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?準確估算陸地植物排放的高活性萜烯化合物（單萜烯和倍半萜烯）排放量是探討其空氣質量和氣候效應的重要前提。溫度和光照是影響萜烯排放最重要的兩個環境因子，明確萜烯排放的光、溫響應機制對準確估算至關重要。自然條件下，溫度和光照的變化具有協同性，這可能導致前期基于動態箱及冠層通量法等非控制實驗結果不能解析光溫響應機制。?針對這一問題，中國科學院廣州地球化學研究所王新明研究組博士后曾建強與張艷利研究員合作，針對亞熱帶典型優勢樹種尾葉桉（Eucalyptus urophylla），開展了葉片尺度的原位控制實驗，通過光照或溫度單一變量的梯度控制實驗，區分和量化了主要單萜烯排放的光、溫響應。同時，結合枝條尺度真實排放的動態箱測量，定性探究了次要單萜烯和倍半萜烯的排放機制。實驗結果表明：（1）排放的主要單萜烯中，β-羅勒烯（β‐ocimenes）與異戊二烯一樣，其排放完全依賴于光（光依賴因子LDF=1；圖1），而α-蒎烯（α‐pinene）和1,8-桉葉油醇（1,8‐cineole）排放則不受光照影響（LDF=0；圖2）；（2）盡管β-羅勒烯與α-蒎烯和1,8-桉葉油醇的光依賴性截然相反，但它們溫度敏感性β值（分別為0.095、0.071和0.102?K-1）卻十分接近，并和模型默認值0.1?K-1接近（圖3），而前期熱帶地區基于非控制實驗獲得的β值（0.2 K-1）顯著高于本研究結果，可能是未區分光照影響導致溫度敏感性存在高估。（3）基于動態箱的排放測量顯示（圖4），所有與β-羅勒烯結構類似的鏈狀單萜烯及α‐水芹烯（α‐phellandrene）的排放完全受光照影響（LDF=1），其它環狀單萜烯及倍半萜烯α‐長葉蒎烯（α‐longipinene）的排放不依賴于光（LDF=0），而其它倍半萜烯則表現為部分光依賴（0<LDF<1）。?這些研究結果表明，在進行排放模型模擬時，β-羅勒烯等鏈狀單萜烯可以使用和異戊二烯一樣的光溫依賴算法；主要環狀單萜烯需要使用指數溫度依賴算法，但β值存在差異；而對于多數倍半萜烯則需要使用混合模型。?本研究受到國家自然科學基金委創新研究群體項目、國家重點研發計劃項目、廣東省科技廳、廣州市科技局等項目的聯合資助。相關研究成果近期發表在Journal of Geophysical Research:?Atmospheres期刊。?論文信息：Zeng,J.?(曾建強),Zhang,Y.*?(張艷利),Pang,W.?(龐偉華),Ran,H.?(冉浩汎),?Mu,Z.?(牟兆斌),Guo,H.?(郭昊),Lu,Y. (魯鈺婷),Song,W.?(宋偉),and Wang,X.?(王新明),?2025. Decoupling?Temperature and Light Effects on Terpene?Emissions From Subtropical Eucalyptus:?Insights From Controlled Field Experiments.?Journal of Geophysical Research:?Atmospheres,130,e2024JD042616.?https://doi.org/10.1029/2024JD042616圖1. β-羅勒烯（β‐ocimenes）的光溫響應曲線圖2. α-蒎烯和1,8-桉葉油醇的光響應曲線圖3. 單萜烯溫度敏感性（β）對比圖4. 聚類分析確定不同萜烯的排放機制；de novo為排放全光依賴，pool為排放不依賴光

2025-03-07

廣州地化所劉志偉等—EPSL ：高溫高壓實驗限定地幔中硒和碲的豐度

?地球揮發份起源是當前地球科學領域研究的熱點。硫族元素硫(S)、硒(Se)和碲(Te)因為同時具有中等揮發性和親鐵性，是示蹤地球早期增生和揮發份起源的理想指示劑。地幔橄欖巖中S、Se和Te具有近球粒隕石的相對豐度，這一特征被認為是地球核-幔分異停止后碳質球粒隕石后期增生(late veneer)的結果。這一后期增生過程也被很多科學家認為是地球強親鐵元素(HSE)和很多其它揮發性元素(如碳、氮、氫等)的主要來源。然而，這一假說的基礎-地幔橄欖巖S、Se和Te近球粒隕石的相對豐度是否能代表真實的地幔成分還存在巨大的爭議。?近日，中國科學院廣州地球化學研究所劉志偉博士后與李元研究員合作，通過精確測定Se和Te在硫化物熔體與硅酸鹽熔體間的分配系數，探討了它們在硅酸鹽地幔中的豐度及其對地球揮發份起源的啟示，為這一爭議提供了新的見解，相關成果發表在國際知名期刊《Earth and Planetary Science Letters》。?研究團隊在1 GPa壓力、1200-1600°C溫度范圍內開展了系統的高溫高壓實驗，實驗結果發現Se和Te在硫化物與硅酸鹽熔體間的分配系數與硅酸鹽熔體中的FeO含量呈倒U型關系，而溫度和氧逸度的影響則非常小(圖1)。通過參數化擬合這些分配系數，研究團隊成功解釋了大洋中脊玄武巖（MORB）和氧化弧巖漿中Se和Te的地球化學行為。更為重要的是，研究團隊將這些分配系數應用于地幔部分熔融模型，結合來自太平洋-南極洋脊MORB的高精度Se和Te含量數據，估算了虧損地幔（DMM）和原始地幔（PM）的Se和Te豐度。結果表明，硅酸鹽地幔的Se和Te豐度遠低于前人的估算值，且具有超球粒隕石的S/Se和S/Te比值（圖2）。這一結果表明，硅酸鹽地幔的S、Se和Te豐度可能在地球主增生階段核-幔分異過程就已確立，而“后期增生”的貢獻相對較小。?這項研究不僅深化了我們對Se和Te在地球深部過程中的行為的理解，還為地球早期演化歷史和揮發份起源提供了新的線索。未來，研究團隊計劃進一步探索在地球深部巖漿洋條件下Se和Te的金屬-硅酸鹽熔體分配行為，以驗證當前對硅酸鹽地幔中Se和Te豐度的估計是否可以由地核形成過程解釋。論文信息：Zhi-Wei Liu (劉志偉)，Yuan Li （李元），2025. The partitioning of selenium and tellurium between sulfide liquid and silicate melt and their abundances in the silicate Earth. Earth and Planetary Science Letters 656, 119277.論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119277圖1 Se和Te在硫化物熔體與硅酸鹽熔體間的分配系數。圖2 原始地幔中S、Se和Te的豐度

2025-03-07

廣州地化所林佳睿、鮮海洋等-NSR：嫦娥六號樣品研究揭示月球正背面空間環境差異

?月球正背面表現出顯著的二分性，其正面以廣闊的月海為主，而背面則以崎嶇的高地和密集的撞擊坑為特征。地月系統特殊的位置關系和地球磁場的影響導致了這種二分性還涉及月球所處的空間環境。空間環境影響著月球表面的長期演化過程。月球表面長期直接暴露于太空環境中，持續受到微隕石、太陽風和宇宙射線的直接作用，這一系列過程被稱為太空風化。樣品的太空風化特征能夠敏感地記錄出空間環境上的差異，然而月球背面樣品證據的缺乏，使得我們尚不清楚月球的空間環境是否存在與其地質地貌相似的二分性。?近日，中國科學院廣州地球化學研究所月球樣品研究團隊，在National Science Review（《國家科學評論》）發表題為“Differences in space weathering between the near and far side of the Moon: Evidence from Chang’e-6 samples”的研究論文。研究團隊從嫦娥六號任務的返回的首個月球背面樣品中發現了月球正背面的太空風化差異，為月球空間環境的二分性提供了基于樣品的證據。?研究團隊采用原位聚焦離子束（FIB）制樣方法，從嫦娥六號鏟取樣品CE6C0400YJFM003中的細粒粉末提取樣品，涵蓋了包括硅酸鹽、硫化物和氧化物在內的主要月球礦物（圖1），使用裝載了電子能量損失譜探測系統的高分辨透射電鏡對樣品進行了納米級礦物學研究。通過對比來自月球正面的嫦娥五號樣品、阿波羅樣品以及無大氣小行星Itokawa樣品的太空風化特征，研究了月球背面樣品與月球正面樣品、小行星樣品在太空風化特征上的差異，分析了太陽風輻射和微隕石撞擊等空間環境變量在太空風化過程中的相對貢獻。圖1 嫦娥六號樣品主要礦物的二次電子（SE）圖像（黃色矩形表示進行FIB制樣的位置）?研究結果表明，嫦娥六號樣品中缺乏在月球正面樣品和小行星樣品中常見的由微隕石撞擊產生的氣相沉積層，僅在隕硫鐵表面的多孔區域觀察到不屬于基底礦物的元素富集。此外，嫦娥六號樣品中硅酸鹽礦物表現出更薄的非晶層、較低的太陽風軌跡密度，說明嫦娥六號樣品暴露在太陽風中的時間更短；嫦娥六號樣品中含鐵礦物較大的納米鐵（npFe?）晶粒尺寸和較低的納米鐵（npFe?）密度表明太陽風輻射導致鐵元素的分離和聚集更為明顯。這些現象表明，盡管嫦娥六號樣品暴露在太陽風中的時間更短，但太陽風輻射在嫦娥六號樣品太空風化過程中的貢獻相較于月球正面樣品更高（圖2）。圖2 太陽風和（微）隕石撞擊在不同月球采樣點的相對影響。(a)太陽風在不同月球采樣點的相對影響。(b)（微）隕石撞擊在不同經度的相對通量。(c)太陽風和（微）隕石撞擊在不同月球采樣點的相對貢獻。?上述研究結果豐富了我們對無大氣天體表面各礦物在較短暴露時間內如何響應太空風化的認識，并為揭示月球空間環境如何驅動太空風化差異提供了關鍵指標。此外，此研究為月球空間環境的二分性提供了基于返回樣品的證據，突出了空間環境變量在太空風化過程中的關鍵作用，對理解太陽風輻射和微隕石撞擊如何協同塑造月球和其他無大氣天體的表面具有重要意義。?該研究受到中國科學院院長基金、中國科學院廣州地球化學研究所長基金和中國科學院青年創新促進會聯合資助。論文信息：Jiarui Lin（林佳睿）,?Haiyang Xian（鮮海洋）*,Yiping Yang（楊宜坪）,Shan Li（李珊）,?Jiaxin Xi（席佳鑫）,Xiaoju Lin（林梟舉）,Yao Xiao（肖瑤）,?Shengdong Chen（陳生東）,Chenyi Zhao（趙晨藝）,Miaomiao Zhang（張苗苗）,?Akira Tsuchiyama,Jianxi Zhu（朱建喜）*,Hongping He（何宏平）,?and Yi-Gang Xu（徐義剛）,2025. Differences in space weathering between the near and far side of the Moon: Evidence from Chang’e-6 samples, National Science Review. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf087

2025-03-07

亞熱帶農業生態研究所生態水文研究團隊在喀斯特坡地土壤水分入滲及優先流過程研究取得新進展

碳酸鹽巖溶蝕作用發育的喀斯特地貌占全球陸地面積約15%，并為1/4人口提供穩定水源。中國西南是全球喀斯特出露面積最大的區域，強烈的溶蝕作用使得西南喀斯特具有地表-地下二元三維水文結構特征，形成了土壤水分入滲速率快、優先流發育顯著且空間異質性極強的復雜水文格局。氣候變化背景下，這種快速滲透與弱儲水性雙重屬性增加區域巖溶干旱與洪澇的風險。當前研究圍繞土壤水分入滲基本特征、類型和路徑等方面開展了大量研究，但對入滲過程“快速性”的量化及其受巖土結構的控制作用仍不足，限制了喀斯特降雨-入滲-產流機制研究的進一步深化，制約了巖溶區域的水資源管理及其對氣候變化的響應。碳酸鹽巖溶蝕作用發育的喀斯特地貌占全球陸地面積約15%，并為1/4人口提供穩定水源。中國西南是全球喀斯特出露面積最大的區域，強烈的溶蝕作用使得西南喀斯特具有地表-地下二元三維水文結構特征，形成了土壤水分入滲速率快、優先流發育顯著且空間異質性極強的復雜水文格局。氣候變化背景下，這種快速滲透與弱儲水性雙重屬性增加區域巖溶干旱與洪澇的風險。當前研究圍繞土壤水分入滲基本特征、類型和路徑等方面開展了大量研究，但對入滲過程“快速性”的量化及其受巖土結構的控制作用仍不足，限制了喀斯特降雨-入滲-產流機制研究的進一步深化，制約了巖溶區域的水資源管理及其對氣候變化的響應。本研究依托中國科學院環江喀斯特生態系統觀測研究站，以地表-地下三維水土過程監測坡地小區為研究對象（圖1），開展長期高密度和高頻率（5-min）土壤水分動態觀測，基于時間序列分析量化坡地土壤水分常規入滲和優先流對降雨事件的響應特征，并進一步揭示以土壤厚度作為巖土結構代表因子對水分運動的影響機制。基于土壤水分對降雨的響應，量化響應時間、絕對變化和濕潤鋒運移速度。結果發現喀斯特區雨水可以更迅速穿透土壤剖面，表現為土壤水分濕潤鋒速度（1373 mm h-1）遠高于非喀斯特區（17mm h-1至610 mm h-1）。受微地形空間異質性影響，土壤水分響應時間和濕潤鋒速度由上坡到下坡、從表層到深層整體逐漸增大（圖2）。相對厚土覆蓋山坡，土壤水分入滲指標在淺土覆蓋山坡變幅更大、坡位之間差異更明顯，與土壤堆積弱化入滲過程受水力梯度影響有關。降雨量和強度對入滲的貢獻（30.9~63.9%）顯著高于前期水分條件（12.7~26.1%），并且土壤厚度的增加可能弱化地形和降雨特征對入滲過程的控制作用。結果強調精細監測在表征土壤水分入滲空間異質性方面的關鍵作用，并量化了喀斯特坡地水文過程快速性特征。基于分層土壤水分對降雨事件響應的先后順序區分了土壤大孔隙流和巖土界面優先流兩種類型。結果發現喀斯特坡地大孔隙流占主導（> 63%），但在短時間強降雨事件易觸發的巖土界面側向流也是重要的優先流類型。優先流出現頻率在下坡高于上坡，與土壤水力特性空間分布格局有關。在平均土壤較厚山坡，土壤深度與優先流頻率呈顯著負相關關系（R2=0.54）（圖3）。相對的，優先流頻率與土壤深度在淺土覆蓋山坡沒有相關性，但受到降雨強度和前期土壤水分的影響更突出。這些結果強調土壤厚度空間異質性對水分優先流特征的影響，進一步豐富了喀斯特坡地復雜的入滲-產流理論。研究成果分別以Regulation of preferential flow by soil thickness on small hillslopes with complex topography through intensive high‐frequency soil moisture monitoring和Characterizing rapid infiltration processes on complex hillslopes: Insights from soil moisture response to rainfall events為題發表在Journal of Hydrology（2024）和Nature Index期刊Geophysical Research Letters（2025），陳洪松研究員為通訊作者、張君博士后為第一作者。研究得到國家自然科學基金重點項目、區域聯合重點項目和青年基金項目支持。論文鏈接：1?2圖1 研究樣地概況、土壤水分監測點布設及土壤厚度空間分布圖2 不同坡位和深度土壤水分濕潤鋒運移速度圖3 高程和土壤厚度與優先流頻率相互關系

2025-03-06

華南國家植物園2024年植物分類成果

地球上有多少物種？會不會存在一個生物分類學家都認同的生命之樹？這是Science雜志提出的生命科學125個基本問題中的兩大未解之謎。植物分類學作為一門基礎學科，致力于揭示植物世界的多樣性。通過分類、命名和歸類植物，分類學家為植物賦予名字，并探究物種之間的內在聯系，為我們理解錯綜復雜的生命之網提供第一手證據。2024年，得益于廣東省基礎與應用基礎研究旗艦項目——“生物多樣性”專項中的“廣東植物多樣性全域調查與評估”項目，以及廣東省重點領域研發計劃項目——“華南植物遷地保護與資源利用關鍵技術”項目等的資助，華南國家植物園的植物分類學家們在植物分類學研究領域取得了顯著的進展：發表新族1個（棒柱茜族Clavistigmateae），新屬2個（菊科親二菊屬Qineryangia）和茜草科棒柱茜屬Clavistigma），新種36個（涵蓋蕨類、竹類、藥用植物及特有類群）和新變種4個。此外，科研人員還提出了62個種級新組合、新名稱或替代名，恢復4個名稱種級地位，將18個名稱歸并為異名，并出版《The Sino-Himalayan Endemic Genus?Cremanthodium》《中國西沙群島野生植物資源》《廣東高等植物名錄及其地理分布》和《南嶺山地維管植物多樣性編目》等專著8部。這些成果不僅豐富了全球植物多樣性記錄，也為理解物種演化提供了新的科學依據。依托華南國家植物園自主開發的“生命網格”（BioGrid）智慧平臺與“銀杉（Cathaya）”標本管理系統，2024年助力華南國家植物園科研人員完成1.4萬份植物標本采集，智能化管理134批次3萬余號標本，共享超25萬條標本數據，實現了從野外調查到標本數字化的全流程高效管理，為生物多樣性調查、保護與智慧化管理提供新范式。完整成果匯編，請點擊附件，查閱《華南國家植物園植物分類成果匯編（2024年度）》。圖1. 鋸葉垂頭菊的野外圖片圖2. 貓兒石山苣苔的解剖圖片圖3. 陽春蜘蛛抱蛋的野外照片和解剖圖片圖4.?三指線蕨的墨線圖圖5. 肇慶德昭藤的墨線圖

2025-03-06

華南植物園揭示氮沉降對熱帶森林叢枝菌根真菌和土壤碳儲量的影響

研究叢枝菌根真菌（AMF）群落結構和功能對于揭示陸地生態系統初級生產力和土壤有機碳儲量的養分限制至關重要。盡管理論模型和實驗研究均表明，在受磷限制的熱帶森林生態系統中，氮沉降可能會改變AMF的豐度和多樣性，但現有研究多采用超出實際大氣氮沉降水平的施氮實驗設計，其結論可能高估AMF對氮沉降的真實響應，進而影響熱帶和亞熱帶森林土壤碳匯功能的準確評估。中國科學院華南植物園鼎湖山站研究人員依托廣東省鼎湖山和鶴山國家野外研究站建立的長期模擬氮沉降平臺，選取5個亞熱帶森林進行AMF豐度和多樣性研究，同時結合全球熱帶和亞熱帶森林數據進行整合分析和比較。基于鼎湖山和鶴山的試驗研究表明，低氮添加處理（≤50 kg N ha-1 yr-1，與研究地點的背景氮沉降水平相當）對AMF的豐度和多樣性無顯著影響（圖1，2），該結論在其他熱帶和亞熱帶森林得到驗證（圖3）。然而，當前很多熱帶和亞熱帶森林采用高于實際氮沉降水平的氮添加處理（>50 kg N ha-1 yr-1），該處理下AMF的豐度和多樣性顯著降低（圖3）。另外，研究發現AMF的響應與植物碳、土壤養分有效性和土壤pH相關。研究結果進一步表明，當前大氣氮沉降可能不會通過介導AMF提高土壤碳固存（圖1）。鑒于全球多數地區（尤其是歐美和東亞等）的大氣氮沉降水平趨于穩定甚至開始下降，本研究揭示了早前基于高氮添加處理的研究結論可能會高估AMF的真實響應及其對土壤碳固存的影響，即實際大氣氮沉降對熱帶和亞熱帶森林AMF群落豐度和多樣性可能沒有促進或抑制作用。該項研究強調了重新評估實際大氣氮沉降水平對熱帶和亞熱帶森林中植物-真菌共生關系以及菌根真菌對土壤碳庫影響的必要性。相關研究成果以“Atmospheric nitrogen deposition has minor impacts on the abundance and diversity of arbuscular mycorrhizal fungi and their contribution to soil carbon stock in tropical forests”為題，近期發表在土壤學領域頂級期刊Soil Biology and Biochemistry（《土壤生物學與生物化學》）上。中國科學院華南植物園李安迪博士后為論文的第一作者，鄭棉海研究員為論文的通訊作者。該研究得到廣東省杰出青年基金、國家重點研發計劃青年科學家項目、中國科學院青年創新促進會、中國博士后科學基金和國家留學基金委的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.109746圖1.?大氣氮沉降對熱帶森林AMF豐度和多樣性及土壤有機碳儲量影響的概念圖圖2.?氮添加對鼎湖山和鶴山森林AMF豐度和多樣性以及土壤有機碳的影響圖3.?低氮添加（a）和高氮添加（b）對熱帶森林AMF多樣性和豐度的影響，以及兩種氮添加水平下土壤AMF菌絲長度密度與土壤有機碳之間的關系?

2025-03-05

南海海洋所?|?番紅硨磲和長硨磲人工種間雜交及應用獲新進展

近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室喻子牛研究員團隊，在番紅硨磲和長硨磲人工種間雜交及應用獲新進展，研究團隊以長硨磲和番紅硨磲為材料，采用雙列雜交模式進行遠緣雜交，獲得了長硨磲和番紅硨磲雜交新品系，該品系在生長率、存活率和外套膜顏色方面具有顯著優勢，在水族觀賞市場及未來養殖產業領域有著潛在的應用前景。相關成果發表于國際水產領域專業期刊Aquaculture Reports，副研究員李軍為論文第一作者，研究員喻子牛和研究員張躍環為并列通訊作者。硨磲作為珊瑚礁生態系統的關鍵框架物種，不僅在維護生態系統穩定起著至關重要的作用，同時還是一種重要的水族觀賞生物。然而，由于過度捕撈，天然硨磲資源遭到了嚴重破壞，硨磲資源急劇下降。其中，番紅硨磲是硨磲家族中最小的種類，每年僅生長3-4厘米，但是它卻是硨磲科中外套膜顏色最為鮮艷、外形最為美麗的品種。長硨磲是中型物種，每年最快生長量為6 - 7厘米，而且具有十分美觀密集的鱗片。因此，二者雜交有可能產生具有極其優良遺傳特性的雜交品種。本研究首次在國際上開展了這兩種硨磲的種間雜交研究，并對各實驗組相關性狀（生長、存活和外套膜顏色）進行了比較分析，創造了新型硨磲種質資源。結果表明：經過一周年養殖，相對于番紅硨磲大小（44.74±4.62 mm）而言，以長硨磲為母本的雜交子代（56.84±6.53 mm）生長速度提高了27.04%；相對于番紅硨磲存活率（24.47 ± 1.51%）而言，其雜交子代（13.33±2.49%）存活性能提高了83.57%；最為關鍵的，雜交硨磲的貝殼外形和外套膜顏色呈現出豐富的多樣性，既繼承了番紅硨磲的鮮艷色彩，又融合了長硨磲獨特的紋理特征，表現出極高的觀賞價值。該成果得到了國家貝類產業技術體系、國家重點研發計劃、廣東省重點研發計劃、海南省重點研發、福建省科特派項目、廣州市重點研發計劃和深圳市自然科學基金面上等項目聯合資助。圖1 硨磲雜交子代外套膜顏色（A：番紅硨磲；B：長硨磲；C：番紅硨磲♀×長硨磲♂；C：長硨磲♀×番紅硨磲♂）相關論文信息： Li J.,Ma H.,Qin Y.,Wei J.,Liu W.,Zhao Z.,Mi N.,Li J.,Yue C.,Xing Q.,Yu Z.*,Zhang Y.*. (2025). Development and characteristics of artificial interspecific hybridization between Tridacna maxima and T. crocea. Aquaculture Reports. 2025,41: 102694原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352513425000808

2025-03-04

深圳先進院劉陳立團隊牽頭揭示合成細菌抗腫瘤關鍵原理

北京時間3月4日，一項發表于國際學術期刊《細胞》的最新研究有望給癌癥治療帶來全新希望：科學家們成功破解了腫瘤與細菌之間的“對話”機制，首次揭示了細菌抗腫瘤的關鍵原理，為利用細菌治療惡性實體瘤提供了全新的思路。北京時間3月4日，一項發表于國際學術期刊《細胞》的最新研究有望給癌癥治療帶來全新希望：科學家們成功破解了腫瘤與細菌之間的“對話”機制，首次揭示了細菌抗腫瘤的關鍵原理，為利用細菌治療惡性實體瘤提供了全新的思路。該項研究由中國科學院深圳先進技術研究院研究員、定量合成生物學全國重點實驗室主任劉陳立牽頭，聯合中國科學院上海營養與健康研究所肖意傳研究員團隊完成。文章上線截圖該研究也是繼2024年劉陳立與趙國屏在《自然綜述：生物工程》上首次闡釋“定量合成生物學”研究范式和學科內涵之后，定量合成生物學在生物醫藥領域的生動示范。深圳先進院前博士后常志廣、郭旋，研究員李雪飛、博士后臧中盛，上海營養與健康所王艷博士是文章共同第一作者。劉陳立研究員和肖意傳研究員為文章共同通訊作者。細菌療法的百年突破劉陳立（左一）牽頭團隊首次揭示細菌抗腫瘤關鍵原理雖然早在150多年前，就有科學家用細菌來治療實體瘤。然而，由于細菌療法缺乏安全性和穩定療效，其如曇花一現般匿跡在歷史中，鮮有問津。近年來，合成生物學技術的飛速發展讓細菌療法重新煥發生機。盡管越來越多的“細菌制劑”被報道，但尚未有成功走向臨床的案例，究其原因是細菌療法仍存在幾個關鍵問題未能解決：“細菌怎么逃避先天免疫系統的攻擊？” “細菌如何激發抗腫瘤免疫？”“如何確保細菌療法的安全性？”等等。“與傳統藥物不同，細菌是活的，細菌能在腫瘤中存活，說明它們能逃避免疫系統的攻擊；同時，細菌又能抑制腫瘤生長，這表明它們還能激活抗腫瘤的免疫反應”，劉陳立研究員解釋道。“這種看似矛盾的現象，正是因為我們對細菌與腫瘤之間的‘對話’機制還不了解。弄清楚這種‘對話’機制對于設計出更安全有效的治療方案很重要。”為此，2017年起，劉陳立團隊開始將定量合成生物學的研究思路應用于細菌治療腫瘤的研究中。研究團隊歷時8年，成功揭示了腫瘤與細菌之間的“對話機制”。這項研究不僅填補了細菌治療腫瘤領域的理論空白，還為未來的癌癥治療提供了全新的策略。破解細菌與腫瘤的“秘密對話”團隊交流實驗進展這項研究始于劉陳立團隊對細菌治療腫瘤的早期觀察。他們通過構建一種特殊的合成菌株，發現合成細菌在結腸癌、黑色素瘤、膀胱癌等多種疾病動物模型上具有優異的治療效果，展現了其治療腫瘤潛在的靶向性和廣譜性。那么，細菌究竟是如何抑制腫瘤的？又是如何不被機體的免疫系統當作“敵人”消滅？細菌與腫瘤之間到底“說了什么”？研究人員發現，細菌通過一種叫做白介素-10的信號分子與腫瘤內的免疫細胞進行“對話”，讓腫瘤內的巨噬細胞產生更多的白介素-10，向細菌的天敵——中性粒細胞施了“定身術”，使其無法運動，從而讓細菌躲過免疫細胞的“追捕”。與此同時，細菌為了自身生存所激發出的白介素-10信號分子，碰巧“喚醒”了腫瘤內的“沉睡士兵”CD8+?T細胞，使它們重新武裝起來，對腫瘤發起猛烈攻擊。正是這種“歪打正著”的機制讓細菌既躲過了“被殺”，又攻擊了腫瘤。那么，細菌治療腫瘤怎么保證安全性？劉陳立團隊發現免疫細胞中存在一種“遲滯效應”機制，這種機制使腫瘤組織中的白介素-10受體水平高，正常組織中的白介素-10受體水平低。通過采集分析27種不同癌癥患者的臨床樣本，團隊驗證了這一機制。這種差異性使細菌只能在瘤內躲避抗菌免疫細胞的追殺，并在正常組織器官中被有效清除，從而保證了細菌治療的安全性。“造物致知”，癌癥治療有望邁入“精準時代”研究人員將該療法在多種動物模型中進行驗證，結果顯示，這種合成生物改造的細菌能夠顯著抑制多種腫瘤的生長、復發和轉移。這項研究的突破性意義在于，研究團隊首次揭示了細菌抗腫瘤的關鍵機制，為利用合成生物技術精準改造細菌提供了理論指導。該研究標志著細菌療法從“以毒攻毒”邁向了“精準調控”的新時代。“通過合成生物實驗和定量數學模型的結合，我們精確地模擬了細菌在腫瘤內的行為，從而設計出更高效的療法，這就像發現了合成生物系統和免疫系統的‘神秘對話’，使科學家能夠重新編程合成生物系統，為癌癥治療打開全新思路。”研究團隊表示。目前該項研究正在向臨床試驗推進。未來，醫生通過檢測患者腫瘤組織中白介素-10受體的表達水平，可精準篩選出適合接受細菌治療的患者，為制定個性化治療方案提供科學依據。同時，工程化改造的抗瘤菌也可以作為智能遞送載體，實現治療藥物的精準釋放。這種創新模式，成功突破了傳統給藥系統的局限性，有望為惡性腫瘤治療開辟新路徑。

2025-03-04

國家重點研發計劃項目啟動暨項目實施方案論證會召開

2月26日，“十四五”國家重點研發計劃“典型脆弱生態系統保護與修復”重點專項項目“南嶺山地生態系統恢復與生態安全保障技術”啟動暨實施方案論證會在華南植物園順利召開。該項目由中國科學院華南植物園牽頭，聯合了中山大學、中南林業科技大學、中國環境科學研究院、中國林業科學研究院熱帶林業研究所、生態環境部華南環境科學研究所、廣東省科學院動物研究所、廣東省科學院生態環境與土壤研究所、華中農業大學、韶關市林業科學研究所共10家單位共同開展。會議采用線上線下相結合的方式。參加會議的主要專家有中國21世紀議程管理中心委派的項目跟蹤專家中國科學院亞熱帶農業生態研究所王克林研究員和浙江農林大學秦華教授，實施方案論證專家組主要有劉世榮院士、歐陽志云院士、李芳柏研究員、黨志教授、周順桂教授、朱東強教授、何孟常教授、趙曉麗研究員、張全發研究員和任海研究員。出席的各級領導有中國21世紀議程管理中心生態環境處劉榮霞副處長和項目主管邵奕銘、中國科學院可持續發展研究局任小波處長以及華南植物園閆俊華副主任。以上嘉賓以及項目負責人、課題負責人、研究骨干成員、科研管理部門相關同志等40余人參加了項目啟動會，啟動會和實施方案論證會分別由閆俊華副主任和劉世榮院士主持。首先，閆俊華代表項目牽頭單位致辭，感謝各位領導、專家的長期支持，表示華南植物園將為項目的實施提供各項工作保障，確保項目順利推進。任小波和劉榮霞分別代表項目推薦單位和管理單位致辭。任小波對項目實施提出了指導意見，希望項目組立足南嶺現狀，在專家組的指導下，進一步完善和落實實施方案，同時預祝項目圓滿完成各項任務。劉榮霞副處長重點介紹了生態專項的新要求、新規定以及正面清單管理工作。在實施方案論證環節，項目首席魯顯楷和各課題負責人分別對項目和課題的研究目標、研究內容、研究方案、技術路線、任務分解、進度安排等方面進行了詳細匯報。該項目圍繞南方丘陵山地帶生態安全屏障建設科技需求，針對南嶺山地生態系統功能降低、生物多樣性下降、生態安全保障能力不足等問題，開展南嶺山地生物多樣性時空變化規律、生態系統退化機制、生物多樣性與生態系統服務功能權衡等研究，研發受損天然林、退化農林復合系統等生態系統功能與穩定性提升技術，提出重要保護物種的棲息地恢復與重建技術，建立南嶺山地生態系統修復和生態安全保障模式并開展應用示范。專家組對項目和課題實施方案給予了充分肯定，并提出了具體意見與建議，尤其是圍繞標志性成果開展工作，服務于鄉村振興和綠色發展等戰略。經討論和質詢，專家組一致同意通過項目實施方案。最后，魯顯楷表示將按照項目專家組建議，完善和優化項目與課題實施方案，加強項目的實施管理以及各課題間的配合與互動，按時高質量完成項目各項任務指標。實施方案論證會現場與會人員合影

2025-03-03

南海海洋所?|?深海雙殼貝類殼基質蛋白生物礦化功能的演化與環境適應特性取得新進展

近日，中國科學院南海海洋研究所海洋生物技術與遺傳學科組何毛賢團隊在海馬冷泉深海貝類生物礦化機制研究中獲得新進展。近日，中國科學院南海海洋研究所海洋生物技術與遺傳學科組何毛賢團隊在海馬冷泉深海貝類生物礦化機制研究中獲得新進展。相關成果"Proteomics of the shell matrix proteins and functional analysis of Am13 and AmKaSPI from the shell of Archivesica marissinica"（碩士研究生劉冬婷、林泳儀為共同第一作者，副研究員石禹為通訊作者）和"Proteomic and functional analysis of the shell matrix proteins and the multifunctional Gh26 regulates biomineralization in the Gigantidas haimaensis"(碩士研究生劉冬婷、李沛霖為共同第一作者，副研究員石禹為通訊作者)近日在International Journal of Biological Macromolecules上正式發表。處于海底極端環境的冷泉，深度超過550m，具有黑暗、低溫、低pH、高壓、富含錳、鐵、鋅、銅等重金屬、高濃度的甲烷和硫化氫等眾多不利于生物生存的環境特征，實則卻具有非常豐富的生物多樣性，軟體動物門、節肢動物門和環節動物門大約構成了冷泉區90%以上的生物種類，其中，有殼的大型底棲貝類的種類最多、分布最為廣泛。深海海馬偏頂蛤（Gigantidas haimaensis）和中國海伴溢蛤(Archivesica marissinica)是海馬冷泉活動區的主要優勢種之一。貝殼的形成是貝類生長發育的重要組成部分，與生物礦化有關，而生物礦化中最受關注的問題之一，是少量的有機質如何調控無機離子有序沉積到固相，有機質中的殼基質蛋白（Shell matrix protein，SMP）被認為是調控這些結構形成的關鍵因素，因而研究SMP的特點、功能、調控作用對于了解貝殼生物礦化的原理有重要意義。以往SMPs的研究主要聚焦于淺海軟體動物，對深海貝類的SMP認知還非常有限。研究團隊揭示，海馬大偏頂蛤的殼具有獨特的六層結構，且珍珠層由整塊的文石構成，這與淺海軟體動物的結構存在顯著差異（圖1）。利用液相色譜-串聯質譜（LC-MS/MS）技術分析海馬大偏頂蛤的貝殼，鑒定出231種SMPs。通過與13種淺海貝類的SMPs比對發現了兩個保守的SMPs（SMP-1和Pif-like），暗示生物礦化功能的保守性。此外，研究還發現了一種特有的SMP命名為Gh26。體外結晶實驗表明Gh26重組蛋白能同時與文石和方解石結合，抑制文石和方解石的結晶，起負調控作用。同時在文石結晶體系中高濃度的Gh26可以誘導方解石成核并抑制文石成核（圖2）。揭示了Gh26在調節晶體形態上的多功能性。圖1 深海海馬大偏頂蛤貝殼微觀結構圖2 Gh26重組蛋白體外調控方解石、文石結晶形成中國海伴溢蛤的外殼由文石片或微顆粒聚成復雜的不規則結構，分半透明內殼與非透明外殼，均多層疊合。內殼層由文石針狀垂直交錯結構與粒狀均質結構組成，且均質層中嵌有兩層薄肌棱柱層。橫截面顯“菊花”樣六角文石片堆疊，有黑洞和縫隙。外殼層為不同大小文石顆粒均質結構（圖3）。在本研究中，鑒定出266種SMPs，并通過和13種淺海貝類SMPs的比較發現了兩種核心的保守SMPs（AmSMP1和Pif-like），暗示了生物礦化功能的保守性。同時通過轉錄組和蛋白組序列比對，研究發現了一種特異性的SMP，命名為Am13，以及一種具有Kazal結構域的高度表達的SMP，命名為AmKaSPI。通過體外結晶實驗發現Am13負調控方解石形成，正向調控文石形成，同時在高濃度下抑制文石晶體大小生長。AmKaSPI通過增強成核和聚集以及誘導CaCO3晶體的形態變化，積極調節方解石和文石的形成，同時能促進方解石形態變化，形成十字星形結構（圖4）。這可能是SMP形成“菊花”狀棱柱層的關鍵。圖3 中國海伴溢蛤貝殼微觀結構圖4 AmKaSPI重組蛋白體外調控方解石、文石結晶形成本研究揭示了兩種深海貝類殼基質蛋白的組成，發現了保守性的核心SMP，解析了特異性SMP的礦化調控機制，研究結果不僅有助于深入理解深海貝類的環境適應機制，深化對極端環境生物適應性的認知，填補深海生物極端環境適應的礦化理論空白，還為深海資源開發、海洋環境保護及生物醫學應用提供了理論支撐與技術儲備，具有顯著的科學與戰略價值。該研究得到了廣東省自然科學基金青年提升項目、廣東省基礎和應用基礎研究重大專項和廣東省科技計劃項目的聯合資助。相關論文信息：Dongting Liu#,Yongyi Lin#,Maoxian He,Yu Shi*,Proteomics of the shell matrix proteins and functional analysis of Am13 and AmKaSPI from the shell of Archivesica marissinica. International Journal of Biological Macromolecules,2025,288: 138767.Dongting Liu#,Peilin Li#,Maoxian He,Yu Shi*,Proteomic and functional analysis of the shell matrix proteins and the multifunctional Gh26 regulates biomineralization in the Gigantidas haimaensis. International Journal of Biological Macromolecules,2025,305: 140871.文章鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39675600/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39952539/

2025-02-28