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深海所成功研發(fā)全海深原位生物地球化學(xué)實驗系統(tǒng)并應(yīng)用于深淵研究

中國科學(xué)院“全球深淵探索計劃”（GHEP）團(tuán)隊自主研發(fā)了全海深生物地球化學(xué)實驗系統(tǒng)（Biogeochemistry Experiment System，簡稱BES），并在雅浦海溝和馬里亞納海溝的深淵帶（深度7869-10903米）成功開展了原位培養(yǎng)實驗。近日，這一研究進(jìn)展以 “Development of a full-ocean-depth biogeochemistry experiment system and its first application at hadal zone” 為題發(fā)表于國際期刊《Deep Sea Research-Part I》，標(biāo)志著我國在深海原位實驗研究領(lǐng)域邁出了重要一步，為揭示深海深淵生命活動與元素循環(huán)過程提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。????自主研發(fā)儀器：全海深生物地球化學(xué)實驗系統(tǒng)（BES）“全球深淵探索計劃”團(tuán)隊研制的BES是一套能夠在全球最深海域進(jìn)行原位培養(yǎng)實驗的自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由泵、多通閥、油壓艙、鈦合金電子艙和培養(yǎng)袋等關(guān)鍵部件構(gòu)成，具備以下突出特點：全海深作業(yè)能力：系統(tǒng)經(jīng)過實驗室模擬測試，可在110Mpa壓力和2°C低溫的極端環(huán)境下穩(wěn)定運行;原位操作優(yōu)勢：能夠直接在海底完成海水采集和培養(yǎng)實驗，避免了傳統(tǒng)采樣方式因溫度、壓力等環(huán)境變化對樣品活性和完整性的影響;雙模式設(shè)計：支持通過著陸器布放模式與載人潛水器布放模式，適應(yīng)不同科研需求。????原位實驗的重要性：突破傳統(tǒng)研究局限傳統(tǒng)深海研究通常采用CTD采水器采集樣品后甲板培養(yǎng)的方法，樣品在回收過程中經(jīng)歷的壓力劇變和溫度波動會顯著改變微生物活性和地球化學(xué)過程速率，導(dǎo)致測量結(jié)果存在偏差，BES系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于實現(xiàn)了真正意義上的原位實驗：在海底直接采集水樣并立即開始培養(yǎng)；全程保持深淵環(huán)境的原始溫度、壓力和化學(xué)條件；最大程度保留了微生物群落的自然狀態(tài)和活性；獲得了更接近真實情況的生物地球化學(xué)過程速率數(shù)據(jù)????應(yīng)用地點：世界最深海域BES系統(tǒng)在 “探索一號”科考船TS03航次中，成功應(yīng)用于兩個深淵環(huán)境（圖1）：馬里亞納海溝：挑戰(zhàn)者深淵，深度達(dá)10900-10903米雅浦海溝：中部區(qū)域，深度7869-7884米圖1. BES搭載“原位實驗號”著陸器開展深淵海底原位培養(yǎng)實驗這些部署驗證了BES系統(tǒng)在極端深淵環(huán)境下的可靠性和操作可行性。通過BES系統(tǒng)的海底布設(shè)，研究團(tuán)隊首次原位測量了海斗深淵帶氨氧化和亞硝酸鹽氧化速率，證實了即使在萬米深淵，仍然存在活躍氮轉(zhuǎn)化過程。目前改進(jìn)版BES系統(tǒng)搭載深海載人潛水器已在多個深海深淵環(huán)境得到了進(jìn)一步應(yīng)用（圖2）。圖. 2正在海底工作的BES，系統(tǒng)由載人深潛器完成布放???未來展望BES系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，為我國深淵科學(xué)研究提供了強有力的技術(shù)平臺。該系統(tǒng)未來還可拓展應(yīng)用于甲烷氧化等其他生物地球化學(xué)過程的原位研究，在冷泉、熱液和缺氧區(qū)等特殊深海環(huán)境中發(fā)揮重要作用。隨著技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，BES有望成為揭示深海深淵元素循環(huán)與微生物生態(tài)耦合關(guān)系的重要工具。文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0967063725001840?????關(guān)于全球深淵探索計劃（GHEP）：“全球深淵探索計劃”（Global Hadal Exploration Programme, GHEP）是一項為期十年的由中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所發(fā)起的聯(lián)合國海洋十年科學(xué)計劃，致力于探索和認(rèn)知全球海洋最深區(qū)域--深淵，其前身為“全球深淵深潛探索計劃”（Glabal TREnD）。該計劃依托尖端深潛及探測技術(shù)裝備對深淵地質(zhì)、生命與環(huán)境開展系統(tǒng)科學(xué)研究。了解更多信息，請訪問：http://globaltrend.idsse.ac.cn

2025-12-16

深圳先進(jìn)技術(shù)研究院?|?|研究揭示模擬微重力下肝細(xì)胞抵抗“漂浮”機制—深圳先進(jìn)院雷曉華團(tuán)隊新進(jìn)展（NPJ microgravity）

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所能量代謝與生殖研究中心雷曉華科研團(tuán)隊發(fā)表于Nature旗下期刊NPJ microgravity的一項研究，通過隨機定位儀地基模擬微重力效應(yīng)環(huán)境，觀察肝細(xì)胞在該環(huán)境下的行為和分子變化。隨著太空探索的快速發(fā)展，人類在微重力環(huán)境中的長期生存問題備受關(guān)注。細(xì)胞在太空中的行為與地球截然不同，例如增殖減緩、凋亡增加等現(xiàn)象已被廣泛報道。然而，微重力如何影響細(xì)胞的“休眠”狀態(tài)，尤其是肝細(xì)胞這類重要功能細(xì)胞，仍是未解之謎。此前研究發(fā)現(xiàn)，模擬微重力會抑制肝細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)凋亡，但部分細(xì)胞卻呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，其生物學(xué)特性及調(diào)控機制尚不明確。近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所能量代謝與生殖研究中心雷曉華科研團(tuán)隊發(fā)表于Nature旗下期刊NPJ microgravity的一項研究，通過隨機定位儀地基模擬微重力效應(yīng)環(huán)境，觀察肝細(xì)胞在該環(huán)境下的行為和分子變化。研究發(fā)現(xiàn)，模擬微重力條件下，部分肝細(xì)胞脫離培養(yǎng)表面形成懸浮球體，而貼壁細(xì)胞和懸浮細(xì)胞的命運截然不同：懸浮細(xì)胞增殖減緩、凋亡減少，呈現(xiàn)類似“休眠”的狀態(tài)。進(jìn)一步機制研究表明，貼壁細(xì)胞的PI3K/AKT/mTOR信號通路活性顯著上調(diào)，并伴隨下游蛋白c-Myc的表達(dá)增加。相反，懸浮細(xì)胞中這一通路活性較低。通過基因操作驗證，敲低c-Myc會促進(jìn)肝細(xì)胞懸浮，而過表達(dá)c-Myc則抑制懸浮。這表明，PI3K/AKT/mTOR通路和c-Myc是調(diào)控肝細(xì)胞在微重力環(huán)境下是否進(jìn)入休眠狀態(tài)的關(guān)鍵因素。該研究首次揭示了PI3K/AKT/mTOR通路和c-Myc在微重力誘導(dǎo)肝細(xì)胞休眠中的保護(hù)作用，為理解太空環(huán)境中細(xì)胞適應(yīng)性機制提供了新視角。這一發(fā)現(xiàn)不僅有助于開發(fā)針對宇航員肝功能障礙的防護(hù)策略，還可能為地面醫(yī)學(xué)中肝細(xì)胞休眠相關(guān)疾?。ㄈ缒[瘤耐藥或組織修復(fù)）的研究提供新思路。未來，通過調(diào)控這一通路，或可優(yōu)化太空細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，甚至為肝臟疾病的治療開辟新途徑。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院助理研究員熊月博士為該論文的第一作者。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院雷曉華研究員、深圳灣實驗室張珂研究員為論文的共同通訊作者。這項工作得到了科技部國家重點研發(fā)計劃變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題重點專項、國自然面上基金以及國家載人航天工程空間站第二批科學(xué)實驗項目等項目經(jīng)費支持。文章上線截圖

2025-12-18

華南植物園揭示報春苣苔屬土壤?；m應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)

土壤專化適應(yīng)是指植物對特殊或極端土壤環(huán)境的進(jìn)化適應(yīng)，這一機制被廣泛認(rèn)為是驅(qū)動植物多樣化與物種形成的重要力量，但其基因組基礎(chǔ)尚未闡明。報春苣苔屬（Primulina，苦苣苔科）包含200余個物種，具有獨特的生態(tài)位分化與形態(tài)多樣性特征。該屬植物主要專性分布于中國南方喀斯特地區(qū)的鈣質(zhì)土壤，少數(shù)物種則適應(yīng)丹霞或酸性土壤環(huán)境，為解析土壤?；m應(yīng)性機制提供了理想模型。華南植物園泛基因組科研團(tuán)隊研究完成了7個高質(zhì)量基因組組裝，構(gòu)建了涵蓋喀斯特、丹霞及酸性土壤9個物種的報春苣苔屬泛基因組，為解析土壤專化適應(yīng)機制提供了關(guān)鍵基因組學(xué)資源?？λ固剡m生物種基因組顯著小于非喀斯特物種，與其LTR重復(fù)元件含量降低相關(guān)，符合基因組氮限制假說。兩次譜系特異性全基因組加倍（WGD）事件顯示，大基因家族呈現(xiàn)重復(fù)拷貝傾向于丟失，而轉(zhuǎn)錄因子家族成員盡管數(shù)量眾多卻優(yōu)先保留（圖1），暗示適應(yīng)性與非適應(yīng)性進(jìn)化力量的共同作用。泛基因組分析發(fā)現(xiàn)，離子通道與轉(zhuǎn)運蛋白基因在變異熱點區(qū)域顯著富集，且在喀斯特譜系中頻繁受到正選擇，這些候選基因與土壤貧瘠耐受性、抗旱性及肉質(zhì)葉片的重復(fù)進(jìn)化相關(guān)。值得注意的是，位于高影響變異熱點區(qū)域的ABC轉(zhuǎn)運蛋白G亞家族（ABCG）在喀斯特物種中呈現(xiàn)正選擇信號且結(jié)構(gòu)保守，而非喀斯特物種則攜帶特異的大型插入片段（圖2，圖3）。綜上，基因組縮小、WGD后功能基因的偏向性滯留及離子轉(zhuǎn)運通路適應(yīng)性進(jìn)化協(xié)同驅(qū)動了報春苣苔屬植物對特殊土壤生境的適應(yīng)。本研究為生態(tài)基因組學(xué)提供了土壤?；c基因組演化關(guān)聯(lián)的新視角。相關(guān)研究成果以“Primulina pan-genome reveals differential gene retention following whole-genome duplications and provides insights into edaphic specialization”為題發(fā)表在國際生物學(xué)主流期刊Cell Reports（《細(xì)胞報告》）上。中國科學(xué)院華南植物園馮超副研究員為論文第一作者，康明研究員為通訊作者。該研究工作得到了廣東基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究旗艦項目、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項目等資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116763圖1. 報春苣苔屬全基因組加倍后重二倍化進(jìn)程中復(fù)制拷貝的滯留與丟失模式圖2. 基于共線性的報春苣苔屬泛基因組特性圖3. 報春苣苔屬圖形泛基因組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的遺傳變異

2025-12-17

廣州能源所在電子廢棄物綠色回收貴金屬研究中取得進(jìn)展

近日，廣州能源研究所楊改秀研究員、袁浩然研究員聯(lián)合華南理工大學(xué)陳燕教授在學(xué)術(shù)期刊Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表了題為Green Recovery of Precious Metals from E-waste via Autocatalytic Leaching的研究論文。文中提出一種自催化浸出策略，使用過一硫酸氫鉀（PMS）和氯化鉀（KCl）混合水溶液，在無何外部催化劑的條件下實現(xiàn)貴金屬回收。金（Au）和鉑族金屬（PGMs），包括鉑（Pt）、鈀（Pd）和銠（Rh）等貴金屬作為不可再生資源，正變得越來越稀缺，且傳統(tǒng)的采礦方式還會對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，包括生物多樣性喪失、土壤退化、二氧化碳排放和重金屬污染等。從電子廢棄物中回收貴金屬是一種可以降低對原生采礦依賴性的、可持續(xù)的替代方案，但傳統(tǒng)的浸出方法使用王水或氰化物等試劑，會引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境和健康風(fēng)險，如有毒煙霧和氰化物暴露等問題。隨著“城市采礦”受到關(guān)注，高效且環(huán)境友好的回收技術(shù)的開發(fā)需求也日益迫切。目前，催化浸出已成為一種有望在更溫和條件下回收貴金屬的策略，如光催化方法、壓電催化法、類芬頓法可實現(xiàn)從二次資源中有效浸出Au和Pd。但現(xiàn)有的催化浸出過程仍需要外部催化劑、過渡金屬添加劑或額外的高能量輸入，下游處理過程復(fù)雜，并導(dǎo)致產(chǎn)生污泥和能耗較高等問題。因此，迫切需要研發(fā)一種更簡單、更清潔、更可持續(xù)的貴金屬回收方法。近日，廣州能源研究所楊改秀研究員、袁浩然研究員聯(lián)合華南理工大學(xué)陳燕教授在學(xué)術(shù)期刊Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表了題為Green Recovery of Precious Metals from E-waste via Autocatalytic Leaching的研究論文。文中提出一種自催化浸出策略，使用過一硫酸氫鉀（PMS）和氯化鉀（KCl）混合水溶液，在無何外部催化劑的條件下實現(xiàn)貴金屬回收。在常溫下，該體系能在20分鐘內(nèi)實現(xiàn)Au的近乎完全溶解（溶解率>98.2%）。這一過程由貴金屬自身驅(qū)動，激活PMS和Cl?，生成單線態(tài)氧（1O2）和微量次氯酸（HOCl），二者協(xié)同作用將Au氧化為更高價態(tài)，促進(jìn)Cl?配位萃取。經(jīng)濟(jì)分析證實，該體系在實際電子垃圾處理中具有顯著的可行性，能耗大幅降低（約62.5%），試劑成本也顯著降低（約93.2%）。該研究深入揭示了自催化生成的活性物質(zhì)在金屬浸出中的作用，為實現(xiàn)資源循環(huán)利用提供了一種更可持續(xù)的貴金屬回收方法。研究得到國家自然科學(xué)基金、國家杰出青年科學(xué)基金、河南省重點研發(fā)計劃、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金（粵-佛聯(lián)合基金）項目、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金、中國科學(xué)院青年基礎(chǔ)研究項目的支持。論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202523660

2025-12-17

廣州健康院合作揭示凋亡細(xì)胞從頭合成特異L2a/L2b RNA發(fā)揮抗病毒功能

2025年12月10日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院RNA分子生物學(xué)研究組與中山大學(xué)附屬口腔醫(yī)院在Bioactive Materials 在線發(fā)表題為“Apoptotic metabolites synthesize and inherit unique de novo?L2a/L2b RNAs to prevent virus infection” 的研究論文。2025年12月10日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院RNA分子生物學(xué)研究組與中山大學(xué)附屬口腔醫(yī)院在Bioactive Materials 在線發(fā)表題為“Apoptotic metabolites synthesize and inherit unique de novo?L2a/L2b RNAs to prevent virus infection” 的研究論文。該研究首次揭示了凋亡細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物——凋亡囊泡（apoVs），在程序性死亡過程中主動合成多種RNA的全新現(xiàn)象。通過5-乙炔基尿苷（EU）代謝標(biāo)記與點擊化學(xué)反應(yīng)技術(shù)，應(yīng)用新生RNA測序（nascent RNA-seq），系統(tǒng)繪制了凋亡間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）及其凋亡囊泡（apoVs）的新生轉(zhuǎn)錄本圖譜。研究發(fā)現(xiàn)，凋亡細(xì)胞與apoVs從頭合成大量與活細(xì)胞不同的新生RNA，包括長散在核元件（LINE）L2a/L2b RNA。凋亡細(xì)胞合成RNA依賴于caspase-3/Sp1/RNA聚合酶的信號軸，而凋亡代謝產(chǎn)物apoVs則攜帶來自凋亡細(xì)胞的獨特L2a/L2b RNA，具有抵御病毒感染的生物學(xué)功能。細(xì)胞凋亡是生命體發(fā)育、穩(wěn)態(tài)維持及疾病發(fā)生中不可或缺的基本過程。RNA是生命活動的核心大分子之一。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，廣泛的RNA降解是細(xì)胞凋亡的一個標(biāo)志性特征。然而，凋亡細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物中是否存在活躍的新生RNA合成，這一過程又具有何種生物學(xué)意義，長期以來完全未知。間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）已被廣泛用于治療多種疾病，凋亡MSCs產(chǎn)生的apoVs（MSC-apoVs）在治療骨質(zhì)疏松癥、紅斑狼瘡、糖尿病等多種疾病上具有與 MSCs 相似的治療效果。與外泌體不同，apoVs繼承了其親代細(xì)胞的 DNA、RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，然而apoVs內(nèi)是否含有凋亡期間新合成的?RNA 以發(fā)揮其治療功能，尚未可知。本研究以MSCs為模型，發(fā)現(xiàn)MSCs及其apoVs能夠從頭合成并傳遞凋亡新生RNA的新現(xiàn)象。凋亡MSCs合成與活細(xì)胞不同的特異RNA，包括大量非編碼RNA如轉(zhuǎn)座元件RNA、假基因RNA和miscRNAs等。凋亡MSCs特異轉(zhuǎn)錄的LINE-2a（L2a）和LINE-2b（L2b）RNAs可傳遞至 apoVs進(jìn)一步發(fā)揮功能。研究探索了凋亡MSCs新生RNA依賴于Caspase-3/Sp1/RNA聚合酶II合成的新機制。研究還發(fā)現(xiàn)攜帶凋亡特異L2a/L2b RNAs的MSC-apoVs通過調(diào)節(jié)先天免疫穩(wěn)態(tài)，預(yù)防水皰性口炎病毒（VSV）感染的新功能。綜上所述，該研究首次闡明了細(xì)胞在走向死亡的過程中仍能主動合成一系列功能性的RNA，并鑒定出凋亡特異性LINE-2 RNA是介導(dǎo)凋亡代謝產(chǎn)物抗病毒功能的關(guān)鍵分子。這一發(fā)現(xiàn)更新了人們對凋亡過程中RNA代謝的認(rèn)識，不僅揭示了細(xì)胞死亡與先天免疫防御間未知的功能連接，更從死亡延續(xù)新生的角度詮釋了“方生方死，方死方生”的哲學(xué)內(nèi)涵，為未來相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供了新的技術(shù)路徑與理論基礎(chǔ)。中山大學(xué)附屬口腔醫(yī)院博士后李佩儀為本文第一作者，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院鮑習(xí)琛教授和中山大學(xué)附屬口腔醫(yī)院施松濤教授為本文共同通訊作者，廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士生何冬梅；廣州生物醫(yī)藥與健康研究院與廣州國家實驗室聯(lián)培博士生鄧明強為本文做出重要貢獻(xiàn)。論文鏈接圖1 凋亡細(xì)胞從頭合成特異L2a/L2b RNA并通過apoVs發(fā)揮抗病毒功能

2025-12-17

斷層孕震帶“東深西淺、東寬西窄、東強西弱”控制瑪多孕震過程

2021年5月22日，青海省瑪多縣發(fā)生了Mw 7.4級地震，這是過去三十年來唯一發(fā)生在青藏高原巴顏喀拉塊體內(nèi)部的強震。此次地震不僅引發(fā)了廣泛關(guān)注，也為地震學(xué)界帶來全新挑戰(zhàn)：塊體內(nèi)部斷裂是否具有孕育強震的潛力？其破裂過程和孕震機制如何？近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境與島礁生態(tài)全國重點實驗室、邊緣海與大洋地質(zhì)實驗室（OMG）邱強研究員團(tuán)隊以?Friction heterogeneity constrains rupture dynamics across a narrow seismogenic zone: The 2021 Mw 7.4 Maduo Earthquake (Eastern Tibet)為題，在Earth and Planetary Science Letters上發(fā)表最新研究成果，為這些問題提供了新的見解，博士生肖奎霖為論文第一作者，研究員邱強為通訊作者。瑪多地震發(fā)生在巴顏喀拉塊體內(nèi)部，該區(qū)域發(fā)育有多條大型走滑斷裂，具備發(fā)生類似強震的構(gòu)造背景，因此亟需認(rèn)識此類塊體內(nèi)部地震的孕震過程。然而，由于缺乏對斷層深部滑移過程的直接觀測，其滑移量值與范圍等關(guān)鍵參數(shù)難以準(zhǔn)確描述，從而限制了對斷層力學(xué)過程的理解和地震危險性的評估。邱強研究員團(tuán)隊整合了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）和合成孔徑雷達(dá)干涉測量（InSAR）的地表形變觀測數(shù)據(jù)，采用基于分辨率優(yōu)化的同震滑移反演方法，實現(xiàn)了對瑪多地震同震滑移特征的精細(xì)刻畫，模擬結(jié)果與衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)高度一致（圖1）。該方法通過迭代自動優(yōu)化斷層不同深度的位錯單元尺寸，平衡模型分辨率與數(shù)據(jù)擬合度，從而更準(zhǔn)確地刻畫斷層滑移分布。研究揭示了瑪多地震破裂的三個關(guān)鍵特征：最大滑移量約9米，集中在斷層?xùn)|段；孕震層寬度僅限于約2-8公里的狹窄深度范圍（圖1）；斷層淺部（約2公里以上）存在約40%的淺部滑移虧損（SSD）（圖2）。這些特征表明，瑪多地震的破裂過程具有顯著的深度依賴性和東西段不對稱性。為驗證反演結(jié)果的可靠性并揭示其內(nèi)在物理機理，團(tuán)隊開展了基于InSAR數(shù)據(jù)與地質(zhì)信息約束的二維地震周期模擬，量化了斷層沿走向不同位置處的摩擦屬性差異。模擬結(jié)果顯示，動力學(xué)模型與反演模型高度一致；東段孕震層更深（約4.1-7.6公里）、更寬、速率弱化屬性更強；而西段孕震層更淺（約2.3-5.1公里）、更窄、速率弱化屬性較弱（圖3）。這種分段差異導(dǎo)致東段在更大的范圍內(nèi)積累更多應(yīng)變能并在地震中釋放，從而形成東西段不對稱的破裂模式。淺部的速率強化層阻礙了破裂向上傳播，從而產(chǎn)生了約40%的SSD，剩余能量可能通過震后余滑或長期的震間蠕滑逐漸釋放，因此東段存在較高的淺部余滑潛力?；趦?yōu)化的滑移模型，團(tuán)隊計算了庫侖應(yīng)力變化，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力增加區(qū)域能更好地解釋震后數(shù)日至數(shù)年的余震分布，為未來地震危險性評估提供了基礎(chǔ)參照模型（圖4）。其中，東昆侖斷裂的瑪沁-瑪曲段受應(yīng)力加載顯著，可能是未來潛在的強震危險區(qū)。結(jié)合東段孕震層更強的速率弱化屬性，巴顏喀拉東部地區(qū)可能存在更高的地震風(fēng)險，未來需要增強監(jiān)測。此外，團(tuán)隊比較了瑪多地震及其他區(qū)域Mw≥6.9走滑地震的應(yīng)力降估計，結(jié)果顯示分辨率優(yōu)化的滑移模型具有更高的應(yīng)力降，且各個模型間存在顯著差異（圖5）。這表明在同一框架下系統(tǒng)地重新建立全球大地震的滑移模型和應(yīng)力降估計的重要性。此次研究不僅揭示了瑪多地震的破裂機理（圖6），還為青藏高原其他塊體內(nèi)部斷層的孕震研究提供了新思路，為防災(zāi)減災(zāi)策略的制定提供了量化依據(jù)。研究工作得到了廣東省重大人才工程項目和國家自然科學(xué)基金等項目的資助。論文信息：Kuilin Xiao,Qiang Qiu,2025. Friction heterogeneity constrains rupture dynamics across a narrow seismogenic zone: The 2021 Mw 7.4 Maduo Earthquake (Eastern Tibet),Earth and Planetary Science Letters,DOI:10.1016/j.epsl.2025.119769原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119769圖 1?2021 年Mw 7.4瑪多地震同震滑移模型及其與地表觀測的擬合圖 2?正則化同震滑移和余震在深度上的分布特征圖3?動力學(xué)模型的摩擦屬性設(shè)置及模型在地表和深度上的滑移預(yù)測與運動學(xué)模型對比圖4?瑪多地震在巴顏喀拉東部昆侖山口-江錯斷層及鄰近斷裂系統(tǒng)區(qū)域產(chǎn)生的庫侖應(yīng)力（?CFS）分布特征圖5?瑪多地震及其它全球Mw ≥ 6.9走滑地震的應(yīng)力降估計圖6?狹窄孕震帶上的摩擦屬性差異很可能控制了2021年瑪多地震沿巴顏喀拉塊體東部昆侖山口-江錯斷層的孕震行為

2025-12-17

南海海洋所?|?氣候變化下珊瑚礁物種多樣性響應(yīng)模式與適應(yīng)演化機制取得進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所林強研究員團(tuán)隊在珊瑚礁生物對氣候變化的響應(yīng)模式和適應(yīng)演化機制等方面研究取得創(chuàng)新性進(jìn)展。相關(guān)成果分別以“Climate change will greatly alter multifaceted biodiversity patterns in goatfish species”（論文第一作者為南海海洋所博士研究生黃紅偉，通訊作者為研究員張志新和研究員林強）?和“Comparative genomic analysis reveals spine formation and coral prostaglandin tolerance in crown-of-thorns starfish”（論文第一作者為南海海洋所博士研究生劉子軒和副研究員曲朦，通訊作者為研究員林強和副研究員曲朦）?為題發(fā)表在Nature合作期刊npj Biodiversity和綜合學(xué)術(shù)期刊Fundamental Research。氣候變化是導(dǎo)致生物多樣性喪失的重要驅(qū)動因素，明晰氣候變化下珊瑚礁關(guān)鍵生物類群對環(huán)境的響應(yīng)模式，并進(jìn)一步探究物種的適應(yīng)演化機制對珊瑚礁生物多樣性保護(hù)尤為重要。在珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)中，底棲生物與游泳生物類群是關(guān)鍵的群落結(jié)構(gòu)成員，具有重要的生態(tài)功能。據(jù)此，本研究以典型珊瑚礁魚類-羊魚和珊瑚礁災(zāi)害物種長棘海星為研究對象，探究了礁棲羊魚的多維多樣性格局對氣候變化的響應(yīng)模式，并解析了長棘海星對珊瑚礁環(huán)境的適應(yīng)機制。研究發(fā)現(xiàn)，在本世紀(jì)末SSP2-4.5情景下，羊魚的物種多樣性在北澳大利亞大陸架等生物多樣性熱點地區(qū)的喪失較為嚴(yán)重，而高緯度地區(qū)的物種多樣性呈現(xiàn)增加的趨勢，暗示了生物多樣性熱點地區(qū)對氣候變化的脆弱性，并意味著羊魚可能會遷徙到高緯度地區(qū)。相較于物種多樣性，功能多樣性和系統(tǒng)發(fā)育多樣性在印-太交匯區(qū)中部等地區(qū)的喪失更為嚴(yán)重，中國東海、南海等地區(qū)呈現(xiàn)增加趨勢，表明這些地區(qū)可能具有較高的功能性狀多樣性和歷史進(jìn)化能力，能提供支持進(jìn)化和功能特征持續(xù)存在的關(guān)鍵棲息地，進(jìn)而成為避難所（圖1）。圖1?2090-2100年SSP2-4.5情景下羊魚物種多樣性變化、功能多樣性變化和系統(tǒng)發(fā)育多樣性變化格局聚焦珊瑚敵害物種的防控問題，本研究對南海珊瑚礁區(qū)域長棘海星的適應(yīng)與演化規(guī)律進(jìn)行研究，揭示其基因組結(jié)構(gòu)演化特征，發(fā)現(xiàn)其基因座復(fù)制導(dǎo)致負(fù)責(zé)前列腺素轉(zhuǎn)運蛋白基因（SLCO 家族）顯著擴(kuò)增，明確SLCO基因擴(kuò)張時間與珊瑚繁茂的時期相對應(yīng)，側(cè)面探究長棘海星對珊瑚分泌物中的毒性前列腺素 E?（PGE?）產(chǎn)生的適應(yīng)性進(jìn)化策略。結(jié)合棘皮動物普遍缺乏 PGE? 內(nèi)源合成途徑的特征，推斷長棘海星可能通過感知并利用來自珊瑚的外源 PGE? 信號，激活骨骼形成相關(guān)的基因調(diào)控通路，從而促進(jìn)棘刺與體型的生長（圖2）。圖2?長棘海星棘刺形成與PGE2耐受協(xié)同進(jìn)化本研究在宏觀層面上探究了氣候變化下珊瑚礁物種多樣性變化規(guī)律，在微觀上，揭示了珊瑚敵害物種適應(yīng)演化機制問題，相關(guān)工作為珊瑚礁生物多樣性保護(hù)提供了重要的理論支撐。相關(guān)論文信息：Zixuan Liu,Meng Qu,Wanghong Xiao,Geng Qin,Haiyan Yu,Zelin Chen,Shaobo Ma,Xin Wang,Longshan Lin,Qiang Lin. Comparative genomic analysis reveals spine formation and coral prostaglandin tolerance in crown-of-thorns starfish. Fundamental Research,2025.Huang,H.,Qin,G.,Zhang,Z. et al. Climate change will greatly alter multifaceted biodiversity patterns in goatfish species. npj biodiversity 4,42 (2025). https://doi.org/10.1038/s44185-025-00113-6原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325825004820?via%3Dihub=??????????https://www.nature.com/articles/s44185-025-00113-6

2025-12-17

廣州能源所在二氧化碳加氫制備甲醇催化材料調(diào)控方面取得進(jìn)展

近日，廣州能源所在國際催化領(lǐng)域期刊ACS Catalysis上發(fā)表題為Surface Engineering of Indium Oxide by Nickel Oxide Clusters for Driving Methanol Production from CO2 Hydrogenation的學(xué)術(shù)論文。該研究為二氧化碳加氫制備甲醇高效催化劑的設(shè)計合成提供了新思路。近日，廣州能源所在國際催化領(lǐng)域期刊ACS Catalysis上發(fā)表題為Surface Engineering of Indium Oxide by Nickel Oxide Clusters for Driving Methanol Production from CO2 Hydrogenation的學(xué)術(shù)論文?；Y源的持續(xù)消耗伴隨大量二氧化碳向大氣中的排放，加速全球變暖等環(huán)境問題。目前，降低二氧化碳排放同時增加二氧化碳的捕獲和利用已成為一項緊迫任務(wù)。針對該問題，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為非化石來源的化學(xué)品如甲醇是一種重要的解決方法，因此開發(fā)高性能二氧化碳加氫催化劑以實現(xiàn)甲醇的高效制備已成為研究中關(guān)注的焦點。迄今為止，各種類型的甲醇催化劑，包括Cu/ZnO基催化劑、二元氧化物如ZnZrOx及MoS2基催化劑等已見諸報道。氧化銦（In2O3）由于其表面易還原形成活性O(shè)V位點特性，被證明是新一代甲醇催化劑?，F(xiàn)有研究指出，催化材料表面負(fù)載Pt、Ni等具有較強活化氫能力的金屬可以顯著增強甲醇合成速率，但目前甲醇制備效率仍不高。最近，廣州能源所在前期工作的基礎(chǔ)上（JACS Au 2023,?3,?4,?1029–1038），采用了一種簡單的表面工程策略，將氧化鎳（NiO）團(tuán)簇錨定在商業(yè)氧化銦（In2O3）的表面，顯著提升甲醇合成效率。一系列表征揭示，錨定的NiO團(tuán)簇可以促進(jìn)電子從NiO轉(zhuǎn)移至In2O3表面，促進(jìn)In2O3表面的還原，從而產(chǎn)生更多的活性氧空位（OV）位點。高壓原位DRIFTS實驗證實，NiO團(tuán)簇可以同時促進(jìn)甲酸鹽（HCOO*）及中間產(chǎn)物甲氧基（CH3O*）的形成，從而促進(jìn)甲醇的生成。準(zhǔn)原位X射線吸收譜實驗表明，錨定的NiO團(tuán)簇在反應(yīng)初期發(fā)生了部分還原，但此后保持了氧化狀態(tài)。理論計算表明，NiO團(tuán)簇有利于H2的活化，從而促進(jìn)表面形成更多活性O(shè)V，同時也為逐步加氫制備甲醇提供了更多活性H物種。該研究為二氧化碳加氫制備甲醇高效催化劑的設(shè)計合成提供了新思路。該研究由廣州能源研究所聯(lián)合中國科學(xué)院上海高等研究院上海同步輻射光源共同完成，廣州能源所為第一完成單位，論文第一作者為廣州能源所副研究員邢世友和博士研究生劉小春，通訊作者為上海同步輻射光源的王子玉和廣州能源所亓偉研究員。原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.5c06734

2025-12-16

華南植物園揭示微塑料通過叢枝菌根真菌和球囊霉素調(diào)控土壤碳儲存

微塑料是粒徑≤ 5 mm的固體塑料顆粒，因其對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的潛在毒性，受到全球廣泛關(guān)注?；谇捌趯ξ魃橙簫u不同植被類型土壤微塑料的分布特征調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)珊瑚島灌木土壤和喬木土壤中存在大量微塑料，這與海漂和人為活動相關(guān)。作為碳基材料，微塑料及其降解產(chǎn)物還能直接影響土壤碳循環(huán)。微生物及其相關(guān)副產(chǎn)物在調(diào)控土壤有機碳中發(fā)揮關(guān)鍵作用。但是，微塑料如何影響微生物及調(diào)節(jié)土壤有機碳的機制仍不明確。為此，本實驗通過盆栽實驗系統(tǒng)評估了傳統(tǒng)與生物可降解兩類微塑料對珊瑚常見植物草海桐生長的土壤微生物殘體碳（MNC）、球囊霉素相關(guān)土壤蛋白（GRSP）、以及叢枝菌根真菌（AMF）和細(xì)菌群落的影響，從而揭示微塑料調(diào)控土壤有機碳的微生物機制。結(jié)果表明，微塑料促進(jìn)了SOC的積累，其中生物可降解微塑料的影響更為顯著。微塑料改變了細(xì)菌和AMF群落的結(jié)構(gòu)，增強了它們共生網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，并凸顯了Proteobacteria、Glomus和Paraglomus等核心類群在調(diào)節(jié)MNC和GRSP動態(tài)中的關(guān)鍵作用。在微塑料暴露下，GRSP在SOC固定中發(fā)揮主導(dǎo)作用。我們的研究從機制層面闡明了微塑料污染如何重塑地下碳過程，為改進(jìn)全球變化模型和優(yōu)化土壤管理提供了重要科學(xué)依據(jù)。本研究也同時發(fā)現(xiàn)生物可降解微塑料抑制了草海桐的生長，提示在推動可降解塑料替代傳統(tǒng)塑料的同時，應(yīng)充分評估其對島嶼植物生長及植被生態(tài)功能的潛在風(fēng)險。相關(guān)研究成果以“Arbuscular mycorrhizal fungi and glomalin mediate the effects of microplastics on soil carbon storage”為題近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Hazardous Materials（《危險材料雜志》）（IF5年=12.4）上。中國科學(xué)院華南植物園博士生寧鍇為論文第一作者，簡曙光研究員為通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃等項目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140426

2025-12-15

從野外觀測到室內(nèi)模擬的證據(jù)：升溫促進(jìn)河口沉積物錳-磷再遷移

中國科學(xué)院華南植物園全球變化生態(tài)學(xué)團(tuán)隊近日在Journal of Hydrology期刊上發(fā)表最新研究成果，探究了河口沉積物磷（P）釋放對升溫的動態(tài)響應(yīng)機制。研究結(jié)合野外調(diào)查和室內(nèi)控制實驗，捕捉到了溫度變化驅(qū)動下河口沉積物中錳-磷（Mn-P）耦合循環(huán)向鐵-磷（Fe-P）耦合循環(huán)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵證據(jù)。研究結(jié)果強調(diào)了Mn循環(huán)在河口高沉積速率區(qū)域P釋放過程中所起到的關(guān)鍵作用。1.?提出科學(xué)問題河口區(qū)域沉積物P釋放（內(nèi)源P負(fù)荷）是調(diào)控水體營養(yǎng)狀況的重要過程。P的內(nèi)源性釋放主要由Fe和Mn的氧化還原行為驅(qū)動：缺氧條件下微生物利用有機質(zhì)作為電子供體，還原Fe/Mn氧化物，并釋放其吸附的P。溫度是該過程的關(guān)鍵影響因素，因為其直接控制微生物礦化有機質(zhì)的速率。然而，在水動力和沉積環(huán)境復(fù)雜的河口區(qū)域，季節(jié)性溫度如何調(diào)控Fe/Mn與P的耦合循環(huán)，尤其是在新沉積的、氧化還原界面不穩(wěn)定的表層沉積物中，其作用機制尚不明確。在此背景下，本研究旨在探討以下兩個科學(xué)問題：（1）在升溫驅(qū)動的P釋放過程中，F(xiàn)e和Mn分別起到何種作用？（2）冬季溫度下降是否降低P的遷移性?2.?主要研究結(jié)果研究的整體遵循“野外現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)→室內(nèi)實驗驗證→數(shù)值模型量化”的思路鏈條，通過環(huán)環(huán)相扣的證據(jù)鏈，清晰地闡明P釋放對溫度的動態(tài)響應(yīng)機制。（1）野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵現(xiàn)象：蕉門水道的原位觀測發(fā)現(xiàn)了夏季升溫導(dǎo)致沉積物活性P濃度升高的現(xiàn)象，而且P與Mn元素間的耦合關(guān)系增強。這與傳統(tǒng)認(rèn)知中Fe主導(dǎo)P循環(huán)的模式不同，暗示在高溫和高沉積速率的條件下，Mn循環(huán)可能對P的活化起到了更重要的作用。（2）微宇宙實驗驗證機制與可逆性：設(shè)計溫控試驗?zāi)M季節(jié)更替，分為初始（17℃）、升溫（32℃）和降溫（17℃）階段。實驗結(jié)果證實了升溫首先觸發(fā)Mn氧化物還原溶解及其釋P現(xiàn)象，然后通過碳酸錳礦物形成而在短期內(nèi)不可逆地解耦Mn-P關(guān)系，最終建立Fe-P耦合模式。（3）數(shù)值模型量化貢獻(xiàn)并模擬動力學(xué)過程：構(gòu)建的活性P對活性Fe和活性Mn的二元線性回歸模型顯示，Mn氧化物釋放的P在升溫初期起到主要貢獻(xiàn)，而后期則轉(zhuǎn)為Fe氧化物釋放主導(dǎo)。3.?研究結(jié)論與展望該研究驗證了以下假說：升溫促進(jìn)了河口區(qū)域沉積物中P的遷移性。這種促進(jìn)作用有不可逆性，主要是因為Fe/Mn氧化物轉(zhuǎn)化為硫化物或碳酸鹽過程導(dǎo)致的磷吸附劑損失。盡管Mn在新沉積物中對P循環(huán)至關(guān)重要，其敏感的氧化還原特性促成了Mn-P循環(huán)的快速解耦和Fe-P耦合模式的建立。然而，這種轉(zhuǎn)變是受氧化還原條件影響的過渡狀態(tài)，使得固相表征極具挑戰(zhàn)性。因此本研究主要采用被動采樣技術(shù)（HR-Peeper、DGT和Rhizon）獲取液相數(shù)據(jù)。未來應(yīng)嘗試應(yīng)用X射線近邊吸收光譜和冷凍電子顯微鏡等先進(jìn)技術(shù)，在不破壞樣品原始結(jié)構(gòu)的前提下深入探索該過程。相關(guān)研究成果以“Phosphorus remobilization triggered by reduction of manganese oxyhydroxides in newly-deposited estuarine sediments under warming conditions: Robust evidence from field investigations and a microcosm experiment”為題近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Hydrology（《水文學(xué)雜志》）（IF=6.9）。中國科學(xué)院華南植物園博士后李睿為論文第一作者，高磊副研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)基金資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.134635

2025-12-15