科研進(jìn)展
  • 《中國木蘭科及其珍稀瀕危植物彩色圖譜》出版
    ????中國植物學(xué)木蘭科領(lǐng)域?qū)W術(shù)新著《中國木蘭科及其珍稀瀕危植物彩色圖譜》，在2024年10月正式出版。該書是由中國科學(xué)院華南國家植物園享受國務(wù)院政府特殊津貼的專家——87歲高齡的退休高級工程師周仁章先生，集畢生學(xué)術(shù)科研成果，耗時(shí)數(shù)年編著而成。全書系統(tǒng)、專業(yè)地介紹了中國木蘭科及其珍稀瀕危植物的現(xiàn)狀和在全國分布情況。????周仁章先生從1977年７月至1998年一直都在華南植物園引種室工作，負(fù)責(zé)中國科學(xué)院、國家環(huán)保局、自然科學(xué)基金委下達(dá)和資助的重點(diǎn)課題“中國木蘭科植物種質(zhì)保存和開發(fā)利用研究課題”及國家重點(diǎn)保護(hù)的植物“紅皮書”木蘭科種類的調(diào)查、引種、繁殖、種質(zhì)保存及編寫工作。其中，“中國木蘭科植物種質(zhì)保存和開發(fā)利用研究課題”成果獲得中國科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)?！吨袊咎m科及其珍稀瀕危植物彩色圖譜》匯集了周仁章先生收集的木蘭科及其珍稀瀕危植物第一手資料和圖片，該書內(nèi)容豐富，全書51萬多字，配圖961幅，印制精良。為廣大植物工作者進(jìn)行木蘭科的研究提供了參考資料，同時(shí)也為園林、園藝工作者及在校師生對木蘭科植物、花卉愛好者識(shí)別種類提供參考。該書分為兩部分，第一部分簡要地介紹了木蘭科植物特征、開發(fā)利用價(jià)值、形態(tài)特征與分類分布、生態(tài)學(xué)和生物學(xué)特征、引種繁殖技術(shù)等；第二部分是該書的主要內(nèi)容，為植物各論，介紹國家重點(diǎn)保護(hù)的珍稀瀕危植物種類32種，介紹木蘭科觀賞及園林綠化種類125種。????周仁章先生主持創(chuàng)建了華南國家植物園面積達(dá)0.12平方公里、全世界保存木蘭科植物種類最多的木蘭科植物專類園——木蘭園，并同時(shí)建立華南珍稀瀕危植物繁殖中心。周仁章先生歷經(jīng)?20多年的野外調(diào)查采集，木蘭園內(nèi)現(xiàn)共收集引種遷地保存11屬160多種，華南珍稀瀕危植物繁殖中心收集引種國家重點(diǎn)保護(hù)的珍稀瀕危植物230種，為國家研究保存瀕危植物作出了較大貢獻(xiàn)。?書籍封面
    2024-10-14
  • 華南植物園再次發(fā)現(xiàn)和拯救保護(hù)“消失”近百年的極危植物——毛柄木樨
    ?桂花是我國傳統(tǒng)十大名花之一，被稱為花中月老，它是木樨科木樨屬植物的統(tǒng)稱。木樨屬約30種，分布于亞洲東南部和美洲，我國分布有25種3變種，代表物種木樨（Osmanthus fragrans (Thunb.) Lour.），即桂花，是我國著名的香料植物。其花清雅高潔，香飄四溢，享有“香飄十里”的美譽(yù)，是集綠化、美化、香化于一體的優(yōu)良園林觀賞樹種。由于其觀賞價(jià)值高，經(jīng)過長久的人工栽培選擇和天然雜交，已形成了四個(gè)品種群百余個(gè)品種。盡管桂花的栽培品種數(shù)量龐大，但木樨屬植物的引種保育現(xiàn)狀并不理想。目前，僅有10余種木樨屬植物被引種栽培，大量的種類尚存在保育空缺，甚至有的物種長期在野外沒有被監(jiān)測到，其中毛柄木樨就已經(jīng)“消失”了長達(dá)九十一年之久（圖1）。圖1：毛柄木樨圖版毛柄木樨的發(fā)現(xiàn)之史實(shí)?據(jù)標(biāo)本和文獻(xiàn)資料記載，嶺南大學(xué)曾懷德（W. T. Tsang）先生于1932年在廣東省（Kwangtung）大埔縣（Tapu district）銅鼓山（Tung Koo Shan）首次采集到一種木樨屬植物標(biāo)本，采集編號(hào)：W. T. Tsang 21629，存放在嶺南大學(xué)標(biāo)本館。此后，同號(hào)標(biāo)本先后輾轉(zhuǎn)至中山大學(xué)植物標(biāo)本館（SYS）、華南植物園標(biāo)本館（IBSC）、中國科學(xué)院植物研究所植物標(biāo)本館（PE）、英國皇家植物園—邱園標(biāo)本館（K）和紐約植物園標(biāo)本館（NY）等國內(nèi)外標(biāo)本館（圖2）。1932年，哈佛大學(xué)植物學(xué)家E. D. Merrill初步將其鑒定為木樨（Osmanthus fragrans Lour.）。1956年，賈良智教授認(rèn)為該種可能是新種，擬定名為毛柄木樨（Osmanthus pubipedicellatus Chia）（裸名，未正式發(fā)表）。1958年，P. S. Green在對NY的木樨屬標(biāo)本進(jìn)行鑒定時(shí)發(fā)現(xiàn)該號(hào)標(biāo)本花部特征和葉柄毛被情況與木樨屬其他物種表現(xiàn)出差異，將其暫定為疑似新種（Osmanthus species ‘C’）并進(jìn)行了描述。1977年，張宏達(dá)教授將館藏在PE的兩份標(biāo)本定名為秀麗桂花（Osmanthus elegans Chang），但也沒有正式發(fā)表。此后，張宏達(dá)教授通過多方查閱文獻(xiàn)和標(biāo)本將其確定為新種，并于1982年，正式以毛柄木樨（Osmanthus pubipedicellatus Chia ex H.T. Chang）的名稱發(fā)表在中山大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版。至此，時(shí)隔50年，毛柄木樨終于有了自己的“戶口”。圖2：毛柄木樨模式標(biāo)本（W. T. Tsang 21629）毛柄木樨的“消失”?然而，自1932年毛柄木樨首次被曾懷德采集，近百年來，再無其蹤跡報(bào)道。我們在中國植物圖像庫（PPBC,https://ppbc.iplant.cn/sp/26412）上查閱到有關(guān)毛柄木樨的圖片記錄均來自武漢植物園，其葉緣具明顯鋸齒（圖3），與毛柄木樨特征并不相符。圖3：中國植物圖像庫（PPBC）有關(guān)毛柄木樨的記錄（喬娣攝）?從中國數(shù)字植物標(biāo)本館（CVH,https://www.cvh.ac.cn/）、中國國家標(biāo)本資源平臺(tái)（NSII,http://www.nsii.org.cn/2017/home.php）以及全球生物多樣性信息機(jī)構(gòu)（GBIF,https://www.gbif.org/）等標(biāo)本網(wǎng)絡(luò)共享平臺(tái)僅查閱到一條除模式標(biāo)本以外的毛柄木樨標(biāo)本記錄，該標(biāo)本由李丙貴和萬紹賓于1975采自湖南江華。該標(biāo)本葉先端漸尖，而非長漸尖，葉基闊楔形而非狹楔形（圖4），兩者相去甚遠(yuǎn)，也應(yīng)為毛柄木樨的錯(cuò)誤鑒定。因此，歷經(jīng)九十余年，真正的毛柄木樨一直沒有被監(jiān)測到。圖4：模式標(biāo)本以外的毛柄木樨標(biāo)本記錄毛柄木樨的再次發(fā)現(xiàn)?2022年，華南植物園高級工程師寧祖林在對廣東省珍稀瀕危植物遷地保育現(xiàn)狀評估時(shí)發(fā)現(xiàn)廣東省特有的國家重點(diǎn)保護(hù)極危植物毛柄木樨未被廣東省植物園等相關(guān)遷地保護(hù)機(jī)構(gòu)收集保存，進(jìn)而對其進(jìn)行文獻(xiàn)資料檢索、標(biāo)本查閱、在線數(shù)據(jù)庫檢索和相關(guān)專家咨詢，進(jìn)一步確認(rèn)尚無相關(guān)采集監(jiān)測記錄。為了尋找這一珍稀瀕危植物。2023年2月，寧祖林帶領(lǐng)華南植物園引種保育團(tuán)隊(duì)前往毛柄木樨模式產(chǎn)地進(jìn)行考察，同時(shí)攜帶模式標(biāo)本彩色打印照片對周邊村民進(jìn)行走訪調(diào)查以尋找毛柄木樨蹤跡（圖5）。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)調(diào)查和細(xì)致辨識(shí)，最終尋找到了與模式標(biāo)本葉形極為相似的植株，并相繼在9月份和10月份采集到具花和果實(shí)的標(biāo)本（圖6）。圖5：野外考察尋找毛柄木樨圖6：毛柄木樨花和果毛柄木樨“真身”驗(yàn)證?為了確認(rèn)我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)的木樨屬物種就是1932年曾懷德所采集的毛柄木樨，一方面對照模式標(biāo)本進(jìn)行形態(tài)特征鑒定，同時(shí)對模式標(biāo)本采集DNA樣品進(jìn)行分子鑒定。形態(tài)特征鑒定：我們對毛柄木樨野外種群進(jìn)行了持續(xù)監(jiān)測，并觀察到葉柄和花梗被毛特征并不穩(wěn)定，存在無毛個(gè)體。通過葉、花、果形態(tài)特征觀測，發(fā)現(xiàn)有毛個(gè)體和無毛個(gè)體的特征與模式標(biāo)本極為相似，將其鑒定為毛柄木樨（圖7），并補(bǔ)充了毛被、果實(shí)和種子形態(tài)特征描述。毛柄木樨與狹葉木樨形態(tài)特征更為接近，但狹葉木樨花梗無毛，葉片狹橢圓形至披針形，先端長漸尖，呈長尾狀，可較好的區(qū)分（圖8）。圖7：新采集毛柄木樨標(biāo)本與主模式標(biāo)本形態(tài)比較圖8. 狹葉木樨 Osmanthus attenuates系統(tǒng)發(fā)育分析：為了進(jìn)一步確認(rèn)我們所采集的個(gè)體即為毛柄木樨，分別從中山大學(xué)標(biāo)本館（SYS）館藏的主模式標(biāo)本、華南植物園標(biāo)本館（SCBG）和邱園標(biāo)本館（K）館藏的等模式標(biāo)本上取了少量葉片進(jìn)行DNA提取。最終，在邱園Molecular Biology and DNA Bank工作人員Imalka Kahandawala和Angela Biro的幫助下，從保存在邱園標(biāo)本館近百年的等模式標(biāo)本（Tsang W.T. 21629,Sept. 8-29,1932）葉片材料提取到DNA樣品（圖9），成功“復(fù)活”了珍稀植物毛柄木樨。結(jié)合我們采集的毛柄木樨疑似個(gè)體DNA樣品，經(jīng)過一系列處理，基于核ITS和葉綠體matK,trnL-trnF,trnS-trnG和trnT-trnL五個(gè)片段構(gòu)建了毛柄木樨及其近緣物種的系統(tǒng)發(fā)育樹，從分子證據(jù)證明了我們所采集的木樨屬植物個(gè)體即為毛柄木樨。有毛個(gè)體和無毛個(gè)體也聚集在一枝，支持形態(tài)特征鑒定結(jié)果（圖10）。至此，“消失”近百年的國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物毛柄木樨真身得到確認(rèn)。圖9：從保存在邱園標(biāo)本館（K）的毛柄木樨等模式標(biāo)本上提取的DNA樣品圖10：木樨屬及其近緣類群系統(tǒng)發(fā)育樹拯救保護(hù)行動(dòng)種群及其生境調(diào)查：為摸清毛柄木樨種群數(shù)量，探究其瀕危原因，我們對毛柄木樨種群進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測和群落樣方調(diào)查（圖11），對其群落特征和種群動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析。調(diào)查發(fā)現(xiàn)毛柄木樨野外種群個(gè)體數(shù)僅11株，初步分析其瀕危原因主要存在以下幾個(gè)方面：（1）毛柄木樨伴生物種豐富，涉及42科67屬103種，群落上層分布較多殼斗科和樟科高大喬木樹種，林下郁閉度高，光照不足；（2）缺乏幼苗和小樹，種群齡級結(jié)構(gòu)呈單峰型，未來有衰退趨勢；（3）種群齡級結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)指數(shù)顯示種群不穩(wěn)定且易受外界環(huán)境干擾；（4）存在生殖問題，花量大但結(jié)實(shí)率低、果實(shí)早落、成熟果實(shí)脫落后被動(dòng)物啃食、種子易于腐爛、林下凋落物過厚且郁閉度高影響種子自然萌發(fā)更新。有關(guān)毛柄木樨的遺傳多樣性及部分瀕危原因有待于進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)。圖11：毛柄木樨樣方調(diào)查團(tuán)隊(duì)種苗繁育工作：我們在野外監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)毛柄木樨開花量大，但結(jié)實(shí)率低，枝條上僅見到零星果實(shí)，也沒有在林下找到幼苗。因此，對其開展搶救保護(hù)工作勢在必行，當(dāng)務(wù)之急是解決其繁殖技術(shù)，培育種苗復(fù)壯種群。幸運(yùn)的是，在2023年9月監(jiān)測到毛柄木樨開花，結(jié)合花和葉片形態(tài)特征初步將其鑒定為毛柄木樨之后，我們便采集了部分枝條帶回植物園進(jìn)行扦插繁殖實(shí)驗(yàn)。在種苗繁育組人員的努力下成功突破其扦插繁殖關(guān)鍵技術(shù)，并對種群全部個(gè)體進(jìn)行扦插繁殖獲得種苗（圖12），成功將毛柄木樨野外種群基因克隆復(fù)制保存在華南植物園。同時(shí)，我們也在持續(xù)監(jiān)測毛柄木樨野外種群開花結(jié)實(shí)、果實(shí)發(fā)育及種子萌發(fā)等情況。2024年2月下旬，果實(shí)成熟脫落，掉落在林下地上的果實(shí)有的完全腐爛，有的被動(dòng)物啃食后僅留下了殘殼（圖13）。我們僅收集到4粒完整的種子（圖14），這些種子在播種十多天后均在基質(zhì)中腐爛，未能萌發(fā)出種苗。圖12：扦插繁殖的小苗圖13：動(dòng)物啃食后殘留的軀殼圖14：僅剩的4顆完整的種子?該研究工作基于1932年采集的毛柄木樨模式標(biāo)本形態(tài)特征和DNA分子證據(jù)證實(shí)了廣東特有國家重點(diǎn)保護(hù)極危植物毛柄木樨的再次發(fā)現(xiàn)，并補(bǔ)充了該物種的物候和形態(tài)特征描述，同時(shí)對其種群和群落特征進(jìn)行了調(diào)查分析，初步揭示了毛柄木樨種群動(dòng)態(tài)和瀕危原因，研究結(jié)果對珍稀植物毛柄木樨的保護(hù)和資源利用具有重要科學(xué)意義。相關(guān)研究結(jié)果已近日在線發(fā)表于生物多樣性領(lǐng)域?qū)I(yè)期刊Biological Diversity上。華南植物園謝丹工程師為論文第一作者，寧祖林高級工程師為論文通訊作者，徐一大、劉蓉、董書鵬和邱園Imalka Kahandawala和Angela Biro參與了相關(guān)工作。同時(shí)，該工作得到中國科學(xué)院昆明植物所張志榮，中山大學(xué)廖文波、羅麗娟和王亞榮，仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院胡秀，華南植物園廖景平、顏海飛、涂鐵要、曾佑派、湯銀珠、許炳強(qiáng)、陳玲、倪靜波、李冬梅、李夢靈、李守潔、劉華、鄒璞、張煒、古詩然等老師的幫助，在此一并致謝。該研究得到廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研究計(jì)劃項(xiàng)目和2023年中央林業(yè)草原生態(tài)保護(hù)恢復(fù)資金國家重點(diǎn)野生動(dòng)植物保護(hù)補(bǔ)助項(xiàng)目的支持。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bod2.12018.
    2024-10-14
  • 華南植物園在樹蕨保護(hù)基因組學(xué)研究取得進(jìn)展
    ????樹蕨是一類形態(tài)獨(dú)特的同型孢子植物，具有高大的樹狀主干和大型羽狀復(fù)葉。大部分樹蕨種類屬于桫欏科（Cyatheaceae），廣泛分布于全球的熱帶、亞熱帶和南溫帶地區(qū)。在全球范圍內(nèi)，桫欏科物種正由于自然和人為原因迅速減少。目前，它們已被列入《瀕危野生動(dòng)植物種國際貿(mào)易公約》（CITES）附錄II。同時(shí)，許多桫欏科物種也被列入國際自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）紅色名錄。在我國，除小黑桫欏和粗齒桫欏外，桫欏科植物均被列為國家二級重點(diǎn)保護(hù)野生植物。????同型孢子蕨類植物具有獨(dú)特的交配系統(tǒng)，既可以像被子植物一樣進(jìn)行配子體間異交或自交，還能通過單個(gè)配子體產(chǎn)生的卵子和精子結(jié)合，完成配子體內(nèi)自交。這種繁殖方式能在一代之內(nèi)形成完全純和的子代，是自交的一種極端形式。當(dāng)同型孢子蕨類發(fā)生配子體內(nèi)自交時(shí)，其面臨的遺傳學(xué)后果可能比被子植物自交更加嚴(yán)重。蕨類植物獨(dú)特的繁殖方式可能對其進(jìn)化產(chǎn)生重要影響，但目前我們對其認(rèn)識(shí)仍十分有限。????中國科學(xué)院華南植物園康明研究團(tuán)隊(duì)基于三種桫欏屬(Alsophila)植物的全基因組重測序數(shù)據(jù)，系統(tǒng)比較了同型孢子蕨類植物基因組水平的近交和遺傳負(fù)荷。結(jié)果顯示，桫欏（Alsophila?spinulosa）表現(xiàn)出極高的近交（FROH=0.83），而中華桫欏（A. costularis,FROH=0.07）和陰生桫欏（A. latebrosa,FROH=0.04）則主要為異交。盡管桫欏具有更廣泛的地理分布，但其表現(xiàn)出極低的遺傳多樣性。種群歷史分析揭示，桫欏的種群規(guī)模長期處于持續(xù)下降狀態(tài)，提示其近交可能源自較遠(yuǎn)的歷史時(shí)期。遺傳負(fù)荷的比較顯示，桫欏中有害突變整體減少，說明長期的近交與極小的有效種群大小可能加強(qiáng)了種群的凈化作用效率，有效清除了群體內(nèi)強(qiáng)有害突變，維持了桫欏的長期生存。然而，隱藏負(fù)荷向現(xiàn)實(shí)負(fù)荷的轉(zhuǎn)化仍會(huì)對其未來生存構(gòu)成潛在威脅。該研究揭示了同型孢子蕨類植物中近交與突變負(fù)荷之間復(fù)雜的進(jìn)化關(guān)系，不僅有助于我們理解蕨類植物的進(jìn)化歷史與生存策略，也為其保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。????相關(guān)的研究成果于近期發(fā)表在植物學(xué)重要期刊The Plant Journal上。華南植物園康明研究員為論文通訊作者，博士后易慧琴為第一作者，王靜研究員和董仕勇研究員為論文共同作者。本研究工作得到廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃、廣東基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究旗艦項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金的資助。圖1. 三種桫欏屬植物的野生群落（從左到右：桫欏，中華桫欏，陰生桫欏）圖2. 三種桫欏屬植物采樣分布及群體遺傳結(jié)構(gòu)圖3. 三種桫欏屬植物基因組遺傳多樣性及近交程度圖4. 三種桫欏屬植物基因組遺傳負(fù)荷
    2024-10-14
  • 青藏高原深部動(dòng)力學(xué)過程與地表響應(yīng)機(jī)制研究取得重要進(jìn)展
    近日，中國科學(xué)院邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王志及其合作者，在青藏高原深部動(dòng)力學(xué)過程與高原隆升和巖漿活動(dòng)的響應(yīng)機(jī)制研究中取得了重要突破，相關(guān)研究成果發(fā)表在《Earth and Planetary Science Letters》（EPSL）/《地球與行星科學(xué)通訊》上。實(shí)驗(yàn)室研究員王志為論文并列第一作者和共同通訊作者，博士伏毅和院士林間為共同作者。青藏高原是亞洲乃至全球地貌和氣候動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵區(qū)域。印度大陸與亞洲大陸的碰撞是新生代最重大的全球地質(zhì)事件之一，這一事件深刻地塑造了青藏高原和喜馬拉雅山脈等顯著地貌特征。理解這一碰撞的動(dòng)力學(xué)對于理解區(qū)域和全球氣候變化至關(guān)重要。盡管已有研究表明全球古氣候變化與青藏高原火山活動(dòng)之間可能存在聯(lián)系，但深部地質(zhì)過程及其對地表環(huán)境演變（如地貌變化和氣候波動(dòng)）的影響仍存在不確定性。王志團(tuán)隊(duì)利用地震數(shù)據(jù)和全球體波成像新技術(shù)，獲得了印度-青藏高原構(gòu)造域的地幔速度結(jié)構(gòu)，并結(jié)合青藏高原各地火山年齡、化學(xué)組成和古海拔記錄的數(shù)據(jù)集，識(shí)別出了高原演化過程中的空間-時(shí)間分布模式和深部地質(zhì)過程。研究揭示了多階段板塊俯沖過程與火山活動(dòng)（56-44、44-28、28-18、18-0百萬年）和板塊抬升的離散、間歇性事件之間的相關(guān)性，并提出了一種多階段板塊俯沖和雙側(cè)斷裂的深部動(dòng)力學(xué)模型。該模型認(rèn)為，雙向俯沖和巖石圈的重力沉降導(dǎo)致了青藏高原內(nèi)廣泛的火山活動(dòng)和間歇性隆升，同時(shí)對青藏高原的氣候模式產(chǎn)生了重大影響。該項(xiàng)研究為將巖石圈和地幔過程與青藏高原表面現(xiàn)象聯(lián)系起來建立了一個(gè)系統(tǒng)的框架，有助于解釋巖石圈俯沖、斷裂和拆沉等俯沖過程對地表火山活動(dòng)、高原抬升和全球氣候變化之間的相互作用關(guān)系。研究團(tuán)隊(duì)還包括西南石油大學(xué)教授王劍、付修根和沈利軍等，澳大利亞昆士蘭大學(xué)博士王選策，澳大利亞科廷大學(xué)教授S.A. Wilde。該研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和第二次青藏科學(xué)考察基金項(xiàng)目等聯(lián)合資助。論文信息：Jian Wang?,Zhi Wang#?,Xiugen Fu#,Xuan-Ce Wang#,Simon A. Wilde,Yi Fu,Jian Lin,Hengye Wei,Lijun Shen,Gang Rao,Ahmed Mansour. Control of subduction and slab break-off on volcanism and uplift of the Tibetan Plateau. Earth and Planetary Science Letters 647,119057,2024.論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24004898圖1?印度-青藏地幔速度結(jié)構(gòu)（a-f）和青藏高原多階段板塊俯沖和雙側(cè)斷裂深部動(dòng)力學(xué)模型(g)圖2?周期性巖漿活動(dòng)和古氣候變化的巖石地球化學(xué)證據(jù). (a)地表巖漿活動(dòng)周期;（b）青藏高原和全球氣候變化;（c）地球化學(xué)同位素特征隨年齡變化；(d)高原古高度隨年齡變化
    2024-10-12
  • 楊傳茂等-NC：華北克拉通板內(nèi)花崗巖和玄武巖中磷灰石低δD值揭示水的深部起源
    水對大陸地殼部分熔融形成花崗巖至關(guān)重要，但其具體來源尚不清楚?？拷系幕』◢弾r中的水主要來自于俯沖板塊的脫水作用。然而，這一機(jī)制在解釋陸內(nèi)花崗巖的形成時(shí)遇到了挑戰(zhàn)，因?yàn)檫h(yuǎn)離俯沖帶的陸內(nèi)區(qū)域難以直接獲得來自俯沖板塊的水。華北克拉通作為一個(gè)典型案例，其內(nèi)部在晚中生代時(shí)形成了大量的花崗巖，是研究陸內(nèi)花崗巖中水來源的理想地區(qū)（圖1）。圖1 中國東部和遼東半島區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和花崗巖分布近日，中國科學(xué)院廣州地化所徐義剛院士團(tuán)隊(duì)的楊傳茂博士后等，聯(lián)合長江大學(xué)夏小平教授和中國科學(xué)院地質(zhì)地球所楊進(jìn)輝研究員等，對華北克拉通東北部遼東半島侏羅紀(jì)-早白堊世的多個(gè)花崗巖體的磷灰石、黑云母和角閃石以及早白堊世義縣組玄武巖的磷灰石行了H同位素測定。結(jié)果表明早白堊世的花崗巖（δD為-203‰至-127‰）和玄武巖（δD為-197‰至-107‰）中的磷灰石顯示出極低的δD值，這與侏羅紀(jì)花崗巖中相對較高的δD值（-137‰至-47‰）形成鮮明對比。這些磷灰石在結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分上均未顯示出蝕變的特征，另外結(jié)合磷灰石單礦物與鋯石中磷灰石包裹體中幾乎相同的揮發(fā)份含量以及含水礦物的H同位素組成排除了磷灰石結(jié)晶后脫氣和蝕變對H同位素組成的顯著影響（圖2），因而磷灰石H同位素代表了初始熔體的H同位素組成。圖2 花崗巖磷灰石單礦物和鋯石中磷灰石包裹體揮發(fā)份含量以及磷灰石和含水礦物的H同位素組成侏羅紀(jì)和早白堊世花崗巖為殼幔巖漿混合成因，其H同位素也繼承了地殼和地幔的H同位素組成。兩個(gè)時(shí)期的花崗巖具有共同的大陸地殼端元，而截然不同的地幔端元（圖3）。相比于侏羅紀(jì)，早白堊世花崗巖中包含了極低δD值的交代地幔組分。因板片俯沖脫水過程中，D傾向于進(jìn)入板片脫出的流體中，使得隨著俯沖深度增加，板片的δD值不斷降低，在地幔過渡帶可能出現(xiàn)極低的δD值。相比于侏羅紀(jì)花崗巖，早白堊世花崗巖和玄武巖磷灰石的偏低的H同位素組成指示早白堊世巖漿中的水來源于更深的俯沖板片，可能有地幔過渡帶的貢獻(xiàn)。從侏羅紀(jì)到早白堊世H同位素組成的變化與古太平洋板塊俯沖作用密切相關(guān)。古太平洋板塊在侏羅紀(jì)沿巖石圈底部前進(jìn)俯沖，溫度相對較低，板片在淺部脫水量較少，相對較高δD的水被帶入深部，釋放之后交代上覆地幔并進(jìn)入地殼，形成相對富集D的花崗巖（圖4）。到早白堊世，板塊轉(zhuǎn)變?yōu)楹笸烁_，俯沖角度增大，俯沖板片進(jìn)入地幔過渡帶，在其上方形成了大地幔楔，導(dǎo)致地幔過渡帶中水上升到淺部交代巖石圈地幔，并最終流入地殼形成晚中生代花崗巖（圖4）。圖3 花崗巖磷灰石H同位素和氧同位素相關(guān)圖解圖4 侏羅紀(jì)和早白堊世花崗巖成因模式圖這項(xiàng)研究不僅為華北克拉通內(nèi)部花崗巖中水的深部起源提供了證據(jù)，豐富了對花崗巖形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)，而且展示了磷灰石H同位素在示蹤地球內(nèi)部水循環(huán)方面的巨大潛力。此外，這項(xiàng)工作還提供了一個(gè)可驗(yàn)證模型，更大時(shí)空范圍的花崗巖和玄武巖H同位素的研究可對該模型做進(jìn)一步約束。相關(guān)成果近期發(fā)表于《Nature Communications》。楊傳茂為文章第一作者，徐義剛和夏小平為通訊作者。該項(xiàng)研究成果獲得了國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所所長基金等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。論文信息：Chuan-Mao Yang（楊傳茂），Yi-Gang Xu*（徐義剛），Xiao-Ping Xia*（夏小平），Jin-Hui Yang（楊進(jìn)輝），Xiao-Long Huang（黃小龍），Christopher J. Spencer，Jin-Feng Sun（孫金鳳），Qing Yang（楊晴），2024. Light δD apatites reveal deep origin water in North China Craton intracontinental granites and basalts. Nature?Communications?15,8727.論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53133-4
    2024-10-11
  • 廣州健康院建立疾病細(xì)胞譜系追溯歌舞伎綜合征發(fā)病機(jī)制
    近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院陳捷凱課題組與中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院鄒小兵課題組合作在Science Bulletin上發(fā)表研究論文KMT2D deficiency leads to cellular developmental disorders and enhancerdysregulation in neural-crest-containing brain organoids，闡明了KMT2D失活致病的發(fā)育分子機(jī)制。表觀遺傳調(diào)控基因KMT2D是KABUKI綜合征（歌舞伎綜合征）確定的遺傳致病基因，患者表現(xiàn)出特殊面容、智力障礙及心臟結(jié)構(gòu)異常等癥狀。該癥狀受多個(gè)細(xì)胞譜系影響，包括神經(jīng)元、神經(jīng)嵴等，但過去的研究主要集中在干細(xì)胞與癌細(xì)胞等模型中研究KMT2D的功能，對神經(jīng)元與神經(jīng)嵴發(fā)育的表觀機(jī)制知之甚少。研究團(tuán)隊(duì)利用人胚胎干細(xì)胞以及KABUKI綜合征患者家系iPS細(xì)胞，建立含神經(jīng)嵴的類腦器官分化模型。研究發(fā)現(xiàn)KMT2D失活后，Roof plate樣細(xì)胞無法正常激活WNT3A的核心增強(qiáng)子，微環(huán)境WNT信號(hào)活性不足，從而導(dǎo)致神經(jīng)干細(xì)胞提前分化且異常傾向抑制性神經(jīng)元譜系方向，同時(shí)導(dǎo)致神經(jīng)嵴譜系分化障礙；進(jìn)一步通過WNT3A增強(qiáng)子敲除的人胚胎干細(xì)胞模型和?Kmt2d?突變小鼠模型驗(yàn)證了這一結(jié)論，同時(shí)在KMT2D-KO類腦器官的分化培養(yǎng)中添加WNT信號(hào)通路激動(dòng)劑或WNT3A蛋白，成功在類器官水平上挽救了該疾病表型。經(jīng)過多年潛心研究和技術(shù)積累，陳捷凱課題組及合作課題組不僅克服了iPS細(xì)胞質(zhì)量控制和基因編輯的難題，還成功地將iPS技術(shù)與類器官等分化模型相結(jié)合，構(gòu)建出能夠模擬人類神經(jīng)發(fā)育過程并表征疾病發(fā)生機(jī)制的研究模型。該研究攻克了KMT2D-KABUKI綜合征研究的難點(diǎn)，確立了iPS疾病模型和疾病細(xì)胞譜系研究范式的有效性。這一創(chuàng)新性的疾病細(xì)胞譜系研究平臺(tái)精準(zhǔn)溯源“病根”，為深入解析神經(jīng)發(fā)育障礙疾病的致病機(jī)制提供了強(qiáng)有力的工具。廣州健康院陳捷凱研究員、汪捷副研究員和中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院主任醫(yī)生鄒小兵為論文的共同通訊作者，廣州健康院博士后單紫筠、中國科學(xué)院香港創(chuàng)新研究院博士后趙穎穎、廣州健康院博士生陳秀玉、中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院主治醫(yī)生詹國棟為論文的共同第一作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、廣州市科技計(jì)劃、珠江人才招募計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。論文鏈接KMT2D失活致病分子機(jī)制圖
    2024-09-27
  • 華南植物園發(fā)現(xiàn)植物資源輸入可快速改變熱帶森林土壤溶解性有機(jī)質(zhì)組成
    ???土壤溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM) 是土壤有機(jī)質(zhì)中最為活躍且能被生物可利用的組分，在土壤有機(jī)碳（SOC）積累及其穩(wěn)定性中扮演著關(guān)鍵角色。植物資源輸入改變將會(huì)影響到土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)，但目前尚不清楚植物資源輸入如何影響熱帶森林土壤DOM組成及其與SOC吸附的關(guān)系。????基于在鼎湖山自然保護(hù)區(qū)熱帶原始林建立的植物資源輸入改變試驗(yàn)研究平臺(tái)，華南植物園氮素生物地球化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)（PI：魯顯楷）結(jié)合多種實(shí)驗(yàn)手段探討了土壤DOM的數(shù)量、光學(xué)性質(zhì)和分子水平特征等對植物資源輸入改變的響應(yīng)。研究表明，植物資源輸入改變在短期內(nèi)（處理8個(gè)月后）就能顯著改變DOM的光學(xué)性質(zhì)，其中影響最為顯著的為腐殖質(zhì)指數(shù)（humification index）和三種指示不同有機(jī)質(zhì)來源的熒光組分（fluorescent components）。在凋落物去除和植物資源輸入整體去除的處理樣方中，O/C比、等效雙鍵數(shù)（double-bond equivalent）、芳香指數(shù)（aromaticity index）和富含羧酸的脂環(huán)分子化合物（proportion of carboxyl-rich alicyclic molecules）均顯著增加，而可被生物利用（H/C比>1.5）的DOM組分的百分比顯著下降。此外，與對照相比，木質(zhì)素和單寧等頑固性組分的百分比在這兩種處理中增加超過20%以上。本研究對深入探討植物資源輸入改變條件下土壤DOM動(dòng)力學(xué)與有機(jī)碳吸附的關(guān)聯(lián)機(jī)制具有重要意義。????相關(guān)研究結(jié)果已近期發(fā)表在國際經(jīng)典學(xué)術(shù)期刊Geoderma（IF5-year= 6.7）上。華南植物園為第一和通訊作者單位，魯顯楷研究員為通訊作者，已出站博士后牛國祥（現(xiàn)為廬山植物園副研究員）第一作者，其他共同作者包括華南植物園的禤映雪、毛慶功與陳偉斌博士，以及南方科技大學(xué)的王俊堅(jiān)研究員等。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助。文獻(xiàn)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.117047圖1. 植物資源輸入對熱帶原始林森林土壤DOM光譜性質(zhì)（左）和不同功能組分相對豐度（右）的影響。圖2. 植物資源輸入對熱帶原始林森林土壤DOM光譜性質(zhì)（上圖）和不同功能組分相對豐度（下圖）的影響。
    2024-10-09
  • 深圳先進(jìn)院論文被國際引用次數(shù)連續(xù)兩年全國科研機(jī)構(gòu)第一
    近日，中國科學(xué)技術(shù)信息研究所發(fā)布《2024世界看中國——中國科技論文國際影響力分析報(bào)告》。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院論文被國際引用占比和被國際引用次數(shù)已連續(xù)兩年位居全國科研機(jī)構(gòu)榜首。此外，深圳先進(jìn)院2023年被國際引用的論文篇數(shù)也躍升至國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)第一，國際影響力不斷提升。近日，中國科學(xué)技術(shù)信息研究所發(fā)布《2024世界看中國——中國科技論文國際影響力分析報(bào)告》。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（以下簡稱“深圳先進(jìn)院”）論文被國際引用占比和被國際引用次數(shù)已連續(xù)兩年位居全國科研機(jī)構(gòu)榜首。此外，深圳先進(jìn)院2023年被國際引用的論文篇數(shù)也躍升至國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)第一，國際影響力不斷提升?！?024世界看中國——中國科技論文國際影響力分析報(bào)告》部分內(nèi)容摘選據(jù)了解，該報(bào)告以中國科技論文為研究對象。報(bào)告中的科技論文依據(jù)每篇論文的第一作者第一機(jī)構(gòu)確定每篇論文的所屬國家。采用被引篇數(shù)、被國際引用篇數(shù)、被國際引用占比、國際引用次數(shù)、篇均國際引用次數(shù)共5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析。中國國際科技論文被國際科技論文引用，可以反映中國科技創(chuàng)新的國際影響力。該報(bào)告分別對高等院校、科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)三個(gè)類別進(jìn)行對比分析，其中，深圳先進(jìn)院2023年被國際引用論文數(shù)為180篇、被國際引用論文數(shù)占比57.69%，被國際引用405次、被國際引用次數(shù)占比36.95%，多項(xiàng)指標(biāo)位列中國科研機(jī)構(gòu)榜首。這表明，深圳先進(jìn)院2023年所發(fā)表的科技論文較多數(shù)被國際同行關(guān)注和引用，具有較強(qiáng)的國際影響力。作為科技部直屬的科技信息研究機(jī)構(gòu)，中國科學(xué)技術(shù)信息研究所自1987年以來，一直承擔(dān)著中國科技論文統(tǒng)計(jì)與分析工作，統(tǒng)計(jì)和分析研究成果被科技管理部門和學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注和應(yīng)用。當(dāng)今世界，國際科技合作已成為不可逆轉(zhuǎn)的重要趨勢。深圳先進(jìn)院自建院以來十分重視國際合作，已與全球53個(gè)國家和地區(qū)建立了509項(xiàng)科研合作與交流項(xiàng)目。2023年，深圳先進(jìn)院成功獲批中國科學(xué)院國際合作開放創(chuàng)新試點(diǎn)（粵港澳大灣區(qū)唯一一家），通過分步驟、有層次、多節(jié)點(diǎn)地搭建交叉學(xué)科前沿國際合作網(wǎng)絡(luò)，樹立粵港澳大灣區(qū)國際合作標(biāo)桿，助力搶占科技制高點(diǎn)。<!--!doctype-->
    2024-10-09
  • 2023年土耳其雙重地震不同破裂過程研究取得重要進(jìn)展
    近日，中國科學(xué)院邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王志研究員及其合作者，在2023年土耳其雙重地震的研究上取得了重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Science China Earth Sciences》/《中國科學(xué)地球科學(xué)》期刊上，研究員王志為論文第一作者和通訊作者，中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員裴順平和博士伏毅為論文共同作者盡管大地測量和地震學(xué)觀測已經(jīng)揭示了土耳其雙重地震破裂的初步過程和擴(kuò)展模式，但東安納托利亞斷裂帶深部結(jié)構(gòu)變化在地震破裂過程中的作用仍然不甚明了。為了深入理解這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)通過分析大量高質(zhì)量的P波和S波走時(shí)數(shù)據(jù)，運(yùn)用地震雙差重定位和非線性多參數(shù)聯(lián)合反演方法，得到了雙重地震破裂帶的高分辨率縱橫波速度和泊松比結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)兩次地震具有不同的誘發(fā)機(jī)制，這些機(jī)制與斷裂帶的顯著地震結(jié)構(gòu)屬性變化和板塊構(gòu)造過程緊密相關(guān)。7.8級的第一次地震發(fā)生在死海斷裂帶北端，這里的巖石強(qiáng)度從強(qiáng)漸變?yōu)槿酰纬闪艘粋€(gè)剛性過渡區(qū)。而7.6級的第二次地震則起始于地震孕震層的塑性帶，這一區(qū)域以低地震波速度和高流體飽和度為特征，并且沿著?ardak斷層延伸。研究認(rèn)為，7.8級地震破裂帶的顯著地震結(jié)構(gòu)差異主要是由于東安納托利亞板塊的弱化部分與阿拉伯板塊的脆性部分之間發(fā)生了強(qiáng)烈的傾斜碰撞。而7.6級地震破裂帶則是由于塞浦路斯板塊向北俯沖和隨后的拆沉引起的流體侵入，這增加了震源區(qū)的流體壓力，導(dǎo)致了塑性變形。此外，第一次地震的發(fā)生有助于減少第二次地震斷層上的剪切應(yīng)力，可能會(huì)延緩第二次地震的破裂。但是，由于兩個(gè)大走滑斷層交匯形成的三角區(qū)域內(nèi)存在雙左旋走滑結(jié)構(gòu)，第一次地震顯著降低了東安納托利亞板塊對第二次地震斷層的正應(yīng)力作用，這不僅降低了斷層面的有效摩擦力和增加了斷層內(nèi)巖石的孔隙度，還導(dǎo)致了應(yīng)變力的下降和庫侖應(yīng)力的重新分布，從而有助于第二次地震的發(fā)生。這一發(fā)現(xiàn)很好地解釋了為什么第二次地震在第一次地震之后大約9個(gè)小時(shí)才發(fā)生，即流體從深部和周邊區(qū)域滲入震源區(qū)需要足夠的時(shí)間來積累誘發(fā)斷層失衡所需的應(yīng)力。這項(xiàng)研究所提出的雙重地震破裂模式與控制單個(gè)地震破裂的模型不同，它為減輕土耳其或歐洲潛在的地震災(zāi)害提供了重要的信息。同時(shí)，從這次地震事件中得到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)也有助于重新評估中國南北地震帶或全球其他具有類似地質(zhì)構(gòu)造地區(qū)發(fā)生災(zāi)難性地震的風(fēng)險(xiǎn)。該項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中國科學(xué)院項(xiàng)目的聯(lián)合資助。圖1 研究區(qū)板塊構(gòu)造、7級以上歷史地震、斷層和地震余震分布圖。兩個(gè)紅星分別代表Mw 7.8級和Mw 7.6級地震位置圖2?沿著雙破裂帶的多參數(shù)結(jié)構(gòu)、走滑特征分布與雙地震的結(jié)構(gòu)特征和破裂過程模式圖. A. 沿著雙重地震破裂帶深部結(jié)構(gòu)、剩余重力異常和走滑特征分布圖;B. 雙重地震深部構(gòu)造與破裂過程模式論文信息：Zhi Wang*,Yi Fu,Shunting Pei. Relationship between seismic structures and the diverse rupture processes of the 2023 Türkiye earthquake doublet. Science China Earth Sciences 67(9),2810–2823,2024.論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11430-023-1324-y
    2024-09-30
  • 華南植物園揭示植物枝條支撐葉片面積的全球格局及其驅(qū)動(dòng)因子
    ????植物枝條所能支撐的葉片面積（AL/AS）與森林生態(tài)系統(tǒng)的碳固存、群落組成以及服務(wù)功能密切相關(guān)。已有的研究表明，植物功能性狀A(yù)L/AS是聯(lián)結(jié)植物葉片經(jīng)濟(jì)學(xué)和植物水力學(xué)的重要紐帶，在一定程度上對森林植物響應(yīng)和適應(yīng)全球氣候變化起關(guān)鍵作用。然而，AL/AS的全球格局及其驅(qū)動(dòng)因子尚不清楚。????中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心植物生理生態(tài)研究組的賀鵬程副研究員，通過測定大量的野外實(shí)地森林木本植物，并收集前人已發(fā)表文章的相關(guān)數(shù)據(jù)，建立了包含全球285個(gè)樣地1137種木本植物（1612個(gè)觀測值）的植物AL/AS數(shù)據(jù)庫。研究發(fā)現(xiàn)，全球木本植物AL/AS的平均值為0.63m2 cm-2，其中熱帶雨林植物AL/AS最高，而沙漠植物的AL/AS最低；生長季的降水量解釋了AL/AS變化的18%，土壤氮含量和有機(jī)碳含量越高，植物AL/AS越大，土壤pH則與AL/AS顯著負(fù)相關(guān)，而表征植物競爭關(guān)系的植株密度解釋了AL/AS變化的7%，研究中所包含的生物和非生物因子共同解釋了植物AL/AS變化的45%。此外，研究還發(fā)現(xiàn)植物AL/AS與森林生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力顯著正相關(guān)，暗示了隨著全球降水格局的改變，如極端降雨事件增加、生長季的持續(xù)延長，植物AL/AS的變化將顯著影響全球森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。????綜上，該研究揭示了生長季的降水、土壤pH以及植物木材密度對AL/AS變異的重要貢獻(xiàn)，以及AL/AS的變化對森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響機(jī)制，為深入理解植物葉片構(gòu)建和水分利用策略的地理差異奠定了基礎(chǔ)，從而有助于建立更加可靠的全球植被功能模型。相關(guān)研究結(jié)果已近期在線發(fā)表于國際主流刊物Plant,Cell & Environment（《植物、細(xì)胞與環(huán)境》）（IF5-year=7.6）。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32371641；32371575）和廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（2023B1212060046）的資助，論文鏈接：http://doi.org/10.1111/pce.15169圖 . 不同降水條件下植物AL/AS變化的概念圖。植物對水分選擇的策略：耗水型植物選擇生長在濕潤地區(qū)，耐旱型植物則選擇生長在干旱地區(qū)。生長在濕潤地區(qū)的耗水型植物需要形成大的導(dǎo)管提高水分傳輸速率以維持高葉片蒸騰和固碳速率，而生長在干旱地區(qū)的耐旱型植物則選擇小而密的導(dǎo)管減少水分消耗以增加水分運(yùn)輸?shù)陌踩?。表征植物競爭關(guān)系的植株密度也顯著影響了植物的AL/AS。藍(lán)色箭頭和長柱部分分別表示水流量及導(dǎo)管大小。
    2024-10-01