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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

“奮斗者”號完成北極科考，將我國載人深潛從“全海深”拓展至“全海域”

2025年10月27日，由自然資源部、中國科學院共同組織，中國科學院深海科學與工程研究所牽頭，依托我國自主設計建造的國際首艘具破冰能力的載人深潛作業母船“探索三號”及“奮斗者”號載人潛水器，執行北極載人深潛任務的科考隊順利返回。2025年10月27日，由自然資源部、中國科學院共同組織，中國科學院深海科學與工程研究所牽頭，依托我國自主設計建造的國際首艘具破冰能力的載人深潛作業母船“探索三號”及“奮斗者”號載人潛水器，執行北極載人深潛任務的科考隊順利返回。“奮斗者”號在北極共完成了43個潛次作業任務，并與“蛟龍”號載人潛水器實現了水下聯合作業，創新了我國雙載人潛水器水下協同作業模式。今年7月22日，北極載人深潛科考隊從三亞出發，會同“蛟龍”號載人深潛團隊，共赴北冰洋海域執行深潛任務。本航次執行的是自然資源部主責、中國21世紀議程管理中心管理的“十四五”國家重點研發計劃“深海和極地關鍵技術與裝備”重點專項任務，歷時98天，航行15000余海里。期間，科考隊在北冰洋作業56天，冰區航行1989海里，進行了一系列科學考察和試驗，“奮斗者”號完成43個潛次作業任務，并與“蛟龍”號進行了水下協同作業。特別是在海冰覆蓋率大于80%的中央海盆，科考隊進行了國際上首次加克洋中脊的載人深潛科考，“奮斗者”號在29天中完成32個潛次，潛次平均水中時間大于9小時，平均海底作業時間大于6小時，最大下潛深度5277米。深潛作業經歷了極晝、極夜、融冰期和結冰期，克服了低溫、大風困難。本航次驗證了“奮斗者”號載人潛水器和“探索三號”母船在極地冰區的作業能力和應用價值，實現了一系列極區深潛科考作業的船載/潛載國產技術的突破。科考隊建立了極區極端環境下“奮斗者”號載人深潛作業規程，開創了在密集冰區“船潛協同”的移動式冰潛新模式，在海冰不斷漂移的惡劣環境中實現了精準導引、安全上浮，大大增加了極區載人潛水器海底作業時間的范圍，鍛煉和培養了一支極區載人深潛科考隊伍，使我國成為目前世界上唯一在北極密集海冰區進行連續載人深潛的國家，進一步確立了我國在載人深潛技術領域的國際領先地位。基于“探索三號”和“奮斗者”號高精度及常規化作業優勢，科考隊采集了一批珍貴的水體、沉積物、巖石和生物樣品，獲得了大量的觀測數據，將為深入研究北極氣候快速變化、北極超慢速擴張背景下加克洋中脊海底地質過程、極區生命演化和適應機制等提供重要科學支撐。本航次納入我國第15次北冰洋科學考察，得到了科學技術部、國家自然科學基金委、海南省人民政府、中國船舶集團等相關部門和單位的支持，共有來自16家科研院所、高校和企業的80名科考隊員參加。探索三號”在北極密集冰區破冰航行蛙人在北極密集冰區回收“奮斗者”號“奮斗者”號在北極密集冰區被起吊出水

2025-10-30

中國科學院南海海洋研究所超凈化學實驗室正式運行

近日，中國科學院南海海洋研究所建設的超凈化學實驗室（簡稱超凈室）順利完成各項驗收與試運行，正式投入使用。該超凈室按照目前國際一流標準要求和設計理念，歷經一年多高標準建設，于2025年9月通過綜合驗收，標志著研究所在海洋科研支撐能力方面邁上新臺階。超凈室整體構建了符合ISO 14644-1標準的潔凈實驗體系，建設了五間共75平方米恒溫、恒濕的樣品前處理超凈實驗室（整體千級，局部百級），兩間共57平方米恒溫、恒濕的儀器超凈實驗室（千級），以及100平方米的常規地球化學實驗室。本超凈室配套有Nu Instruments Plasma 3型多接收電感耦合等離子體質譜（MC-ICP-MS）、瑞索193nm準分子激光剝蝕系統（LA）和Agilent 7900電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）等先進分析儀器及PFA亞沸蒸餾器、色譜分離柱、Millipore超純水機、電子天平等配套實驗設施，形成了覆蓋試劑純化、樣品前處理、儀器測試與數據分析的全流程實驗平臺，為開展海洋元素與同位素地球化學研究提供了高質量的技術支撐。本超凈室將致力于建設成為國內一流水平的標桿實驗室，其特色主要體現在精細的功能分區，以滿足不同類型樣品的消解、分離、純化過程中對潔凈度、空間等的特殊要求，未來將持續為海洋地質、海洋環境與海洋資源等研究領域提供可靠、高效的技術支撐，進一步推動我國海洋科學研究的深入發展。

2025-10-23

亞熱帶生態所?|?喀斯特富鈣基巖生境重塑森林物種多樣性緯度格局取得進展

中國科學院亞熱帶農業生態研究所環江喀斯特生態系統觀測研究站陳洪松研究員團隊在喀斯特富鈣鎂基巖–土壤環境重塑森林物種多樣性緯度格局的機制方面取得新進展。相關成果以Contrasting Latitudinal Diversity Gradients in Karst and Non-Karst Forests: Evidence for Bedrock-Driven Modulationx為題，發表于國際生態學經典期刊Diversity and Distributions。聶云鵬、陳洪松研究員為通訊作者，博士生黃麗為第一作者。中國科學院亞熱帶農業生態研究所環江喀斯特生態系統觀測研究站陳洪松研究員團隊在喀斯特富鈣鎂基巖–土壤環境重塑森林物種多樣性緯度格局的機制方面取得新進展。相關成果以Contrasting Latitudinal Diversity Gradients in Karst and Non-Karst Forests: Evidence for Bedrock-Driven Modulationx為題，發表于國際生態學經典期刊Diversity and Distributions。聶云鵬、陳洪松研究員為通訊作者，博士生黃麗為第一作者。物種多樣性沿緯度梯度遞減（Latitudinal Diversity Gradient ，LDG）是生態學和生物地理學中最為經典的規律之一。傳統觀點認為，低緯度地區溫暖濕潤的氣候條件能支撐更高的物種多樣性，而高緯度地區氣候限制導致多樣性降低。然而，近年來研究表明，氣候并非唯一決定因素，基巖通過影響土壤形成與養分供給深刻塑造植物群落結構及其生長狀況。喀斯特地區由富含鈣、鎂的碳酸鹽巖組成，巖石易溶、土壤淺薄，水分與養分匱乏，與鄰近的非喀斯特地區形成鮮明對比。這類由基巖驅動的土壤環境是否以及如何改變森林群落物種多樣性及其緯度格局，仍是未解的重要科學問題。針對這一科學問題，研究團隊在中國西南跨越約10°緯度的亞熱帶森林樣帶上，設置了60個喀斯特與非喀斯特平行樣地，記錄了654種木本植物共17740個個體，系統解析了氣候和基巖-土壤環境對森林多樣性的協同影響機制。結果顯示，（1）喀斯特與非喀斯特森林的基巖–土壤環境存在顯著差異：喀斯特森林的基巖SiO?含量和土壤厚度顯著較低，而土壤中鈣、鎂等元素含量更高。沿緯度梯度變化時，這種富鈣貧硅的基巖-土壤環境使喀斯特森林的物種多樣性呈現出與傳統模式相反的變化趨勢，即越往高緯度，物種越多、群落越復雜；（2）結構方程模型分析進一步揭示，氣候對物種多樣性的正向作用被喀斯特高鈣鎂、淺土層環境的負向作用所抵消甚至逆轉，導致物種多樣性“逆緯度梯度格局”的出現；（3）喀斯特森林的物種與系統發育多樣性和基巖SiO?含量、土壤厚度及鈣鎂含量緊密耦合，說明地質環境通過影響土壤化學組成和水分養分供給，深刻塑造了森林群落的多樣性格局。該研究從地質-土壤-植物耦合視角系統解釋了地質多樣性如何改變傳統的生物多樣性分布規律，為理解巖性差異在全球生態格局形成中的作用提供了新證據。研究成果提示，在未來的生物多樣性保護和生態恢復規劃中，應將地質多樣性納入生態管理框架，以更科學地維護生態系統的穩定與功能。論文鏈接樣帶位置示意圖與喀斯特和非喀斯特森林群落物種多樣性的緯度格局?氣候因子和基巖-土壤環境對物種多樣性的影響機制

2025-10-27

華南植物園破解本土礦化菌對重金屬的礦化作用機制

隨著工業化和農業活動的持續擴張，重金屬鎘和鉛對水體和土壤的污染已演變為一項嚴峻的全球性環境挑戰。這些有毒金屬不僅具有環境持久性和高生物毒性，更易通過食物鏈富集，嚴重威脅生態系統穩定與農產品安全。在眾多綠色、可持續的原位生物修復技術中，微生物誘導碳酸鹽沉淀技術（MICP）因其環境友好、成本相對較低且能實現長效穩定等優勢而備受關注。由于實際污染場地中鎘、鉛等重金屬往往同時存在，它們之間可能產生協同、拮抗或競爭抑制等復雜的交互作用，這些相互作用會深刻影響微生物的活性、礦化效率以及最終修復效果的穩定性。若忽視這一復雜情境，僅基于單一污染體系優化的技術在實際應用中難免會“水土不服”。因此，深入探索MICP技術在鎘-鉛復合污染條件下的作用效率與微觀機制，對于精準治理復雜污染場地具有至關重要的現實意義。該研究從粵北典型污染土壤中成功篩選出兩種本地礦化細菌——巴氏芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌，并與商業菌株進行了系統性對比。研究結果表明，在低濃度污染條件下（鎘0.5-4.0 mg/L，鉛100-200 mg/L），這兩種本土菌株對鎘和鉛的固定化效率均超過了98%，表現極為高效。即使在較高濃度（如鎘8 mg/L）下，本土巴氏芽孢桿菌仍能保持96%的固化效率，展現出卓越的耐受性。在鎘鉛復合污染的環境中，金屬之間存在競爭抑制現象。鉛由于其更強的結合親和力，往往在固定化過程中占據主導地位。礦化細菌誘導形成了富含鎘或鉛的碳酸鹽礦物沉淀，這是固化重金屬的關鍵機制。從污染地本土篩選的菌株比外源商業菌株具有更強的環境適應性和重金屬固化能力，它們能更快地啟動礦化過程，形成更穩定的礦物結構，為原位生物修復提供了優越的“種子”資源。這項工作不僅從機理上深化了我們對微生物礦化過程的理解，更重要的是，它為實際修復重金屬污染的水體和土壤提供了一種高效、低成本且環境友好的解決方案。相關研究成果近期以“The Role of Mineralization Bacteria in the Immobilization of Cadmium and Lead in Aqueous Solutions“為題發表在國際環境領域權威期刊Journal of Hazardous Materials（《有害物質雜志》）（IF5-years=12.4）上。與此同時，科研團隊同步證實了從污染土壤提取的本土礦化菌對實際鎘鉛復合污染農田土壤具有高效的修復效果，此成果發表于中文核心期刊《生態與農村環境學報》上。中國科學院華南植物園博士后Ismail Khan和碩士研究員尚麗分別為第一作者，莊萍副研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和廣東省自然科學基金等項目的支持。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140187https://doi.org/10.19741/j.issn.1673-4831.2025.0559圖1. 礦化菌通過生物礦化“捕獲”水中重金屬圖2. 本土礦化菌菌株的馴化過程和最佳培養條件篩選

2025-10-28