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近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院王杰課題組與廣州國家實驗室李亦學課題組合作，成功開發了一種在單細胞水平構建調控網絡的新工具ScReNI（Single-cell Regulatory Network Inference）。該工具通過整合單細胞轉錄組（scRNA-seq）與單細胞染色質可及性（scATAC-seq）數據，實現單細胞精度的基因調控網絡推斷。相關研究成果以題為“ScReNI: Single-cell Regulatory Network Inference Through Integrating scRNA-seq and scATAC-seq Data”的論文形式發表于國際學術期刊《Genomics, Proteomics & Bioinformatics》。近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院王杰課題組與廣州國家實驗室李亦學課題組合作，成功開發了一種在單細胞水平構建調控網絡的新工具ScReNI（Single-cell Regulatory Network Inference）。該工具通過整合單細胞轉錄組（scRNA-seq）與單細胞染色質可及性（scATAC-seq）數據，實現單細胞精度的基因調控網絡推斷。相關研究成果以題為“ScReNI: Single-cell Regulatory Network Inference Through Integrating scRNA-seq and scATAC-seq Data”的論文形式發表于國際學術期刊《Genomics,Proteomics & Bioinformatics》。每個細胞都具有獨特的轉錄組和染色質可及性特征，其內在的基因調控網絡也呈現出顯著的異質性和細胞特異性。然而，目前仍缺乏能夠有效整合單細胞多組學數據，構建單細胞精度調控網絡的方法。scRNA-seq和scATAC-seq技術分別能夠在單細胞水平上測量基因表達和染色質開放區域，二者的結合為解析精細的細胞特異性調控機制提供了新機會。無論是配對還是未配對的單細胞多組學數據，都為構建單個細胞的調控網絡奠定了基礎。盡管已有多種方法可用于推斷細胞類型特異性的調控網絡，但在單細胞尺度上系統構建基因調控關系的研究仍十分有限，特別是在整合scRNA-seq與scATAC-seq數據方面仍面臨諸多挑戰。針對上述問題，研究團隊提出了一種創新算法ScReNI，能夠在單細胞水平上整合scRNA-seq與scATAC-seq數據，實現細胞特異性的調控網絡推斷。ScReNI的核心設計思路包括以下四個關鍵步驟（圖1）：1.?多組學數據整合：利用Seurat軟件中的加權最近鄰（weighted nearest neighbor）分析方法，整合配對或未配對的scRNA-seq和scATAC-seq數據；2.?確定細胞鄰域集合：為每個細胞識別k個最近鄰細胞，作為后續調控網絡推斷的基礎；3.?在細胞鄰域內建立非線性基因調控關系：采用改進的隨機森林模型，結合轉錄因子（TFs）活性、基因表達和染色質可及性信息，推斷非線性調控關系；4.?識別關鍵調控因子：基于細胞特異的調控網絡，統計識別每個細胞中的富集調控因子，揭示其在不同生物過程中的潛在作用機制。ScReNI利用鄰近細胞的信息模擬局部調控環境，并通過機器學習方法挖掘基因表達與染色質可及性之間的復雜關聯，從而構建個性化的調控網絡。評估結果顯示，ScReNI在調控關系預測和細胞聚類任務中均表現出優異性能，同時還能識別出每個細胞中的關鍵調控因子，為深入理解單細胞層面的功能調控機制提供了有力支持。中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院的助理研究員徐雪麗、碩士研究生梁嫣然以及博士研究生湯杪庥為本研究的共同第一作者；廣州國家實驗室李亦學研究員和中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院王杰研究員為共同通訊作者。研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃以及廣東省科技研發專項的支持。論文鏈接圖1 ?ScReNI流程圖

2025-07-17

南海海洋所?|?紅樹林“藍碳”儲存機制研究取得重要進展

近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境實驗室（LTO）王友紹研究員團隊在紅樹林“藍碳”碳儲存機制方面取得重要進展。該相關研究成果分別以“Mangrove afforestation increases microbial necromass but reduces their contribution to soil carbon pool“、”Spatial pattern and driving factors of carbon storage in mangroves along Leizhou Peninsula,China“和“Determination of nutrients,biomass and bacterial quantification in different mangroves sites: a comparative study on nutrients dependent biomass production”為題，發表在國際期刊Ecological Indicators 和 Ecology and Evolution 上。廖輝煌為其中第一、二篇論文的第一作者，程皓研究員擔任第一篇論文的通訊作者，與王友紹研究員共同擔任第二篇論文的通訊作者；博士后Sadar Aslam 為第三篇論文的第一作者，王友紹研究員為該論文的通訊作者。紅樹林生態系統處于海陸動態交界面、周期性遭到海水浸淹的潮間帶環境，作為獨特的海陸邊緣生態系統。紅樹林具有很高的生態、社會和經濟價值，如固岸護堤、維持生物多樣性、“藍碳”固碳儲碳等。濱海濕地（鹽沼、紅樹林和海草床）生態系統覆蓋面積占不到海床面積的0.5%，“藍碳”碳埋藏量卻可達全球海洋沉積物碳埋藏的50%以上，紅樹林雖然僅占世界森林土地面積的不到1%，但卻是全球碳匯能力最強的生態系統之一，在全球氣候變化過程中扮演非常重要角色。盡管微生物殘體碳（MnC）在碳封存中的重要性得到廣泛認可，但調節紅樹林中 MnC 積累的機制仍然知之甚少。該研究選取湛江附城一個由Kandelia obovata、Sonneratia apetala和無植被泥灘組成的紅樹林恢復區開展研究，發現紅樹林造林后細菌和真菌殘體碳以及微生物總殘體碳均顯著增加，尤其是在K. obovata人工林；紅樹林造林還增加了細菌和真菌的豐度，提高了微生物活體生物量和微生物殘體碳的生產。此外，還發現MnC的積累與無定形氧化鐵呈正相關，礦物保護對紅樹林造林后MnC積累的貢獻更為顯著。此外，細菌和真菌中K類群比例的增加被認為是導致土壤碳庫中MnC比例降低的重要因素。這是首次嘗試從紅樹林微生物生產和礦物保護的角度揭示MnC積累所涉及的機制，為紅樹林固碳機制提供了新的理解。圖1?紅樹林修復驅動微生物殘體碳積累的調控機制圖紅樹林生態系統以其高碳密度的生產力而聞名。然而，控制紅樹林碳儲存的機制仍然知之甚少?；诶字莅雿u海岸紅樹林11個樣帶和90個樣地實地調查，發現雷州半島紅樹林碳密度平均為170.93 t/hm2，其中西部沿海樣帶 D1（高橋）和 D6（仕尾）達到峰值。土壤與植被碳密度呈正相關，其中植被碳密度隨樹干直徑和樹高的增加而增加，而隨紅樹植物種植密度的增加而降低。此外，生態系統碳密度與紅樹科物種的相對豐度呈正相關。還發現植被多樣性對植被和土壤碳密度均有顯著的促進作用，特別是在高潮間帶。土壤活性礦物（例如粘土和活性鐵氧化物）的含量也被發現與土壤碳儲量呈正相關。這些發現進一步加深了人們對紅樹林“藍碳”儲存功能的認識。圖 2?雷州半島紅樹林碳儲驅動因子分析本研究調查了廣東惠東縣考洲洋紅樹林8個采樣點營養物質（即營養鹽）、紅樹林生物量、總有機質和細菌豐度。發現紅樹林生物量生產對營養物質具有依賴性，營養物質直接導致微生物群落的生物量產量增加；微生物群落增加了土壤肥力，從而促進了紅樹植物生長、提高生物量產出，即“紅樹林的細菌豐度和生物量取決于營養物質的可用性”。因此，營養物質與微生物群落之間的關系可能是評估紅樹林生物量生產的更好衡量標準。紅樹林植物將二氧化碳轉化為有用的形式（生物質）是大多數海洋生物的主要食物來源，且還創造了一個健康的環境。紅樹林在“藍碳”封存中發揮著重要作用，并在緩解氣候變化方面的發揮重要作用。圖 3?營養物質與紅樹林生物量、總有機物（TOM）和細菌豐度的比較此外，團隊與UNESCO和ANSO合作，有關“藍碳”碳匯機制等方面研究工作寫進聯合國教科文組織（UNESCO）2024年發布《非政府組織海洋十年手冊》(Ocean Decade Manual for Non-Governmental Organizations)。該研究由2021年南沙區高端領軍人才創新團項目(紅樹林濕地藍碳增匯技術創新團隊)、2024年綠美廣東生態建設重點任務保障專項資金項目(紅樹林精準修復與生態功能評估)、中國科學院科技專項課題和國家自然科學基金重點項目等共同資助完成。相關論文信息：（1）Aslam S.,Wang Y.S.* Determination of nutrients,biomass and bacterial quantification in different mangroves sites: a comparative study on nutrients dependent biomass production. Ecology and Evolution,2025,15: e71697；（2）Liao H.H.,Zhou Y.W.,Zhou W.W.,Wang H.,Liu D.X.,Wang Y.S.*,Cheng H.* Spatial pattern and driving factors of carbon storage in mangroves along Leizhou Peninsula,China. Ecological Indicators,2025,176: 113740；（3）Liao H.H.,Wang Y.S.,Zhou Y.W.,Mai Z.M.,Wang H.,Zhou W.W.,Liu D.X.,Cheng H.*Mangrove afforestation increases microbial necromass but reduces their contribution to soil carbon pool. Ecological Indicators,2025,176: 113695.原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ece3.71697https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X25006703https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X25006259

2025-07-14

亞熱帶生態所?|?合成菌群在促進堆肥物質轉化與作物生長方面的新進展

在現代農業中，堆肥作為一種環保的農業廢棄物處理方式，能夠將有機廢棄物轉化為肥料，并改善土壤質量。然而，木質纖維素是堆肥中的難降解成分，其降解效率的提升一直是研究難點。在現代農業中，堆肥作為一種環保的農業廢棄物處理方式，能夠將有機廢棄物轉化為肥料，并改善土壤質量。然而，木質纖維素是堆肥中的難降解成分，其降解效率的提升一直是研究難點。合成微生物群落（SynCom）的應用，特別是在木質纖維素降解中的作用，逐漸成為提升堆肥效率的關鍵策略。同時，作物的健康生長與土壤微生物群落的平衡密切相關。合成菌群通過調控根際微生物群落，增強作物的營養吸收和抗逆性，從而促進作物生長和抗病能力。因此，優化微生物群落結構和功能，不僅能提升堆肥質量，還能促進作物生長，是現代農業研究的前沿課題。近日，中國科學院亞熱帶農業生態研究所李德軍研究員團隊在合成菌群促進堆肥物質轉化及作物生長領域取得重要進展。最新三篇研究成果顯示，合成菌群（SynCom）在堆肥過程中可顯著提升木質纖維素降解效率，并進一步促進作物生長。首先，研究團隊揭示了合成菌群在堆肥高溫期對木質纖維素降解的重要機制。SynCom接種有效降低了木質素、纖維素和半纖維素含量，并顯著提高了關鍵降解酶（如漆酶、錳過氧化物酶、纖維素酶和木聚糖酶）的活性。此外，宏基因組學分析表明，合成菌群顯著增強了與碳水化合物代謝、氨基酸代謝、維生素代謝及能量代謝相關的微生物代謝途徑，從基因水平優化了堆肥過程中微生物群落的結構與功能。這一成果已發表在Chemical Engineering Journal期刊，第一作者為陳雙雙，標題為Synthetic microbial community enhances lignocellulose degradation at the composting thermophilic phase: metagenomic and metabolic pathway insights（圖1）。其次，合成菌群通過調控真菌群落進一步強化堆肥物質轉化。研究發現，SynCom接種提高了Cephaliophora、Thermomyces等關鍵真菌屬的相對豐度，并顯著增加了與木質纖維素降解密切相關的功能類群，如木材腐生菌、未定義的腐生菌以及凋落物腐生菌的活性。此外，關鍵物種Hydropisphaera（OTU10）的顯著富集被證實為降解木質纖維素的重要驅動因子，顯著提升了堆肥后成熟期的有機肥質量。該研究成果發表于Bioresource Techonology期刊，第一作者為劉秋梅，標題為Synthetic microbial community enhances lignocellulose degradation during composting by assembling fungal communities（圖2）。此外，該團隊進一步探索了合成菌群在促進辣椒生長上的應用。合成菌群接種顯著提高了辣椒植株的株高、莖粗、葉片數量、葉綠素含量及根系活力。高通量測序結果顯示，接種合成菌群顯著增加了根際微生物群落的豐富度和關鍵菌屬的豐度，尤其是Sordariomycetes和Pseudarthrobacter的相對豐度與作物生長密切相關。這一研究已發表在Microorganisms期刊，共同一作為游甜、劉秋梅，標題為Synthetic microbial communities enhance pepper growth and root morphology by regulating rhizosphere microbial communities（圖3）。這一系列研究成果表明，合成菌群接種是一種高效、生態友好的農業廢棄物處理及作物增產策略，為促進農業可持續發展提供了新思路和技術支撐。隨著合成菌群研究的深入，其在堆肥優化和農業生產中的潛力將進一步得到發揮，對推動綠色農業的發展具有重要意義。上述研究均得到了國家重點研發計劃（2022YFF1300704）等項目的共同資助。論文鏈接：1?2?3圖1 合成菌群接種促進高溫期木質纖維素降解的作用機制圖2 合成菌群接種促進木質纖維素降解的作用機制圖3 合成菌群接種促進辣椒生長的作用機制

2025-07-14

廣州健康院構建綜合性的新生RNA數據庫

近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院鮑習琛團隊在The Innovation Life發表了題為“NaRaDa: A comprehensive nascent RNA database”的文章，構建了綜合性的新生RNA數據庫NaRaDa。近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院鮑習琛團隊在The Innovation Life發表了題為“NaRaDa: A comprehensive nascent RNA database”的文章，構建了綜合性的新生RNA數據庫NaRaDa（http://www.narada.bio）。對基因組轉錄調控的動態解析是解讀細胞命運和疾病發生機制的關鍵。傳統RNA測序技術受限于高豐度穩態RNA，難以捕捉轉錄活動的即時變化。近年來，新生RNA測序技術的發展，為實時監測轉錄動態提供了關鍵工具。相較于傳統RNA測序技術，新生RNA測序技術可以從三個層面提供轉錄調控信息，包括新生RNA即時表達情況，轉錄暫停情況以及非編碼轉錄調控元件的活躍情況。研究人員收集并整理了3664個新生RNA測序數據集，涵蓋22個物種、415項研究，構建了新生RNA數據庫，并提供樣本質控信息，確保用戶可篩選高質量數據集。NaRaDa還鑒定了558,574個來自不同物種的轉錄調控元件，用戶既可以通過感興趣的基因來探索，也可以通過篩選具有特定處理或實驗條件的項目來獲取其對應的調控元件。NaRaDa支持用戶在線分析不同新生RNA數據集的轉錄調控變化，包括新生RNA表達差異、RNA聚合酶的暫停/釋放轉變以及轉錄調控元件的活躍程度變化。用戶可以下載、利用這些信息，深入剖析基因和調控元件在各種情況下的轉錄動力學?？偟膩碚f，這項研究構建了綜合性的新生RNA數據庫，為解析轉錄起始變化、RNA代謝動力學及基因調控網絡提供了資源寶庫。廣州健康院鮑習琛研究員為該論文的通訊作者，博士后麥志標、博士生李鐸為共同第一作者。相關工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金委等項目的資助。論文鏈接圖1?NaRaDa的整體框架

2025-07-11

華南植物園對多糖基異戊烯基類黃酮納米復合物研究取得進展

多糖是天然的納米載體，可用于黃酮等活性小分子的納米荷載。異戊烯基類黃酮是一類獨特的黃酮類化合物，其特點是在黃酮骨架上具有異戊烯基側鏈。異戊烯基取代可顯著增強黃酮類化合物的生物活性及其在機體內的生物積累。異戊烯基類黃酮可成為潛在的新藥先導化合物及食品功能因子，具有廣泛的應用前景。然而，異戊烯基類黃酮的水溶性差和口服生物利用度低，極大地限制了其在功能食品及醫藥領域的應用。我們之前的研究表明，異戊烯基類黃酮的結構差異可能顯著影響其與多糖之間的納米復合。但具體差異關系尚未見報道。已有研究發現，酚羥基與黃酮類化合物的活性密切相關，酚羥基是否影響多糖-異戊烯基類黃酮納米復合物的形成值得進一步關注。因此，在后續研究中科研團隊采用pH位移法將三種異戊烯基類黃酮 – 淫羊藿素、淫羊藿苷和淫羊藿次苷I與殼聚糖進行納米復合。淫羊藿素、淫羊藿和淫羊藿次苷是傳統中藥淫羊藿（Epimedium brevicornum Maxim.）的主要活性成分，具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、神經保護等多種生物活性。進一步研究了三種異戊烯基類黃酮的結構特性對其納米荷載效率的影響以及它們與殼聚糖之間的相互作用。結果顯示，三種異戊烯基類黃酮均可荷載在殼聚糖上，且在水溶液中呈線性結構。靜電相互作用和氫鍵是形成殼聚糖—異戊烯基類黃酮納米復合物的主要驅動力。然而，復合物之間的疏水相互作用可維持納米復合物外部結構的穩定性。核磁共振波譜結果表明淫羊藿素結構中的的3-OH和7-OH與殼聚糖的氨基之間形成了分子間氫鍵，這些相互作用力促使淫羊藿素在殼聚糖中的具有較高的載荷量（16.29%）。但當黃酮結構中的3-OH和7-OH都被糖基取代時，淫羊藿苷與殼聚糖之間的分子間氫鍵相互作用較弱，導致其載荷能力顯著降低至5.54% （圖1）。這些結果表明酚羥基在殼聚糖—異戊烯基類黃酮納米復合物形成過程中發揮重要作用。本研究揭示了多糖基納米復合物荷載異戊烯基類黃酮的構效關系，為結構各異的異戊烯基類黃酮選擇適合納米遞送載體提供參考價值。相關研究以“Effect of phenolic hydrogen on the formation of chitosan-prenylated flavonoids nanocomplexes”為題發表在國際知名期刊Food Hydrocolloids（《食品親水膠體》）（IF5Y=13.3）上。中國科學院華南植物園的博士研究生王金萍為第一作者，楊寶研究員和溫玲蓉副研究員為通訊作者。這些研究得到了國家自然科學基金面上項目、中國科學院青年創新促進會、廣東省和廣州市科技計劃項目等項目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111523圖. 殼聚糖—異戊烯基類黃酮納米復合物及其形成的關鍵作用力

2025-07-09

華南植物園提出利用根際工程來構建應對糧食安全危機和氣候變化的解決方案

基于土壤健康與氣候韌性是全球農業可持續性發展的核心問題，華南植物園魯顯楷研究團隊發表綜述文章，提出把根際工程作為應對全球變化下糧食系統多重挑戰的解決方案。傳統的單一農業種植模式依賴大量化肥和殺蟲劑的投入導致土壤質量和微生物多樣性降低，最終損害長期可持續發展。相比之下，根際工程通過整合植物遺傳學、微生物群落調控和核酸技術創新（包括基因編輯與合成生物學）來重構植物-微生物-土壤相互作用，提供了一種變革性的解決方案。該方案有助于養分獲取、碳固存、病原體抑制和污染物去除。該綜述通過對比自然根際與工程化根際特征，并融合跨學科的見解，揭示了同時改造根系性狀與微生物群落的實踐潛力（圖1）。通過優化互作，根際工程可支撐有彈性的作物系統，使其能夠應對CO?濃度升高、氮沉降、氣溫上升及降水異常等氣候脅迫因子（圖2）。這一集成框架可同步實現作物生產力提升、植物保護強化及環境修復優化，為糧食安全與生態可持續性提供了一條可拓展的途徑。該論文的一個關鍵結論是，當微生物技術創新與宿主植物基因型優化相結合時，根基工程可以顯著增強養分循環和碳固存，特別是在退化和氣候敏感的土壤中。文章強調，基于CRISPR基因編輯、RNA干擾及宏基因組引導工程等核酸技術手段，可實現對根際功能的精準調控，為作物可持續改良開辟新路徑。此外，該研究呼吁決策和研究機構優先支持以下關鍵領域：開展田間尺度技術驗證、制定生物安全規程以及將根際設計理念融入更廣泛的農業生態實踐?？偠灾撗芯拷Y果強調未來發展應超越傳統投入密集型的農業模式，轉向基于生態原理與分子創新的生物智能系統。根際工程的提出不僅是在概念上有突破性進展，更為應對21世紀農業面臨的諸多挑戰提供了一種可應用可推廣的解決方案。相關研究結果以“Advancing crop resilience through nucleic acid innovations: rhizosphere engineering for food security and climate adaptation”為題，近期發表在國際知名學術期刊International Journal of Biological Macromolecules（《國際生物大分子雜志》）（IF2024=8.5）上。中國科學院華南植物園為第一和通訊單位，魯顯楷研究員為通訊作者，在站博士后Qudsia?Saeed 和Adnan?Mustafa為共同第一作者。該研究得到了國家重點研發計劃項目、廣東省重點研發計劃項目和國家自然科學基金項目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143194??圖1. 根際工程優化植物-微生物-土壤交互界面示意圖圖2. 氣候變化對農業生態系統關鍵生物地球化學過程的影響，以及根際工程在?緩解土壤-植物-環境系統沖擊?中的作用機制

2025-07-09

華南植物園揭示芒屬先鋒植物在重金屬脅迫下的資源權衡適應策略

尾礦庫所帶來的重金屬污染問題是全球生態環境治理的一大挑戰，對生態系統的健康造成了多重危害。重金屬如鎘、鉛、汞等會通過土壤積累，影響植物、動物和微生物的生存與繁衍，進而威脅到整個生態鏈。為應對這一挑戰，植物修復技術成為了一種綠色、可持續的解決方案。在植物修復過程中，尤其是“先鋒植物”，因具備較強的環境適應性和重金屬耐受性，被視為治理重金屬污染的關鍵物種。然而，當前對植物在重金屬脅迫下的應對機制研究主要集中于抗氧化過程和重金屬累積能力，而對于其如何在不同組織和功能間進行資源分配以維持生存和修復功能的研究相對匱乏。中國科學院華南植物園恢復生態學團隊成員以芒屬先鋒植物五節芒(Miscanthus floridulus)為研究對象，通過控制條件下的外源鎘脅迫實驗與野外尾礦庫原位調查相結合，系統探究了其“生長-防御”與“地上-地下”之間的資源權衡模式。研究發現，在外源鎘脅迫下，地上和地下部分的資源權衡模式表現不同；尤其在高濃度外源鎘脅迫下，地上組織偏向生長，而地下部分則轉向防御，顯示出組織間資源分配策略的重塑；此外，五節芒地下部分的權衡主要受植物Cd積累的影響，而地上部分的權衡則主要受植物過氧化氫的積累驅動（圖1）。在野外尾礦區原位實地研究發現，隨著土壤重金屬風險水平的升高，五節芒的資源權衡模式由地下向地上轉移，且這一過程與土壤元素組成、植物體內營養元素以及根際微生物群落密切相關（圖2）。研究結果不僅揭示了先鋒植物在重金屬污染環境中的適應性資源配置機制，為理解植物在重金屬脅迫下的生理和生化適應機制提供了新的視角；也為篩選和優化修復植物、提升植物修復效率提供了理論依據，對推動污染土地生態恢復具有重要意義。該研究由中國科學院華南植物園和華南農業大學環境學院恢復生態學團隊聯合開展，相關研究成果以“Different shifts in growth-defense tradeoff for above- and belowground of Miscanthus floridulus enhance tolerance to cadmium”和“Defense strategy of a pioneer plant (Miscanthus floridulus) under multi-heavy metal risks: Above- and below-ground tradeoff”為題，分別發表在國際學術期刊Environmental and Experimental Botany（《環境與實驗植物學》）和Plant and Soil（《植物與土壤》）上。華南植物園博士后焦瑞芳為論文的第一作者，劉慧研究員和吳博涵博士為論文的通訊作者。上述研究得到廣東省自然科學基金杰出青年項目、國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會優秀會員等項目的支持。論文鏈接：Environmental and Experimental Botany：https://doi.10.1016/j.envexpbot.2024.105951Plant and Soil：https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-025-07656-4圖1.?鎘脅迫下芒屬植物地上和地下組織的不同生長防御權衡模式圖2. 重金屬風險下芒屬植物的地上地下權衡模式(A)及影響因素(B)

2025-07-09

廣州能源所在煤電機組低負荷穩燃技術方面取得新進展

隨著“雙碳”目標的推進，我國光伏和風電裝機容量及占比迅速增長，煤電的碳減排壓力和靈活調峰壓力越來越大。生物質能的利用是助力實現“雙碳”目標的重要力量，《煤電低碳化改造建設行動方案（2024-2027年）》將生物質摻燒列為煤電低碳化改造的首選方案。在生物質摻燒比例和煤電機組深度調峰壓力均增加的情況下，煤粉燃燒器低負荷運行成為常態，維持其穩定燃燒是鍋爐安全、穩定和經濟運行的保障。隨著“雙碳”目標的推進，我國光伏和風電裝機容量及占比迅速增長，煤電的碳減排壓力和靈活調峰壓力越來越大。生物質能的利用是助力實現“雙碳”目標的重要力量，《煤電低碳化改造建設行動方案（2024-2027年）》將生物質摻燒列為煤電低碳化改造的首選方案。在生物質摻燒比例和煤電機組深度調峰壓力均增加的情況下，煤粉燃燒器低負荷運行成為常態，維持其穩定燃燒是鍋爐安全、穩定和經濟運行的保障。針對上述問題，中國科學院廣州能源研究所生物質高值化利用研究中心生物質熱化學轉化科研團隊聯合哈爾濱工業大學提出了一種新型旋流燃燒器低負荷穩燃技術，有效解決了傳統燃燒器在極低負荷運行時存在的中心燃燒延遲、噴嘴過熱及氮氧化物排放過高等關鍵難題。研究團隊通過實驗與仿真相結合的方法，開發出兩種優化旋流燃燒器，引入創新的間隙風結構，顯著提升了燃燒器內氣體顆粒的混合與回流區域的強度，使流場旋流數提高近50%，回流比由傳統結構的36%提升至60%以上。優化后燃燒器的中心著火位置顯著前移，燃用煙煤時，從傳統結構噴嘴下游處的2.5米提前至0.15米和1.2米，能有效增強其穩定著火性能并緩解噴嘴過熱問題。該技術的應用只需對現有燃燒器結構進行部分改動，為煤電機組低負荷穩燃難題提供了有效解決方案。原型燃燒器噴口燒毀機制及優化前后噴口流場形態新型外環濃縮旋流煤粉燃燒器新型中心濃縮旋流煤粉燃燒器優化前后燃燒器火焰形態對比近日，該研究成果以Optimization of a swirl burner with universal low-load stable combustion technology: Investigating flow characteristics,?combustion performance,?and fuel adaptability為題發表于Energy期刊。論文第一作者為博士研究生武修一，通訊作者為劉華財正高級工程師、陰秀麗研究員。該研究獲得中國科學院戰略性先導科技專項課題的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.136888

2025-06-05

?廣州能源所在新能源政策研究方面取得系列進展

近日，中國科學院廣州能源研究所能源戰略與碳資產研究中心蔡國田研究員團隊在新能源政策研究方面取得系列進展。近日，中國科學院廣州能源研究所能源戰略與碳資產研究中心蔡國田研究員團隊在新能源政策研究方面取得系列進展。作為政策推動的新能源產業，我國風能產業自2006年《可再生能源法》實施以來得到長足發展。在政策驅動下，我國發展了本地化風能技術，建立了龐大的風能產業并嵌入全球價值鏈。近年來，隨著可再生能源裝機量迅速增長，能源電力難以及時消納的問題凸顯，且在難以直接電氣化的長距離交通運輸、重工業等領域仍面臨嚴峻的脫碳挑戰，因此發展可再生電力來源的綠氫產業被視為解決該難題的關鍵方案之一。政策作為驅動風能與氫能技術和產業發展的關鍵手段，在綠氫產業發展過程中，對技術創新的影響及作用機制仍不清楚，分析政策對技術創新的影響是推動新能源技術持續發展、進一步降低成本的有效途徑。該研究構建了風能部件和氫能價值鏈不同環節的創新和政策的高分辨率一手數據庫，分別覆蓋1980-2020年間112個國家以及2010-2022年間67個國家，構建了包含政策、專利、工業競爭力、國際原油價格、知識產權生態、GDP、人口等方面的統計模型，深入分析了各類政策對不同風能部件、氫能價值鏈不同環節創新的異質性影響，揭示了變量之間的影響機制，通過構建反事實情景量化政策效應，創新性引入政策之間協同/拮抗關系識別模型，實證識別政策體系非線性影響。圖1 政策對不同質量風能創新影響的回歸結果研究結果表明，財政類政策，特別是補貼政策的效應十分顯著，能夠有效推動技術創新和產業發展，但存在明顯的邊際效應遞減和刺激產業無序擴張風險。對于風能，財政類政策作用主要集中在普通創新（從所有專利到國際專利家族，系數從0.966下降到0.488，見圖1），表現出明顯的邊際效應遞減，說明過度的財政補貼僅刺激了一般創新數量增長，并未同步刺激高價值創新和行業高質量發展，過度補貼易導致產業無序擴張。對于氫能，補貼政策表現出高度的技術成熟度敏感性。如對于技術成熟度低的需求端，補貼通過縮小新能源與化石能源之間的成本差距，加速氫能的滲透，促進需求增加和潛在市場擴張進而刺激技術創新，系數為0.707且在1%水平顯著；但對于技術成熟度高的供應端，政策效應不顯著，補貼并未刺激創新增長反而易刺激產業無序擴張（見圖2）。圖2 政策對氫能不同環節創新影響的回歸結果反事實分析進一步表明，財政類政策促進123.7%的風能創新總量增長，但風能政策之間未發現協同或拮抗作用，且監管立法促進葉片和控制系統創新增長77.9%和237.8%。對于氫能，研究發現其需求端戰略規劃與補貼以及立法同時實施時，政策之間存在拮抗作用。當戰略規劃和補貼減稅同時實施，政策交互效應為20.54%，二者單獨實施時政策效應分別為-1.7%和26.08%，政策交互導致政策效應下降3.84%；當戰略規劃和立法同時實施，政策交互效應為6.45%，二者單獨實施時政策效應分別為-0.3%和9.37%，政策交互導致政策效應下降2.62%。圖3 1980-2020年間各政策對不同創新的量化效應該研究闡明了政策在技術發展不同階段的非線性影響，為政策制定者提供了理論參考。研究建議，財政類政策特別是補貼是推動創新有效手段，但隨著技術成熟度提高，需建立梯度退出機制；與此同時，應重視監管立法在促進風能關鍵核心部件創新的重要性；此外，政策組合需留意長期政策戰略規劃與短期政策目標如補貼等間的動態協同。研究得到了國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導科技專項、廣東省重點研發計劃、中國工程院項目等資助。相關研究成果以Global perspectives on wind energy innovation: Policy impacts and component-level analysis為題，發表于Energy期刊，原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544225006425；以及以Promoting innovation: Policy impacts on global hydrogen value chain為題，發表于Renewable and Sustainable Energy Reviews期刊，原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032125006872。

2025-07-09

國家重點研發計劃項目“新能源產品生態設計數字標識與綠色供應鏈構建技術”年中交流會在廣州能源所召開

6月23日至25日，由清華大學牽頭的國家重點研發計劃“新能源產品生態設計數字標識與綠色供應鏈構建技術”項目年中交流會在中國科學院廣州能源研究所召開。來自清華大學、中國標準化研究院、中國科學院廣州能源研究所、中國科學院過程工程研究所、清華蘇州環境創新研究院、北京工業大學、中船海裝風電有限公司等10家項目參與單位的20余名項目核心成員參加了此次會議及企業調研活動。會議由項目負責人清華大學徐明教授主持。6月23日至25日，由清華大學牽頭的國家重點研發計劃“新能源產品生態設計數字標識與綠色供應鏈構建技術”項目年中交流會在中國科學院廣州能源研究所召開。來自清華大學、中國標準化研究院、中國科學院廣州能源研究所、中國科學院過程工程研究所、清華蘇州環境創新研究院、北京工業大學、中船海裝風電有限公司等10家項目參與單位的20余名項目核心成員參加了此次會議及企業調研活動。會議由項目負責人清華大學徐明教授主持。年中交流會議交流會上，各研究任務負責人圍繞項目核心技術內容作專題匯報，針對新能源產品生命周期數據質量要求與再生產品減污降碳效應精細溯源與分配歸集算法框架、物質代謝與環境排放信息數字映射技術、產品生態設計評價方法與指標體系、產品全球尺度數字化供應鏈構建與資源環境影響溯源方法、供應鏈風險預警與綠色供應鏈構建技術等重要研究內容展開深入研討。各課題負責人分別匯報了本季度工作進展情況，包括工作增量、問題解決方案、考核指標完成情況以及經費執行情況等。人工環境節能技術科研團隊李宇萍研究員代表課題三作匯報。最后，徐明對此次年中交流會進行了總結，并對下一階段工作進行了部署，強調要進一步加強各參與單位之間的溝通協作，避免重復工作，確保項目高效推進。會議合影會議次日，與會人員前往深圳欣旺達電子股份有限公司進行實地調研。調研期間，雙方圍繞電池行業供應鏈可持續管理、電池產品數字標識應用及電池護照構建方案等問題進行了深入交流與探討，對項目團隊開展相關研究和技術方案設計具有重要意義，為項目后續的研發應用方向和產業化推廣提供了寶貴的實踐參考和指導意見。此次年中交流會議有效促進了“新能源產品生態設計數字標識與綠色供應鏈構建技術”項目各研究任務的協同推進，項目組將按項目進度計劃、結合本次會議的研討成果，繼續推動項目開展、高質量完成研究內容和考核指標。

2025-07-02