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該工作創新性地開發了適用于“藍眼淚”現象的BT-YOLO實時視頻監測算法，實現了對“藍眼淚”發生位置和區域的精準分割與量化分析。近日，中國科學院深圳先進技術研究院集成所光電工程技術中心李劍平正高級工程師團隊與自然資源部海島研究中心、第三海洋研究所團隊的合作研究成果，在生態信息學期刊Ecological Informatics上正式發表。該工作創新性地開發了適用于“藍眼淚”現象的BT-YOLO實時視頻監測算法，實現了對“藍眼淚”發生位置和區域的精準分割與量化分析。本研究得到了自然資源部海島研究中心牽頭建設的福建省海島資源生態監測與保護利用重點實驗室開放課題的資助，為未來實現“藍眼淚”時空預報與等級評估奠定了關鍵技術基礎。“追淚”熱潮下的管理難題近年來，“追淚”已成為平潭等地春夏季節的特色旅游活動，大量游客慕名而來，期待一睹“藍眼淚”的奇幻景觀。然而，由于藻華發生具有突發性、移動性和空間不確定性，“追淚”活動面臨著巨大挑戰，即觀賞體驗難以保障，游客往往依靠社交媒體碎片化信息和運氣成分“碰運氣”，難以準確預測和定位爆發區域，經常乘興而來、敗興而歸，影響了旅游體驗和當地旅游業的口碑；安全隱患突出，大量游客夜間自發聚集在黑暗的海岸區域，缺乏統一的引導和管理，易發生擁擠、落水等安全事故；生態保護壓力增大，無序的旅游活動可能對脆弱的潮間帶生態系統造成破壞。技術突破：從識別到量化的算法創新本研究的核心創新在于開發了能夠在視頻中實現對“藍眼淚”發生區域進行像素級分割和定量化分析的BT-YOLO算法。與傳統僅能識別"有無"的方法不同，該算法可以精準定位，準確分割視頻中"藍眼淚"發生的具體區域輪廓；量化分析，對發光區域的面積、強度等參數進行定量計算；等級評估，為后續建立"藍眼淚"發生等級標準提供數據支撐。這一技術突破為未來實現"藍眼淚"時空預報奠定了堅實基礎。研究的終極目標是建立一套能夠預測"藍眼淚"發生時間、位置、范圍和強度的預報系統，為政府部門的旅游安全管理提供科學依據。研究亮點：年輕人擔綱的應用型研究本研究的一個顯著特色是由年輕的研究生團隊主導完成，體現了深圳先進院注重培養青年學生解決實際問題能力的育人理念。中國科學院大學巴基斯坦籍研究生Naseeb Abbas作為第一作者，主導了核心算法的研發與實驗驗證；深圳先進院與香港理工大學聯合培養博士生鄭凱健負責課題的組織管理與協調。合作創新：多機構協同攻克技術難題自然資源部海島研究中心和第三海洋研究所團隊在本工作中提供了重要支撐。海島研究中心憑借其對平潭海域環境特征和"藍眼淚"發生規律的深入理解，為算法優化提供了關鍵的領域知識；第三海洋研究所顧海峰研究員在海洋生態監測方面的專業經驗，為技術路線的設計提供了重要指導。這種跨機構、多學科的合作模式，確保了技術方案既具有學術創新性，又具備實用性和可推廣性。發展路徑：從技術儲備到業務化應用本研究建立的算法基礎為后續研究工作提供了重要支撐。雖然最終的業務化預報系統還需要在沿海監測攝像機網絡部署完成后，基于實際監測數據進行進一步開發和驗證，但當前的工作已經解決了最核心的技術難題。"這項工作好比我們已經準備好了精準的'秤'和'尺子'，"光電工程技術中心李劍平正高級工程師解釋說，"一旦未來平潭的監測相機網絡建成，我們就可以立即開始'稱重'和'測量'，快速推進預報系統的研發。現在的技術儲備讓后續工作能夠更加從容地開展。"范式創新：可推廣的智能監測解決方案這套技術框架具有很強的擴展性，不僅適用于"藍眼淚"監測，只需對算法進行適當調整，便有可能應用于赤潮監測、海上漂浮物識別等多種海洋環境監測場景，為智慧海洋管理提供通用的技術解決方案。藍眼淚（圖片由平潭劉章宇先生提供）團隊合影原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1574954126000014?via%3Dihub

2026-01-19

深圳先進院成會明院士團隊基于垂直連續二維離子通道構建超離子電導柔性固態電解質（Nature Nanotechnology）

近日，中國科學院深圳先進技術研究院碳中和技術研究所成會明院士、彭晶副研究員聯合華南理工大學胡仁宗教授，提出了一種新型復合固態電解質結構設計，成功實現了離子傳導與機械柔性的解耦。固態電解質作為構建高安全、高能量密度電池體系的重要材料，展現出廣闊的應用前景。其中，復合固態電解質已展現出獨特的優勢，它有望結合無機電解質的高離子電導率與聚合物電解質優異的界面相容性的優點，因而具有突出的發展潛力。然而，該類材料在離子傳導性能與機械柔性之間，仍普遍面臨難以兼得的固有矛盾。近日，中國科學院深圳先進技術研究院（以下簡稱“深圳先進院”）碳中和技術研究所成會明院士、彭晶副研究員聯合華南理工大學胡仁宗教授，提出了一種新型復合固態電解質結構設計，成功實現了離子傳導與機械柔性的解耦。該電解質在25 °C下實現了高達10.2 mS cm-1的離子電導率，同時能與電極保持緊密的機械接觸。其復合結構由垂直排列的LixMyPS3（LiMPS，M為Cd或Mn）納米片層與聚氧化乙烯（PEO）層交替堆疊而成：前者構建了連續的快離子傳導通道，后者則確保了材料的柔韌性及界面相容性。相關成果以"Superionic composite electrolytes with continuously perpendicular-aligned pathways for pressure-less all-solid-state lithium batteries"為題發表在Nature Nanotechnology上。深圳先進院成會明院士、彭晶副研究員和華南理工大學胡仁宗教授為論文共同通訊作者。深圳先進院蘭雪俠（博士后）和中國科學技術大學-深圳先進院聯合培養碩士生李圳（已畢業）為該論文共同第一作者。深圳先進院為該研究第一單位。突破復合電解質瓶頸：從“此消彼長”到“協同并進”全固態鋰電池采用固態電解質替代傳統易燃電解液，在顯著提升安全性的同時，還具有實現更高能量密度的潛力。然而，現有固態電解質普遍面臨一個核心矛盾：無機固態電解質雖有高離子電導率，但其固-固界面接觸差，通常需要在電池體系上施加較大外部壓力才能工作，限制了實際應用；而聚合物電解質界面接觸好、柔性佳，但離子電導率往往偏低，難以在常溫下保證全固態鋰電池的高效運行。而復合電解質試圖融合二者優點，卻難以逃脫“離子電導率”與“機械柔韌性”之間此消彼長的權衡。當無機填料含量較低時，復合電解質的室溫離子電導率普遍低于1.0 mS·cm-1。提高無機相的含量雖可提升離子電導率，卻會增加成膜難度，同時聚合物相在無機顆粒之間形成的“橋梁”會破壞快速離子傳導通路的連續性。設計靈感：垂直的連續二維離子通道，源于自然的仿生結構為解決復合電解質的“離子電導率”與“機械柔韌性”之間的權衡難題，研究團隊從自然界生物礦物的精巧結構中汲取靈感——脆性的納米材料通過特定的有序組裝，可以形成具有彈性功能的宏觀結構。受此啟發，研究人員設計并構筑了一種具有垂直的連續二維離子通道的PA-LiMPS/PEO復合電解質（圖2）：它由垂直排列的二維超離子導體LiMPS納米片層與柔性的PEO聚合物層交替堆疊而成。這一設計克服了離子在LiMPS納米片在沿著平面傳輸和跨平面傳輸的各向異性，在復合電解質中構建了連續的垂直離子傳輸通道，并以聚合物作為可形變的支撐框架維持該通道的完整性，從而實現離子傳導能力與機械柔性之間的解耦。優異性能：兼備高離子電導率和良好機械柔性掃描電子顯微鏡圖顯示（圖3），PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO電解質都具有PEO層與二維硫化物PA-LiMPS層交替排列的規整結構。PA-LiMPS層平均厚度約15 μm，由多個緊密堆疊的單層或少層LiMPS納米片構成。該交替垂直排列的結構在從50 μm至200 μm的電解質中均能保持完整。在此結構設計下，成功解決了LiMPS納米片內鋰離子傳輸的各向異性問題，充分利用了其面內高離子電導率。形成的二維連續超離子傳導通道使PA-LiCdPS/PEO的室溫離子電導率達10.2 mS cm-1，比無序排列的RA-LiCdPS/PEO的9.6 × 10-3 mS cm-1高出三個數量級。具有同樣結構設計的PA-LiMnPS/PEO電解質的室溫離子電導率為6.1 mS cm-1。此外，PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO電解質都表現出類似聚合物的機械柔韌性，有利于與電極保持緊密接觸。這與高模量、極低變形能力（<0.5%）的傳統高導無機電解質形成了鮮明對比。無壓全固態鋰電池的驗證PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO電解質對鋰金屬和高壓正極可同時保持極強的電化學穩定性，電化學穩定窗口高達5.0 V（vs. Li+/Li）。電解質獨特的交替垂直排列結構能將電池循環過程中垂直應力轉化為橫向變形，有效適應體積變化、緩解界面機械應力。這一特性使得電池即使在無壓（<0.1 MPa）條件下也能保持緊密的電極/電解質界面接觸，擺脫了對高外部堆疊壓力的依賴。如圖4所示，在扣式電池（<0.5 MPa）中，Li||LiFePO4和Li||LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2在0.34 和0.2 mA cm-2下循環600次后，容量保持率分別為81%和92%。組裝的無壓（<0.1 MPa）Li||LiFePO4軟包電池，也展現出良好的倍率性能與循環穩定性。應用優勢：高空氣穩定性和無壓下的應用PA-LiMPS/PEO電解質展現出顯著優于傳統硫化物電解質的空氣穩定性，其核心優勢源于LiMPS材料的本征穩定晶體結構。LiMPS材料中，離子傳導被限制在其堅固的二維[P2S6]4-框架內，這不僅賦予其優異的電化學穩定性，也構成了其環境穩定性的結構基礎。例如，PA-LiCdPS/PEO電解質在潮濕空氣中穩定存放7天后，離子電導率僅從10.2輕微下降至9.8 mS cm-1，基本不釋放H2S（圖5）。而傳統硫化物電解質極易與潮濕空氣反應并釋放H2S，耐受時間通常僅數分鐘。即使經過表面處理或元素摻雜改進的材料，耐受時間一般也僅延長至1小時左右，引起材料化學、結構及電化學性質的顯著劣化。已報道的高離子電導的無機固態電解質普遍存在固-固界面接觸差的問題，導致這些材料必須依賴外部施加的高堆疊壓力（通常為數MPa至數百MPa不等）來維持電化學循環所必需的界面接觸。而PA-LiMPS/PEO電解質實現了全固態鋰電池在無外加堆疊壓力條件下的穩定工作，與傳統高性能無機固態電解質形成了鮮明對比。擺脫了夾具束縛，有利于大幅提升能量密度和簡化工藝與成本，與傳統高性能無機固態電解質形成了鮮明對比。此研究成功開發了一種高性能的PA-LiCdPS/PEO復合固態電解質，其突破性在于解決了傳統固態電解質中離子電導率與機械柔性不可兼得的核心矛盾。該電解質通過仿生結構設計，實現了離子傳導與力學性能的有效解耦，在25 °C下兼具10.2 mS cm-1的高離子電導率和優異的界面機械相容性。此外，研究進一步拓展出具有類似結構的PA-LiMnPS/PEO電解質體系，其在保持高離子電導率的同時，更兼具元素可用性優勢、良好的空氣穩定性、以及無壓運行潛力，展現出突出的實用化前景。此研究所提出的“連續超離子傳導通道”的設計，為下一代高性能、高安全、實用化的全固態鋰電池的發展提供了重要的理論依據與技術路徑。圖1?文章上線截圖原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41565-025-02106-9圖2 PA-LiMPS/PEO復合電解質的結構設計圖3 PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO電解質的結構表征、離子電導率和機械柔性圖4?以PA-LiCdPS/PEO為電解質的全固態鋰電池的電化學性能圖5 PA-LiMPS/PEO電解質與傳統高離子電導固態電解質的空氣穩定性和所需的堆疊壓力的比較

2026-01-19

深圳先進院?| 研究揭示“脂肪組織–CMKLR1–睪丸巨噬細胞”軸調控男性生殖衰老機制（Advanced Science）

研究團隊整合單細胞轉錄組測序、人–鼠同源性數據庫挖掘、以及基于受體拮抗肽和生活方式干預的多種動物模型，系統解析了中年期肥胖相關代謝信號與男性性腺衰老之間的內在聯系。研究發現，脂肪因子Chemerin可通過其受體CMKLR1調控睪丸組織駐留巨噬細胞的免疫代謝命運。在中年階段，CMKLR1信號異常激活，驅動睪丸巨噬細胞發生代謝與功能重編程，促炎反應增強，從而干擾精子發生。進一步研究表明，靶向抑制CMKLR1或采用高強度間歇運動干預，均可有效重塑睪丸免疫代謝穩態，為延緩男性生殖衰老提供新的干預思路。隨著年齡增長，男性性腺逐漸進入衰老狀態，慢性低度炎癥開始侵蝕睪丸這一免疫特權器官抗炎微環境的穩態。與此同時，許多男性在中年階段出現“發福”現象——這并非簡單的生活方式問題。最新研究顯示，中年期脂肪前體細胞增殖與分化程序發生改變，推動內臟脂肪異常沉積，成為中年體重增加的直接原因。值得注意的是，多項研究發現，男性性腺功能衰退的程度與肥胖水平呈顯著正相關。這一現象提示脂肪組織可能并非“旁觀者”，而是加速性腺衰老的重要參與者。中年期脂肪沉積如何通過代謝與免疫信號影響睪丸穩態，進而推動性腺衰老，正成為亟待回答的關鍵科學問題。1月15日，中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所代謝生殖中心張鍵團隊在 Advanced Science雜志發表最新研究 "Targeting the CMKLR1-Mediated Signaling Rebalances Immunometabolism State in Middle-Age Testicular Macrophages"。研究團隊整合單細胞轉錄組測序、人–鼠同源性數據庫挖掘、以及基于受體拮抗肽和生活方式干預的多種動物模型，系統解析了中年期肥胖相關代謝信號與男性性腺衰老之間的內在聯系。研究發現，脂肪因子Chemerin可通過其受體CMKLR1調控睪丸組織駐留巨噬細胞的免疫代謝命運。在中年階段，CMKLR1信號異常激活，驅動睪丸巨噬細胞發生代謝與功能重編程，促炎反應增強，從而干擾精子發生。進一步研究表明，靶向抑制CMKLR1或采用高強度間歇運動干預，均可有效重塑睪丸免疫代謝穩態，為延緩男性生殖衰老提供新的干預思路。研究人員首先在中年期雄性小鼠模型（33–57周齡，對應人類約33.3–46.8歲）中觀察到顯著的年齡相關內臟脂肪堆積。基于睪丸單細胞RNA測序分析，研究發現，與33周齡對照組相比，57周齡中年小鼠中CMKLR1?睪丸巨噬細胞的趨化因子基因表達發生顯著改變，并伴隨M2標記物減弱及促炎因子白介素-1β（IL-1β）上調。進一步亞群分析顯示，表達 CMKLR1 的 CD206LoMHCIIHi睪丸巨噬細胞在中年階段出現糖酵解相關基因顯著增強，提示其發生促炎型的免疫代謝重編程。值得注意的是，這一變化在人與小鼠之間具有進化保守性。在高BMI的老年男性睪丸中，同樣檢測到 CMKLR1?CD206LoMHCIIHi巨噬細胞的促炎代謝重編程特征，提示肥胖相關代謝信號可能共同驅動人和小鼠的性腺免疫衰老。為明確CMKLR1在這一過程中的因果作用，研究者進一步分析Cmklr1?/?成年小鼠的睪丸巨噬細胞。結果顯示，其睪丸巨噬細胞發生了向抗炎和M2 極化方向的代謝重編程，并伴隨脂質分解相關基因表達上調，表明CMKLR1是調控睪丸巨噬細胞促炎命運的關鍵受體。在干預層面，研究發現CMKLR1拮抗肽P12C5不僅能夠抑制中年期內臟脂肪擴張、改善糖耐量，還可顯著延緩性腺衰老。單細胞測序結果進一步證實，P12C5 處理后，睪丸CMKLR1?CD206LoMHCIIHi巨噬細胞呈現脂質分解相關基因表達增強的趨勢。此外，研究團隊還評估了非藥物干預策略。通過比較中等強度持續運動（MICT）和高強度間歇運動（HIIT），作者發現長期HIIT能顯著上調該巨噬細胞亞群氧化呼吸鏈相關基因，并促進M2極化標記物CD206的恢復性上調，從而有助于維持睪丸抗炎免疫微環境。該研究系統揭示了中年期“脂肪組織–CMKLR1–睪丸巨噬細胞” 軸在性腺免疫衰老中的關鍵作用，為通過靶向代謝–免疫通路或生活方式干預延緩男性生殖衰老提供了重要理論依據和潛在實踐方案。中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所代謝生殖中心張鍵研究員、楊雅莉高級工程師和暨南大學醫學院公共衛生與預防醫學系唐佳教授為該論文通訊作者。張鍵團隊的博士研究生朱震東為論文第一作者（唯一）。該研究獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、深圳市醫學研究專項資金、深圳市科技創新局、深圳市代謝健康重點實驗室、深圳市代謝與生殖靶向投遞技術概念驗證中心、深圳中歐創新醫藥與健康研究中心等支持。中年衰老過程中脂肪組織信號經?CMKLR1?調控睪丸巨噬細胞代謝-免疫狀態及其干預機制示意圖原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202515166

2026-01-19

南海海洋研究所?|?研究揭示大洋轉換斷層調控地幔柱沿洋中脊軸擴散機制

近日，中國科學院南海海洋研究所張帆研究員與德國GEOMAR亥姆霍茲海洋研究中心劉斯彪博士合作，聯合南方科技大學、中國科學院大學等單位，在大洋轉換斷層對地幔柱沿洋中脊軸擴散的控制作用研究中取得重要進展。團隊以板塊構造學與地幔動力學交叉視角，系統揭示了大洋轉換斷層在地幔柱與分段洋中脊相互作用中的調控機制，成果發表于Nature Index地學期刊《Earth and Planetary Science Letters》，張帆為第一作者，劉思彪為通訊作者。傳統觀點認為轉換斷層會“阻擋”地幔柱物質沿脊軸傳播，而最新數值模擬顯示其作用可能更為復雜，甚至在特定條件下可促進地幔柱信號跨斷層流動，但決定這一差異的關鍵因素尚不清楚。針對該科學問題，研究團隊對全球 24 個地幔柱–洋中脊–轉換斷層系統的構造特征進行量化分類，提取地幔柱至洋中脊及轉換斷層的距離、斷層長度等幾何參數；隨后三維地球動力學模擬程序，在不可壓縮質量–動量–能量守恒框架下引入地幔柱成分場，追蹤其物質與熱擴散，開展高分辨率三維數值模擬。研究發現，轉換斷層對地幔柱沿脊軸擴散可呈現三種可預測的作用模式，分別是：（1）阻擋模式，即地幔柱位于洋脊外側或附近存在長偏移（>200 km）轉換斷層時，下游脊段內地幔柱信號顯著減弱；（2）橋梁模式，即地幔柱位于轉換斷層與洋脊交匯處時，斷層成為物質通道，促進地幔柱物質向兩側脊段雙向擴散；（3）增強模式，即地幔柱位于洋脊內側或斷層中心下方時，斷層的走滑運動強化沿脊地幔流，使地幔柱信號放大傳播。研究進一步確認，轉換斷層長度是控制其行為的核心參數：長度超過約 200 km 時，阻擋效應顯著；洋中脊擴張速率及地幔柱–斷層相對位置亦對擴散路徑和強度產生重要影響。該工作首次建立“全球統計分析 + 三維高分辨率模擬”的聯合框架，系統揭示了幾何配置等關鍵地球物理參數對調控洋脊-轉換斷層-地幔柱相互作用的控制機制，為理解天然系統中地幔柱–洋中脊–轉換斷層的復雜互饋提供了新的理論工具，同時對解釋洋中脊成礦分布、指導深海資源勘探及古板塊重建具有重要參考價值。本研究工作獲得了廣東省自然科學基金、國家自然科學基金等項目的資助。論文信息：Fan Zhang, Sibiao Liu*, Lars H. Rüpke, Yiming Luo, Ming Chen, Xubo Zhang, Lei Zhao, Yinuo Zhang, Zhanying Chen, Jian Lin, 2026. Variable roles of oceanic transform faults in plume dispersion along segmented mid-ocean ridges, Earth and Planetary Science Letters, 675, 119766.文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119766圖1 全球24個地幔柱-洋中脊-轉換斷層系統圖2 代表性地幔柱-洋中脊-300km轉換斷層數值模擬結果圖3 轉換斷層在地幔柱物質擴散中三類作用模式（a-b）阻擋模式；（d-e）橋梁模式；（c和f）增強模式

2026-01-15

南海海洋所?|?研究揭示細菌復雜鞭毛馬達的結構組裝和演化

中國科學院南海海洋研究所（后簡稱“南海海洋所”）熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室、熱帶海洋生物資源與生態實驗室研究團隊，圍繞細菌復雜鞭毛馬達的精細結構、組裝時序與演化路徑開展系統研究。相關成果以“Structural insights into the assembly and evolution of a complex bacterial flagellar motor”為題，于1月9日在線發表于微生物學領域權威期刊《自然·微生物》（Nature Microbiology）。南海海洋所博士生馮雪銀、耶魯大學醫學院博士后Shoichi Tachiyama、山東大學博士生何靜以及南海海洋所助理研究員朱思琦為論文共同第一作者；南海海洋所研究員高貝樂、耶魯大學教授劉駿和山東大學教授高翔為論文共同通訊作者。該研究整體科學構想與研究設計由研究員高貝樂與教授劉駿共同提出并主導完成。鞭毛是驅動細菌細胞運動的重要納米機器，在海洋等多種環境中協助細菌實現空間遷移與環境響應。不同細菌的鞭毛結構差異顯著，以往研究主要集中于結構簡單的模式菌株大腸桿菌和沙門氏菌的馬達；然而，自然界中的大多數細菌存在更為復雜的鞭毛馬達，其額外結構的組成、組裝時序以及進化路徑缺乏系統研究，限制了我們對細菌馬達的多樣性和運動機制的全面理解。空腸彎曲菌具有高度復雜的鞭毛馬達結構，為研究該問題提供了理想模型。本團隊前期研究（Chen et. al, PNAS, 2025 Jan 7;122(1):e2412594121.）揭示了空腸彎曲菌馬達的胞質部分存在一個四聚體PilZ家族蛋白FlgX，并且該蛋白復合體處于經典模型中的定子與轉子結合界面，因此阻礙了定子與轉子的結合，說明該復雜馬達的旋轉機制區別于經典模型。最近，研究團隊進一步構建了空腸彎曲菌復雜鞭毛馬達近乎完整的結構模型，解析了自1979年發現以來成分一直未知的周質E環、由FcpMNO和PflD組成的外周籠、以及PflA輻條-PflB輪圈復合體的精細結構及其互作細節。這些復雜支架結構通過精密的互作網絡，穩定了多達17個定子單元，從而產生超高轉矩，為鞭毛提供了強大的動力以適應復雜環境。圖1 空腸彎曲菌復雜鞭毛馬達的完整模型該研究還首次報道了復雜支架蛋白的表達調控機制及其組裝次序，發現內膜錨定支架與定子復合體的組裝早于鞭毛桿形成，表明鞭毛基因的表達受到嚴格的時空順序調控，遵循由內而外的層級化組裝邏輯。此外，該體系中的組裝順序明顯區別于經典模型中定子在鞭毛桿和鞭毛鉤之后組裝的模式；同時，復雜馬達中的定子數目保持恒定，也不同于經典模型中定子的動態交換的機制。進化分析顯示，籠狀結構是彎曲菌門的特有結構，而E環和輻條結構廣泛存在于多種具有鞭毛的物種中，暗示其可能起源于細菌共同祖先，演化歷史久遠。研究進一步揭示，彎曲菌門自深海熱液口祖先開始，其鞭毛馬達“借用”了IV型菌毛系統的部分結構單元，形成了包裹定子復合體的輻條與籠狀結構，是細菌大分子機器演化過程中一次典型的“拓展適應（exaptation）”事件。圖2 復雜支架蛋白的進化分析該研究響應了“向極微觀深入”的科學研究前沿趨勢，在結構和進化層面深化了對細菌納米馬達的認知，揭示了一系列不同于經典模型的新組分和新機制。相關成果為理解復雜分子機器的結構創新、功能適應及其在不同生態環境中的演化路徑提供了重要理論依據，同時也有助于進一步闡釋納米機器的起源與進化，并為基于合成生物學手段對其進行改造與利用奠定基礎。本研究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計劃等項目的資助。相關論文信息：Xueyin Feng, Shoichi Tachiyama, Jing He, Siqi Zhu, Hang Zhao, Jack M. Botting, Yanran Liu, Yuanyuan Chen, Canfeng Hua, María Lara-Tejero, Matthew A. B. Baker, Xiang Gao*, Jun Liu*, Beile Gao*. Structural insights into the assembly and evolution of a complex bacterial flagellar motor. Nature Microbiology, 2026.論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41564-025-02248-5

2026-01-09

深圳先進院?| 揭示材料表面化學在蛋白腔體識別中的作用機制（JACS）

中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所炎癥與疫苗研究室?李洋團隊以Amino Acid Residue-Driven Nanoparticle Targeting of Protein Cavities: Surface Chemistry Dictates Binding Specificity beyond Size Complementarity為題，在 Journal of the American Chemical Society發表研究成果，系統揭示了納米材料靶向蛋白表面腔體的分子識別機制。近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所炎癥與疫苗研究室李洋團隊以Amino Acid Residue-Driven Nanoparticle Targeting of Protein Cavities: Surface Chemistry Dictates Binding Specificity beyond Size Complementarity為題，在 Journal of the American Chemical Society發表研究成果，系統揭示了納米材料靶向蛋白表面腔體的分子識別機制。蛋白-蛋白相互作用界面的蛋白表面腔體在細胞信號調控和病毒入侵等過程中具有重要功能，但其結構淺、尺度較大，長期被認為難以通過傳統小分子實現穩定靶向，成為限制相關調控策略發展的重要瓶頸。團隊此前研究（Nano Today, 2024, 55, 102183）發現，尺寸約為 3 nm 的氧化鈰納米顆粒（CeO?NPs）能夠插入 SARS-CoV-2 刺突蛋白約 5 nm 的中央腔體，為“納米材料可靶向蛋白表面腔體”這一概念提供了直接實驗依據。在此基礎上，團隊進一步開展了針對腔體選擇性靶向機制的系統研究。本研究以 SARS-CoV-2 刺突蛋白（Spike，S 蛋白）為模型體系，選取尺寸高度一致但表面化學性質不同的CeO?NPs和金納米顆粒（AuNPs），在嚴格控制尺寸變量的前提下，系統比較了納米材料表面化學性質對蛋白腔體靶向行為的影響。結果顯示，兩類納米顆粒均可通過與刺突蛋白結合發揮抗病毒作用，但其結合位點和分子機制存在顯著差異。CeO?NPs傾向于靶向富含天冬氨酸（Asp）殘基的中央腔體，通過與 Asp 羧基之間的配位作用實現穩定結合，從而阻斷S蛋白與宿主細胞ACE2受體的識別過程。而AuNPs主要結合富含精氨酸（Arg）殘基的側向腔體，依賴與Arg的靜電作用和氫鍵相互作用，靠近S1/S2 酶切位點區域，干擾宿主蛋白酶介導的刺突蛋白激活過程。基于上述研究結果，團隊明確提出：在幾何尺寸可達的前提下，納米顆粒對蛋白腔體的選擇性靶向并非由尺寸單一因素決定，而是由材料表面化學性質與腔體局部氨基酸殘基所構成的微環境之間的相互作用方式所主導。只有同時滿足“結構幾何匹配”與“表面化學匹配” 兩個條件，才能實現對特定蛋白腔體的精準識別與功能調控。本研究從分子和界面層面系統闡明了 “殘基驅動的腔體特異性識別機制”。該機制在尺寸匹配等結構因素的基礎上，引入殘基微環境這一關鍵分子維度，進一步細化并完善了納米材料-靶蛋白相互作用的分子識別機制，為理解復雜蛋白表面局部結構的選擇性結合提供了明確且可推廣的物理化學依據。相關結果為納米材料靶向調控蛋白功能提供了可操作的設計原則，也為突破傳統小分子難以調控的“不可成藥”蛋白腔體建立了具有普適意義的理論框架。該研究也是李洋團隊圍繞納米材料-蛋白精準互作機制持續開展研究的重要進展之一。近年來，圍繞納米藥物長期面臨的靶點不清、機制不明和轉化受限等問題，團隊發現納米材料可通過精準識別并結合關鍵功能蛋白或生物分子直接調控其生物學功能，并據此提出并發展了“納米分子靶向藥物”研究理念。團隊通過解析納米材料-靶蛋白分子識別規律，初步建立了納米–靶蛋白互作精準解析方法體系，并以此為基礎，開發了多種靶點明確、機制清晰的納米藥物。相關成果相繼發表在 Nature Nanotechnology ( 2021, 16(10): 1150-1160；2022, 17, 993-1003.), Nano Today (2024, 55, 102183), Advanced Functional Materials (2024, 34, 2312941), Exploration ( 2025, 20240143)等期刊。本研究李洋研究員為通訊作者，中國科學院深圳先進技術研究院（SIAT）為通訊單位，團隊成員劉芳芳博士、張國芳副研究員以及王曉峰工程師為共同第一作者。研究工作得到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目的資助，并得到西班牙?加泰羅尼亞納米科學與納米技術研究所Victor F. Puntes教授團隊的支持。文獻鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c15860文章上線截圖圖|氨基酸殘基驅動的尺寸匹配納米顆粒對 SARS-CoV-2 刺突蛋白腔體的選擇性靶向機制。

2026-01-14

鼎湖山站撰文解讀中國森林精細尺度多樣性格局與過程

鼎湖山站武東海研究員受邀在?Nature Ecology & Evolution?雜志撰文，對其團隊最新發表的研究成果進行系統解讀，闡釋中國森林精細尺度樹種豐富度與結構多樣性的空間格局、驅動機制及未來潛力，并展望相關領域的前沿研究方向。相關成果以?“Fine-grained mapping of forest diversity in China”?為題，發表在?Nature Ecology & Evolution?雜志2026年第1期（論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02925-y）。?國家需求：為應對日益嚴峻的氣候變化和人類活動對森林多樣性保護造成的壓力，中國作為主席國制定了《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》。在此背景下，從多維度視角系統評估森林的多樣性格局、驅動機制及其未來潛力，對于支撐國家生物多樣性保護戰略意義重大。過去20年來，國內關于森林多樣性空間格局的研究主要聚焦于粗尺度（通常覆蓋數十萬公頃以上面積）的伽馬多樣性，側重刻畫區域層面的物種總量。這類研究在識別宏觀空間格局和劃定保護優先區方面發揮了重要作用，但難以揭示森林群落內部物種經歷相互作用之后的自然共存狀態及其結構異質性，從而限制了對關鍵生態過程的深入認識。相比之下，基于細尺度（通常覆蓋數百平方米樣方）的研究能夠更直接反映群落內部的結構異質性，可為精準制定森林多樣性保護、生態恢復與可持續經營措施提供更具針對性的科學依據。?科學發現：研究基于全國近3400個自然林樣方數據，從更貼近生態過程的細尺度出發，同時量化評估了森林樹種豐富度與結構多樣性，并首次構建了中國自然林精細尺度多樣性空間分布圖。研究結果顯示，兩類多樣性在空間格局及其主導驅動機制上存在顯著差異：樹種豐富度主要受降水季節性控制，其次為地形異質性和氣候穩定性；而結構多樣性則主要由林齡所決定，降水季節性和年降水量發揮次要調節作用。基于機器學習模型的情景預測結果表明，在未來氣候變化背景下，我國自然林的樹種豐富度和結構多樣性分別具有約?36%?和?27%?的提升潛力，表明中國森林在未來仍具備較大的多樣性恢復與提升空間。?未來方向：由于多樣性格局具有明顯的尺度依賴性，且物種豐富度隨面積呈非線性增加，跨尺度外推仍然面臨較大挑戰。目前，無人機遙感為破解這一難題提供了新的途徑，其能夠突破傳統地面調查受限于單一尺度的局限，實現連續空間尺度上的高效數據獲取，并對幾十至上百平方公里范圍進行高精度監測。此外，無人機遙感突破了傳統衛星遙感空間分辨率受限的瓶頸，其厘米級高分辨率光學成像與激光雷達掃描技術在刻畫樹種豐富度和結構多樣性方面展現出巨大潛力。然而，要實現森林多樣性的真正跨尺度制圖，仍需解決若干關鍵技術難題。面向未來，應大力發展基于人工智能與無人機遙感的森林多樣性精細制圖技術，推動“AI for Ecology”在森林生物多樣性保護與精細化管理決策中的應用。?專家點評：Nature Ecology & Evolution?編輯部在同期評論中指出，該研究基于大規模、標準化的野外樣地調查數據，系統揭示了森林樹種豐富度與結構多樣性之間的關系及其氣候驅動機制，并對未來變化趨勢進行了情景模擬，為后續相關研究提供了重要的基礎數據和參考基準。來自澳大利亞西悉尼大學的?Manuel Esperon-Rodriguez?博士在專家點評中表示：“該研究聚焦一個重要且具有現實緊迫性的科學問題，系統分析了中國森林當前及未來的多樣性格局，對自然保護與生態系統管理具有重要啟示意義。

2026-01-13

亞熱帶生態所?|?反芻動物胃腸道病毒群落空間異質性形成機制研究取得新進展

反芻動物（如牛、羊、鹿等）依賴其復雜的胃腸道微生物群落消化纖維類物質，合成揮發性脂肪酸和微生物蛋白，同時排放溫室氣體甲烷。以往研究多集中于細菌和古菌群落，而對數量龐大的病毒群落了解甚少。反芻動物（如牛、羊、鹿等）依賴其復雜的胃腸道微生物群落消化纖維類物質，合成揮發性脂肪酸和微生物蛋白，同時排放溫室氣體甲烷。以往研究多集中于細菌和古菌群落，而對數量龐大的病毒群落了解甚少。病毒通過侵染宿主、調節代謝、傳遞基因等方式，深刻影響微生物群落結構和功能，但反芻動物胃腸道不同區段的病毒組成、分布及其生態功能仍屬未知。該研究整合了來自7種反芻動物10個胃腸道區域的373個宏基因組樣本，結合二代與三代測序技術，成功構建了首個反芻動物胃腸道病毒組目錄（Ruminant Gastrointestinal Virome Catalog，RGVC）。該目錄包含近4.4萬個病毒分類單元（vOTUs），其中90%為以往未知的新病毒，并成功鑒定出大量由長讀長技術捕獲的超大基因組病毒（長達1000 kb）（圖1），極大地拓展了人們對反芻動物腸道病毒世界的認知邊界。該研究發現，病毒群落組成并非隨機分布，而是呈現出鮮明的空間異質性，這種差異主要取決于胃腸道所在的生理區段，而不是反芻動物宿主種類（圖2）。進一步通過生物信息學分析，發現超過4600個原核生物宿主與近6000個病毒之間上萬對的高置信度匹配，揭示了病毒與宿主之間廣泛而復雜的互作網絡。深入分析表明，胃腸道病毒的豐度與其對應宿主的豐度呈現高度一致性，不同胃腸道之間的原核微生物群落差異是導致病毒呈現空間異質性的主要原因（圖3）。近半數的病毒傾向于采用溶原性生活方式，即將其基因組整合到宿主染色體中與之長期共存，且這種生活方式的比例在不同胃腸道區域中呈現規律性變化。病毒攜帶的輔助代謝基因（Auxiliary Metabolic Genes，AMGs）廣泛參與碳水化合物降解、能量代謝等關鍵途徑，具有重要的代謝調控潛力，且在不同胃腸段間呈差異分布。進一步研究通過基因鄰域分析和蛋白質三維結構模擬（AlphaFold3），排除了宿主基因污染，驗證了這些AMGs的病毒來源及其功能的可靠性（圖4）。這些結果表明，溶源病毒與宿主建立了互利共生關系，共同調節反芻動物的營養吸收與能量獲取。該研究首次從“空間異質性”這一生態學核心視角出發，系統揭示了反芻動物胃腸道病毒群落的分布規律、生存策略與功能貢獻。對病毒群落區域特性的解析，不僅拓展了人們對宿主?微生物?病毒互作的認識，也為未來通過干預特定胃腸道區段的病毒活動，從而提升飼料轉化效率、定向減少甲烷排放，提供了新的科學路徑與潛在調控靶點。該研究成果發表于Journal of Advanced Research（綜合性期刊1區Top，IF = 13.0），亞熱帶生態所博士研究生張詩哲為論文第一作者，亞熱帶生態所研究員譚支良、王敏及自然資源部第三海洋研究所研究員董西洋為論文共同通訊作者。研究得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃等項目支持。論文鏈接圖1?RGVC數據庫的構建及特征概述?圖2?不同胃腸道區域和反芻動物物種的病毒多樣性及解釋貢獻度占比??圖3?病毒及其宿主豐度呈現強烈線性相關關系?圖4?對關鍵病毒輔助代謝基因的基因組背景和蛋白結構比對驗證

2026-01-13

亞熱帶生態所?|?環境納米微塑料長期暴露對機體“微生物—代謝”穩態影響研究取得新進展

微塑料（MPs）作為一種全球性的新型污染物，其在生態系統中的普遍存在及由此引發的健康風險，已成為當前環境科學與公共衛生領域共同關注的核心議題。微塑料（MPs）作為一種全球性的新型污染物，其在生態系統中的普遍存在及由此引發的健康風險，已成為當前環境科學與公共衛生領域共同關注的核心議題。圍繞微塑料的生態環境效應與資源化影響，我們此前已開展了一系列研究。主要的發現包括，在農業生態系統中，微塑料顯著降低了土壤水分保持力與團聚體穩定性，誘導溫室氣體排放增加（Xu et al. 2025）；在環境界面交互方面，研究揭示了納米塑料與重金屬鎘（Cd）對小球藻的聯合毒性機制，發現兩者共暴露會觸發胞外聚合物（EPS）的防御響應并擾亂代謝平衡（Li et al. 2024）。在廢棄物轉化領域，微塑料不僅抑制了黑水虻對禽畜糞便的轉化效率，還顯著加劇了抗生素抗性基因在資源化產物中的暴發（Xu et al. 2023, 2025）。更具現實意義的是，我們發現嬰兒奶瓶中脫落的異形微塑料能激活機體ROS/NLRP3/Caspase-1信號通路，從而引發嚴重的腸道炎癥反應（Xu et al. 2023）。這些從環境到生物、從基礎研究到生活暴露的系統研究共同提示，微塑料的威脅已深刻滲透至生命健康，其對機體系統發育與代謝調控的深層干擾機制亟需進一步闡明。在前期基礎上，本研究聚焦于環境納米塑料（NPs）污染對人體健康的潛在危害，通過構建小鼠慢性暴露模型，系統探究了粒徑更小（≤1 μm）、穿透力更強的納米塑料如何穿透生理屏障并誘發全身性代謝紊亂。研究重點考察了“腸道-肝臟-腎臟”這一機體核心代謝軸對納米塑料暴露的響應規律，量化分析了腸道微生物組成、膽汁酸（BA）代謝圖譜以及遠端器官功能指標的系統性變化。研究表明，長期納米塑料暴露通過重塑“微生物—膽汁酸軸”，誘發了嚴重的全身性代謝退化。納米塑料能夠穿透腸道上皮屏障進入血液循環，并在肝臟、腎臟等遠端器官中顯著蓄積，誘導強烈的氧化應激與炎癥反應。更關鍵的是，納米塑料暴露顯著干擾了腸道菌群的穩態（如降低了Muribaculaceae等有益菌豐度），導致參與膽汁酸轉化的關鍵菌群受抑制，阻斷了初級膽汁酸向次級膽汁酸（如去氧膽酸DCA）的轉化。這種代謝產物的失調進一步抑制了機體farnesoid X受體（FXR）介導的信號通路，進而聯動驅動了肝臟脂質代謝紊亂與腎臟清除功能受損。總的來說，這項工作從環境毒理與代謝醫學交叉視角，闡明了納米塑料如何通過擾亂復雜的微生態—代謝網絡實現跨器官的連鎖破壞，不僅拓展了對環境新興污染物健康風險的機制理解，也為制訂微塑料環境健康標準提供了重要科學支撐。本研究是在中國科學院亞熱帶農業生態研究所印遇龍院士指導下，聯合南京醫科大學第一附屬醫院、南京醫科大學公共衛生學院、南開大學環境科學與工程學院、南昌大學第一附屬醫院、印尼艾爾朗加大學漁業微生物實驗室共同完成，該研究以Nano-plastics disrupt systemic metabolism by remodeling the bile acid-microbiota axis and driving hepatic-intestinal dysfunction為題，發表在生物學領域頂尖SCI期刊iMeta (IF33.2;中國科學院雙一區TOP)。印遇龍院士和徐智敏副研究員為論文的共同通訊作者，聯合培養碩士林錚為第二作者，環境微塑料研究領域知名專家南開大學汪磊教授參與了指導。本研究論文鏈接相關研究論文鏈接?1?2?3?4?5摘要圖

2026-01-13

亞熱帶生態所?|?不同水文情勢下洞庭湖葉綠素a與氮磷營養鹽動態耦合關系研究取得新進展

湖泊葉綠素a與氮磷營養鹽密切相關，眾多學者已基于全球大尺度、長時序湖泊數據建立了葉綠素a-營養鹽普適關系模型。然而，由于通江湖泊水文情勢變化劇烈，湖泊營養鹽遷移擴散、浮游生物生長等變異性大等原因，傳統研究框架不能精準刻畫通江湖泊的富營養化狀態，且難以捕捉葉綠素a與營養鹽間動態耦合關系。湖泊葉綠素a與氮磷營養鹽密切相關，眾多學者已基于全球大尺度、長時序湖泊數據建立了葉綠素a-營養鹽普適關系模型。然而，由于通江湖泊水文情勢變化劇烈，湖泊營養鹽遷移擴散、浮游生物生長等變異性大等原因，傳統研究框架不能精準刻畫通江湖泊的富營養化狀態，且難以捕捉葉綠素a與營養鹽間動態耦合關系。中國科學院亞熱帶農業生態研究所濕地生態課題組研究人員基于2004-2021年洞庭湖水文水環境長時序監測數據，全面解析湖泊不同水文季節葉綠素a與氮磷營養鹽的動態響應關系，并闡明氮磷營養鹽與水情條件對葉綠素a變化的限制作用及調控機制。研究發現，洞庭湖總體處于中-富營養化狀態，營養狀態指數（TSI）豐水期顯著高于枯水期。湖泊氮磷濃度高，但葉綠素a濃度較低，葉綠素a與氮磷營養鹽呈現非同步響應關系。TN濃度1.29 mg/L 是決定豐水期湖泊葉綠素a營養狀態的關鍵閾值，且氮限制對葉綠素a的主導作用由豐水期向枯水期逐漸加強。葉綠素a營養狀況和養分限制條件易受水文情勢變化的影響，水位、水溫等水文氣象因子與氮磷營養鹽協同調控湖泊葉綠素a變化，且因子作用強度存在季節轉換特征。相關成果以Hydrological variability disrupts nutrient–chlorophyll relationships in Dongting Lake, China為題發表于Ecological Indicators。該研究獲國家重點研發計劃項目、湖南省重大水利科技項目等基金資助。論文鏈接不同水文情勢下洞庭湖葉綠素a與氮磷耦合關系及調控機制

2026-01-12