节细胞膜处Ca2+的平衡，共同平衡植物生长和免疫。

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https：//doi.org/ 10.1038/s41586-024-07100-0

《自然-化学》

硫族元素取代实现含氮体系光致双键旋转

日本北海道大学Akira Katsuyama研究团队报道了硫族元素取代实现含氮体系的光致双键旋转。相关研究成果近日在线发表于《自然-化学》。

在一些生物系统中已经发现了光诱导的协同多键旋转。但在合成系统中观察这种现象，即合成在光照射下经历光诱导多键旋转的分子，在光化学领域是一个挑战。

研究人员描述了一种硫族取代的苯甲酰胺体系，该体系在含杂原子的键中表现出光诱导的双键旋转。将硫族取代基引入空间位阻的苯甲酰胺体系可提供足够的动力学稳定性和光敏性，以实现光诱导的协同旋转。硫酰胺衍生物的苯环上存在两个不同的取代基，这使得能够产生一对对映异构体和E/Z异构体。使用这4种立体异构体作为键旋转的指标，研究人员监测了硫酰胺衍生物中取决于外部刺激，如温度和光照的光诱导C-N/C-C协同键旋转。

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https：//doi.org/10.1038/s41557-024-01461-9