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近日，中國科學院南海海洋研究所林間院士團隊聯合英國帝國理工學院、西班牙海洋研究所和廣州海洋地質調查局等單位，在北印度洋莫克蘭俯沖斷裂三維結構物性對地震控制機理的研究中取得重要進展，揭示了俯沖地形對地震觸發和破裂傳播終止的雙重作用。研究成果發表于國際權威學術期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth，博士生徐浩波為論文第一作者，導師楊曉東為通訊作者。俯沖帶是全球地震和海嘯最活躍的區域之一。海底地形如海山、洋底高原、海嶺等在俯沖過程中如何影響地震的觸發與破裂傳播，長期以來是國際地球科學界的研究熱點和爭議焦點。一種觀點認為，這些地形可作為“地震凹凸體”（asperity），增強斷層局部強度，促進地震成核；另一種觀點則認為其充當“地震障礙體”，弱化斷層、阻礙應變積累與破裂擴展。厘清這一問題對于準確評估俯沖帶地震和海嘯風險至關重要。研究團隊以位于北印度洋莫克蘭俯沖帶的小穆里海嶺為研究對象，該區域因其地形與板塊邊界斷裂、地震活動高度耦合，成為研究俯沖地形與大地震關系的天然實驗室。通過對約6000多公里多道反射地震數據的系統解析，團隊精細刻畫了該區域逆沖大斷裂的三維幾何結構，并結合臨界庫倫楔理論，定量估算了斷層面的視摩擦系數與剪切應力。研究發現，小穆里海嶺俯沖區域的斷層面結構粗糙，視摩擦系數和剪切應力顯著高于周圍區域；而鄰近海山俯沖區則斷層面較為平滑，力學強度較低。這種結構差異直接決定了地震破裂行為：破裂更易沿平滑、低強度斷層面遠距離傳播，而在粗糙、高強度區域受到顯著阻礙。研究進一步指出，1945年發生在該區域的Mw 8.1級大地震很可能起源于一個粗糙且高強度的板塊界面區域。基于上述發現，研究團隊提出俯沖地形在地震過程中具有“雙重角色”：在地震成核階段，粗糙地形區域因高強度耦合成為潛在震源區；而在破裂傳播階段，這些區域又可作為天然屏障，有效阻止破裂進一步擴展。這一發現挑戰了傳統單一視角的認識，為理解俯沖帶地震機制提供了新的理論框架。此外，研究還指出，全球范圍內類似的海山俯沖區域可能普遍存在地震風險被低估的問題。團隊發展的“斷層分段與地震風險評估”新方法，有望為全球俯沖帶地震與海嘯災害的精準預測提供關鍵技術支撐。該研究不僅深化了對逆沖斷裂結構與地震活動關系的科學認知，也為全球地震災害風險評估提供了新的觀測依據和方法路徑，具有重要的科學價值與社會意義。圖1?莫克蘭俯沖帶東段構造與地震分布圖2?莫克蘭板塊邊界斷層的結構特征。a.位于海嶺俯沖鄰區的平滑斷層面;b. 位于海山俯沖區域的粗糙斷層面。圖3?莫克蘭逆沖大斷裂的三維結構與力學性質對大地震的控制機理示意本研究得到國家自然科學基金項目、廣東省重大人才工程項目、中國科學院國際伙伴計劃項目和中國科學院南海海洋研究所自主部署項目等聯合資助。論文信息：Xu,H.,Yang,X.*,Ruh,J. B.,Lin,J.,Wang,L.,Bell,R. E.,et al.,2025. Little Murray Ridge subduction controls the segmentation of megathrust and co‐seismic rupture along the eastern Makran margin. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,130,e2025JB031876.?論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2025JB031876

2025-11-04

南海海洋所研究揭示南海北部中全新世關鍵轉折期相對海平面時空變化及機制

中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室和邊緣海與大洋地質實驗室楊紅強研究員團隊，聯合中國地質調查局海口海洋地質調查中心、西南石油大學及澳大利亞昆士蘭大學等多家科研機構，在南海北部中全新世早期相對海平面變化研究中取得重要進展。該成果已于近期發表在國際地學權威期刊《Quaternary Science Reviews》上。本研究第一作者為中國科學院南海海洋研究所助理研究員譚飛，共同通訊作者為中國科學院南海海洋研究所研究員楊紅強與中國地質調查局海口海洋地質調查中心高級工程師符國偉。中全新世早期的遠場相對海平面記錄，對于揭示自然背景下海平面變化規律、冰蓋消融過程及其對地球系統的響應機制具有重要意義。然而，南海北部長期缺乏高精度、高分辨率的海平面數據，已有記錄不僅差異顯著，且誤差較大，嚴重制約了對該區域海平面變化驅動機制及其與珊瑚礁發育演化關系的深入理解。為解決這一關鍵科學問題，研究團隊選取海南島南部鹿回頭半島作為研究區，對7處保存完好的化石珊瑚微環礁開展了高精度鈾-釷（U-Th）定年與高程測量，成功獲取了12個高精度海平面指標點。研究結果表明，在距今約6800–6400年前，南海北部的相對海平面穩定維持在現代平均海平面以上0.56–0.88 ± 0.34m （2σ），其百年尺度的變化速率僅為?0.13 ± 1.20 mm/yr（2σ），未表現出顯著波動。這一“海平面穩定期”與勞倫泰德冰蓋在約7000年前基本停止融水輸入的假說高度一致，為冰蓋消融終止時間提供了關鍵的年代學約束。尤為引人注目的是，該記錄與鄰近雷州半島同期珊瑚微環礁重建的海平面數據存在超過1.5米的顯著差異。研究團隊指出，這種空間上的不一致性很可能源于冰川均衡調整（GIA）所引發的大陸杠桿效應與區域新構造抬升的共同作用。這一發現不僅揭示了區域構造活動對海平面空間格局的顯著影響，也凸顯了當前GIA模型在構造活躍地區應用中的不確定性，進而強調了規范海平面變化統計建模方法的重要性，以更準確地解析區域與全球海平面變化的耦合機制。本研究的重要價值在于為南海北部中全新世珊瑚礁的發育提供了精確的海平面環境背景。珊瑚礁的垂直生長高度和速率直接受相對海平面變化控制。重建的穩定高位海平面狀態，解釋了南海北部在中全新世能夠形成廣泛分布、結構完整珊瑚礁體的原因；而區域間的海平面差異，則可能主導了不同島礁區珊瑚發育規模、形態特征和生態演替路徑的多樣性。因此，該成果不僅深化了對珊瑚礁-海平面耦合機制的認識，也為預測未來海平面上升背景下珊瑚礁生態系統的響應提供了重要的歷史參照。研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、國家重點研發計劃、廣州市科技計劃項目、中國地質調查局“海澄文”海岸帶自然資源綜合調查項目，以及中國科學院南海海洋研究所“基礎前沿與創新發展一體化”項目的聯合資助。圖1 南海北部微環礁揭示的高精度海平面變化幅度和速率圖2 基于最優參數化GIA模型模擬的南海北部中全新世相對海平面變化時空格局論文信息：Tan,F.,Zhang,G.,Fu,G*.,Wang,M.,Zhang,Y.,Shi,Q.,Zhang,X.,Cao,L.,Zhao,J.x.,Yang,H*.,2025. Mid-Holocene sea-level change in the northern South China Sea inferred from coral microatolls: constraints on glacial isostatic adjustment and neotectonic activity. Quaternary Science Reviews 369,109654.論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2025.109654

2025-10-27

華南植物園揭示南美蟛蜞菊主要抗蟲揮發性物質及其生物合成機制

以往研究表明，在機場場道及附近種植南美蟛蜞菊（Sphagneticola trilobata?(L.) Pruski）能夠有效降低昆蟲密度、減少鳥類數量，從而降低航空鳥擊事件風險。然而，南美蟛蜞菊的驅蟲機制、抗蟲活性物質的具體組成及其合成途徑尚不明確。因此，系統解析南美蟛蜞菊中具有驅蟲作用的化感物質及其生物合成機制，對開發針對性的綠色鳥擊防控技術具有重要意義。中國科學院華南植物園農業與生物技術研究中心曾蘭亭等科研人員綜合運用多種實驗方法，系統鑒定了南美蟛蜞菊的關鍵抗蟲單萜化合物，并闡明了其生物合成機制。研究發現，檸檬烯、α-水芹烯和對傘花烴是南美蟛蜞菊的主要揮發性單萜，占總量的80%以上，且具有顯著的抗蟲功能（用于抗蟲評價實驗的昆蟲為鳥類主要食物來源）。體外酶活實驗證實，細胞質定位的StTPS3具有廣譜的底物選擇性，能夠同時利用香葉基焦磷酸（GPP）和橙花基焦磷酸（NPP）催化生成檸檬烯。代謝抑制實驗進一步表明，甲羥戊酸（MVA）途徑的抑制會顯著降低單萜物質的釋放，提示在細胞質中可能存在單萜合成途徑（圖1）。該研究首次從揮發性抗蟲物質的角度揭示了南美蟛蜞菊在機場驅鳥及綠化管理中的應用潛力，為基于植物化感作用的鳥擊防控策略提供了科學依據。相關研究成果以題為“Inhibitor treatment and subcellular localization analysis reveal the contribution of a cytosolic terpene synthase to the substantial release of anti-insect monoterpenes by?Sphagneticola trilobata?(L.) Pruski” 在線發表在國際學術期刊Journal of Advanced Research（《前沿研究雜志》）上。中國科學院華南植物園王淼博士研究生、公共實驗室賈永霞正高級工程師為論文共同第一作者，曾蘭亭研究員和簡曙光研究員為論文共同通訊作者。本研究得到國家重點研發計劃等項目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.01.047圖1. 南美蟛蜞菊主要抗蟲單萜物質的生物合成機制

2025-11-04

深圳先進院聯合研發離電型壓力導絲技術（Nature Biomedical Engineering）

冠狀動脈疾病是全球主要致死性疾病之一，臨床診療離不開對冠脈血流動力學的精準量化。當前廣泛應用的血液血流儲備分數（FFR）檢測通常依賴在導絲內部集成壓阻/壓電或光學傳感器。然而，多股導線會降低導絲的扭轉剛度與傳扭效率，削弱其在復雜血管中的操控性。同時，壓力導絲存在缺乏接觸力檢測和成本高的問題，解決上述問題有助于減小手術風險并普及高值醫療器械的應用。冠狀動脈疾病是全球主要致死性疾病之一，臨床診療離不開對冠脈血流動力學的精準量化。當前廣泛應用的血液血流儲備分數（FFR）檢測通常依賴在導絲內部集成壓阻/壓電或光學傳感器。然而，多股導線會降低導絲的扭轉剛度與傳扭效率，削弱其在復雜血管中的操控性。同時，壓力導絲存在缺乏接觸力檢測和成本高的問題，解決上述問題有助于減小手術風險并普及高值醫療器械的應用。近日，中國科學院深圳先進技術研究院聯合研發了一種新型的離電型壓力導絲（Iontronic tip-sensing guidewire，簡稱ITG），相關成果于10月29日發表在國際期刊Nature Biomedical Engineering上，南方科技大學郭傳飛教授與中國科學技術大學王柳教授為共同通訊作者，深圳先進院集成所神經中心助理研究員關方怡和西安電子科技大學副教授白寧寧為共同第一作者。該研究基于低成本的商用工作導絲，利用人體這一天然離子體作為信號傳輸通道（圖1），避免了多股導線的使用，從而使操控性達到理想水平，能夠同時檢測血液壓力和接觸力。ITG的尖端離電傳感單元由金屬端頭—微結構離子凝膠—樹脂管構成，關鍵界面采用彈性硅膠封裝，兼顧防滲與彈性緩沖。血壓搏動或尖端與血管壁的接觸力使金屬頭端壓向離子凝膠，改變與電極的有效接觸面積，引起界面雙電層電容的即時變化，從而實現對血壓與接觸力的實時靈敏監測（圖1）。通過扭轉載荷仿真與實驗測結果顯示：ITG 的扭轉比接近 1:1，操控性與商業主力導絲相當；而商業壓力導絲因內置多股導線，扭轉比約1:0.4，驗證了 ITG 在復雜血管路徑中的可控性優勢。（圖2）。除高操控性外，ITG兼具優異的壓力傳感性能。在模擬液體環境中，ITG對壓力變化呈現線性電容響應，靈敏度達0.39 pF mmHg-1。在 10,000 次循環加載后信號無顯著漂移。在豬血管內，ITG 可持續穩定記錄真實脈動波形，并對細微波動做出快速響應（圖3）在活體兔模型中，ITG 能實時區分正常血流信號與血管壁接觸引起的信號顯著增幅（圖4）。當尖端未接觸血管壁時輸出為穩定脈動；一旦接觸，信號幅值明顯升高、特征清晰，從而為操作者提供即時的剝離/穿孔風險預警，提高術中安全邊際并輔助操作策略及時調整。在活體豬冠狀動脈中，ITG 可長時間穩定采集冠脈壓力并精準捕捉微小波動；在模擬分級狹窄的場景下，ITG 與商業壓力導絲在壓力曲線與 FFR 數值上高度一致，驗證了 ITG 在狹窄定量評估與術中決策中的可用性與一致性（圖5）。綜上所述，ITG利用人體離子環境作為天然的離電信號傳輸通道，具有比商業壓力導絲更優越的操控性、響應速度、靈敏度、額外的接觸力反饋功能和低成本的優勢。ITG簡單且無導線的設計不僅保證了最優的機械性能而且減少了制備成本，有望增加先進的FFR評估技術在資源缺乏環境下的普及，也為未來介入醫療設備的發展提供了依據。本研究得到了國家自然科學基金等項目的資助。????原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01548-9圖1?離電型壓力導絲的結構及其工作原理圖2 ITG與商業主力導絲和壓力導絲操控性對比圖3 ITG在體外和活體豬模型血管中的傳感性圖4 ITG的接觸力檢測能力圖5 ITG在活體豬模型中的FFR檢測

2025-10-31

華南植物園揭示大豆馴化中遺失的蛋白含量調控位點

野生植物成功馴化為農作物，是人類文明史上的重大突破。這一過程曾極其漫長，而現代育種技術能顯著加速作物改良和野生植物的快速再馴化（Doebley et al., 2006）。大豆（Glycine max?L. Merr.）由野生大豆（Glycine soja?Siebold & Zucc）馴化而來，野生大豆蛋白含量（50–60%）豐富，但在長期馴化過程中，選擇目標主要聚焦于株型直立、莢果不易開裂、籽粒大小及含油量等性狀，導致栽培大豆蛋白含量（30–40%）較低。因此，挖掘并解析野生大豆所攜帶的高蛋白關鍵遺傳因子，對現代栽培大豆的蛋白產能提升具有重要意義。近日，中國科學院華南植物園侯興亮團隊在PNAS發表題為A natural allele of?PC08?lost in domestication contributes to soybean seed storage protein accumulation的研究論文，研究團隊鑒定了一個在野生大豆馴化過程中遺失的高蛋白等位基因。研究團隊利用全基因組關聯分析（GWAS），鑒定到一個調控蛋白含量關鍵基因PC08（Protein Contributor 08），PC08是脫落酸（ABA）生物合成的限速酶NCED5同源基因。進一步分析發現，其啟動子上的短序列插入導致基因表達水平升高，進而通過調節ABA含量促進種子貯藏蛋白積累。群體馴化分析進一步揭示，高蛋白含量單倍型PC08Ins僅存在于野生大豆中，是栽培大豆馴化過程中遺失的關鍵等位基因。回交改良結果表明，將高蛋白位點PC08Ins導入栽培大豆黑農35后，其種子蛋白含量得到顯著提高，展現出巨大的育種應用前景。侯興亮研究團隊長期致力于大豆種子發育及品質形成研究，并取得了一些重要進展（Yu et al., Nature Plants, 2023; Li et al., Molecular Plant, 2024; Zhang et al., Nature Communications, 2025）。該研究進一步鑒定到大豆種子蛋白含量形成位點的關鍵基因。中國科學院華南植物園博士后劉書為該論文第一作者，侯興亮研究員與李曉明副研究員為共同通訊作者，廣州大學孔凡江教授、華南植物園張春雨副研究員、碩士生曾珮淳和已畢業碩士生班定悅參與了該研究。相關研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和廣東省自然科學基金等項目的資助。圖. 大豆馴化中遺失的PC08等位基因提高種子蛋白含量

2025-11-03

《車八嶺石松類和蕨類植物圖鑒》出版發行

近日，中國科學院華南植物園園藝科學研究中心陳紅鋒研究員和廣東車八嶺國家級自然保護區張應明高級工程師、翁少君工程師主編的《車八嶺石松類和蕨類植物圖鑒》圖書，由中國林業出版社正式出版發行。本書每一個數據背后，都是研究團隊無數次實地考察與嚴謹考證的成果。?根據《中國生物物種名錄 2025 版》統計，中國已知的石松類植物有3科 12屬195種、蕨類植物有39 科179屬2498 種（含種下等級），是全球石松類和蕨類植物多樣性最為豐富的地區之一，為植物資源的研究、保護和可持續利用提供了堅實基礎。自 20 世紀末以來，車八嶺保護區定期開展生物多樣性調查，并持續發現新物種及新分布記錄。然而，最近一次針對石松類和蕨類植物的系統調查距今已逾 20 年。在此期間，氣候變化和人為活動已顯著改變保護區內植物的多樣性格局和資源分布。近年來，地理信息系統、網絡數據挖掘和分子系統學等技術的發展，為識別調查空白區域、整合多源信息與提升分類精度提供了重要工具，也為全面評估保護區植物區系特征、資源現狀及其動態變化創造了前所未有的條件。作為本次調查的重要成果，《車八嶺石松類和蕨類植物圖鑒》系統整理并描述了保護區內229 種石松類和蕨類植物的分類信息，包括形態特征、生態習性、分布范圍、應用價值與保護等級等，為中國亞熱帶森林生態系統的長期監測、生物多樣性保護、科學研究與科普教育提供了翔實的數據支持。

2025-10-31

亞熱帶所?|?土壤無機碳主導了大陸尺度鈣結合有機碳的儲存

土壤有機碳（SOC）是陸地生態系統中最大的碳庫，其穩定性對全球氣候變化應對至關重要。基于SOC的多庫特性解釋其穩定性可以減少全球變化下SOC動態預測的不確定性。作為SOC中的一個重要組分，鈣結合有機碳（OC-Ca）被認為通過鈣橋作用增強SOC的穩定性。然而，OC-Ca的大尺度分布規律、全球變化響應及主導影響機制仍不明確。土壤有機碳（SOC）是陸地生態系統中最大的碳庫，其穩定性對全球氣候變化應對至關重要。基于SOC的多庫特性解釋其穩定性可以減少全球變化下SOC動態預測的不確定性。作為SOC中的一個重要組分，鈣結合有機碳（OC-Ca）被認為通過鈣橋作用增強SOC的穩定性。然而，OC-Ca的大尺度分布規律、全球變化響應及主導影響機制仍不明確。基于全國范圍的野外調查和文獻數據，本研究首次描繪了我國不同氣候帶和生態系統類型OC-Ca的空間分布，探明了氣候、植被和土壤性質對OC-Ca的相對影響，并利用meta分析評估了OC-Ca對氮富集的響應模式。研究發現，OC-Ca約占SOC庫的 8%，且在旱區和農田生態系統儲量最為豐富。融合多層次與探索性統計分析，結果表明，全國尺度土壤無機碳是預測OC-Ca積累的主導因子。水分通過調節土壤pH和碳酸鹽沉淀，間接驅動OC-Ca的空間格局。相比之下，交換性鈣與OC-Ca的關聯較弱，甚至呈負相關，這挑戰了傳統觀點。研究還表明，盡管氮富集促進了SOC儲存，但卻導致OC-Ca庫的損失。這一發現凸顯了氮富集可能削弱SOC穩定性的潛在風險，為評估全球變化的生態后果提供了關鍵科學依據。總的來說，這項工作將土壤無機碳（碳酸鹽）與特定SOC組分的固存聯系起來，強調了其在SOC固持和穩定中長期被忽視的貢獻。研究成果不僅深化了對SOC穩定機制的理解，也為制定針對性的土壤固碳管理策略提供了理論支撐。在亞熱帶生態所張偉研究員和王克林研究員指導下，博士研究生唐力為第一作者，近期該研究以Soil Carbonate Dominates Calcium-Bound Organic Carbon Storage at the Continental Scale為題，在線發表在領域權威期刊Global Change Biology上。該研究得到了國家自然科學基金等項目的資助。論文鏈接土壤碳酸鹽是OC-Ca積累的主導因子氮富集減少了OC-Ca庫

2025-10-31

深圳先進院 | 一種無袖帶穿戴血壓監測模型與算法（IEEE JBHI）

血壓是反映心血管功能和血管阻力的關鍵生理參數，也是評估整體心血管疾病風險的核心指標。它與代謝健康狀況密切相關，是代謝綜合征的診斷標準之一。在針對高血壓或代謝綜合征患者進行營養干預時，血壓的動態監測是評估干預效果和進行個體化飲食調整的重要依據。無袖帶血壓監測技術具有連續、非侵入性等優點，為實現血壓的動態監測提供了新手段，其臨床與公共衛生意義日益凸顯。然而，現有技術仍受限于信號處理復雜、特征表達不足以及準確度較低等關鍵瓶頸，致使其在真實場景中的規模化應用仍面臨嚴峻挑戰。血壓是反映心血管功能和血管阻力的關鍵生理參數，也是評估整體心血管疾病風險的核心指標。它與代謝健康狀況密切相關，是代謝綜合征的診斷標準之一。在針對高血壓或代謝綜合征患者進行營養干預時，血壓的動態監測是評估干預效果和進行個體化飲食調整的重要依據。無袖帶血壓監測技術具有連續、非侵入性等優點，為實現血壓的動態監測提供了新手段，其臨床與公共衛生意義日益凸顯。然而，現有技術仍受限于信號處理復雜、特征表達不足以及準確度較低等關鍵瓶頸，致使其在真實場景中的規模化應用仍面臨嚴峻挑戰。2025年10月，中國科學院深圳先進技術研究院（簡稱“深圳先進院”）聶澤東研究員團隊在 IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics（JBHI）發表了基于ECG與PPG的動態血壓監測研究 “MuFuBP-Net: A Multimodal Fusion Network for Cuffless Blood Pressure Estimation Using Dual-Feature Pipeline With Probabilistic Feature Encoder”（Highlights文章），并以配圖形式登載于 JBHI October 2025當期封面。在研究中，團隊提出了一種全新的多模態融合網絡模型MuFuBP-Net，用于基于 ECG 與 PPG 的無袖帶血壓估計。模型采用雙特征提取通道架構，分別進行分層與模態特征建模；引入 Cascading Cross-Feature Enhancer（CCFE）跨模態融合與通道注意機制，動態調節時空特征的重要性；基于變分思想設計 Probabilistic Feature Encoder（PFE），對高維融合特征進行緊湊建模與去冗，從而提升泛化能力與魯棒性。在 MIMIC-II 與 MIMIC-III 數據庫上，所提出的模型在收縮壓（SBP）評估中達到MAE ± SDE ≤ 2.99 ± 4.37 mmHg，舒張壓（DBP）評估中達到MAE ± SDE ≤ 2.63 ± 4.19 mmHg ，結果優于國內外同類模型，并符合 AAMI、BHS、IEEE 三大國際標準的 A 級要求。研究同時引入 LIME 可解釋性分析，驗證 ECG 在血壓預測中的關鍵作用，并通過多組消融實驗進一步確證模型設計的有效性與創新性。該研究為便攜式、無袖帶血壓監測系統提供了扎實的理論與方法支撐，適用于家庭健康監測、慢病管理、精準營養干預以及資源受限地區等場景。中國科學院深圳先進技術研究院聶澤東研究員為論文唯一通訊作者。其博士研究生法哈德·哈桑（Farhad Hassan）為論文第一作者。本研究獲得國家重點研發計劃、中國科學院醫學成像科學與技術系統重點實驗室聯合資助。圖1 文章封面，原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10975118/圖2 JBHI Highlights 文章圖3 MuFuBP-NET 算法模型圖4 結果驗證與對比

2025-10-28

華南植物園提出熱帶珊瑚島植被恢復優化模式

華南植物園魯顯楷研究員團隊在Land Degradation & Development期刊發表最新研究成果，首次從微生物代謝養分限制的視角揭示了島礁生態系統恢復中植被種植模式的優化策略，為生態工程實踐提供了科學依據。在生態系統演替初期，因土壤養分貧乏，宜優先采用單一物種種植模式以快速形成基礎生產力；待養分積累達到微生物代謝需求閾值后，逐步引入混交模式，通過物種互補效應提升生態系統生物多樣性及穩定性。土壤微生物在陸地系統養分循環中扮演著關鍵調控作用。微生物代謝限制特征反映了其資源需求與營養物質供給之間的平衡,對環境變化響應敏感。熱帶島礁生態系統通常具有高鹽、高堿、貧瘠、持水能力差等特點，這些嚴重阻礙了支撐植被生長的微生物學過程，導致植被恢復面臨嚴峻挑戰。因此，如何選擇適宜的恢復模式已成為亟需解決的科學問題。該研究針對熱帶珊瑚島脆弱生態系統，聚焦在微生物養分代謝限制，探討其對不同植被恢復模式的響應機制。該研究依托長期觀測樣地，分析了不同植被恢復模式下（無植被、單一種植和混合種植）的土壤酶化學計量特征，并運用酶化學計量和矢量模型解析了土壤微生物代謝限制狀況。研究發現，熱帶珊瑚島土壤養分是調控微生物代謝限制的主導因素，微生物代謝主要受碳（C）和氮（N）可利用性的強烈限制，而磷（P）并非限制因子。尤為關鍵的發現是，單一種植模式（如抗風桐，Pisonia grandis）比混合種植模式更能適應養分限制的島礁環境。基于研究結果，研究團隊提出在恢復初期應優先采用以抗風桐等為代表的單一種植模式，以快速建立先鋒植被并有效改善土壤養分狀況；待土壤養分積累至一定閾值后，再逐步過渡到混合物種策略，以提升生物多樣性與生態系統服務功能。該研究從微生物角度回答了熱帶珊瑚島生態系統恢復如何選擇植被種植模式的問題，為我國海島生態系統恢復與實踐提供了有力的科學依據。相關成果以“Effects of different ecological restoration paradigms on soil microbial metabolic limitation in a tropical coral island”在線發表于國際知名刊物Land Degradation & Development（《《土地退化與發展》》）。中國科學院華南植物園博士生魏文濤為論文第一作者，已出站博后何小香為共同第一作者，魯顯楷研究員為通訊作者。華南植物園任海、閆俊華、葉清、王法明研究員等參與了該研究。研究得到國家重點研發計劃項目等資助。文章鏈接： https://doi.org/10.1002/ldr.70258圖1.?熱帶珊瑚島不同植物種植模式下土壤酶活性圖2.?熱帶珊瑚島不同植物種植模式下酶矢量特征圖3.?土壤性質、土壤養分以及微生物性質對微生物養分限制的主要影響途徑

2025-10-31

亞熱帶所?|?內生微生物合成菌群助力作物健康生長與土傳病害防控研究取得新進展

植物內生微生物（endophytes）作為與植物共生的關鍵微生物類群，在促進植物健康、增強養分吸收及維持系統抗病性等方面發揮著重要作用。與化學農藥相比，利用內生微生物開展生物防控（biocontrol）具有環境友好與可持續性優勢。然而，如何從復雜的自然微生物組中篩選有效菌株，構建具有定向抑病功能且穩定性強的人工合成微生物群落（Synthetic Communities, SynComs），并闡明其作用機制，仍是當前微生物生態與植物保護領域的重要課題。植物內生微生物（endophytes）作為與植物共生的關鍵微生物類群，在促進植物健康、增強養分吸收及維持系統抗病性等方面發揮著重要作用。與化學農藥相比，利用內生微生物開展生物防控（biocontrol）具有環境友好與可持續性優勢。然而，如何從復雜的自然微生物組中篩選有效菌株，構建具有定向抑病功能且穩定性強的人工合成微生物群落（Synthetic Communities ，SynComs），并闡明其作用機制，仍是當前微生物生態與植物保護領域的重要課題。本研究綜合運用田間采樣、微生物組測序及功能驗證等方法，系統解析了食用百合在長期連作體系下內生菌群的結構動態。研究發現，連作不僅導致土傳病原真菌尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）的積累，同時也伴隨有益菌群（如Pseudomonas、Bacillus）的協同富集，形成一種“拮抗—平衡”的復雜微生態網絡。共現網絡分析進一步表明，伯克霍爾德氏菌科（Burkholderiaceae）與假單胞菌屬（Pseudomonas）在維持根系微生物穩態中發揮核心作用。值得關注的是，內生細菌中約50%來源于根際土壤，而內生真菌中土源比例不足10%，反映出宿主對內生真菌具有強烈的選擇性過濾效應。在此基礎上，研究團隊從百合鱗莖中分離獲得包括根瘤菌屬（Rhizobium）、甲基桿菌屬（Methylobacterium）及真菌Talaromyces屬在內的核心拮抗菌株，并通過組合篩選構建了多種合成菌群。試驗結果顯示，復合菌劑在促進植株生長與抑制病原菌方面均優于單一菌株，且含有真菌組分的復合菌劑在促生與抑病能力上顯著優于僅含細菌的組合。該研究揭示了連作條件下百合內生微生物群落的生態動態與功能協同機制，創新提出了基于核心菌群構建“定向拮抗型合成微生物群落”的新策略。研究表明，合理設計的SynCom不僅能有效抑制土傳病原真菌，還可促進植物生長，為緩解連作障礙和減少化學農藥依賴提供了可持續的生態解決方案。該成果在微生物生態學理論與農業應用之間構建了新的橋梁，對推動綠色農業與土壤健康管理具有重要的科學意義與應用價值。相關研究成果以Decoding Endophytic Microbiome Dynamics: Engineering Antagonistic Synthetic Consortia for Targeted Fusarium Suppression in Monoculture Regimes為題，發表于Horticulture Research。論文通訊作者為中國科學院亞熱帶農業生態研究所朱寶利研究員，第一作者為秦紅靈副研究員。論文鏈接連作引起的百合內生微生物群落變化百合內生細菌和真菌拮抗病原菌（Fusarium oxysporum）效果及機制

2025-10-30