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南海海洋所?|?研究發現非經典內在終止子促進毒素-抗毒素系統介導的接合耐藥質粒傳播

中國科學院南海海洋研究所王曉雪研究員團隊在接合質粒上的毒素-抗毒素系統（Toxin?Antitoxin，TA）促進耐藥質粒傳播機制研究方面取得重要進展。相關研究成果以"A Noncanonical Intrinsic Terminator in the HicAB Toxin?Antitoxin Operon Promotes the Transmission of Conjugative Antibiotic Resistance Plasmids"為題，于2月27日在線發表于國際權威學術期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research，最新影響因子16.7）。南海海洋所2021級直博生林兼仲，博士后尼松偉（已出站），博士后李百元（已出站），以及南海海洋所研究員郭云學，為論文共同第一作者，研究員王曉雪為論文通訊作者。中國科學院南海海洋研究所王曉雪研究員團隊在接合質粒上的毒素-抗毒素系統（Toxin?Antitoxin，TA）促進耐藥質粒傳播機制研究方面取得重要進展。相關研究成果以"A Noncanonical Intrinsic Terminator in the HicAB Toxin?Antitoxin Operon Promotes the Transmission of Conjugative Antibiotic Resistance Plasmids"為題，于2月27日在線發表于國際權威學術期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research，最新影響因子16.7）。南海海洋所2021級直博生林兼仲，博士后尼松偉（已出站），博士后李百元（已出站），以及南海海洋所研究員郭云學，為論文共同第一作者，研究員王曉雪為論文通訊作者。盡管多種策略被指定來限制抗生素濫用，但通過接合型質粒傳播的抗生素耐藥基因的傳播仍然是一場全球公共衛生領域的重大挑戰。攜帶粘菌素耐藥基因mcr-1的IncI2類型質粒在全球范圍內廣泛傳播，即使在粘菌素被禁止作為飼料添加劑后仍在臨床中持續存在。這些質粒通常攜帶多對TA系統，但TA系統的功能差異及其在抗生素限用后持續傳播的機制仍不明確。研究團隊對攜帶mcr-1耐藥基因的IncI2類型質粒上兩大類TA系統進行，研究發現HicAB（而非StbDE）系統是增強質粒間水平競爭的關鍵成癮模塊，闡明了HicAB通過重編程TA系統的轉錄控制質粒競爭力的新策略。與傳統的II型TA系統不同，IncI2質粒上的HicAB系統利用毒素基因位于抗毒素基因上游的布局，引入了非經典內在轉錄終止子，提高毒素蛋白與抗毒素蛋白的比例發揮“成癮效應”。這種新編程的TA轉錄模式顯著增強了無抗生素選擇壓力下的質粒競爭力和質粒存續能力。本研究闡明了TA操縱子調控網絡的動態重構機制對質粒在微生物群落中獲得定殖優勢的影響，為靶向控制耐藥基因傳播提供了關鍵理論依據。研究聚焦IncI2型接合質粒這類重要耐藥基因載體，其作為多粘菌素和β-內酰胺類耐藥基因快速傳播的核心媒介，在抗生素濫用背景下于環境中顯著富集。值得注意的是，這類質粒展現出獨特的生態適應性優勢：其宿主適應性代價較低，即便在抗生素使用受限的情況下仍能穩定存續，最終演化為耐藥基因和毒力因子傳播的重要載體。研究表明通過靶向TA系統開發特異性抑制劑可有效消解這類"基因傳播工具"的生態適應性優勢，該發現為臨床及環境領域遏制耐藥基因傳播提供了重要的干預靶點，對完善耐藥性傳播防控策略具有顯著科學價值。該研究工作得到了國家自然科學基金、科技基礎資源調查專項、“海洋負排放”國際大科學計劃、廣東省本土創新團隊項目和南海海洋所基礎前沿與創新發展 “一體化”項目等項目的資助。相關論文信息：https://academic.oup.com/nar/article/53/5/gkaf125/8044955?searchresult=1非經典內在終止子促進毒素-抗毒素系統介導的接合耐藥質粒傳播

2025-02-28

華南植物園揭示熱帶珊瑚島植物適應機制與物種篩選關鍵性狀

熱帶珊瑚島廣泛分布于我國南海海域，其地理位置與生態環境獨特，具有重要的戰略意義和自然資源價值。然而，這些島礁常年面臨高溫、強光、季節性干旱和土壤貧瘠等惡劣環境條件，不僅導致生態系統脆弱易退化，也對植物的生長和存活構成了嚴重威脅，亟需開展植物的生態適應性研究和恢復物種篩選工作。中國科學院華南植物園恢復生態學研究團隊的研究人員，以56種熱帶海岸帶典型植物物種為研究對象，通過野外實地測定和對比分析，系統研究了熱帶人工苗圃與熱帶珊瑚島兩種生境下植物結構與生理性狀的差異（圖1）。研究發現，與資源充足、生境良好的苗圃植物相比，熱帶珊瑚島植物采取了資源保守型策略，降低生長并顯著增強了抗逆性，優先分配有限的資源用于構建堅韌的葉片、提升抗氧化能力，以應對惡劣的環境條件（圖2）。同時，葉片厚度、株高、柵欄組織及海綿組織厚度與島上物種存活率呈現顯著相關性，可作為篩選熱帶珊瑚島植被恢復物種的關鍵性狀指標，并以此為基礎，推薦了海島生態恢復的適生物種名單。該研究為揭示熱帶珊瑚島植物在極端環境下的適應機制及植被恢復物種篩選提供了關鍵的數據支持和理論依據，對熱帶珊瑚島進一步構建近自然植被和維持生態系統功能具有重要意義。相關研究成果以“Plant key functional traits in species adaptation and screening for vegetation restoration on coral islands”為題，發表在國際學術期刊Journal of Environmental Management（《環境管理雜志》）（IF =8.0）上。華南植物園碩士研究生謝雨辰為論文的第一作者，劉慧研究員為論文的通訊作者。上述研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金杰出青年項目、中國科學院青年創新促進會優秀會員和華南植物園青年人才專項等的支持。論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.124545圖1. 基于植物功能性狀的熱帶珊瑚島植物適應機制探討與恢復物種篩選圖2. 熱帶苗圃與熱帶珊瑚島物種基于25個植物功能性狀的主成分分析

2025-02-27

亞熱帶所?|?人工濕地在牛蛙養殖尾水處理中的微生物作用機制取得新進展

水產養殖業在全球都得到了迅速發展，在滿足日益增長的水產品需求的同時，也帶來了顯著的環境挑戰。水產養殖尾水富含有機物、氮、磷等營養物質，未經有效處理直接排放會導致周圍水體富營養化、生態失衡。因此，如何有效處理水產養殖尾水已成為當前亟待解決的課題。盡管已有許多研究探討了人工濕地的處理效果，但關于水生植物和微生物在水產養殖尾水處理中綜合作用機制仍缺乏深入了解。水產養殖業在全球都得到了迅速發展，在滿足日益增長的水產品需求的同時，也帶來了顯著的環境挑戰。水產養殖尾水富含有機物、氮、磷等營養物質，未經有效處理直接排放會導致周圍水體富營養化、生態失衡。因此，如何有效處理水產養殖尾水已成為當前亟待解決的課題。盡管已有許多研究探討了人工濕地的處理效果，但關于水生植物和微生物在水產養殖尾水處理中綜合作用機制仍缺乏深入了解。針對上述問題，謝永宏研究員團隊研發了“四池兩壩”人工濕地（沉淀池、第一過濾壩、曝氣池、第二過濾壩、生物濾池、沉水植物穩定池），并在益陽市大通湖區牛蛙養殖基地構建了示范基地。該研究重點探討了水生植物和附生生物膜在牛蛙養殖尾水處理中的作用機制。結果表明：（1）人工濕地系統對牛蛙養殖尾水總氮、總磷去除率均超過60%，且能夠有效去除一系列污染物，但效果存在季節性差異，表現為總氮去除具有較高的穩定性，而在磷去除季節波動明顯。（2）曝氣池顯著提高了溶氧濃度，為7月的除磷和11月的除氮效果提供了基礎。（3）在曝氣池、生物濾池中，附生細菌的α-多樣性顯著高于其他池，表明曝氣和生物濾池能夠為細菌群落提供更好的棲息環境。（4）細菌群落結構表現出顯著的季節性變化，如7月以厚壁菌門為主，而11月以硝化螺旋菌門和酸桿菌門為主。（5）與硫代謝、固氮和氧化磷酸化等相關的功能基因在曝氣池中表現出明顯的時間變化，說明生長期的變化及處理工藝的調整會直接影響生物膜內功能基因的表達。可見，曝氣和水生植物（尤其是沉水植物）對水產養殖尾水的處理效果發揮了重要作用，水生植物和附生生物膜的綜合作用至關重要。在實際應用中，加強水生植物管理和持續曝氣是“四池兩壩”人工濕地發揮作用的重要技術手段。上述結果以Performance of a Multi-Stage Surface Flow Constructed Wet-land for the Treatment of Aquaculture Wastewater and Changes in Epiphytic Biofilm Formation為題近期發表在Microorganisms上，研究得到湖南省創新生態建設計劃科技合作項目、湖南省科技創新平臺計劃項目資助。論文鏈接四池兩壩人工濕地凈化系統

2025-02-27

深圳先進院?| 數據驅動的層級化行為定量分析框架（Cell Reports）

神經行為學（Neuroethology）是一個結合了神經科學與動物行為學的交叉學科，主要研究神經系統如何控制行為，以及行為如何反過來影響神經系統的功能。其核心目標在于理解神經系統如何將生物刺激轉化為自然行為，自然行為由一系列動作構成，這些動作根據特定規則以概率方式組合，使得兩性個體能夠在不同條件下輸出恰當的行為，從而維持個體生存、促進物種繁衍。有效分析和量化具有多尺度和復雜動態特征的自然行為，對于理解兩性行為差異背后的生物學意義、解析驅動這些行為產生的性別差異性神經機制，進而理解理解不同物種在進化過程中行為的演變規律，具有重要的科學意義和潛在的應用價值。近年來，行為組學理論的形成和發展旨在以層級化的思路解析行為的內在結構。同時，機器學習算法在定量姿勢估計和行為分割方面的進展，也推動了將連續行為分解為可量化的動作模塊的進程。然而，缺乏通用的行為學分析框架，仍是將行為組學理論應用于神經行為學、應激神經生物學、系統生物學、藥效學評價等領域進行具體行為分析的重要障礙。神經行為學（Neuroethology）是一個結合了神經科學與動物行為學的交叉學科，主要研究神經系統如何控制行為，以及行為如何反過來影響神經系統的功能。其核心目標在于理解神經系統如何將生物刺激轉化為自然行為，自然行為由一系列動作構成，這些動作根據特定規則以概率方式組合，使得兩性個體能夠在不同條件下輸出恰當的行為，從而維持個體生存、促進物種繁衍。有效分析和量化具有多尺度和復雜動態特征的自然行為，對于理解兩性行為差異背后的生物學意義、解析驅動這些行為產生的性別差異性神經機制，進而理解不同物種在進化過程中行為的演變規律，具有重要的科學意義和潛在的應用價值。近年來，行為組學理論的形成和發展旨在以層級化的思路解析行為的內在結構。同時，機器學習算法在定量姿勢估計和行為分割方面的進展，也推動了將連續行為分解為可量化的動作模塊的進程。然而，缺乏通用的行為學分析框架，仍是將行為組學理論應用于神經行為學、應激神經生物學、系統生物學、藥效學評價等領域進行具體行為分析的重要障礙。文章上線截圖2月1日，中國科學院深圳先進技術研究院（簡稱“深圳先進院”）腦認知與腦疾病研究所（簡稱“腦所”）、深港腦科學創新研究院王楓研究員團隊與王立平研究員團隊合作在Cell Reports在線發表題為“Hierarchical behavioral analysis framework as a platform for standardized quantitative identification of behaviors”的研究論文，利用應激神經生物學研究中廣泛使用的簡單易行的自發行為范式，開發了層級化行為分析框架（Hierarchical Behavioral Analysis Framework,HBAF），提供了一個通用、標準、快速，以及分層定量的方式開展兩性神經行為學研究的方法。圖1. HBAF工作流程圖自發行為是在無主觀意圖或外部刺激的情況下發生的行為，對維持健康和調節軀體至關重要。自發行為學實驗由動物本身而非實驗者來主導，易操作的同時還能更準確地反映動物的內部狀態。自發行為的變化可以反應個體內部狀態的偏差，這些偏差可能與潛在健康問題有關，如疼痛和毒素暴露、癲癇發作間期、中風恢復和自閉癥以及急性應激等。為了建立一個易于理解和解釋的行為分析框架，我們從自發行為的姿勢動力學、動作與動作集的時空特征及其內在組織邏輯層面系統刻畫了兩性小鼠自發行為的特征。研究結果表明，在不同情緒狀態、晝夜節律和光照條件下，兩性小鼠的自發行為表現出不同的特征。這些特征由不同內外因素驅動，最終形成了差異性的行為模式。其中，嗅探是不同條件下自發行為動作轉換的樞紐節點，計算嗅探與梳理的比例能高通量的準確區分自發行為狀態。HBAF為深入開展行為學研究提供了一個高效的平臺，通過提供全面的分層行為數據，在行為結構理論知識與實際分析之間架起了一座橋梁，還將為生物學、藥理學、醫學以及相關學科領域研究中的動物行為實驗分析和結果解讀提供全新的技術手段。圖2. 研究發現示意圖深圳先進院腦所研究助理葉家霖（王楓團隊）為該論文第一作者（目前已赴比利時魯汶大學攻讀神經生物學博士學位），深圳先進院腦所王楓研究員、王立平研究員為該論文的共同通訊作者，深圳先進院為論文的第一單位。該研究得到了Helmut Kettenmann教授、趙偉教授、韓明虎教授、魯白教授、胡霽教授、任超然教授的寶貴建議，并得到了科技創新2030-“腦科學與類腦研究”青年科學家項目、國家自然科學基金面上項目及深圳市基礎研究重點項目的資助。

2025-02-05

深圳先進院 | 生物大分子凝聚物的合成與應用研究進展（Journal of Biological Chemistry）

近日，由中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所副研究員趙維和香港浸會大學曾祥澤教授領銜的研究團隊，在Journal of Biological Chemistry發表綜述文章，題為《Recent Advances in the Synthesis and Application of Biomolecular Condensates》。該研究揭示了BMCs構造的基本原則、調控方法（包括光控制、化學和酶控制、溫度控制及pH控制），以及BMCs在染色體結構、神經退行性疾病和生物制造等領域的廣泛應用潛力。通過對BMCs構造機制的深入分析，該研究為合成生物學的發展提供了新的視角，推動了相關領域的進一步探索。生物大分子凝聚物（BMCs）在基因轉錄、細胞分裂等重要生物過程中發揮著關鍵作用。然而，其異常形成與多種疾病的發生密切相關，臨床上迫切需要有效的診斷和治療手段。此外，目前對BMCs的構造和調控機制的理解仍顯不足，亟待深入研究和探索。近日，由中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所副研究員趙維和香港浸會大學曾祥澤教授領銜的研究團隊，在Journal of Biological Chemistry發表綜述文章，題為《Recent Advances in the Synthesis and Application of Biomolecular Condensates》。該研究揭示了BMCs構造的基本原則、調控方法（包括光控制、化學和酶控制、溫度控制及pH控制），以及BMCs在染色體結構、神經退行性疾病和生物制造等領域的廣泛應用潛力。通過對BMCs構造機制的深入分析，該研究為合成生物學的發展提供了新的視角，推動了相關領域的進一步探索。文章上線截圖生物大分子凝聚物（BMCs）是一類動態有序的生物物理學系統，參與基因轉錄、染色體組織、細胞分裂、腫瘤發生和衰老等生物過程，受到多種內外因素的精密調控。最近，利用合成生物學方法對BMCs進行從頭合成，不僅為解析天然BMCs的構造規律提供了機會，而且，這些合成的BMCs（SBMCs）通過相分離調控，巧妙地模擬了天然BMCs的自組裝和動態過程，在染色體結構、神經退行性疾病、生物制造等研究領域中展現了巨大的潛力。文章從以下幾方面綜述了國內外的最新研究進展。一、BMCs構造的基本原則：探討了相分離中的多價相互作用在驅動蛋白相分離中的關鍵作用，如多價基序、多價交互作用以及序列特征等。這些特征使蛋白能夠形成動態、可逆轉的BMCs，發揮細胞中重要的生理功能。圖1. 多價相互作用驅動的相分離示意圖二、調控方法：介紹了光控制、化學和酶控制、溫度控制以及pH控制等多種方法用于實現SBMCs的精確調控。這些方法使研究人員能夠精準地操作和調節BMCs的組裝和解聚過程。圖2. 光控相分離示意圖三、應用領域：展示了SBMCs在染色體結構研究、神經退行性疾病分析、生物制造研究、人工細胞設計和藥物傳遞等領域的廣泛應用。這些應用為深入了解生物學過程、疾病發生機制以及生物醫學領域的創新提供了重要平臺。SBMCs在染色體結構研究中的應用：染色體的組織對基因表達和穩定性至關重要。Polycomb suppressicomplex 1（PRC1）是一種染色質修飾復合物，參與維持染色質的抑制狀態。Clifford Brangwynne團隊通過Corelets系統設計了一種光激活的多組分PRC1凝聚物，闡明了PRC1在染色質致密化中的機制。這項研究為染色體結構研究提供了理想的實驗平臺。SBMCs在神經退行性疾病分析中的應用：研究顯示，神經退行性疾?。ㄈ缂∥s側索硬化癥）的病理表現多以TDP-43蛋白病變積累為特征，為了了解TDP-43積聚的機制，Christopher Donnelly使用optoDroplets系統精確控制TDP-43凝聚體的形成，揭示了其在病理特征中的重要機制。SBMCs在生物制造中的應用：在生物催化系統中，BMCs可以精確控制反應環境。Jiang Xia團隊開發的多酶SBMC促進了天然化合物α-法尼烯的合成，提升了反應效率和產物純度。此外，Xiaoxia Xia團隊利用蜘蛛絲蛋白合成了1,3-二氨基丙烷，展示了SBMC在生物制造中的潛力。這些研究表明SBMCs在生物科學和工程領域的廣泛應用前景。圖3. SBMCs在生物技術、生物醫學和生物制造中的應用這些最新研究成果為我們揭示了生物大分子凝聚體的奧秘，為合成生物學領域的發展提供了新的視角和方法。這些創新將進一步推動生命科學領域的發展，為未來的科學研究和醫學應用帶來更多可能性。中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所副研究員趙維為本文的通訊作者，香港浸會大學曾祥澤教授為本文的共同通訊作者，中國科學院深圳先進技術研究院團隊學生李忠悅為文章的第一作者。本工作獲得了國家科技部重點研發計劃、中國科學院戰略重點研究項目、國家自然科學基金等多個項目以及深圳合成生物學創新研究院的支持。

2025-02-08

南海海洋所?|?發文揭示全球變暖加速海洋內潮(Science Advances)

2月19日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室（LTO）蔡樹群研究員團隊與王春在研究員團隊合作，在Science子刊Science Advances上在線發表了題為“Accelerated Internal Tides in a Warming Climate”的研究論文。該研究突破了觀測數據有限的瓶頸，首次揭示了全球變暖將顯著加速內潮的傳播速度,并發現層結的強化效應與上層環流的加速趨勢起著至關重要的作用。LTO副研究員龔延昆為論文第一作者，研究員蔡樹群、研究員王春在為共同通訊作者，研究員陳植武、副研究員許潔馨、副研究員姚玉龍為論文共同作者。內潮作為深海到淺海能量傳遞的重要機制，能夠跨越數千公里并最終在大陸邊緣和沿海區域釋放能量。內潮的破碎和隨之產生的湍流混合推動了水體的垂直輸運，對全球海洋翻轉環流起到了關鍵作用。然而，以往的研究多集中于區域尺度，時間跨度較短，未能揭示全球范圍內的長期變化規律。隨著氣候變暖的加劇，前人研究表明，上層海洋環流會顯著加速，這一現象可能對海洋內波動力過程產生影響。基于這一背景，研究團隊提出了一個關鍵猜想：全球變暖是否會引發內潮的類似響應？由于內潮的觀測數據有限，為解決這一科學問題，研究團隊利用第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）模式數據，結合全球高分辨率內潮經驗模型（HRET），評估了1901年至2100年間全球第一模態內潮傳播速度的演變趨勢（圖1）。結果表明，全球平均內潮傳播速度在此期間增加了約10%（約20厘米/秒），并在西北太平洋、北太平洋中部、南太平洋、西南印度洋、東南印度洋與北大西洋等內潮活躍海域均呈現出顯著的加速趨勢（圖2）。與此同時，在全球變暖背景下，內潮加速趨勢由歷史階段（1901年至2014年）的每十年增加0.4厘米/秒，增長至未來情景（2015年至2100年）的每十年增加2.0厘米/秒。進一步的，通過對比全球內潮傳播速度與各海洋要素間的相關性（圖3），證實了內潮加速趨勢主要歸因于全球變暖引發的上層海洋層結增強，而上層環流的加速趨勢對其影響次之。本研究首次揭示了全球內潮傳播速度的長期加速趨勢，厘清了全球變暖對海洋內波動力過程的深遠影響，為評估氣候變化、內波湍流混合對海洋環流的影響等提供了新視角，對海洋生態系統保護具有重要的參考意義。該研究由國家自然科學基金、國家重點研發計劃項目、廣東省自然科學基金、中國科學院項目等共同資助完成。?論文信息：Gong,Y.,Chen,Z.,Xu,J.,Yao,Y.,Wang,C.*& Cai,S.* (2025). Accelerated Internal Tides in a Warming Climate. Science Advances,11,eadq4577.文章鏈接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adq4577圖1? 第一模態M2內潮的全球分布特征及其在全球變暖背景下的加速趨勢。（A）第一模態M2內潮引起的海面高度變化。（B）1901年至2100年間，第一模態內潮傳播速度的時間平均值。（C）1901年至2100年間，全球平均內潮速度的變化趨勢。圖2? 全球不同海域內潮從過去到未來的加速趨勢對比。（A-B）1901-2014年與2015-2100年內潮傳播速度的變化趨勢。（C-H）西北太平洋、北太平洋中部、南太平洋、西南印度洋、東南印度洋與北大西洋等內潮高發海域內潮傳播速度的加速趨勢。圖3?層結與環流對內潮加速趨勢的影響。(A) 1901年至2100年間全球平均最大浮性頻率的變化趨勢。 (B) 1901年（藍色）至2100年（紅色）全球平均內潮傳播速度與最大浮性頻率之間的相關關系。(C)內潮傳播速度與最大浮性頻率相關系數的全球分布特征。(D-F) 與 (A-C) 類似，但針對密度躍層深度。(G-I) 與 (A-C) 類似，但針對背景環流動能。

2025-02-20

南海海洋所?|?南海珊瑚島礁構造成因機制取得重要進展

近日，中國科學院南海海洋研究所夏少紅研究員團隊在南海南部陸緣地殼研究中取得重要進展，提出了“布丁狀地殼伸展”控制島礁形成演化的新模式。這一成果發表于《地球物理研究雜志：固體地球》（Journal of Geophysical Research: Solid Earth），為南海島礁的形成演化提供了全新的科學依據。南海海洋所博士張成龍為論文第一作者，研究員夏少紅為通訊作者，曹敬賀、范朝焰、萬奎元和茍濤四位副研究員為論文共同作者。南海，作為西太平洋最大的邊緣海，其形成和演化一直是地質學界的研究熱點。南海經歷了近乎完整的威爾遜旋回，大陸張裂作用形成了南沙、中沙、西沙等多個微地塊。這些微地塊為珊瑚礁和碳酸鹽臺地的發育提供了穩定基底，造就了南海如今星羅棋布的島礁地貌。南海南部的珊瑚島礁群多呈現北東-南西走向的長條狀展布格局，并平行于鄰近的深海磁異常條帶，暗示了這些島礁群的形成與大陸張裂密切相關。然而，由于缺乏典型島礁區高分辨率地殼結構數據，目前對陸緣張裂作用與島礁形成演化的關系仍然缺乏深入認識。夏少紅研究員團隊聚焦南海南部陸緣島礁區，開展了大規模的海底地震儀（OBS）廣角地震探測實驗。研究團隊從西南次海盆出發，經過永暑礁，直至畢生礁附近，通過正演模擬與走時層析成像技術，成功構建了橫跨南部陸緣島礁區的高精度縱波速度結構剖面。研究發現，兩個島礁區的較厚地殼段之間存在一個寬約數十公里的伸展盆地，地殼最薄處僅約13公里。這一結果表明，南海南部陸緣地殼發生了強烈的非均勻伸展，北東-南西走向的伸展盆地將較厚的地殼塊體分隔，形成了地殼尺度的布丁狀構造。研究團隊進一步指出，南海的布丁狀地殼伸展過程不僅塑造了西南次海盆兩側寬廣的裂谷陸緣和分散的地殼塊體，還為島礁的形成提供了關鍵條件。在熱帶暖水環境中，這些地殼塊體的線狀地形高點具有較高的碳酸鹽生產力。隨著時間推移，碳酸鹽不斷加積，最終形成了如今我們看到的珊瑚島礁群。這一發現不僅為南海島礁的形成演化提供了新的科學解釋，還揭示了大陸張裂與地表形貌演化之間的深刻聯系，為全球大陸張裂作用的研究提供了重要啟示。研究得到國家重點研發計劃項目、中國科學院南海海洋研究所自主部署項目和國家自然科學基金等項目的聯合資助。圖1 南海南部深地震測線分布及OBS2019ZX1深地震探測實驗。圖2 測線縱波速度結構模型及地質構造解釋。剖面從左至右依次為洋殼區、洋陸殼過渡帶、頸縮區、永暑礁較厚陸殼區、伸展盆地區及畢生礁附近較厚陸殼區。圖3 南海布丁狀地殼伸展過程控制島礁形成演化的模式示意圖。晚漸新世中沙地塊與禮樂灘地塊分離之前，南海西部的伸展主要集中在平行于擴張中心的一系列伸展盆地（圖a）。隨后沿著其中一處伸展盆地發生漸進式海底擴張，并在中中新世擴張停止時形成V形的西南次海盆（圖b）。該過程導致海盆兩側寬闊的裂谷陸緣和北東-南西走向伸展盆地分隔的布丁狀地殼結構，地殼具有強烈非均勻伸展特征。布丁地殼塊體的斷塊線狀地形高點上更利于碳酸鹽加積，從而形成北東-南西走向長條狀島礁群（圖c）。相關論文信息：Zhang,C.,Xia,S.*,Cao,J.,Fan,C.,Wan,K.,& Gou,T. (2025). Control of coral reefs formation by boudin‐like crustal extension processes in the South China Sea: New insights from wide‐angle seismic imaging. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,130,e2024JB030150.原文鏈接：https://doi.org/10.1029/2024JB030150

2025-02-26

廣州地化所張艷利等-NSR：燃燒源異戊二烯對冬季二次有機氣溶膠生成的重要貢獻

????近日，中國科學院廣州地球化學研究所王新明研究員和張艷利研究員團隊與北京大學城市與環境學院沈國鋒研究員團隊合作，在National Science Review（《國家科學評論》,NSR）發表題為“Combustion-related isoprene contributes substantially to the formation of wintertime secondary organic aerosols”的研究論文。研究建立了包含燃燒源排放的中國異戊二烯排放清單，并模擬了2000年至2016年中國異戊二烯對二次有機氣溶膠的貢獻，揭示了燃燒源異戊二烯排放對冬季二次有機氣溶膠形成的重要作用。異戊二烯排放核算和清單????中國的異戊二烯總排放量從2000年的5.9 Tg增加到2016年的12.6 Tg，主要來自天然源排放。2016年，與燃燒相關的異戊二烯排放量僅為14.8（10.6-19.0）Gg，較2000年52.0（39.1-65.7）Gg明顯下降。這種下降趨勢的主導原因是居民電氣化水平提升，生活能源從傳統的生物燃料向天然氣和電力等清潔能源的清潔轉型。????異戊二烯排放存在顯著的空間差異（圖1）。異戊二烯排放較高的區域主要位于中國南部和東北部地區，這些地區分布著廣泛的闊葉林，而青藏高原西部和西北部地區的天然源排放要低得多，且天然源排放的空間格局在近二十年變化不大。與天然源相比，每年與燃燒相關的異戊二烯排放很少；但在冬季，尤其是北方和西部嚴寒地區，來自生物質燃燒和燃煤等燃燒源排放的異戊二烯相對貢獻顯著提升。冬季，與燃燒相關的異戊二烯排放約占異戊二烯總排放的32-80%。圖1、 2000年（a）和2016年（b）異戊二烯年排放總量的空間分布；以及2000年2月（c）和2016年2月（d）與燃燒相關的異戊二烯排放量占異戊二烯總排放量的比例?；谛屡欧徘鍐蔚亩斡袡C氣溶膠模擬????為了量化燃燒相關異戊二烯形成的二次有機氣溶膠（SOA），研究用WRF/CMAQ基于僅含天然源相關排放的清單，和同時包含燃燒源與天然源排放的新清單對大氣氣溶膠進行了建模模擬。????對比模型模擬結果和觀測的冬季二次有機氣溶膠結果，若不考慮燃燒相關的異戊二烯排放會導致對異戊二烯生成SOA的嚴重低估；而加入燃燒相關的異戊二烯排放后，模擬結果顯著改善（圖2）。基于更新清單的模擬結果，不僅在數值上與觀測結果更接近，對SOA空間格局的刻畫也與實際情況更吻合。????在冬季，燃燒相關的異戊二烯排放顯著影響SOA濃度。與僅考慮天然源異戊二烯排放的清單相比，基于新清單對冬季異戊二烯生成SOA的模擬結果?，全國平均增加了0.4 μg/m3，在夏季，基于新清單或舊清單的模擬結果差異不大（<0.1μg/m3）。但在冬季，這一影響要大得多，中國東北和四川盆地等地區異戊二烯生成的SOA增加了1.5 μg/m3。圖2、（a）異戊二烯生成SOA觀測點位圖。顏色代碼則表示2013年冬季，采用新清單模擬得到的異戊二烯生成SOA濃度；（b） 12個觀測地點的異戊二烯生成SOA觀測值和采用舊/新清單得到的模擬值比較。異戊二烯生成SOA的歷史變化趨勢????從2000年到2016年，與燃燒相關的異戊二烯排放明顯減少。相應地，異戊二烯生成的SOA，無論是在質量濃度還是相對貢獻方面，也隨之下降。圖3為2000-2016年期間冬季燃燒源異戊二烯生成SOA的歷史變化趨勢，從2000年的3.0 μg/m3下降到2016年的1.2?μg/m3。不同區域降輻不同，華北地區燃燒源異戊二烯冬季形成的SOA減少約75%，華南地區則減少約50%。值得注意的是，燃燒源異戊二烯形成SOA的減少幅度與燃燒源異戊二烯排放的減排量并不呈現線性比例，如中國東北地區，從2000年到2016年，與燃燒源異戊二烯排放量減少了80%以上，而由燃燒源異戊二烯產生的SOA僅減少了約20%，這一差異與同期影響?SOA生成的氮氧化物等的變化輻度有關。氮氧化物等氣態前體物的降低會導致異戊二烯生成SOA的途徑發生轉變，從而影響了SOA的產率。圖3、舊清單、新清單中冬季異戊二烯生成SOA濃度（μg/m3）的歷史變化及其差異。?本研究受到國家自然科學基金創新研究群體項目、國家自然科學基金優秀青年基金項目（42022023）、國家重點研發計劃、中國科學院青年創新促進會、廣東省科技廳等項目的聯合資助。相關成果發表在國際學術期刊《National Science Review》上。相關論文信息：Zhang Yanli,Yatai Men,Hao Guo,Guofeng Shen*,Yang Gao,Rui Xiong,Shu Tao,Xinming Wang* (2025),Combustion-related isoprene contributes substantially to the formation of wintertime secondary organic aerosols,National Science Review,12(3),nwae474. https://doi.org/10.1093/nsr/nwae474.

2025-02-21

中國社會科學院重大創新項目“健全綠色低碳發展機制研究”啟動會在北京舉行

2月20日，中國社會科學院重大創新項目“健全綠色低碳發展機制研究”啟動會在北京舉行。中國科學院廣州能源研究所能源戰略與碳資產研究中心王文軍研究員牽頭負責課題四“碳排放雙控考核制度下碳市場擴容及多市場協同耦合機制”研究。生態環境部應對氣候變化司副司長陸新明、第十四屆全國人大常委會委員、中國科學院科技戰略咨詢研究院碳中和戰略研究中心主任王毅研究員，國家氣候中心主任巢清塵研究員，北京大學碳中和研究院副院長張海濱教授，中國社會科學院生態文明研究所所長張永生研究員作為評議專家參加了啟動會。中國社會科學院科研局及相關研究所工作人員、項目組成員30多人參加會議。張永生主持會議。2月20日，中國社會科學院重大創新項目“健全綠色低碳發展機制研究”啟動會在北京舉行。中國科學院廣州能源研究所能源戰略與碳資產研究中心王文軍研究員牽頭負責課題四“碳排放雙控考核制度下碳市場擴容及多市場協同耦合機制”研究。生態環境部應對氣候變化司副司長陸新明、第十四屆全國人大常委會委員、中國科學院科技戰略咨詢研究院碳中和戰略研究中心主任王毅研究員，國家氣候中心主任巢清塵研究員，北京大學碳中和研究院副院長張海濱教授，中國社會科學院生態文明研究所所長張永生研究員作為評議專家參加了啟動會。中國社會科學院科研局及相關研究所工作人員、項目組成員30多人參加會議。張永生主持會議。項目首席專家、中國社會科學院生態文明研究所陳迎研究員介紹了項目的背景、框架、研究基礎、主要目標等。王文軍在會上匯報了課題四的研究意義、思路、擬解決的關鍵問題及準備采用的研究方法、研究特色和潛在的創新之處等。她表示，碳排放“雙控”管理制度作為“命令-控制型”政策工具，與碳市場在多個管理環節上存在交叉和摩擦；識別關鍵障礙、提出解決方案，促進兩種機制合力服務經濟高質量發展是本課題的研究價值所在。其他課題負責人分別圍繞“煤炭清潔高效利用的技術發展路徑、經濟社會綜合效益及政策需求”“完善新能源消納和調控政策措施”“建立能耗雙控向碳排放雙控全面轉型新機制”“建立和完善轉型金融機制”等主題進行了詳細匯報。評議專家組對項目的研究基礎、框架設計、問題意識、理論和政策意義等予以肯定，并從不同視角對研究內容及開展思路提出具體指導意見和建議。項目負責人及各子項目負責人針對評議專家的意見和建議進行了回應。陳迎作總結講話，對各位專家表示感謝，并表示項目組將根據專家的指導建議對項目內容進行充實完善，高質量完成研究任務，通過多種渠道向國家有關部委報送內部研究報告，并發表理論成果。會議現場

2025-02-21

華南植物園發現擬南芥過氧化氫酶及活性氧穩態調控機制

干旱脅迫嚴重制約著植物的生長發育，并導致世界范圍內作物減產。為應對日益嚴重的干旱脅迫，解析植物抗旱機理選育耐旱作物迫在眉睫。干旱脅迫導致包括過氧化氫(H2O2)?在內的活性氧?(ROS)?失衡，影響植物的生長發育。過氧化氫酶?(CAT)?可以靶向H2O2分解從而維持體內活性氧穩態。解析過氧化氫酶的調控機制，有利于深入明晰活性氧平衡植物生長發育和環境耐受性的分子機理，對提高農作物耐旱性和保障世界糧食安全具有重要意義。為探索過氧化氫酶的調控機制，中國科學院華南植物園鄧書林研究員團隊以過氧化氫酶2(Catalase 2，CAT2)為誘餌，通過酵母文庫篩選的方法發現一個RING型E3泛素連接酶，命名為CIRP1(Catalase Interacting RING Protein 1)。CIRP1與CAT2和CAT3存在相互作用，也可以泛素化修飾并促進CAT2和CAT3通過26S蛋白酶體途徑降解。植物表型實驗證明，在干旱和氧化脅迫條件下，CIRP1在CAT2和CAT3的上游發揮功能。相關研究成果已近期發表在國際學術期刊Journal of Integrative Plant Biology（《植物學報》）（IF5年=9.3）上。中國科學院華南植物園博士后楊恒和副研究員張藝為論文共同第一作者，鄧書林研究員為論文通訊作者。研究得到國家自然科學基金和廣東省自然科學基金的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1111/jipb.13845.圖1. CIRP1泛素化降解CAT2/CAT3負調控植物對干旱和氧化脅迫耐受性圖2. CIRP1靶向CAT2/CAT3降解負調控植物對干旱和氧化脅迫耐受性模式圖

2025-02-19