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深圳先進(jìn)院?| 獨(dú)創(chuàng)“原位接枝聚合”技術(shù)破解蛋白藥物長(zhǎng)效與免疫原性難題（Angew. Chem. Int. Ed.）

高尿酸血癥是由于機(jī)體嘌呤代謝紊亂，導(dǎo)致其代謝終產(chǎn)物尿酸在血中異常蓄積而形成的慢性代謝性疾病。近年來(lái)，由于生活方式，飲食結(jié)構(gòu)等變化，患者數(shù)量迅猛增加，在部分發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)病率高達(dá)30%~40%，而在我國(guó)部分省市成年男性人群中，高尿酸血癥與痛風(fēng)的合計(jì)患病率也已經(jīng)高達(dá)25%~35%。高尿酸血癥與痛風(fēng)不僅是高血壓、心腦血管疾病、慢性腎臟病與糖尿病的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素，痛風(fēng)更是給患者造成了巨大的疼痛，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。高尿酸血癥是由于機(jī)體嘌呤代謝紊亂，導(dǎo)致其代謝終產(chǎn)物尿酸在血中異常蓄積而形成的慢性代謝性疾病。近年來(lái)，由于生活方式，飲食結(jié)構(gòu)等變化，患者數(shù)量迅猛增加，在部分發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)病率高達(dá)30%~40%，而在我國(guó)部分省市成年男性人群中，高尿酸血癥與痛風(fēng)的合計(jì)患病率也已經(jīng)高達(dá)25%~35%。高尿酸血癥與痛風(fēng)不僅是高血壓、心腦血管疾病、慢性腎臟病與糖尿病的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素，痛風(fēng)更是給患者造成了巨大的疼痛，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。近年來(lái)，尿酸氧化酶（UOx）重組制劑成為高尿酸血癥與痛風(fēng)等疾病治療的新方法。UOx是尿酸分解代謝的關(guān)鍵起始酶，在許多生物體內(nèi)都有表達(dá)。然而在人類(lèi)進(jìn)化過(guò)程中，由于UOx基因的突變失活，導(dǎo)致人體無(wú)法像其他物種那樣通過(guò)尿酸分解途徑將尿酸代謝為水溶性更高的尿囊素。因此，通過(guò)補(bǔ)充外源性UOx來(lái)治療高尿酸血癥的酶替代療法（ERT）應(yīng)運(yùn)而生。尿酸酶天然形式半衰期短且免疫原性強(qiáng)，現(xiàn)有的聚乙二醇化尿酸酶藥物制劑（PEG-UOx，如Pegloticase）雖延長(zhǎng)了藥物半衰期，但仍存在明顯的“加速血液清除”（ABC）效應(yīng)，高達(dá)92%的患者會(huì)產(chǎn)生抗藥抗體，42%產(chǎn)生抗PEG抗體，導(dǎo)致療效下降甚至誘發(fā)嚴(yán)重過(guò)敏反應(yīng)，使得該制劑臨床應(yīng)用受到極大限制。COVID-19大流行期間廣泛使用的PEG化mRNA疫苗進(jìn)一步加劇了人群對(duì)PEG的預(yù)存抗體問(wèn)題，這使得PEG修飾類(lèi)藥物的臨床應(yīng)用面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，亟需開(kāi)發(fā)新的蛋白藥物修飾技術(shù)。2025年3月5日，北京大學(xué)呂華團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院羅小舟團(tuán)隊(duì)、國(guó)家納米科學(xué)中心楊雨荷團(tuán)隊(duì)在Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表合作文章“Nanourchin-like Uricase-Poly(L-proline) Conjugate with Retained Enzymatic Activity, Mitigated Immunogenicity, and Sustained Efficacy Upon Repeated Administrations”，提出一種全新的蛋白藥物修飾方法，為解決蛋白藥物長(zhǎng)效化與高免疫原性難題提供重要突破手段。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的“原位接枝聚合”技術(shù)，將剛性聚脯氨酸（PLP）以高密度原位修飾于尿酸酶表面，形成具有納米級(jí)“海膽”結(jié)構(gòu)的尿酸氧化酶-聚脯氨酸偶聯(lián)物（UOx-PLP）。其核心突破包括：1）高密度屏蔽效應(yīng)：每個(gè)UOx亞基接枝13.8條聚脯氨酸鏈，形成致密保護(hù)層，有效掩蓋免疫原性表位。2）優(yōu)異穩(wěn)定性：在高溫、凍融、凍干以及蛋白酶環(huán)境中，聚脯氨酸偶聯(lián)物UOx-PLP的穩(wěn)定性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)PEG化藥物。3）低免疫原性，無(wú)加速清除效應(yīng)：在連續(xù)給藥后，抗UOx抗體水平僅為天然UOx的1/250，抗PLP抗體幾乎不可檢測(cè)。而且在三次給藥后，PEG-UOx半衰期縮短至首次的40%，而UOx-PLP藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)保持穩(wěn)定。更重要的是，交叉給藥實(shí)驗(yàn)表明對(duì)已產(chǎn)生高滴度抗UOx和抗PEG抗體的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，UOx-PLP仍能維持較好的藥代動(dòng)力學(xué)，為PEG治療失敗的患者提供額外選擇。針對(duì)高尿酸血癥與痛風(fēng)這一嚴(yán)峻的臨床現(xiàn)狀，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了擬人化高尿酸血癥小鼠動(dòng)物模型進(jìn)行了五次連續(xù)尿酸酶給藥實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，UOx-PLP組小鼠的血尿酸水平在給藥后顯著降低，并且五次給藥后療效無(wú)明顯衰減，血尿酸水平仍低于治療閾值；此外，UOx-PLP在小鼠體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)特征穩(wěn)定，半衰期較長(zhǎng)，能夠持續(xù)發(fā)揮降低尿酸的作用。相比之下，PEG-UOx組藥物在第三次后即出現(xiàn)明顯的療效下降，且療效下降與其血液中抗藥抗體增加在時(shí)間上高度一致。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅證明了UOx-PLP在治療高尿酸血癥方面的優(yōu)越性，還為該新型蛋白修飾方法的臨床應(yīng)用提供了有力的支持。研究人員表示，UOx-PLP的成功開(kāi)發(fā)為未來(lái)高尿酸血癥和痛風(fēng)的治療提供了新的方向和思路。UOx-PLP的簡(jiǎn)單制備工藝（一步法，5分鐘完成）、優(yōu)異穩(wěn)定性、安全性、低免疫原性、高酶活性為其臨床轉(zhuǎn)化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此外，該研究還為其他治療性蛋白，尤其是酶類(lèi)藥物的開(kāi)發(fā)提供了重要的參考和借鑒，有望推動(dòng)ERT的快速發(fā)展。未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步優(yōu)化UOx-PLP的制備工藝和性能，加快其臨床轉(zhuǎn)化進(jìn)程，期待為患者帶來(lái)福音。北京大學(xué)呂華教授、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院羅小舟研究員、國(guó)家納米科學(xué)中心楊雨荷研究員為本文共同通訊作者。北京大學(xué)博士研究生趙銳馳、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院張洋銘助理研究員為論文的共同第一作者。該項(xiàng)研究成果獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、深圳市科技重大專(zhuān)項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院以及深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院等項(xiàng)目的資助。圖1?文章上線截圖圖2?“原位接枝聚合”技術(shù)示意圖圖3?UOx-PLP治療高尿酸血癥的優(yōu)越性

2025-03-10

?深圳先進(jìn)院?|?科研團(tuán)隊(duì)在循環(huán)腫瘤細(xì)胞高效分離及藥敏測(cè)試技術(shù)取得新進(jìn)展（The Innovation）

檢測(cè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞有重要臨床意義，然而，天然生理生化靶標(biāo)的檢測(cè)策略受限于樣品的高度異質(zhì)性影響，常伴隨嚴(yán)重假陰性漏檢、假陽(yáng)性干擾，嚴(yán)重限制了相關(guān)研究的深入開(kāi)展。針對(duì)這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)突破該瓶頸，發(fā)展了覆蓋異質(zhì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的精準(zhǔn)無(wú)損分離策略，并開(kāi)展探索下游藥敏測(cè)試方面的應(yīng)用。檢測(cè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞有重要臨床意義，然而，天然生理生化靶標(biāo)的檢測(cè)策略受限于樣品的高度異質(zhì)性影響，常伴隨嚴(yán)重假陰性漏檢、假陽(yáng)性干擾，嚴(yán)重限制了相關(guān)研究的深入開(kāi)展。針對(duì)這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)突破該瓶頸，發(fā)展了覆蓋異質(zhì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的精準(zhǔn)無(wú)損分離策略，并開(kāi)展探索下游藥敏測(cè)試方面的應(yīng)用。近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所王懷雨研究員團(tuán)隊(duì)在循環(huán)腫瘤細(xì)胞高效分離及藥敏測(cè)試技術(shù)取得了最新研究進(jìn)展，相關(guān)成果以"A phenotype-independent'label-capture-release'?process for isolating?viable circulating tumor cells in real-time drug susceptibility testing"（基于“標(biāo)記-捕獲-釋放”步驟的泛癌種循環(huán)腫瘤細(xì)胞分離及其藥敏性測(cè)試技術(shù)）為題發(fā)表于高水平綜合期刊The Innovation。深圳先進(jìn)院助理研究員勞智奇、任曉雪為論文第一作者，李偉高級(jí)工程師、王懷雨研究員為通訊作者。CTC是脫離腫瘤病灶、進(jìn)入并存活于循環(huán)系統(tǒng)的腫瘤細(xì)胞，其出現(xiàn)是腫瘤擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移的早期標(biāo)志性事件。因此，CTC檢測(cè)具有發(fā)現(xiàn)腫瘤轉(zhuǎn)移、預(yù)后評(píng)估等多重臨床意義?，F(xiàn)有CTC檢測(cè)主要基于天然生理生化靶標(biāo)，存在對(duì)異質(zhì)CTC覆蓋不夠、檢測(cè)結(jié)果干擾嚴(yán)重、下游應(yīng)用受限等不足。本文從腫瘤細(xì)胞普遍存在異常糖代謝出發(fā)，探索利用代謝糖標(biāo)記(Metabolic glyco-labeling)在細(xì)胞表面構(gòu)建均質(zhì)靶標(biāo)(neo-marker)來(lái)高度覆蓋異質(zhì)CTC，并針對(duì)該靶標(biāo)開(kāi)發(fā)基于生物正交反應(yīng)和可逆反應(yīng)的捕獲和釋放策略，在≥10種不同癌癥中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、無(wú)損分離異質(zhì)CTC，并拓展建立基于痕量CTC的下游實(shí)時(shí)藥敏測(cè)試策略。?本研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的資助。

2025-03-06

深圳先進(jìn)院?| 利用生物質(zhì)糖實(shí)現(xiàn)聚酰胺12的綠色合成（Metabolic Engineering）

人工合成的聚酰胺作為一類(lèi)重要的工業(yè)材料，在汽車(chē)制造、輸油管道、電子電器、運(yùn)動(dòng)器材及醫(yī)療等行業(yè)具有廣泛應(yīng)用，全球市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)1000億元人民幣。中國(guó)作為全球最大的聚酰胺材料消費(fèi)市場(chǎng)，年需求量達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸。然而，合成聚酰胺12的核心化學(xué)單體長(zhǎng)期以來(lái)被少數(shù)幾家公司壟斷，給企業(yè)帶來(lái)較大的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。此外，聚酰胺12的合成依賴于石油提取，且生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境污染較大，因此，開(kāi)發(fā)更加綠色、可持續(xù)的聚酰胺12合成技術(shù)顯得尤為必要。人工合成的聚酰胺作為一類(lèi)重要的工業(yè)材料，在汽車(chē)制造、輸油管道、電子電器、運(yùn)動(dòng)器材及醫(yī)療等行業(yè)具有廣泛應(yīng)用，全球市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)1000億元人民幣。中國(guó)作為全球最大的聚酰胺材料消費(fèi)市場(chǎng)，年需求量達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸。然而，合成聚酰胺12的核心化學(xué)單體長(zhǎng)期以來(lái)被少數(shù)幾家公司壟斷，給企業(yè)帶來(lái)較大的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。此外，聚酰胺12的合成依賴于石油提取，且生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境污染較大，因此，開(kāi)發(fā)更加綠色、可持續(xù)的聚酰胺12合成技術(shù)顯得尤為必要。近日，由中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所合成生物化學(xué)研究中心的Howard H. Chou課題組在Metabolic Engineering期刊上發(fā)表了題為“Biosynthesis of 12-aminododecanoic acid from biomass sugars”的重要研究成果。生物合成聚酰胺12的化學(xué)單體12-氨基十二烷酸（ADDA）面臨兩大技術(shù)瓶頸：其一，中間體十二烷酸（DDA）對(duì)底盤(pán)細(xì)胞具有毒性；其二，過(guò)氧化副產(chǎn)物十二烷二酸（DDDA）的積累會(huì)降低產(chǎn)率且增加生產(chǎn)成本。本研究基于合成生物學(xué)原理，闡明了這兩個(gè)技術(shù)瓶頸的機(jī)制，并開(kāi)發(fā)了高產(chǎn)菌株。該項(xiàng)研究不僅深化了對(duì)DDA、ADDA和DDDA生物合成機(jī)理的理解，還為多種聚酰胺的綠色生產(chǎn)提供了新思路。生物合成ADDA的研究目前主要使用植物油作為原料，面臨原料價(jià)格高、與食品生產(chǎn)形成資源競(jìng)爭(zhēng)以及伴生的溫室氣體排放與生物多樣性破壞等多種挑戰(zhàn)。此外，生物合成ADDA的過(guò)程中會(huì)積累大量的DDDA，其合成機(jī)制至今尚不明確（Schrewe et al.,2013；Ladkau et al.,2016；Ahsan et al.,2018）。盡管已有研究利用葡萄糖合成了471.5 mg/L的ADDA，但DDA的細(xì)胞毒性問(wèn)題仍限制了產(chǎn)量和產(chǎn)率的提升（Ge et al.，2025）。雖然生物合成ADDA為聚酰胺12的可持續(xù)生產(chǎn)提供了新范式，但要實(shí)現(xiàn)綠色合成，仍需解決原料選擇、DDDA積累以及DDA細(xì)胞毒性等問(wèn)題。解決DDA的細(xì)胞毒性問(wèn)題DDA添加和硫酯酶（UcfatB）表達(dá)實(shí)驗(yàn)表明，DDA對(duì)在生長(zhǎng)中的細(xì)胞具有毒性，并提示過(guò)度的UcfatB表達(dá)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞進(jìn)入不利于合成DDA的狀態(tài)。研究推測(cè)，利用群體感應(yīng)表達(dá)（QSE）系統(tǒng)可能有助于調(diào)節(jié)UcfatB表達(dá)，從而促進(jìn)DDA的合成。在細(xì)胞密度較低時(shí)，QSE系統(tǒng)可以在細(xì)胞較敏感的早期生長(zhǎng)階段將UcfatB表達(dá)維持在較低水平，避免細(xì)胞毒性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)DDA的積累。隨著細(xì)胞密度的增加，在敏感階段過(guò)后再提高UcfatB表達(dá)，可以最大化DDA的產(chǎn)量。與組成型表達(dá)系統(tǒng)相比，使用QSE系統(tǒng)在不誘導(dǎo)細(xì)胞毒性的情況下提高了DDA的產(chǎn)量。通過(guò)結(jié)合烷烴轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（AlkL）與QSE系統(tǒng)，進(jìn)一步優(yōu)化了該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，提高了表達(dá)強(qiáng)度和均勻性，并且降低了背景表達(dá)水平。解決DDDA積累的問(wèn)題在將DDA轉(zhuǎn)化為ADDA的過(guò)程中，中間體12-氧代十二烷酸可能被不可逆地氧化為DDDA。過(guò)往研究證明，在大腸桿菌中敲除具有醛還原或氧化活性的酶可以提高芳香醛的積累（Kunjapur et al.，2014；Butler et al.，2023）。本研究通過(guò)敲除16個(gè)醛脫氫酶和還原酶，成功減少了DDDA的積累。利用葡萄糖和纖維二糖合成ADDA基于對(duì)DDA細(xì)胞毒性和DDDA合成機(jī)制的深入理解，研究人員對(duì)大腸桿菌進(jìn)行了改造，使其能夠?qū)⑵咸烟呛屠w維二糖轉(zhuǎn)化為ADDA，同時(shí)減少DDDA的積累以及DDA對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的負(fù)面影響。在以纖維二糖為主要碳源的條件下，菌株M997實(shí)現(xiàn)了509 mg/L的ADDA產(chǎn)量。菌株M1001在15升發(fā)酵罐中達(dá)到了1035 mg/L，從糖到ADDA的轉(zhuǎn)化率為5%，且未檢測(cè)出DDDA的積累。為了實(shí)現(xiàn)從葡萄糖和纖維二糖合成ADDA的一步法發(fā)酵工藝，本研究闡明了生物合成ADDA的瓶頸問(wèn)題機(jī)制，發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)中的細(xì)胞對(duì)DDA積累速率比最終DDA濃度更為敏感，解析了對(duì)DDDA積累的關(guān)鍵基因。研究通過(guò)改善QSE系統(tǒng)的性能，更嚴(yán)格地調(diào)控酶的轉(zhuǎn)錄，顯著提高了DDA和ADDA的合成效率。最后，開(kāi)發(fā)的一步法生產(chǎn)ADDA工藝實(shí)現(xiàn)了迄今為止從糖合成ADDA的最高產(chǎn)量和產(chǎn)率，為未來(lái)更可持續(xù)地生產(chǎn)ADDA、聚酰胺12及其它聚酰胺產(chǎn)品提供了新的思路。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院碩士畢業(yè)生高海鑫及研究助理方強(qiáng)為文章共同第一作者，正高級(jí)工程師Howard H. Chou為文章的通訊作者。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)自然科學(xué)基金、深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院以及深圳合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的支持。?論文上線截圖圖 1.優(yōu)化了QSE系統(tǒng)來(lái)精細(xì)控制DDA的合成。(a)OD600和DDA產(chǎn)量由組成型啟動(dòng)子或基于QSE系統(tǒng)表達(dá)UcfatB。(b)基于QSE系統(tǒng)在不同誘導(dǎo)劑濃度下的表達(dá)強(qiáng)度。(c)對(duì)攜帶基于QSE系統(tǒng)并表達(dá)mCherry的細(xì)胞進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)分析。圖 2. 解析DDDA合成的機(jī)制。（a）依次敲除7個(gè)醛脫氫酶，以及(b) 單獨(dú)敲除9個(gè)醛氧化酶或還原酶對(duì)DDDA積累的影響。圖 3. 高效從糖合成ADDA的菌株。(a) M631在表達(dá)與OsmY融合的β-葡萄糖苷酶（M997）并以纖維二糖為主要碳源。(b) M1001的發(fā)酵結(jié)果。

2025-03-05

南海所研究團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證SDGSAT-1 MII在水環(huán)境遙感應(yīng)用中的潛力

近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）唐世林團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)驗(yàn)證了SDGSAT-1衛(wèi)星MII傳感器在水環(huán)境遙感中的有效性與優(yōu)勢(shì)。助理研究員李文凱為第一作者，研究員唐世林為通訊作者，發(fā)表在國(guó)際著名期刊Remote Sensing of Environment（中國(guó)科學(xué)院1區(qū)TOP，IF=11.1）上，其他合作者還包括武漢大學(xué)教授田禮喬，江西師范大學(xué)教授趙紅梅，國(guó)家衛(wèi)星氣象中心研究員孫凌以及團(tuán)隊(duì)副研究員葉海彬、助理研究員鄭文迪、助理研究員劉宇鵬。SDGSAT-1是全球首顆專(zhuān)門(mén)服務(wù)于《聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展議程》的科學(xué)衛(wèi)星，同時(shí)也是中國(guó)科學(xué)院首顆地球科學(xué)衛(wèi)星。該衛(wèi)星搭載了熱紅外、微光和多光譜成像儀（MII）三種載荷，通過(guò)全天候、多載荷協(xié)同觀測(cè)，SDGSAT-1旨在精細(xì)刻畫(huà)“人類(lèi)活動(dòng)痕跡”，為可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）相關(guān)研究提供高質(zhì)量的遙感數(shù)據(jù)支持。本研究針對(duì)SDGSAT-1MII傳感器在水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方面的輻射性能進(jìn)行了全面分析，系統(tǒng)評(píng)估了其在渾濁水體遙感中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)探討了其光譜局限性。研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了SDGSAT-1 MII在水環(huán)境遙感中的潛力，為未來(lái)水體遙感監(jiān)測(cè)及SDGs相關(guān)研究提供了重要的科學(xué)依據(jù)。該研究由國(guó)家自然科學(xué)基金、南海海洋所自主部署項(xiàng)目和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等共同資助完成。圖1. 使用SDGSAT-1 MII、Landsat-8 OLI和Sentinel-3B OLCI反演的珠江口懸浮泥沙濃度相關(guān)論文信息：Li,Wenkai,Shilin Tang,Liqiao Tian,Hongmei Zhao,Haibin Ye,Wendi Zheng,Yupeng Liu,and Ling Sun."Assessing on-orbit radiometric performance of SDGSAT-1 MII for turbid water remote sensing."?Remote Sensing of Environment?321 (2025):114683.原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.rse.2025.114683

2025-03-14

亞熱帶所?|?桃源黑豬骨骼肌微環(huán)境“肌-脂互作”機(jī)制研究取得新進(jìn)展

生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)豬肉產(chǎn)品已成為養(yǎng)豬業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要目標(biāo)。豬肉肌內(nèi)脂肪含量和肌纖維類(lèi)型組成是影響肉質(zhì)的重要因素，而肌肉和脂肪組織又是重要的代謝與分泌器官，二者通過(guò)分泌因子進(jìn)行對(duì)話，并調(diào)控肌肉的代謝和脂肪的沉積。骨骼肌中肌源性、脂肪源性和免疫細(xì)胞間復(fù)雜的信號(hào)交流及其對(duì)能量代謝和脂肪沉積的調(diào)控功能受到廣泛關(guān)注，但各細(xì)胞類(lèi)群間互作介導(dǎo)的代謝調(diào)控機(jī)制仍不清楚。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)豬肉產(chǎn)品已成為養(yǎng)豬業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要目標(biāo)。豬肉肌內(nèi)脂肪含量和肌纖維類(lèi)型組成是影響肉質(zhì)的重要因素，而肌肉和脂肪組織又是重要的代謝與分泌器官，二者通過(guò)分泌因子進(jìn)行對(duì)話，并調(diào)控肌肉的代謝和脂肪的沉積。骨骼肌中肌源性、脂肪源性和免疫細(xì)胞間復(fù)雜的信號(hào)交流及其對(duì)能量代謝和脂肪沉積的調(diào)控功能受到廣泛關(guān)注，但各細(xì)胞類(lèi)群間互作介導(dǎo)的代謝調(diào)控機(jī)制仍不清楚。中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所印遇龍?jiān)菏繄F(tuán)隊(duì)以脂肪型桃源黑豬和瘦肉型杜洛克豬為研究對(duì)象，創(chuàng)新性利用單核-空間轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析技術(shù)，從肌肉與脂肪組織互作的新穎角度深入揭示了豬背最長(zhǎng)肌中脂肪源性與肌源性細(xì)胞之間密切的對(duì)話關(guān)系，證實(shí)了脂肪源性成纖維成脂祖細(xì)胞（FAPs）是骨骼肌中分泌蛋白的重要來(lái)源，參與細(xì)胞間通訊；解析了該分泌蛋白所構(gòu)建的骨骼肌微環(huán)境調(diào)控肌纖維類(lèi)型組成和肌肉代謝模式的分子機(jī)制，并篩選出多個(gè)參與“肌-脂互作”的關(guān)鍵肌細(xì)胞因子（myokines）和脂肪細(xì)胞因子(adipokines)。研究成果不僅為豬肉品質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控和遺傳育種提供了理論基礎(chǔ)與潛在靶點(diǎn)，也為以豬為動(dòng)物模型研究人類(lèi)肥胖等代謝性疾病開(kāi)拓了嶄新的思路和方法。據(jù)悉，2023年，研究團(tuán)隊(duì)曾受邀發(fā)表前沿論述，系統(tǒng)總結(jié)了細(xì)胞因子與外泌體microRNA介導(dǎo)的“肌-脂互作”及其代謝調(diào)控機(jī)制，并提出新的觀點(diǎn)與思考，引起廣泛關(guān)注。研究成果分別以snRNA-Seq and Spatial Transcriptome Reveal Cell–Cell Crosstalk Mediated Metabolic Regulation in Porcine Skeletal Muscle和Cytokines and exosomal miRNAs in skeletal muscle–adipose crosstalk為題發(fā)表在國(guó)際重要期刊Journal of Cachexia,Sarcopenia and Muscle（2025）和Trends in Endocrinology & Metabolism（2023），博士研究生郭鎏為論文第一作者，李鳳娜研究員和中國(guó)工程院院士印遇龍研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目（U22A20516）、國(guó)家生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-35）、長(zhǎng)沙市重大專(zhuān)項(xiàng)（kh2401015）等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。論文鏈接：1?2細(xì)胞因子和外泌體microRNA介導(dǎo)肌肉-脂肪組織互作豬骨骼肌微環(huán)境“肌-脂互作”機(jī)制

2025-03-14

華南植物園揭示自然生態(tài)系統(tǒng)植物氮素吸收偏好的全球格局及驅(qū)動(dòng)因子

植物氮素獲取策略決定著生態(tài)系統(tǒng)生物量累積和碳動(dòng)態(tài)，明晰植物氮素獲取策略以及驅(qū)動(dòng)因子對(duì)于預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化背景下植被生產(chǎn)力維持以及陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能至關(guān)重要。植物對(duì)土壤不同形態(tài)氮的吸收偏好是重要的氮素獲取策略之一，然而，全球尺度上植物氮素吸收偏好的變化規(guī)律和驅(qū)動(dòng)因子尚不清楚。研究人員基于全球自然生態(tài)系統(tǒng)15N標(biāo)記實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，明晰了植物對(duì)土壤銨態(tài)氮，硝態(tài)氮以及有機(jī)氮（以甘氨酸為例）的相對(duì)吸收比例分別為41.6?±?1.1%,32.8?±?1.2%和25.6?±?0.9%。研究結(jié)果同時(shí)強(qiáng)調(diào)了植物氮素吸收偏好的緯度變化規(guī)律以及生物（植物類(lèi)型）和非生物（氣候、土壤）驅(qū)動(dòng)機(jī)理。銨態(tài)氮和硝態(tài)氮分別在（亞）熱帶地區(qū)和高緯度氣候區(qū)對(duì)植物氮吸收有更高的貢獻(xiàn)比例，植物對(duì)銨態(tài)氮的偏好模式主要受年平均溫度和土壤氮可利用性驅(qū)動(dòng)；不同的是，硝態(tài)氮的偏好模式同時(shí)受到生物（植物類(lèi)型）和非生物（氣候、土壤）因素驅(qū)動(dòng)。該研究在全球尺度上揭示了自然生態(tài)系統(tǒng)植物氮素吸收偏好的變化規(guī)律和驅(qū)動(dòng)因子，為深入理解全球變化背景下植物氮素獲取策略以及準(zhǔn)確評(píng)估氮獲取策略引起的碳固存變化提供了重要依據(jù)。相關(guān)研究結(jié)果以“Plant nitrogen uptake preference and drivers in natural ecosystems at the global scale”為題發(fā)表在植物科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊New Phytologist（《新植物學(xué)家》）（IF5-year?= 10.2）。中國(guó)科學(xué)院華南植物園毛晉花為第一作者，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所牛書(shū)麗研究員為通訊作者。該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家博士后項(xiàng)目等資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.70030該項(xiàng)研究是毛晉花博士基于氮穩(wěn)定同位素手段開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)系列研究中的一個(gè)重要部分。前期相關(guān)研究包括揭示大氣氮沉降在南亞熱帶森林中的去向（Global Change Biology 2022，?https://doi.org/10.1111/gcb.16005），闡明土壤氮穩(wěn)定同位素自然豐度和氮循環(huán)對(duì)干旱的閾值響應(yīng)（Global Change Biology 2024，https://doi.org/10.1111/gcb.17357）以及氮穩(wěn)定同位素自然豐度指示土壤氮循環(huán)在不同森林之間的差異性（Plant and Soil 2024，https://doi.org/10.1007/s11104-024-06523-y），上述系列研究得到鄭棉海研究員、莫江明研究員等指導(dǎo)。圖1.?植物氮素吸收偏好在不同氣候區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型之間的差異圖2.?不同植物類(lèi)型氮素吸收偏好的差異

2025-03-13

俯沖帶富CH?泥火山研究取得新進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所海洋地球物理與資源實(shí)驗(yàn)室的吳時(shí)國(guó)研究員指導(dǎo)的博士生Umair Khan與北京科技大學(xué)的合作者在期刊《Geoscience Frontiers》上發(fā)表了一篇題為《Geochemical Cycling, Tectonic Drivers and Environmental Impacts of CH4-Rich Mud Extrusions in Subduction Zones》的論文。近日，中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所海洋地球物理與資源實(shí)驗(yàn)室的吳時(shí)國(guó)研究員指導(dǎo)的博士生Umair Khan與北京科技大學(xué)的合作者在期刊《Geoscience Frontiers》上發(fā)表了一篇題為《Geochemical Cycling,Tectonic Drivers and Environmental Impacts of CH4-Rich Mud Extrusions in Subduction Zones》的論文。圖1.?俯沖帶中富含CH4的泥火山的地球化學(xué)循環(huán)、構(gòu)造驅(qū)動(dòng)因素及環(huán)境影響俯沖帶是巖石圈揮發(fā)物流通的關(guān)鍵界面，復(fù)雜的構(gòu)造和地球化學(xué)相互作用促進(jìn)了地殼深部?jī)?chǔ)層中氣體和流體的釋放。泥火山活動(dòng)作為這些過(guò)程的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)，貢獻(xiàn)了CH?排放，影響了全球CH?預(yù)算并對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。全球范圍內(nèi)，約2000處泥火山位于俯沖帶，突顯了俯沖相關(guān)的地球化學(xué)和構(gòu)造過(guò)程在促進(jìn)CH?向大氣和水圈排放中的重要性。近年來(lái)，遙感技術(shù)（合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量、航空攝影、機(jī)載激光掃描）與水聲學(xué)方法的協(xié)同應(yīng)用，系統(tǒng)刻畫(huà)了陸域與海域富CH?泥火山的三維幾何形態(tài)與空間分布特征。氣相色譜、同位素分析、原位氣體通量測(cè)量以及噴出的泥火山氣體與流化泥漿的地球化學(xué)分析進(jìn)一步推進(jìn)了對(duì)分子組成、同位素特征和再循環(huán)組分化學(xué)性質(zhì)的研究。此外，深海鉆探和搭載CH?傳感器的潛水器為噴發(fā)活動(dòng)、揮發(fā)性排放及潛在危害提供了新的見(jiàn)解。然而，關(guān)于富 CH? 泥火山的地質(zhì)起源以及俯沖相關(guān)的地球化學(xué)和構(gòu)造機(jī)制在活動(dòng)俯沖邊緣中的作用仍存在關(guān)鍵空白。本研究采用多學(xué)科方法，結(jié)合地球物理、地質(zhì)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)集，提出了 Makran Subduction Zone 中富 CH? 泥火山的新演化模型。Makran Subduction Zone 因其獨(dú)特的地質(zhì)特征（包括世界上最大的增生楔、高地震潛力和活躍的富 CH? 泥火山）而成為理想的研究模型系統(tǒng)。圖2.?(a) 全球富 CH? 泥火山的構(gòu)造區(qū)域；(b-e) Barbados、Northern Hikurangi、Nankai Trough 和 Makran Accretionary Wedges 的示意剖面圖圖3.?Makran Subduction Zone 中泥底辟和流體逃逸管的三維結(jié)構(gòu)及多屬性地震特征圖4.?綜合覆蓋層和壓力梯度建模顯示了 Makran Subduction Zone 中泥底辟上方垂直應(yīng)力和孔隙壓力的有效發(fā)展圖5.?Makran Subduction Zone 中三座泥火山噴出的泥角礫巖及氣體的地球化學(xué)分析圖6.?Makran Subduction Zone 中富 CH? 泥火山的地質(zhì)演化模型上述研究得到了中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金、海南省院士創(chuàng)新平臺(tái)專(zhuān)項(xiàng)研究基金和海南省重點(diǎn)部署項(xiàng)目的支持。論文信息：https://doi.org/10.1016/j.gsf.2025.102029

2025-02-26

深海所 | 萬(wàn)米深淵鉤蝦基因組揭示其環(huán)境適應(yīng)性和種群歷史（Cell）

近日，中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所張海濱研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華大生命科學(xué)研究院等單位，在深淵鉤蝦環(huán)境適應(yīng)與種群遺傳方面取得新進(jìn)展，研究成果以 “The amphipod genome reveals population dynamics and adaptations to hadal environment” 為題發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Cell》。近日，中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所張海濱研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華大生命科學(xué)研究院等單位，在深淵鉤蝦環(huán)境適應(yīng)與種群遺傳方面取得新進(jìn)展，研究成果以 “The amphipod genome reveals population dynamics and adaptations to hadal environment” 為題發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Cell》。該研究經(jīng)過(guò)近十年的努力，在中國(guó)科學(xué)院部署實(shí)施的“全球深淵深潛探索計(jì)劃（Global TREnD）”支持下，使用“探索一號(hào)”科考船，以及我國(guó)自主研制的全海深載人潛水器“奮斗者”號(hào)和全海深著陸器“原位實(shí)驗(yàn)”號(hào)、“天涯”號(hào)等裝備，對(duì)馬里亞納海溝、雅浦海溝、菲律賓海盆等科考航次獲得的深淵鉤蝦（Hirondellea gigas）樣本進(jìn)行研究，通過(guò)染色體水平基因組和群體遺傳學(xué)分析，并綜合轉(zhuǎn)錄組、宏基因組、代謝組等多組學(xué)數(shù)據(jù)，揭示了這種分布水深超過(guò)萬(wàn)米的端足類(lèi)適應(yīng)深淵環(huán)境的分子機(jī)制，及其群體分化與種群動(dòng)態(tài)歷史。染色體水平超大基因組研究團(tuán)隊(duì)利用PacBio HiFi長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序和Hi-C三維基因組技術(shù)，成功組裝了H. gigas的染色體水平的高質(zhì)量基因組（大小13.92 Gb）?；蚪M分析揭示了其兩大主要特征：內(nèi)含子延長(zhǎng)和重復(fù)序列擴(kuò)張。與近緣物種相比，H. gigas的內(nèi)含子長(zhǎng)度顯著增加，主要是由于重復(fù)序列的插入，尤其是串聯(lián)重復(fù)和長(zhǎng)散在重復(fù)序列（LINEs）轉(zhuǎn)座子。H. gigas基因組中71.98%為重復(fù)序列，主要為串聯(lián)重復(fù)，占到基因組的46.03%，顯著高于其他無(wú)脊椎動(dòng)物。特別是，與其他無(wú)脊椎動(dòng)物基因組相比，H. gigas基因組中長(zhǎng)單元串聯(lián)重復(fù)序列（小衛(wèi)星，10-100 bp）的比例更高，其比例與無(wú)脊椎動(dòng)物基因組大小正相關(guān)。這些重復(fù)的產(chǎn)生可能與深淵極端環(huán)境的適應(yīng)有關(guān)。地理隔離塑造了不同鉤蝦群體的遺傳分化研究團(tuán)隊(duì)對(duì)馬里亞納海溝的510只（11個(gè)群體）、雅浦海溝94只（1個(gè)群體）及西菲律賓海盆深淵區(qū)的18只（1個(gè)群體）H. gigas個(gè)體進(jìn)行了高覆蓋的全基因組重測(cè)序和群體遺傳學(xué)分析。結(jié)果顯示來(lái)自馬里亞納海溝11個(gè)不同深度（~7000-11000米）群體不存在遺傳分化，表明生活在馬里亞納海溝內(nèi)的鉤蝦是一個(gè)完全混合的群體，高靜水壓不會(huì)限制其在海溝內(nèi)的垂直遷移。而西菲律賓海盆的鉤蝦群體與馬里亞納海溝的群體則表現(xiàn)出明顯的遺傳分化。這兩個(gè)海溝間相隔~(yú)1500公里，表明地理隔離阻礙了群體間的基因交流。冰期-間冰期氣候變化可能影響深淵種群動(dòng)態(tài)歷史研究結(jié)果顯示H. gigas的有效種群在約100萬(wàn)年前經(jīng)歷了一次急劇下降，這與更新世深海溫度的大幅波動(dòng)高度吻合。經(jīng)過(guò)遺傳瓶頸后，鉤蝦群體又經(jīng)歷了種群擴(kuò)張。這一結(jié)果說(shuō)明，更新世時(shí)期大的冰期-間冰期氣候變化可能不僅造成了陸地動(dòng)物的大規(guī)模滅絕，而且也深刻影響了深海甚至深淵動(dòng)物。宿主-微生物協(xié)同合作適應(yīng)深淵極端環(huán)境研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)宏基因組和代謝組學(xué)整合分析揭示了H.gigas與共生菌的協(xié)同合作可能是鉤蝦適應(yīng)深淵極高靜水壓和食物匱乏環(huán)境的關(guān)鍵。氧化三甲胺（TMAO）是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在滲透壓調(diào)節(jié)以及在高靜水壓條件下維持細(xì)胞完整性方面發(fā)揮著重要作用。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，隨著深度增加，鉤蝦腸道內(nèi)容物中TMAO濃度顯著升高，體組織中也呈現(xiàn)類(lèi)似趨勢(shì)。鉤蝦自身編碼fmo3基因，可將三甲胺（TMA）轉(zhuǎn)化為T(mén)MAO。而其優(yōu)勢(shì)共生菌Psychomonas的基因組中攜帶cutC和cutD基因簇，可將膽堿分解為T(mén)MA；同時(shí)擁有torYZ操縱子，可以將TMAO還原為T(mén)MA，從而調(diào)控宿主體內(nèi)的TMAO濃度，形成動(dòng)態(tài)平衡。極低的生產(chǎn)力和有限的食物被認(rèn)為是制約深海生物代謝的關(guān)鍵因素之一。有研究推測(cè)H. gigas可能具備消化木質(zhì)碎屑的能力。本研究在H.gigas基因組中發(fā)現(xiàn)了4種內(nèi)切葡聚糖酶基因，可以將纖維素初步分解為纖維二糖；在共生菌Psychomonas中發(fā)現(xiàn)了纖維二糖酶、celB基因和磷酸纖維二糖酶，負(fù)責(zé)將纖維二糖進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為D-葡萄糖，從而形成完整的纖維素代謝通路。這一機(jī)制可能最終促使H.gigas能夠高效利用深淵食物資源，從而使其在食物匱乏的深淵海溝中成為一大優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。目前，理解動(dòng)物如何適應(yīng)深淵仍然是一個(gè)科學(xué)難題。本研究中獲得的H. gigas的基因組是全球已發(fā)表的“最深”的動(dòng)物基因組，基于群體研究產(chǎn)出的數(shù)據(jù)量是迄今為止全球最大規(guī)模的針對(duì)單一海洋物種的重測(cè)序，為研究深淵生態(tài)系統(tǒng)提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源。本研究結(jié)果為深入理解生命如何適應(yīng)深淵環(huán)境提供了新的見(jiàn)解。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（B類(lèi)）、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際伙伴計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、海南省重大科技計(jì)劃以及“全球深淵深潛探索計(jì)劃（Global TREnD）”支持。中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所張海濱為文章第一作者/共同通訊作者，劉君、周洋以及華大生命科學(xué)研究院孫帥、郭群飛、孟亮、陳建威、向薛雁為共同第一作者，華大生命科學(xué)研究院范廣益、劉姍姍、徐訊為共同通訊作者。論文鏈接：https://doi.org/ 10.1016/j.cell.2025.01.030

2025-03-08

Cell | 環(huán)太平洋深淵魚(yú)類(lèi)基因組，揭秘脊椎動(dòng)物突破高壓生存禁區(qū)的適應(yīng)性重塑和演化軌跡

2025年3月6日，由中國(guó)科學(xué)院全球深淵研究團(tuán)隊(duì)何舜平研究員主導(dǎo)，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所、西北工業(yè)大學(xué)等單位科研人員完成的深海魚(yú)類(lèi)研究重大研究成果，以題為“Evolution and genetic adaptation of fishes to the deep sea”發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Cell》上。該研究是在中國(guó)科學(xué)院部署實(shí)施的全球深淵深潛探索計(jì)劃（Global TREnD）支持下，基于我國(guó)自主深潛技術(shù)獲取的深海及深淵魚(yú)類(lèi)樣本庫(kù)，首次實(shí)現(xiàn)從基因到生態(tài)系統(tǒng)層面的多維度突破。 2025年3月6日，由中國(guó)科學(xué)院全球深淵研究團(tuán)隊(duì)何舜平研究員主導(dǎo)，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所、中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所、西北工業(yè)大學(xué)等單位科研人員完成的深海魚(yú)類(lèi)研究重大研究成果，以題為“Evolution and genetic adaptation of fishes to the deep sea”發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Cell》上。該研究是在中國(guó)科學(xué)院部署實(shí)施的全球深淵深潛探索計(jì)劃（Global TREnD）支持下，基于我國(guó)自主深潛技術(shù)獲取的深海及深淵魚(yú)類(lèi)樣本庫(kù)，首次實(shí)現(xiàn)從基因到生態(tài)系統(tǒng)層面的多維度突破。國(guó)之重器：助力深淵科考該研究使用“探索一號(hào)”和“探索二號(hào)”科考船，以及我國(guó)自主研制的4500米級(jí)載人潛水器“深海勇士”號(hào)、全海深載人潛水器“奮斗者”號(hào)以及全海深著陸器“原位實(shí)驗(yàn)”號(hào)、“天涯”號(hào)等裝備，通過(guò)對(duì)馬里亞納海溝、雅浦海溝、蒂阿曼蒂那深淵、瓦萊比-熱恩斯深淵、西南印度洋熱液、菲律賓海盆及南海等系列科考航次，覆蓋幾乎整個(gè)深海魚(yú)類(lèi)棲息深度范圍（1218-7730米）的科學(xué)考察，獲得了6大典型深海魚(yú)類(lèi)類(lèi)群，共11種深海魚(yú)樣本，其中6種超深淵帶（>6,000米）樣本。11種深海魚(yú)類(lèi)的采樣信息和形態(tài)特征科研積淀：深海魚(yú)類(lèi)研究新突破自2017年，何舜平研究員率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展深海魚(yú)類(lèi)研究。2019年該團(tuán)隊(duì)公布首個(gè)已知棲息深度最深的魚(yú)類(lèi)類(lèi)群：馬里亞納海溝超深淵獅子魚(yú)（Pseudoliparis?swirei）的基因組，并解析了其獨(dú)特的深海適應(yīng)機(jī)制，相關(guān)成果一經(jīng)發(fā)表引起各大媒體的廣泛報(bào)道（2019，Nature ecology & evolution）。2019年至2024年該團(tuán)隊(duì)相繼對(duì)深淵獅子魚(yú)的嗅覺(jué)和視覺(jué)系統(tǒng)的適應(yīng)性進(jìn)行了深入分析，并首次對(duì)其肝臟組織脂質(zhì)組和蛋白質(zhì)組進(jìn)行了解析，全面系統(tǒng)的闡述了馬里亞納海溝深淵獅子魚(yú)的適應(yīng)性演化機(jī)制（2019，GENES ；2023，eLife；2024, Water Biology and Security）。并先后對(duì)深海劍魚(yú) (Xiphias gladius) 和平鰭旗魚(yú) (Istiophorus platypterus)的恒溫演化機(jī)制、深海月魚(yú)（Lampris meggalopsis）和深海鰻鱺魚(yú)（Ilyophis brunneus）深海適應(yīng)的分子機(jī)制進(jìn)行了深入的研究（2021，Molecular Biology and Evolution；2022，Zoological Research；2022，SCIENCE CHINA Life Sciences）。深海以高壓、低溫和黑暗為特征，是地球上最極端的環(huán)境之一，卻孕育了獨(dú)特的生物群落。我國(guó)深潛裝備技術(shù)的發(fā)展加快了深海特殊生境生物樣品的采集，為深海生命科學(xué)研究提供了寶貴材料；多組學(xué)分析為解析深海生物成因與適應(yīng)性演化提供了研究手段?；谇捌诜e累的研究基礎(chǔ)該團(tuán)隊(duì)再次取得系統(tǒng)性解析深淵魚(yú)類(lèi)的成因和適應(yīng)性演化的新突破。主要研究成果圖文摘要研究對(duì)從西太平洋至中印度洋海域，深度1218米到7730米水深，超深淵海溝、海盆和斷裂帶，熱液區(qū)及中國(guó)南海海域捕獲的11種深海魚(yú)類(lèi)的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，構(gòu)建了深海魚(yú)類(lèi)的"生命進(jìn)化樹(shù)"，揭示了脊椎動(dòng)物征服深淵的史詩(shī)歷程。結(jié)果表明，大多數(shù)現(xiàn)存的深海魚(yú)類(lèi)約在6500萬(wàn)年前的大滅絕事件后才進(jìn)入深海區(qū)域，而少數(shù)更古老的深海魚(yú)類(lèi)類(lèi)群在1億年前就已經(jīng)開(kāi)始適應(yīng)深海環(huán)境，并可能在連續(xù)的大滅絕事件中存活。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)深海魚(yú)類(lèi)基因組展現(xiàn)出較低的突變速率和較高的重復(fù)序列比例，同時(shí)，對(duì)深海黑暗環(huán)境也表現(xiàn)出不同層次的適應(yīng)性變化。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探討了脊椎動(dòng)物應(yīng)對(duì)高壓環(huán)境的分子機(jī)制。此前，能夠在高壓下穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的氧化三甲胺（TMAO）被認(rèn)為是脊椎動(dòng)物適應(yīng)深海高壓環(huán)境的“抗壓神器”，隨深度增加，魚(yú)體內(nèi)TMAO含量呈線性增加。團(tuán)隊(duì)通過(guò)測(cè)定不同深度魚(yú)類(lèi)肌肉組織中的TMAO含量，發(fā)現(xiàn)生存深度0-6000米的魚(yú)類(lèi)，TMAO含量隨著深度增加而升高，但在6000米以下的深海魚(yú)類(lèi)則未出現(xiàn)這一趨勢(shì)。這表明，TMAO并不能單獨(dú)解釋所有深海魚(yú)類(lèi)在高壓下的適應(yīng)機(jī)制，可能存在著更精妙的分子機(jī)制。更為突破性的發(fā)現(xiàn)是，所有生存深度在3000米以下的深海魚(yú)類(lèi)均存在一種高度保守的rtf1基因突變（Q550L），進(jìn)一步地體外實(shí)驗(yàn)表明該變突顯著影響了轉(zhuǎn)錄效率，揭示了轉(zhuǎn)錄調(diào)控在深海高壓適應(yīng)中的潛在作用。這一發(fā)現(xiàn)為揭示深海生物壓力適應(yīng)的分子機(jī)制開(kāi)辟了新的研究方向。此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，來(lái)自馬里亞納海溝和菲律賓海溝的超深淵獅子魚(yú)，其肝臟組織中富集了極高水平的多氯聯(lián)苯（PCBs），這是一種常見(jiàn)的人工合成有機(jī)污染物。這一發(fā)現(xiàn)警示我們，人類(lèi)活動(dòng)已經(jīng)對(duì)地球最深處的生物產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。研究人員還對(duì)幾種典型的深海魚(yú)類(lèi)的特異性的適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了深入的探討，結(jié)果表明不同類(lèi)群深海魚(yú)類(lèi)“各顯身手“，對(duì)深海極端環(huán)境均展現(xiàn)出獨(dú)特的適應(yīng)機(jī)制。此外，該研究還對(duì)魚(yú)類(lèi)肌肉組織多種代謝物（脂肪酸、氨基酸及重金屬污染物）和蛋白質(zhì)組進(jìn)行了全面的檢測(cè)。另一方面，對(duì)不同超深淵海溝深淵獅子魚(yú)群體遺傳分析結(jié)果表明：深海洋流可能是深淵魚(yú)類(lèi)跨海溝基因交流的推動(dòng)力。隨著人類(lèi)探索深海的腳步加速進(jìn)行，深海這片未知之地逐漸揭開(kāi)神秘的面紗，該研究推進(jìn)了我們對(duì)脊椎動(dòng)物如何克服海洋最深區(qū)域環(huán)境挑戰(zhàn)的理解，突出繼續(xù)探索和保護(hù)這些獨(dú)特深海生態(tài)系統(tǒng)的必要性。該研究由中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（B類(lèi)）、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際伙伴計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、海南省重大科技計(jì)劃以及 “全球深淵深潛探索計(jì)劃（Global TREnD）”支持。中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所徐涵博士后為本研究的第一作者，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所方成池副研究員與王成博士后、西北工業(yè)大學(xué)許文杰博士以及青島華大基因研究院宋躍為本研究共同第一作者；何舜平研究員、王堃教授和張海濱研究員為本研究共同通訊作者。論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.002

2025-03-08

廣州地化所范晶晶、王強(qiáng)等-CG：Mo同位素揭示俯沖陸殼對(duì)碰撞后斑巖銅礦形成的重要性

?斑巖銅礦作為全球銅、鉬、金的主要來(lái)源，傳統(tǒng)上認(rèn)為其形成于大洋俯沖帶之上的巖漿弧環(huán)境，即俯沖洋殼脫水釋放含H?O、S、Cl的氧化流體，交代上覆地幔楔，誘發(fā)部分熔融，或俯沖洋殼熔融產(chǎn)生的熔體與地幔相互作用，形成富金屬的母巖漿。然而，阿爾卑斯?喜馬拉雅等碰撞造山帶中發(fā)現(xiàn)的形成于碰撞后環(huán)境中的斑巖銅礦，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)模型，關(guān)鍵問(wèn)題為在無(wú)大洋板片流體的條件下，巖漿是如何氧化并富集成礦的。?針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西北大學(xué)龍曉平研究員等，對(duì)青藏高原東岡底斯成礦帶的碰撞后（普遍認(rèn)為印度?歐亞初始碰撞發(fā)生于62?59 Ma）成礦斑巖及相關(guān)侵入巖進(jìn)行了詳細(xì)的Mo同位素分析，研究發(fā)現(xiàn)：（1）始新世花崗巖（44.9–53.2 Ma）：高δ??/??Mo值（0.37–0.58‰）、高Th/La（0.3–0.4），源于新特提斯洋俯沖改造的基性下地殼的部分熔融，巖漿源區(qū)可能存在再循環(huán)的缺氧大洋沉積物組分。（2）中新世高鎂閃長(zhǎng)巖（~15 Ma）：極低δ??/??Mo值（-1.20‰至-0.92‰），源于受俯沖印度陸殼熔體交代的巖石圈地幔的部分熔融。（3）漸新世?中新世成礦斑巖（~30–15 Ma）：δ??/??Mo值變化范圍大（-0.85‰至0.34‰），反映了亞洲新生下地殼與印度陸殼熔體組分的混合（圖1）。（4）中新世無(wú)礦花崗巖（~15 Ma）：Mo同位素組成偏重（-0.14‰至0.23‰），且Th含量低（7.6–9.6 ppm），指示源區(qū)缺少或僅含少量俯沖陸殼組分。據(jù)此提出俯沖印度陸殼組分的加入可能對(duì)碰撞后斑巖系統(tǒng)的形成起著關(guān)鍵作用（圖2），可能的成礦機(jī)制為印度陸殼俯沖通過(guò)釋放氧化性熔體，改造上覆巖石圈的揮發(fā)分含量與氧化狀態(tài)。圖1.碰撞后成礦斑巖及相關(guān)侵入巖的Mo同位素與元素含量、比值及Sr-Nd同位素圖解圖2.碰撞后成礦斑巖δ98/95Mo-εNd(t)混合圖解?該研究利用Mo同位素來(lái)示蹤疊加有先前大洋俯沖印記的碰撞后巖漿巖的形成，不僅為揭示俯沖陸殼與上覆巖石圈相互作用提供了關(guān)鍵證據(jù)，而且深化了對(duì)碰撞造山帶成礦理論的理解。相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際地學(xué)期刊《Chemical Geology》，本研究受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目和第二次青藏科考等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。?論文信息：Fan, J.J., Wang, Q*, Long, X.P., Wyman, D.A., Kerr, A.C., Li, J., Wang, Z.L., Gong, L., Xu,D.J.,Yang,Q.J.,Zhang,L.,Cui,Z.-X.,2025. Mo isotope evidence for the significance of subducted continental crust in formation of post-collisional porphyry Cu deposits. Chemical Geology?680,122683.?論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2025.122683

2025-03-07