科研進展
  • 廣州能源所構(gòu)建創(chuàng)新雙功能隔膜體系實現(xiàn)鈉金屬負極高穩(wěn)定性儲能方案
    近日，中國科學院廣州能源研究所曹晏研究員團隊揭示了一種雙極性功能協(xié)同調(diào)控金屬有機框架隔膜性能的新機制。該研究證實，經(jīng)過精確調(diào)控的具有雙極性官能團UIO-66金屬有機框架（MOF）與隔膜相復合可顯著提升鈉金屬電池的循環(huán)壽命，在10C高倍率測試中表現(xiàn)出超2000次循環(huán)的超高穩(wěn)定性。近日，中國科學院廣州能源研究所曹晏研究員團隊揭示了一種雙極性功能協(xié)同調(diào)控金屬有機框架隔膜性能的新機制。該研究證實，經(jīng)過精確調(diào)控的具有雙極性官能團UIO-66金屬有機框架（MOF）與隔膜相復合可顯著提升鈉金屬電池的循環(huán)壽命，在10C高倍率測試中表現(xiàn)出超2000次循環(huán)的超高穩(wěn)定性。鈉金屬電池（SMBs）憑借豐富的資源儲量、較低原材料成本以及高達1165 mAh g?1的理論比容量，被廣泛認為是鋰離子電池的潛在替代技術(shù)。在此背景下，隔膜作為關(guān)鍵界面結(jié)構(gòu)，承擔著引導鈉離子通量、維持電解液分布均勻性及抑制枝晶穿透的重要功能，其性能優(yōu)劣對電池整體運行穩(wěn)定性具有決定性影響。傳統(tǒng)的玻璃纖維（GF）隔膜孔徑無序、電解液浸潤性差，導致鈉金屬沉積不均勻。本研究圍繞鈉金屬電池中界面不穩(wěn)定與離子遷移受限的核心挑戰(zhàn)，提出并構(gòu)建了一種雙極性功能團（?F與?SO?H）協(xié)同修飾的UFS2@GF隔膜。該隔膜在結(jié)構(gòu)層面實現(xiàn)了對Na?脫溶劑化、遷移動力學和成核行為的多重調(diào)控，在界面層面誘導形成富無機組分的穩(wěn)定SEI，顯著抑制枝晶生長與副反應，整體提升了電化學性能與循環(huán)穩(wěn)定性。DFT進一步揭示了MOF骨架對Na?吸附與遷移路徑的本征調(diào)控機制，為實驗結(jié)果提供了理論支撐。UFS2@GF隔膜的SMBs中鈉沉積/剝離行為示意圖理論計算揭秘MOF骨架的“離子高速通道”：UFS2@GF中親鈉特性及擴散機制模擬全電池性能驗證：兼顧高倍率與長壽命研究得到國家自然科學基金、廣西壯族自治區(qū)重點研發(fā)計劃等項目資助。相關(guān)成果以Synergistic Dual-Polar-Functionalized Metal?Organic Framework-Modified Separator for Stable and High-Performance Sodium Metal Batteries為題發(fā)表于ACS Nano。論文第一作者為博士研究生呂佳澤，通訊作者為曹晏研究員。論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c04051
    2025-04-25
  • 廣州地化所趙駿峰，陳華勇等-EG：電氣石成分變化及其光譜響應的聯(lián)系：對斑巖-夕卡巖銅礦化的勘查指示
    ??電氣石超族礦物（tourmaline supergroup minerals）是一類硼硅酸鹽礦物，常見于斑巖銅礦床中，并通過其化學成分變化作為銅礦化的指示。最近的研究表明，使用短波紅外 (SWIR) 光譜特征可以更為高效地區(qū)分來自于礦化和貧礦樣品中的電氣石。然而，電氣石的光譜特征與化學成分變化之間的具體聯(lián)系仍不清楚，理論基礎(chǔ)的缺乏限制了其作為礦化指示的進一步應用。??針對這一科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所陳華勇研究員團隊與中國黃金集團合作，對來自于甲瑪超大型斑巖-夕卡巖系統(tǒng)（1,814 Mt @0.4%Cu）的礦化和貧礦電氣石樣品開展了短波紅外（SWIR）光譜、電子探針成分、以及穆斯堡爾譜鐵價態(tài)的分析。此外，還整合了現(xiàn)已發(fā)表斑巖銅礦床的礦化和貧礦電氣石樣品的成分與光譜數(shù)據(jù)，以對比礦化和貧礦電氣石之間的成分差異，并重新解讀了前人報道的光譜信號。??得到的主要認識如下：??1. 甲瑪?shù)牡V化電氣石樣品和貧礦樣品相比，具有更長的 2350W (>2350 nm) 和更短的2250W (<2247 nm)，以及更低的2250W/2350W比值 (<0.9570)。這些光譜特征的差異反映了化學成分上的差異，礦化樣品具有更高的Fe3+含量以及Fe3+/FeT占比，由氧逸度控制。匯編的電氣石數(shù)據(jù)集表現(xiàn)出了同樣的成分特征（圖1）。??2. 重新厘定了電氣石在短波紅外光譜波段范圍內(nèi)的診斷性吸收特征歸屬。在2250 nm附近產(chǎn)生的吸收特征和O1位置上的羥基有關(guān)，完整的表達為YYY-X-OH。而在2350 nm附近產(chǎn)生的吸收特征和O3位置上的羥基有關(guān)，完整的表達為YZZ-OH。??3. 建立了電氣石化學成分變化與光譜響應之間的聯(lián)系。在2250 nm附近產(chǎn)生的吸收特征峰位置的偏移受控于Fe2+-Mg替代，隨著Fe2+含量的上升，2250W上升。而在2350 nm附近產(chǎn)生的吸收特征峰位置的偏移受控于Fe3+-Al替代，隨著Fe3+含量的上升，2350W上升。??這項工作建立了電氣石成分變化與光譜響應之間的聯(lián)系，為電氣石的礦化指示提供了理論依據(jù)。在斑巖-夕卡巖系統(tǒng)中，為銅礦化的識別提供了一種可以在野外通過手持式設(shè)備實時測試獲得的指示工具：富含F(xiàn)e3+的電氣石具有更長的2350W，是銅礦化的可靠標志。??相關(guān)成果近期發(fā)表于國際礦床學領(lǐng)域TOP1期刊Economic Geology（《經(jīng)濟地質(zhì)學》），第一作者為在讀博士生趙駿峰，通訊作者為陳華勇研究員。該研究成果獲得了國家自然科學基金（42230810）、科技部重點研發(fā)項目（2022YFC2903301）和中國黃金集團科研項目（ZJZY-2023-KY02）的聯(lián)合資助。?論文信息：Zhao,J. (趙駿峰),Chen,H. (陳華勇*),Xiao,B. (肖兵),Zhu,Y. (朱亞博),Wang,H. (汪浩),Yang,Z. (楊征坤),Du,L. (杜亮),2025,Linking Short-Wave Infrared Spectral Features of Tourmaline to Compositional Variations: Implications for Porphyry-Skarn Copper Mineralization: Economic Geology,v. 120,p. 363-384.論文鏈接：https://doi.org/10.5382/econgeo.5146圖1 甲瑪電氣石光譜特征（A-B）和全球典型斑巖銅礦系統(tǒng)中電氣石成分變化（C-F）
    2025-04-25
  • 廣州地化所王賀麗、鐘音等-WR：微塑料加速藍碳生態(tài)系統(tǒng)硫酸鹽還原與溶解性有機碳降解的耦合
    ?紅樹林作為重要的藍碳生態(tài)系統(tǒng)，在緩解氣候變化中發(fā)揮著不可替代的作用。然而，隨著粒徑小于5毫米的微塑料（Microplastics）等新污染物在環(huán)境中的持續(xù)累積，紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性正面臨嚴峻挑戰(zhàn)，其碳匯功能和生態(tài)服務價值均受到顯著影響。在紅樹林厭氧沉積物中，硫酸鹽還原菌（Sulfate-Reducing Bacteria,SRB）作為關(guān)鍵的功能微生物群落，承擔著超過50%的碳通量轉(zhuǎn)化過程。這些微生物通過將硫酸鹽還原為硫化氫等中間產(chǎn)物，并與溶解性有機碳（Dissolved Organic Carbon,DOC）發(fā)生耦合反應，從而影響紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯效率和穩(wěn)定性。然而，目前關(guān)于微塑料污染對紅樹林沉積物中SRB代謝活性及其介導的碳-硫循環(huán)過程的影響機制尚不清楚，尤其是不同粒徑微塑料的生態(tài)效應及其與SRB群落的相互作用仍需深入研究。?針對這一科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所鐘音、彭平安等研究人員以生物可降解的聚乳酸（Polylactic Acid,PLA）微塑料為研究對象，設(shè)計了長達70天的厭氧微宇宙實驗，系統(tǒng)探究了不同濃度的毫米級（mm-PLA）和微米級（μm-PLA）兩種PLA微塑料對紅樹林沉積物硫酸鹽還原及DOC降解的影響，結(jié)合穩(wěn)定硫同位素分析、三維熒光-平行因子分析（EEM-PARAFAC）、16S rRNA基因擴增子測序和宏基因組分析等多種技術(shù)手段，深入解析了碳-硫循環(huán)微生物群落結(jié)構(gòu)、功能基因及代謝網(wǎng)絡對不同粒徑微塑料的響應機制。?研究發(fā)現(xiàn)，mm-PLA比μm-PLA更顯著增強了紅樹林沉積物中硫酸鹽還原菌的代謝活性，主要表現(xiàn)為更顯著地促進了硫酸鹽的還原以及還原態(tài)硫物種的生成，包括酸揮發(fā)性硫化物（AVS）、元素硫（S0）及鉻還原硫（CRS）（圖1）。含1%毫米級微塑料處理組（mm-1%-PLA）的硫酸鹽還原速率最高，但硫酸鹽中硫同位素分餾系數(shù)（34?）卻最低（16.85‰），這可能與mm-PLA釋放了更多的DOC，為硫酸鹽還原菌（SRB）提供了充足電子供體從而加速硫酸鹽還原過程而抑制分餾效應有關(guān)。PLA微塑料釋放的DOC可能被微生物直接利用進一步轉(zhuǎn)化成CO2，其中，mm-1%處理組CO2排放量最大，較空白組增加了194%（圖2）。EEM-PARAFAC分析表明，微塑料添加改變了沉積物碳組成，沉積物源DOC以類蛋白物質(zhì)（C3組分）為主，其熒光強度較對照組顯著提升，生物指數(shù)（BIX）高于對照組，表明微塑料的存在增強了微生物的代謝活性。這一發(fā)現(xiàn)揭示了生物可降解微塑料通過“碳釋放-微生物代謝”調(diào)控紅樹林沉積物固碳功能的重要機制。?16S rRNA基因擴增子測序分析顯示PLA微塑料顯著影響微生物多樣性（β-多樣性），微塑料粒徑大小依賴效應比濃度依賴效應更為顯著。在mm-PLA處理組中，Acetobacteroides和完全氧化型SRB（如Desulfobacter）的相對豐度顯著升高，而μm-PLA處理組中，Anaerovorax和Desulfopila（不完全氧化型SRB）的豐度更高。這些優(yōu)勢菌的相對豐度與硫酸鹽濃度呈負相關(guān)關(guān)系，而與δ34S、CO2產(chǎn)生量呈正相關(guān)關(guān)系（圖3），表明這些菌屬可能是推動硫酸鹽還原和有機碳降解為CO2的關(guān)鍵微生物。宏基因組分析進一步揭示了PLA微塑料存在時Anaerovorax、Acetobacteroides、Desulfopila、Desulfobacter和Desulfobulbus驅(qū)動碳代謝與硫酸鹽還原的關(guān)鍵基因豐度變化（圖4）。在μm-PLA處理組中，Anaerovorax和Desulfopila的碳代謝潛力顯著增強，其編碼的乳酸脫氫酶基因（dld、lldG）、淀粉降解酶基因（amyA、malZ）及脂肪酸β-氧化酶基因（bcd、atoB）的相對豐度升高，表明μm-PLA促進了乳酸、淀粉等小分子有機物的代謝活性。相較于μm-PLA，mm-PLA組中Desulfobacter和Desulfobulbus的脂肪酸/氨基酸降解基因（bcd、kamA）及硫酸鹽還原關(guān)鍵基因（sat、aprAB、dsrAB）豐度更高，表明其通過硫酸鹽還原增強了脂肪酸/氨基酸代謝過程。此外，mm-PLA組Acetobacteroides還攜帶更多半纖維素降解基因（manA、manB），表明其同時促進了沉積物復雜有機的降解過程?？傊?，mm-PLA微塑料可能由于較大的表面積提高了微生物在其表面附著能力，促進了PLA微塑料表面降解和有機碳的釋放，增強了碳-硫循環(huán)微生物活性，促進了紅樹林沉積物復雜有機質(zhì)的降解和CO2的排放。?該研究首次系統(tǒng)解析了不同粒徑PLA微塑料對紅樹林沉積物碳-硫循環(huán)的影響機制，為理解藍碳生態(tài)系統(tǒng)中微塑料的生物地球化學行為提供了重要科學依據(jù)。相關(guān)研究成果近期發(fā)表于環(huán)境科學領(lǐng)域權(quán)威期刊《Water Research》上。王賀麗博士（我所畢業(yè)博士生）為文章第一作者，鐘音為通訊作者。該研究獲得了國家自然科學基金、廣州市科技計劃項目、廣東省科學技術(shù)研究基金、廣東省基礎(chǔ)與應用基礎(chǔ)研究重大項目和海南省重點研發(fā)項目等項目的聯(lián)合資助。論文信息:Heli Wang?(王賀麗),Yin Zhong *(鐘音),Qian Yang?(楊倩),Jiaying Li (李佳瀅),Dan Li?(李丹),Junhong Wu?(吳駿宏),Sen Yang?(楊森),Jiashuo Liu (劉家碩),Yirong Deng (鄧一榮),Jianzhong Song (宋建中),Ping’an Peng?(彭平安). 2025. Coupling of sulfate reduction and dissolved organic carbon degradation accelerated by microplastics in blue carbon ecosystems. Water Research,279,123414.論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123414圖1.?不同粒徑及濃度微塑料對硫酸鹽還原速率、還原態(tài)硫物種生成和硫酸鹽硫同位素分餾的影響圖2. 不同粒徑與濃度PLA微塑料對上覆水和沉積物中溶解性有機碳轉(zhuǎn)化及CO2生成的影響圖3.?毫米級與微米級聚乳酸微塑料存在下硫酸鹽還原菌（Desulfopila、 Desulobacter、?Desulfobulbus）和發(fā)酵菌（Anaerovorax、Acetobacteroides）相對豐度與SO42-濃度（A-E）、δ34S (F-J)和CO2排放量（K-O）的相關(guān)性圖4.?70天厭氧培養(yǎng)后μm-PLA和 mm-PLA微塑料存在下Desulfopila、Desulfobacter及Desulfobulbus屬編碼碳-硫循環(huán)相關(guān)功能基因的情況
    2025-04-23
  • 亞熱帶所?|?環(huán)江站長期實驗平臺建設(shè)與實驗進展咨詢討論會在環(huán)江召開
    4月16日至18日，為推動中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站的長期野外實驗平臺的建設(shè)，優(yōu)化建設(shè)方案，解決臺站建設(shè)出現(xiàn)的技術(shù)難點與資源協(xié)調(diào)問題，在廣西環(huán)江召開了環(huán)江站長期實驗平臺建設(shè)與實驗進展咨詢討論會。4月16日至18日，為推動中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站（環(huán)江站）的長期野外實驗平臺的建設(shè)，優(yōu)化建設(shè)方案，解決臺站建設(shè)出現(xiàn)的技術(shù)難點與資源協(xié)調(diào)問題，在廣西環(huán)江召開了環(huán)江站長期實驗平臺建設(shè)與實驗進展咨詢討論會。會議邀請了中國科學院華南植物園副主任閆俊華研究員、中國科學院華南植物園劉占鋒研究員、中國科學院地球化學研究所白曉永研究員、云南大學生態(tài)與環(huán)境學院程曉莉教授、亞熱帶生態(tài)所李峰研究員組成咨詢專家組，中國地質(zhì)調(diào)查局巖溶地質(zhì)研究所黃芬研究員，環(huán)江站張偉、趙杰、李德軍、聶云鵬等研究員及科研骨干、研究生參加會議。會議由環(huán)江站執(zhí)行站長張偉主持。會上，張偉詳細介紹了環(huán)江站長期野外實驗平臺的運行狀況，以及階段性科研成果。胡培雷副研究員從研究背景與關(guān)鍵科學問題、研究內(nèi)容與研究方案等方面對“喀斯特基巖風化驅(qū)動的生態(tài)-巖溶碳匯效應及作用機制”的實施方案進行了重點介紹，與會專家肯定了方案的科學性與合理性，認為研究內(nèi)容與目標結(jié)合緊密，方案切實可行，并對方案細節(jié)進行了充分討論，提出了寶貴意見和建議。專家組成員還參觀了環(huán)江站園區(qū)綜合試驗示范區(qū)的野外研究場地，包括喀斯特地球關(guān)鍵帶觀測平臺、坡地徑流場、生態(tài)與高經(jīng)濟植物引種園、站區(qū)鐵皮石斛栽培樣地、水土過程監(jiān)測微區(qū)、植被-土壤-表層巖溶帶三維水土過程監(jiān)測平臺，并就平臺建設(shè)給出了寶貴建議。會議現(xiàn)場??環(huán)江站野外試驗平臺考察
    2025-04-23
  • 華南植物園發(fā)現(xiàn)北方獐牙菜功效成分Bellidifolin可改善高脂飲食引發(fā)的肥胖
    肥胖及相關(guān)代謝性疾?。ㄈ绺咧Y、非酒精性脂肪肝）已成為全球公共健康的重要挑戰(zhàn)。世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，自1975年以來，全球肥胖率增長近三倍，約6.5億成年人受其困擾。高脂飲食（HFD）是誘發(fā)脂代謝紊亂的關(guān)鍵因素，但現(xiàn)有干預手段效果有限，亟需開發(fā)新型天然療法。北方獐牙菜（Swertia diluta）主產(chǎn)在我國陜北延安地區(qū)，在當?shù)亻L期作為傳統(tǒng)草藥和食材，用于緩解肝膽疾病及高脂血癥。中國科學院華南植物園戰(zhàn)略植物資源保育與利用科研團隊最新研究發(fā)現(xiàn)，北方獐牙菜中的主要活性成分—Bellidifolin（BEL）可通過調(diào)控腸道菌群和膽汁酸代謝，顯著改善高脂飲食誘導的肥胖及相關(guān)代謝異常。研究團隊通過高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HPLC-MS/MS）從北方獐牙菜提取物中鑒定出25個氧雜蒽酮類化合物，結(jié)合網(wǎng)絡藥理學分析，發(fā)現(xiàn)其與脂代謝和動脈粥樣硬化通路密切相關(guān)。其中，BEL顯著降低了血清甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）和低密度脂蛋白（LDL）水平，減輕了肝臟的脂肪變性和炎癥損傷。同時，它有效降低了厚壁菌門（Firmicutes）和乳桿菌科（Lactobacillaceae）等促炎菌群的豐度，增加了擬桿菌門（Bacteroidota）等有益菌的比例，從而改善了腸道微環(huán)境。此外，BEL通過上調(diào)CYP7A1增強了肝臟膽汁酸的合成，通過抑制ASBT和OSTα/β而減少了腸道中膽汁酸的重吸收，促進了糞便排泄，并降低了肝內(nèi)脂質(zhì)的沉積。相關(guān)研究成果以“Bellidifolin, a constituent from edible Mongolic Liver Tea (Swerita diluta), promotes lipid metabolism by regulating intestinal microbiota and bile acid metabolism in mice during high fat diet-induced obesity”為題近期發(fā)表在國際學術(shù)期刊Food Bioscience(《食品生物科學》)。華南植物園博士后艾克拜爾·居買為第一作者，邱聲祥研究員為通訊作者，研究團隊核心成員包括李百琳助理研究員和趙麗云副研究員等。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106562圖1. BEL的改善脂質(zhì)代謝和肝損傷作用圖2. BEL促進脂質(zhì)代謝和減肥的潛在作用機制
    2025-04-23
  • 華南植物園揭示橡樹物種局地適應性形成的遺傳基礎(chǔ)
    物種如何通過遺傳變異實現(xiàn)局地適應（Local adaptation）是進化生物學研究的核心命題。傳統(tǒng)研究多依賴單一參考基因組和短讀長測序技術(shù)，難以全面解析結(jié)構(gòu)變異（Structural variants，SVs）等復雜遺傳元件。研究表明，SVs能顯著調(diào)控環(huán)境脅迫響應基因表達并驅(qū)動表型分化，但因其檢測難度，長期成為適應性進化研究的“盲區(qū)”。隨著長讀長測序技術(shù)的發(fā)展，整合多個體高質(zhì)量組裝的泛基因組（Pan-genome）圖譜為系統(tǒng)性挖掘SVs提供了全新范式，已在擬南芥、水稻等模式物種中揭示SVs與適應性性狀的深層關(guān)聯(lián)。然而，針對壽命長、雜交頻繁的森林樹種，泛基因組資源仍極度匱乏，嚴重制約適應性進化機制的解析。殼斗科櫟屬植物作為北半球森林生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢類群，憑借廣泛的環(huán)境適應性和顯著的種間雜交特性，成為研究適應性進化的理想體系。其中，東亞特有近緣種栓皮櫟（Quercus variabilis）與麻櫟（Q. acutissima）自新近紀晚期分化后，形成從溫帶至亞熱帶的環(huán)境適應梯度。兩者在長期同域共存中頻繁發(fā)生基因交流，群體遺傳學證據(jù)表明，基因滲入可能通過傳遞有利變異促進其局地環(huán)境適應。然而，既往研究受限于單一參考基因組和短讀長數(shù)據(jù)，既未能揭示SVs的適應性貢獻，也缺乏對關(guān)鍵區(qū)域跨物種選擇機制的實證。中國科學院華南植物園植物進化與保護研究團隊聯(lián)合植物研究所、中國林業(yè)科學研究院、瑞典農(nóng)業(yè)大學和于默奧大學等單位，首次構(gòu)建了包含22個栓皮櫟個體的泛基因組圖譜，系統(tǒng)鑒定了54萬個高質(zhì)量結(jié)構(gòu)變異，闡明SVs與SNPs在氣候適應性中的功能互補機制?；谒ㄆ蹬c麻櫟全基因組重測序數(shù)據(jù)，研究團隊通過全基因組掃描和基因型-環(huán)境關(guān)聯(lián)分析，鎖定染色體9上250 kb的Chr9-ERF區(qū)域（含8個串聯(lián)重復的AP2/ERF逆境響應基因）為兩物種平行適應進化的核心區(qū)域，并利用溯祖分析證實該區(qū)域源自麻櫟的基因滲入。該研究不僅填補了林木泛基因組資源空白，也為解析雜交背景下物種快速適應機制提供了理論框架，對全球氣候變化下的森林適應性管理具有重要的科學價值。研究成果以Pan-genome analysis reveals local adaptation to climate driven by introgression in oak species為題近期發(fā)表在進化生物學權(quán)威期刊Molecular Biology and Evolution（《分子生物學與進化》）。華南植物園王寶生研究員為通訊作者，梁藝燁博士、劉輝博士及林瓊瓊（博士在讀）為共同第一作者。植物研究所郭亞龍研究員，中國林業(yè)科學研究院劉建鋒研究員、華南植物園曠遠文研究員、瑞典農(nóng)業(yè)大學Pa?r K. Ingvarsson教授、瑞典于默奧大學趙偉博士等人對本研究做了重要貢獻。研究獲廣東基礎(chǔ)與應用基礎(chǔ)研究旗艦項目、國家自然科學基金和博士后面上基金資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1093/molbev/msaf088圖1.?22個栓皮櫟個體的基因組組裝與泛基因組分析圖2.?栓皮櫟和麻櫟的遺傳分化及群體歷史圖3.?栓皮櫟（左）和麻櫟（右）局地適應性進化的基因組基礎(chǔ)
    2025-04-23
  • 深圳先進院等揭示細菌感染新規(guī)律 開發(fā)力學抗菌新策略
    細胞邊緣為何更易被感染？上皮細胞層是人體抵御外界感染的第一道防線，在維持身體正常狀態(tài)、保護屏障和抵抗感染的過程中，其形狀和結(jié)構(gòu)會不斷發(fā)生變化。研究發(fā)現(xiàn)，細菌能夠通過識別器官組織的幾何特性以破壞細胞層的保護作用并引發(fā)感染擴散。雖然理解清楚組織器官幾何特性調(diào)控細菌感染的具體機制對開發(fā)新型抗感染療法具有關(guān)鍵意義，但這一科學問題尚未得到充分揭示。4月21日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院定量合成生物學全國重點實驗室研究員黃術(shù)強團隊與中國農(nóng)業(yè)大學教授朱奎團隊、北京大學研究員黃建永團隊合作，在國際學術(shù)期刊《細胞》發(fā)表最新研究：團隊通過跨學科協(xié)同創(chuàng)新，從“器官幾何結(jié)構(gòu)特征-細胞力信號轉(zhuǎn)導-病原菌感染”互作機制出發(fā)，首次揭示組織形態(tài)特征調(diào)控細菌感染的新規(guī)律。同時團隊提出了基于力敏感離子通道蛋白Piezo1的抗菌策略，為抗菌藥物提質(zhì)增效、降低毒副作用和指導合理用藥提供了潛在方案，具有重要的臨床應用前景。力學導航揭秘細菌“精準打擊”研究團隊通過結(jié)合微生物學、力學生物學與生物醫(yī)學工程等多學科交叉研究發(fā)現(xiàn)，細菌感染并非隨機發(fā)生，而是受到宿主組織力學特性的精準控制。通過構(gòu)建不同組織形態(tài)的上皮細胞層模型，探究病原菌與其互作的時空動態(tài)過程，團隊揭示了多種病原菌上皮單層中的空間感染規(guī)律并非傳統(tǒng)認為的隨機分布，而是呈現(xiàn)出明顯的“邊際效應”，這種感染模式與細胞層的致密程度直接相關(guān)——結(jié)構(gòu)越緊密的細胞層，其邊緣區(qū)域越易被細菌侵襲，且這一規(guī)律不受細胞種類或培養(yǎng)條件影響，打破了傳統(tǒng)認為細菌隨機分布的觀點，表明不同組織形態(tài)對細菌感染的空間分布具有重要調(diào)控作用。研究團隊進一步通過力學分析模型發(fā)現(xiàn)，在上皮細胞層中，細胞牽引力與細菌感染具有高度協(xié)同性，高牽引力的細胞邊緣區(qū)域更容易被細菌入侵。就像橡皮筋拉伸時兩端受力最大，細胞層邊緣因幾何限制產(chǎn)生的“強拉力”，成為了細菌攻擊的“熱點區(qū)域”，這一發(fā)現(xiàn)為理解細菌感染的空間選擇性提供了新的視角。在此基礎(chǔ)上，研究團隊“鎖定”了關(guān)鍵蛋白--力敏感性離子通道蛋白 Piezo1的作用：當細菌開始入侵時，這種能感知牽引力的蛋白會像磁鐵一樣聚集到感染部位，形成特殊的囊泡結(jié)構(gòu)。這些囊泡就像“信號放大器”，把細胞受到的牽引力轉(zhuǎn)化為“生化信號”，促使更多細菌在邊緣區(qū)域聚集感染。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了力學因素“指揮”細菌攻擊位置的精細調(diào)控，還指出了一個全新治療方向——通過干擾細胞的力學感應系統(tǒng)（比如阻斷Piezo1蛋白的功能），可能開發(fā)出阻止細菌精準定位感染部位的新型藥物策略。宿主導向抗菌新策略，精準給藥破解腸道感染難題研究團隊基于以上“力學感應開關(guān)”--Piezo1蛋白調(diào)控細菌感染的核心發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新性提出“力學導航抗菌”雙效策略。第一步靶向力學信號源頭：嘗試將Piezo1作為抗菌靶點，并發(fā)現(xiàn)抑制Piezo1的表達和激活均能明顯降低感染組織中的細菌載量。第二步構(gòu)建“仿生戰(zhàn)場”：建立仿生3D腸道芯片精準復現(xiàn)腸道隱窩結(jié)構(gòu)（類似腸道褶皺深處的隱蔽角落），發(fā)現(xiàn)消化道細菌傾向于在隱窩結(jié)構(gòu)中富集，以在感染過程中隱匿在胞質(zhì)中躲避抗菌制劑的殺傷作用，使傳統(tǒng)藥物難以有效滲透。為此，團隊開發(fā)了靶向隱窩結(jié)構(gòu)的“細菌替身”納米遞藥系統(tǒng)——就像“特洛伊木馬”般，這些納米顆粒外殼模擬耐藥菌的表面特征，內(nèi)核裝載抗生素。該藥物遞送系統(tǒng)不僅能夠在物理空間上精準靶向感染位點、實現(xiàn)藥物的空間精準遞送，還能提升抗菌藥物在隱窩結(jié)構(gòu)的局部濃度，提高對耐藥菌（如MRSA和VRE）感染的療效，這種“斷其信號源+精準送彈藥”的力學導航療法，為應對耐藥菌感染提供了增效減毒的新范式。近年來抗生素研發(fā)的枯竭加劇了細菌耐藥性對于公共衛(wèi)生安全的威脅，亟需從多元角度開發(fā)新型的抗菌策略。傳統(tǒng)的抗菌制劑研發(fā)過程通常僅關(guān)注對于細菌的殺傷效果，該研究突破了傳統(tǒng)“以菌為本”的研發(fā)思路，轉(zhuǎn)向“宿主導向”的新模式。該治療策略顯著提升了抗生素抗消化道病原菌感染的療效，不僅豐富了合理用藥手段，也為應對全球耐藥危機提供了創(chuàng)新解決方案。文章上線截圖圖1：細菌感染多細胞單層呈現(xiàn)的“邊際效應”圖2：宿主細胞單層結(jié)構(gòu)調(diào)控細菌感染示意圖
    2025-04-22
  • 廣州健康院發(fā)現(xiàn)調(diào)控線粒體趨核分布的關(guān)鍵因素，揭示多能干細胞重編程新機制
    4月17日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉興國與廣州醫(yī)科大學項鴿團隊在Stem Cell Reports期刊上發(fā)表了一篇題為Perinuclear Mitochondrial Clustering for Mesenchymal-to-Epithelial Transition in Pluripotency Induction的文章，鑒定Oct4是介導多能性獲得過程中線粒體趨核分布的關(guān)鍵因子，揭示線粒體趨核分布通過激活Wnt/β-catenin信號通路，而調(diào)控間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化（MET）的新模式。4月17日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉興國與廣州醫(yī)科大學項鴿團隊在Stem Cell Reports期刊上發(fā)表了一篇題為Perinuclear Mitochondrial Clustering for Mesenchymal-to-Epithelial Transition in Pluripotency Induction的文章，鑒定Oct4是介導多能性獲得過程中線粒體趨核分布的關(guān)鍵因子，揭示線粒體趨核分布通過激活Wnt/β-catenin信號通路，而調(diào)控間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化（MET）的新模式。這一發(fā)現(xiàn)進一步擴展了線粒體重塑，特別是線粒體的亞細胞定位變化在多能干細胞獲得進程中的重要作用。該研究是4月9日劉興國與應仲富團隊在Nature Metabolism發(fā)表的關(guān)于線粒體未折疊蛋白反應（Mitochondrial unfolded protein response,UPRmt）調(diào)控MET這一細胞可塑性的持續(xù)性工作。多能干細胞的發(fā)現(xiàn)是現(xiàn)代醫(yī)學的大事件，對于基礎(chǔ)和臨床研究都具有劃時代的意義。從上個世紀多能干細胞誕生以來，人們已經(jīng)通過觀察認識到，與體細胞相比，早期發(fā)育的卵子和各種多能干細胞，都有一個共同的特征：細胞核周圍有明顯的線粒體分布。然而核周分布的線粒體對于干細胞的命運決定有何作用，這一世紀謎題一直沒有答案。團隊首先發(fā)現(xiàn)在三因子（Oct4，Sox2，Klf4）誘導的體細胞重編程早期第三天開始，線粒體呈現(xiàn)趨向細胞核周圍運輸，并一直維持趨核分布。同時發(fā)現(xiàn)三個轉(zhuǎn)錄因子中，只有Oct4可以介導線粒體趨核。Oct4是多能干細胞的標志，它在多能干細胞中的高表達可以激活干細胞多能性維持所必須的編碼蛋白和非編碼RNA。隨著干細胞的分化，Oct4的表達水平會迅速下降。劉興國團隊的發(fā)現(xiàn)表明，Oct4是介導體細胞重編程中線粒體趨核運輸?shù)年P(guān)鍵因子，暗示ESCs（胚胎干細胞）中的線粒體趨核分布也離不開Oct4的調(diào)控作用。轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果也表明，SKO（Yamanaka因子Sox2/Klf4/Oct4三因子）和Oct4單因子都可以激活線粒體趨核運輸相關(guān)復合物的活性，從而激活了線粒體的趨核運輸。基于此，團隊通過RNA干擾抑制了線粒體趨核運輸關(guān)鍵亞基Dynein的活性，發(fā)現(xiàn)體細胞重編程被抑制了。此外，Drp1介導的線粒體分裂也會影響線粒體的趨核分布。初步研究表明，線粒體趨核分布調(diào)控了MET標志蛋白E-cadherin的表達，從而調(diào)控了MET的順利進行。進一步研究表明，線粒體趨核主要是通過激活了Wnt/β-catenin信號，β-catenin不是通過進入細胞核發(fā)揮作用，而是通過直接調(diào)控了MET的關(guān)鍵蛋白E-cadherin的穩(wěn)定性而參與了MET的進行，從而最終調(diào)控多能性獲得。這項研究揭示了在體細胞重編程進程早期，線粒體會呈現(xiàn)趨核分布，這對于體細胞重編程的順利進行不可或缺。線粒體的趨核分布主要是通過激活了Wnt/β-catenin信號通路而上調(diào)了β-catenin的蛋白表達量，上調(diào)的β-catenin可以通過提高MET標志蛋白E-cadherin的穩(wěn)定性進而參與了MET的調(diào)控。間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化（MET）和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）在胚胎發(fā)育、組織再生和癌癥轉(zhuǎn)移發(fā)揮作用，所以線粒體趨核調(diào)控MET具有廣泛的發(fā)育和病理意義。線粒體在細胞骨架上運動，與細胞核的關(guān)系，是“吾棲絲路頭，卿立絲路尾”，在多能性的情況下，讓線粒體“陌上花開，可緩緩歸矣”，趨核到細胞核的身邊。本研究發(fā)現(xiàn)了線粒體趨核調(diào)控MET的新機制，豐富了線粒體重塑調(diào)控多能性獲得的新功能，有望為線粒體重塑調(diào)控細胞命運的理論創(chuàng)新提供參考。本研究由中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、廣州醫(yī)科大學、中國科學院香港創(chuàng)新研究院再生醫(yī)學與健康創(chuàng)新中心和香港大學等多個研究組合作完成。該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學院、廣東省及廣州市科技項目等支持。論文鏈接?圖?線粒體趨核運輸通過調(diào)控間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化影響干細胞多能性獲得
    2025-04-22
  • 亞熱帶生態(tài)所?|?國家重點研發(fā)計劃課題“中低產(chǎn)稻田減障提質(zhì)與產(chǎn)能提升關(guān)鍵技術(shù)”召開2025年度課題推進會
    4月16日，“十四五”國家重點研發(fā)計劃課題“中低產(chǎn)稻田減障提質(zhì)與產(chǎn)能提升關(guān)鍵技術(shù)”課題推進會在中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所召開。課題負責人吳金水研究員、各子課題負責人和項目骨干等參加會議。4月16日，“十四五”國家重點研發(fā)計劃課題“中低產(chǎn)稻田減障提質(zhì)與產(chǎn)能提升關(guān)鍵技術(shù)”課題推進會在中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所召開。課題負責人吳金水研究員、各子課題負責人和項目骨干等參加會議。會上，5個子課題負責人分別就潛漬和瘠薄型中低產(chǎn)稻田障礙消減技術(shù)研發(fā)、抗逆品種篩選和產(chǎn)能提升技術(shù)模式構(gòu)建的實施進展與考核指標完成情況等進行匯報。吳金水圍繞各子課題內(nèi)容和任務、總體指標完成情況作總結(jié)發(fā)言，并對2025年度的重點工作進行部署。他肯定了課題實施以來取得的成果，并指出各子課題要加快推進考核指標的完成，布局典型示范區(qū)建設(shè)和應用效果評價工作，重點圍繞潛漬和瘠薄稻田改良，系統(tǒng)凝練可量化、可推廣的核心標志性成果。本次會議總結(jié)梳理了課題實施過程中存在的問題，并針對性地進行了調(diào)整和布局，為后續(xù)課題的驗收結(jié)題奠定了堅實基礎(chǔ)。該課題最終將形成潛漬和瘠薄型中低產(chǎn)稻田障礙消減與產(chǎn)能提升技術(shù)模式，并進行推廣示范，是“藏糧于地、藏糧于技”的重要體現(xiàn)。會議現(xiàn)場參會合影
    2025-04-18
  • 南海海洋所?|?研究揭示全球海洋熱浪動態(tài)演變規(guī)律
    近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境實驗室（LTO）、全球海洋和氣候研究中心（GOCRC）以及廣東省海洋遙感重點實驗室（LORS）的王春在研究員團隊，以時空聯(lián)動視角識別并追蹤了全球無冰帶海洋熱浪（MHW）的時空結(jié)構(gòu)與動態(tài)移動特征。相關(guān)研究成果發(fā)表在Geophysical Research Letters上。碩士研究生任杰為論文第一作者，研究員王春在為通訊作者，副研究員姚玉龍為共同作者。以往針對MHW的研究通常將時間維度與空間維度分開，只關(guān)注特定區(qū)域內(nèi)MHW的時間變化特征，或某一特定時段內(nèi)的空間變化。然而，多數(shù)MHW的形成和發(fā)展是一個從“產(chǎn)生”到“發(fā)展”再到“消亡”，并在空間上延展或移動的動態(tài)過程（圖1）。因此，本研究從時空三維視角（時間×經(jīng)度×緯度）出發(fā)，首先構(gòu)建了一種識別時空連續(xù)型MHW新方法（Spatiotemporally Continuous Marine Heatwaves，SCMHWs），然后依據(jù)持續(xù)時間（D）、面積（A）和強度（I）三個維度是否極端（N: Normal;E: Extreme），將SCMHWs分為8個類型，并探究了主要類型時空移動特征。該研究旨在以時空聯(lián)動的視角揭示全球海洋無冰帶范圍內(nèi)時空連續(xù)海洋熱浪的時空結(jié)構(gòu)與動態(tài)特征。1982-2022年全球共有6605個SCMHWs被識別，其中DNAEIN，DNANIE，DEAEIN和DEAEIE型發(fā)生頻繁，強度較高的區(qū)域主要出現(xiàn)在西邊界流及其延伸體區(qū)域、厄加勒斯溢流區(qū)、赤道中東太平洋區(qū)域等（圖2）。值得注意的是，平均強度處在高風險等級的類型（圖2(c)和2(e)）僅在上述特定區(qū)域出現(xiàn)，這可能與渦旋活動密切相關(guān)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)SCMHWs多數(shù)沿東西方向移動，且在過去幾十年中呈現(xiàn)頻率增加、持續(xù)時間延長、覆蓋范圍擴大、移動距離增加但移動速減慢的變化趨勢。本研究從時空聯(lián)動的視角出發(fā)，提出的識別與分類時空連續(xù)海洋熱浪的新方法不僅揭示了海洋熱浪的時空結(jié)構(gòu)與動態(tài)特征，豐富了海洋熱浪研究的方法體系，同時也為海洋熱浪的風險評估和預測提供了新思路。本研究由國家自然科學基金重大項目、國家自然科學基金合作創(chuàng)新研究團隊項目、中國科學院戰(zhàn)略先導科技專項項目、中國科學院南海海洋研究所發(fā)展基金等共同資助。相關(guān)論文信息：Ren,J.,Wang,C.,& Yao,Y. (2025). Spatiotemporally continuous marine heatwaves: A novel clustering approach reveals increasing frequency,duration,area,intensity,and movement distance. Geophysical Research Letters,52,e2024GL113211.論文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL113211圖1（a）時空連續(xù)海洋熱浪（SCMHW）的三維示意圖，其中X軸、Y軸和Z軸分別表示經(jīng)度、緯度和時間，填色部分表示平均強度。（b）SCMHW在不同平面的投影示意圖，填色部分圖2（a）不同類型SCMHWs的數(shù)量關(guān)系，持續(xù)時間：Duration（D）；影響面積：Area（A）；平均強度：Mean-Intensity（I），上角標中普通水平為Normal（N），極端水平為Extreme（E）。（b,c,d,e） DNAEIN，DNANIE，DEAEIN和DEAEIE?型的空間分布。填色區(qū)域表示歷史時期這些類型SCMHWs的平均強度，空白區(qū)域表示未發(fā)生過該類型的SCMHWs。
    2025-04-14