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深圳先進技術研究院?|?|研究揭示模擬微重力下肝細胞抵抗“漂浮”機制—深圳先進院雷曉華團隊新進展（NPJ microgravity）

近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所能量代謝與生殖研究中心雷曉華科研團隊發表于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環境，觀察肝細胞在該環境下的行為和分子變化。隨著太空探索的快速發展，人類在微重力環境中的長期生存問題備受關注。細胞在太空中的行為與地球截然不同，例如增殖減緩、凋亡增加等現象已被廣泛報道。然而，微重力如何影響細胞的“休眠”狀態，尤其是肝細胞這類重要功能細胞，仍是未解之謎。此前研究發現，模擬微重力會抑制肝細胞增殖并誘導凋亡，但部分細胞卻呈現懸浮狀態，其生物學特性及調控機制尚不明確。近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所能量代謝與生殖研究中心雷曉華科研團隊發表于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環境，觀察肝細胞在該環境下的行為和分子變化。研究發現，模擬微重力條件下，部分肝細胞脫離培養表面形成懸浮球體，而貼壁細胞和懸浮細胞的命運截然不同：懸浮細胞增殖減緩、凋亡減少，呈現類似“休眠”的狀態。進一步機制研究表明，貼壁細胞的PI3K/AKT/mTOR信號通路活性顯著上調，并伴隨下游蛋白c-Myc的表達增加。相反，懸浮細胞中這一通路活性較低。通過基因操作驗證，敲低c-Myc會促進肝細胞懸浮，而過表達c-Myc則抑制懸浮。這表明，PI3K/AKT/mTOR通路和c-Myc是調控肝細胞在微重力環境下是否進入休眠狀態的關鍵因素。該研究首次揭示了PI3K/AKT/mTOR通路和c-Myc在微重力誘導肝細胞休眠中的保護作用，為理解太空環境中細胞適應性機制提供了新視角。這一發現不僅有助于開發針對宇航員肝功能障礙的防護策略，還可能為地面醫學中肝細胞休眠相關疾病（如腫瘤耐藥或組織修復）的研究提供新思路。未來，通過調控這一通路，或可優化太空細胞培養技術，甚至為肝臟疾病的治療開辟新途徑。中國科學院深圳先進技術研究院助理研究員熊月博士為該論文的第一作者。中國科學院深圳先進技術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計劃變革性技術關鍵科學問題重點專項、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實驗項目等項目經費支持。文章上線截圖

2025-12-18

華南植物園揭示報春苣苔屬土壤專化適應的遺傳基礎

土壤專化適應是指植物對特殊或極端土壤環境的進化適應，這一機制被廣泛認為是驅動植物多樣化與物種形成的重要力量，但其基因組基礎尚未闡明。報春苣苔屬（Primulina，苦苣苔科）包含200余個物種，具有獨特的生態位分化與形態多樣性特征。該屬植物主要專性分布于中國南方喀斯特地區的鈣質土壤，少數物種則適應丹霞或酸性土壤環境，為解析土壤專化適應性機制提供了理想模型。華南植物園泛基因組科研團隊研究完成了7個高質量基因組組裝，構建了涵蓋喀斯特、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機制提供了關鍵基因組學資源。喀斯特適生物種基因組顯著小于非喀斯特物種，與其LTR重復元件含量降低相關，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，大基因家族呈現重復拷貝傾向于丟失，而轉錄因子家族成員盡管數量眾多卻優先保留（圖1），暗示適應性與非適應性進化力量的共同作用。泛基因組分析發現，離子通道與轉運蛋白基因在變異熱點區域顯著富集，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、抗旱性及肉質葉片的重復進化相關。值得注意的是，位于高影響變異熱點區域的ABC轉運蛋白G亞家族（ABCG）在喀斯特物種中呈現正選擇信號且結構保守，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運通路適應性進化協同驅動了報春苣苔屬植物對特殊土壤生境的適應。本研究為生態基因組學提供了土壤專化與基因組演化關聯的新視角。相關研究成果以“Primulina pan-genome reveals differential gene retention following whole-genome duplications and provides insights into edaphic specialization”為題發表在國際生物學主流期刊Cell Reports（《細胞報告》）上。中國科學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與應用基礎研究旗艦項目、國家自然科學基金和中國科學院青年創新促進會項目等資助。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程中復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撲結構中的遺傳變異

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展

近日，廣州能源研究所楊改秀研究員、袁浩然研究員聯合華南理工大學陳燕教授在學術期刊Angewandte Chemie International Edition上發表了題為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，且傳統的采礦方式還會對環境造成嚴重破壞，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、可持續的替代方案，但傳統的浸出方法使用王水或氰化物等試劑，會引發嚴重的環境和健康風險，如有毒煙霧和氰化物暴露等問題。隨著“城市采礦”受到關注，高效且環境友好的回收技術的開發需求也日益迫切。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、類芬頓法可實現從二次資源中有效浸出Au和Pd。但現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，下游處理過程復雜，并導致產生污泥和能耗較高等問題。因此，迫切需要研發一種更簡單、更清潔、更可持續的貴金屬回收方法。近日，廣州能源研究所楊改秀研究員、袁浩然研究員聯合華南理工大學陳燕教授在學術期刊Angewandte Chemie International Edition上發表了題為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貴金屬回收。在常溫下，該體系能在20分鐘內實現Au的近乎完全溶解（溶解率>98.2%）。這一過程由貴金屬自身驅動，激活PMS和Cl?，生成單線態氧（1O2）和微量次氯酸（HOCl），二者協同作用將Au氧化為更高價態，促進Cl?配位萃取。經濟分析證實，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在金屬浸出中的作用，為實現資源循環利用提供了一種更可持續的貴金屬回收方法。研究得到國家自然科學基金、國家杰出青年科學基金、河南省重點研發計劃、廣東省基礎與應用基礎研究基金（粵-佛聯合基金）項目、中央高校基本科研業務費專項資金、中國科學院青年基礎研究項目的支持。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胞從頭合成特異L2a/L2b RNA發揮抗病毒功能

2025年12月10日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院RNA分子生物學研究組與中山大學附屬口腔醫院在Bioactive Materials 在線發表題為“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，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院RNA分子生物學研究組與中山大學附屬口腔醫院在Bioactive Materials 在線發表題為“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胞及其代謝產物——凋亡囊泡（apoVs），在程序性死亡過程中主動合成多種RNA的全新現象。通過5-乙炔基尿苷（EU）代謝標記與點擊化學反應技術，應用新生RNA測序（nascent RNA-seq），系統繪制了凋亡間充質干細胞（MSCs）及其凋亡囊泡（apoVs）的新生轉錄本圖譜。研究發現，凋亡細胞與apoVs從頭合成大量與活細胞不同的新生RNA，包括長散在核元件（LINE）L2a/L2b RNA。凋亡細胞合成RNA依賴于caspase-3/Sp1/RNA聚合酶的信號軸，而凋亡代謝產物apoVs則攜帶來自凋亡細胞的獨特L2a/L2b RNA，具有抵御病毒感染的生物學功能。細胞凋亡是生命體發育、穩態維持及疾病發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。傳統觀點認為，廣泛的RNA降解是細胞凋亡的一個標志性特征。然而，凋亡細胞及其代謝產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意義，長期以來完全未知。間充質干細胞（MSCs）已被廣泛用于治療多種疾病，凋亡MSCs產生的apoVs（MSC-apoVs）在治療骨質疏松癥、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繼承了其親代細胞的 DNA、RNA、蛋白質和脂質，然而apoVs內是否含有凋亡期間新合成的?RNA 以發揮其治療功能，尚未可知。本研究以MSCs為模型，發現MSCs及其apoVs能夠從頭合成并傳遞凋亡新生RNA的新現象。凋亡MSCs合成與活細胞不同的特異RNA，包括大量非編碼RNA如轉座元件RNA、假基因RNA和miscRNAs等。凋亡MSCs特異轉錄的LINE-2a（L2a）和LINE-2b（L2b）RNAs可傳遞至 apoVs進一步發揮功能。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。研究還發現攜帶凋亡特異L2a/L2b RNAs的MSC-apoVs通過調節先天免疫穩態，預防水皰性口炎病毒（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是介導凋亡代謝產物抗病毒功能的關鍵分子。這一發現更新了人們對凋亡過程中RNA代謝的認識，不僅揭示了細胞死亡與先天免疫防御間未知的功能連接，更從死亡延續新生的角度詮釋了“方生方死，方死方生”的哲學內涵，為未來相關領域的基礎研究與轉化應用提供了新的技術路徑與理論基礎。中山大學附屬口腔醫院博士后李佩儀為本文第一作者，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院鮑習琛教授和中山大學附屬口腔醫院施松濤教授為本文共同通訊作者，廣州生物醫藥與健康研究院博士生何冬梅；廣州生物醫藥與健康研究院與廣州國家實驗室聯培博士生鄧明強為本文做出重要貢獻。論文鏈接圖1 凋亡細胞從頭合成特異L2a/L2b RNA并通過apoVs發揮抗病毒功能

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，青海省瑪多縣發生了Mw 7.4級地震，這是過去三十年來唯一發生在青藏高原巴顏喀拉塊體內部的強震。此次地震不僅引發了廣泛關注，也為地震學界帶來全新挑戰：塊體內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、邊緣海與大洋地質實驗室（OMG）邱強研究員團隊以?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。瑪多地震發生在巴顏喀拉塊體內部，該區域發育有多條大型走滑斷裂，具備發生類似強震的構造背景，因此亟需認識此類塊體內部地震的孕震過程。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鍵參數難以準確描述，從而限制了對斷層力學過程的理解和地震危險性的評估。邱強研究員團隊整合了全球導航衛星系統（GNSS）和合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）的地表形變觀測數據，采用基于分辨率優化的同震滑移反演方法，實現了對瑪多地震同震滑移特征的精細刻畫，模擬結果與衛星觀測數據高度一致（圖1）。該方法通過迭代自動優化斷層不同深度的位錯單元尺寸，平衡模型分辨率與數據擬合度，從而更準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鍵特征：最大滑移量約9米，集中在斷層東段；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。為驗證反演結果的可靠性并揭示其內在物理機理，團隊開展了基于InSAR數據與地質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。模擬結果顯示，動力學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）。這種分段差異導致東段在更大的范圍內積累更多應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。基于優化的滑移模型，團隊計算了庫侖應力變化，發現應力增加區域能更好地解釋震后數日至數年的余震分布，為未來地震危險性評估提供了基礎參照模型（圖4）。其中，東昆侖斷裂的瑪沁-瑪曲段受應力加載顯著，可能是未來潛在的強震危險區。結合東段孕震層更強的速率弱化屬性，巴顏喀拉東部地區可能存在更高的地震風險，未來需要增強監測。此外，團隊比較了瑪多地震及其他區域Mw≥6.9走滑地震的應力降估計，結果顯示分辨率優化的滑移模型具有更高的應力降，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地重新建立全球大地震的滑移模型和應力降估計的重要性。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部斷層的孕震研究提供了新思路，為防災減災策略的制定提供了量化依據。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?動力學模型的摩擦屬性設置及模型在地表和深度上的滑移預測與運動學模型對比圖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區域產生的庫侖應力（?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模式與適應演化機制取得進展

近日，中國科學院南海海洋研究所林強研究員團隊在珊瑚礁生物對氣候變化的響應模式和適應演化機制等方面研究取得創新性進展。相關成果分別以“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）?為題發表在Nature合作期刊npj Biodiversity和綜合學術期刊Fundamental Research。氣候變化是導致生物多樣性喪失的重要驅動因素，明晰氣候變化下珊瑚礁關鍵生物類群對環境的響應模式，并進一步探究物種的適應演化機制對珊瑚礁生物多樣性保護尤為重要。在珊瑚礁生態系統中，底棲生物與游泳生物類群是關鍵的群落結構成員，具有重要的生態功能。據此，本研究以典型珊瑚礁魚類-羊魚和珊瑚礁災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模式，并解析了長棘海星對珊瑚礁環境的適應機制。研究發現，在本世紀末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的喪失較為嚴重，而高緯度地區的物種多樣性呈現增加的趨勢，暗示了生物多樣性熱點地區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。相較于物種多樣性，功能多樣性和系統發育多樣性在印-太交匯區中部等地區的喪失更為嚴重，中國東海、南海等地區呈現增加趨勢，表明這些地區可能具有較高的功能性狀多樣性和歷史進化能力，能提供支持進化和功能特征持續存在的關鍵棲息地，進而成為避難所（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發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域長棘海星的適應與演化規律進行研究，揭示其基因組結構演化特征，發現其基因座復制導致負責前列腺素轉運蛋白基因（SLCO 家族）顯著擴增，明確SLCO基因擴張時間與珊瑚繁茂的時期相對應，側面探究長棘海星對珊瑚分泌物中的毒性前列腺素 E?（PGE?）產生的適應性進化策略。結合棘皮動物普遍缺乏 PGE? 內源合成途徑的特征，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，激活骨骼形成相關的基因調控通路，從而促進棘刺與體型的生長（圖2）。圖2?長棘海星棘刺形成與PGE2耐受協同進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律，在微觀上，揭示了珊瑚敵害物種適應演化機制問題，相關工作為珊瑚礁生物多樣性保護提供了重要的理論支撐。相關論文信息：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控方面取得進展

近日，廣州能源所在國際催化領域期刊ACS Catalysis上發表題為Surface Engineering of Indium Oxide by Nickel Oxide Clusters for Driving Methanol Production from CO2 Hydrogenation的學術論文。該研究為二氧化碳加氫制備甲醇高效催化劑的設計合成提供了新思路。近日，廣州能源所在國際催化領域期刊ACS Catalysis上發表題為Surface Engineering of Indium Oxide by Nickel Oxide Clusters for Driving Methanol Production from CO2 Hydrogenation的學術論文。化石資源的持續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。針對該問題，將二氧化碳轉化為非化石來源的化學品如甲醇是一種重要的解決方法，因此開發高性能二氧化碳加氫催化劑以實現甲醇的高效制備已成為研究中關注的焦點。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OV位點特性，被證明是新一代甲醇催化劑。現有研究指出，催化材料表面負載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）團簇錨定在商業氧化銦（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團簇可以促進電子從NiO轉移至In2O3表面，促進In2O3表面的還原，從而產生更多的活性氧空位（OV）位點。高壓原位DRIFTS實驗證實，NiO團簇可以同時促進甲酸鹽（HCOO*）及中間產物甲氧基（CH3O*）的形成，從而促進甲醇的生成。準原位X射線吸收譜實驗表明，錨定的NiO團簇在反應初期發生了部分還原，但此后保持了氧化狀態。理論計算表明，NiO團簇有利于H2的活化，從而促進表面形成更多活性OV，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計合成提供了新思路。該研究由廣州能源研究所聯合中國科學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，因其對生態系統和人類健康的潛在毒性，受到全球廣泛關注。基于前期對西沙群島不同植被類型土壤微塑料的分布特征調查，我們發現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。作為碳基材料，微塑料及其降解產物還能直接影響土壤碳循環。微生物及其相關副產物在調控土壤有機碳中發揮關鍵作用。但是，微塑料如何影響微生物及調節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評估了傳統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）、球囊霉素相關土壤蛋白（GRSP）、以及叢枝菌根真菌（AMF）和細菌群落的影響，從而揭示微塑料調控土壤有機碳的微生物機制。結果表明，微塑料促進了SOC的積累，其中生物可降解微塑料的影響更為顯著。微塑料改變了細菌和AMF群落的結構，增強了它們共生網絡的穩定性，并凸顯了Proteobacteria、Glomus和Paraglomus等核心類群在調節MNC和GRSP動態中的關鍵作用。在微塑料暴露下，GRSP在SOC固定中發揮主導作用。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，為改進全球變化模型和優化土壤管理提供了重要科學依據。本研究也同時發現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塑料的同時，應充分評估其對島嶼植物生長及植被生態功能的潛在風險。相關研究成果以“Arbuscular mycorrhizal fungi and glomalin mediate the effects of microplastics on soil carbon storage”為題近期發表在國際學術期刊Journal of Hazardous Materials（《危險材料雜志》）（IF5年=12.4）上。中國科學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

從野外觀測到室內模擬的證據：升溫促進河口沉積物錳-磷再遷移

中國科學院華南植物園全球變化生態學團隊近日在Journal of Hydrology期刊上發表最新研究成果，探究了河口沉積物磷（P）釋放對升溫的動態響應機制。研究結合野外調查和室內控制實驗，捕捉到了溫度變化驅動下河口沉積物中錳-磷（Mn-P）耦合循環向鐵-磷（Fe-P）耦合循環轉變的關鍵證據。研究結果強調了Mn循環在河口高沉積速率區域P釋放過程中所起到的關鍵作用。1.?提出科學問題河口區域沉積物P釋放（內源P負荷）是調控水體營養狀況的重要過程。P的內源性釋放主要由Fe和Mn的氧化還原行為驅動：缺氧條件下微生物利用有機質作為電子供體，還原Fe/Mn氧化物，并釋放其吸附的P。溫度是該過程的關鍵影響因素，因為其直接控制微生物礦化有機質的速率。然而，在水動力和沉積環境復雜的河口區域，季節性溫度如何調控Fe/Mn與P的耦合循環，尤其是在新沉積的、氧化還原界面不穩定的表層沉積物中，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問題：（1）在升溫驅動的P釋放過程中，Fe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.?主要研究結果研究的整體遵循“野外現象發現→室內實驗驗證→數值模型量化”的思路鏈條，通過環環相扣的證據鏈，清晰地闡明P釋放對溫度的動態響應機制。（1）野外調查發現關鍵現象：蕉門水道的原位觀測發現了夏季升溫導致沉積物活性P濃度升高的現象，而且P與Mn元素間的耦合關系增強。這與傳統認知中Fe主導P循環的模式不同，暗示在高溫和高沉積速率的條件下，Mn循環可能對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：設計溫控試驗模擬季節更替，分為初始（17℃）、升溫（32℃）和降溫（17℃）階段。實驗結果證實了升溫首先觸發Mn氧化物還原溶解及其釋P現象，然后通過碳酸錳礦物形成而在短期內不可逆地解耦Mn-P關系，最終建立Fe-P耦合模式。（3）數值模型量化貢獻并模擬動力學過程：構建的活性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，而后期則轉為Fe氧化物釋放主導。3.?研究結論與展望該研究驗證了以下假說：升溫促進了河口區域沉積物中P的遷移性。這種促進作用有不可逆性，主要是因為Fe/Mn氧化物轉化為硫化物或碳酸鹽過程導致的磷吸附劑損失。盡管Mn在新沉積物中對P循環至關重要，其敏感的氧化還原特性促成了Mn-P循環的快速解耦和Fe-P耦合模式的建立。然而，這種轉變是受氧化還原條件影響的過渡狀態，使得固相表征極具挑戰性。因此本研究主要采用被動采樣技術（HR-Peeper、DGT和Rhizon）獲取液相數據。未來應嘗試應用X射線近邊吸收光譜和冷凍電子顯微鏡等先進技術，在不破壞樣品原始結構的前提下深入探索該過程。相關研究成果以“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”為題近日發表在國際學術期刊Journal of Hydrology（《水文學雜志》）（IF=6.9）。中國科學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基金和廣東省自然科學基金資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.134635

2025-12-15

華南植物園對異型花柱分子調控機制研究取得新進展

異型花柱是一類由S-locus超基因（S-locus supergene）調控的植物花部形態多樣性，其主要特征是在同一物種中具有兩種（二型花柱）或三種（三型花柱）雌蕊和雄蕊形態的植株個體，不同花型間最顯而易見的差異主要表現為雌蕊和雄蕊在高度上呈互補式排列。雌雄蕊位置的精巧互補式排列不僅減少了花粉浪費，還有效促進了異花授粉，被認為是植物避免自交、維持異交的一種高效的繁殖策略。傳統觀點認為，異型花柱植物通常伴隨著自交不親和以及型內異交不親和，即只有不同花型間的異交授粉才能成功結實，而自交或相同花型之間的異交授粉通常難以結實。華南植物園科研團隊此前在我國西沙群島優勢樹種——紫草科橙花破布木（Cordia subcordata）上開展形態解剖和傳粉生物學研究表明，該物種具有典型的二型花柱特征。然而，和大多數二型花柱植物不同的是，該物種在自交和型內異交情況下均能正常結實（Wang et al., 2020）。這一異常現象暗示其花柱發育及親和性調控可能存在不同于傳統二型花柱植物的分子機制。研究人員構建了橙花破布木長柱型和短柱型的染色體級基因組，結合重測序、轉錄組以及轉基因功能驗證，系統解析了該物種控制二型花柱發育的超基因結構、功能及起源演化。研究發現：（1）控制不同花型的超基因包含約180kb的半合子區域（含8個候選基因），該區域僅存在于短柱花個體中，在長柱花個體中完全缺失；（2）系統發育分析表明該超基因在演化過程中通過“逐步復制與組裝”的方式形成；（3）超基因中CsSBP?(Squamosa promoter-binding protein）基因在短柱花花絲-花冠筒部位特異性表達，調控花絲伸長的關鍵基因；（4）CsGA2ox6僅在短柱花花柱中特異性高表達，可降解活性赤霉素，是調控花柱長度的關鍵功能基因。轉基因驗證表明，在煙草中過表達CsGA2ox6可導致煙草花柱顯著縮短，并且表現出類似自交不親和的花粉管阻滯現象，提示該基因可能同時參與調控花柱長度與自交不親和性。該研究不僅再次證實了異型花柱演化過程中存在遺傳趨同機制（即S-locus均呈半合子結構），而且首次實驗論證了赤霉素代謝基因在花柱長度調控中的關鍵作用，這一機制區別于以往研究所強調的油菜素內酯或生長素信號通路。此外，研究還提示花柱長度基因可能兼具調控自交不親和性的功能，該發現為深入理解異型花柱類群中異型自交不親和與花型多態性的調控機制提供了重要科學依據。該研究是華南植物園科研團隊在異型花柱起源與演化研究方面取得的系列成果之一。團隊前期已經在二型花柱的起源與演化（Duan et al., 2018,?Molecular Phylogenetics and Evolution, doi: 10.1016/j.ympev.2018.02.015）、維持與破損的生態機制（Yuan et al., 2017,?Annals of Botany, doi: 10.1093/aob/mcx098）、繁育系統轉變的生態驅動（Yuan et al., 2023,?PNAS; doi: 10.1073/pnas.2214492120）、二型花柱調控的分子機制（Zhao et al., 2023,?New Phytologist, doi: 10.1111/nph.18540; Luo et al., 2025,?New Phytologist, doi: 10.1111/nph.70521）等方面取得了系列成果。相關研究成果以“Genomic architecture and evolution of heterostyly: New insights from?Cordia subcordata?(Boraginaceae)”為題近日在線發表在分子進化生物學權威期刊Molecular Biology and Evolution?（《分子生物與進化》）（IF5-year=11.9）上。華南植物園石苗苗博士為論文第一作者，涂鐵要研究員和張奠湘研究員為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1093/molbev/msaf322圖1. 橙花破布木S-locus超基因的半合子結構及逐步復制起源?圖2. 煙草中過表達CsGA2ox6導致花柱顯著縮短和自交不親和

2025-12-15