科研進(jìn)展
  • 華南植物園揭示森林類(lèi)型調控土壤有機碳組分差異性響應外源磷輸入機制
    ????熱帶森林對外源養分的供應十分敏感,磷(P)與氮(N)的相對有效性在調控熱帶生態(tài)系統碳收支方面起著(zhù)至關(guān)重要的作用,然而養分有效性如何調節熱帶森林碳(C)源匯轉換尚不明確。生化選擇過(guò)程中,植物來(lái)源復雜有機物的選擇性保留和微生物周轉形成的大分子有機物均是土壤有機碳(SOC)固持的重要途徑。但是,生物過(guò)程驅動(dòng)的SOC固存響應外源養分輸入的生物驅動(dòng)機制仍有待揭示。????中國科學(xué)院華南植物園恢復生態(tài)學(xué)任務(wù)團隊依托廣東鶴山森林生態(tài)系統國家野外科學(xué)觀(guān)測研究站和和小良熱帶海岸生態(tài)系統定位研究站的長(cháng)期養分添加實(shí)驗平臺,研究了亞熱帶人工純林和混交林植物來(lái)源和微生物來(lái)源的SOC組分對外源養分添加的響應。通過(guò)對來(lái)自全球62篇文獻中的125對土壤養分添加實(shí)驗研究結果的整合分析,量化了P添加對熱帶和亞熱帶森林SOC含量的影響。????研究發(fā)現,兩個(gè)亞熱帶人工林土壤0-20cm SOC含量未隨P添加顯著(zhù)變化,這與整合分析結果一致。但是,土壤微生物群落組成和活性解釋了亞熱帶森林SOC組分對P添加的差異性響應。純林中植物底物質(zhì)量較差,P添加引發(fā)土壤微生物群落組成的改變,導致微生物加速消耗微生物殘體碳(MRC)以補充C源;而混交林中P添加改變植被群落組成,并促進(jìn)微生物對N源的獲取,從而加速了木質(zhì)素和MRC的分解?;旖涣种形⑸飦?lái)源碳(特別是真菌MRC)和礦物結合有機C聯(lián)系緊密,預示著(zhù)長(cháng)期P添加引起真菌MRC的減少將不利于熱帶森林土壤SOC的積累和穩定。????相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Science of the Total Environment上。華南植物園恢復生態(tài)學(xué)任務(wù)團隊助理研究員李?lèi)倿檎撐牡谝蛔髡?,劉占鋒研究員為通訊作者。上述研究得到了廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等項目資助。論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174672圖. 亞熱帶人工純林和混交林下生物來(lái)源有機碳組分對P添加的差異性響應
    2024-07-17
  • 侯永勝等- JGR-SE:熔體-巖石圈地幔高溫反應實(shí)驗約束夏威夷造盾期巖漿成因
    板塊俯沖和地幔柱活動(dòng)是維系地球活力和實(shí)現地球層圈間物質(zhì)循環(huán)的兩大重要機制。洋島玄武巖通常被認為是研究深俯沖物質(zhì)再循環(huán)與地幔柱活動(dòng)的理想對象,夏威夷島造盾期玄武巖是其中的典范。經(jīng)典模型認為,俯沖榴輝巖物質(zhì)隨地幔柱上升時(shí),榴輝巖熔體與軟流圈地幔橄欖巖由于化學(xué)不平衡發(fā)生反應,首先生成二次輝石巖,隨后二次輝石巖熔體與地幔橄欖巖熔體按不同比例混合,導致夏威夷造盾期巖漿地球化學(xué)成分的多樣性。二次輝石巖模型可以解釋造盾期拉斑玄武巖高M(jìn)gO、低CaO/Al2O3、高Ni含量和同位素富集等地球化學(xué)特征,但無(wú)法系統解釋Mauna Loa和Mauna Kea兩座火山的地球化學(xué)組成區別:盡管Mauna Loa相較于Mauna Kea的巖漿具有更低的CaO/Al2O3,且同位素組成更富集,但兩者的全巖和橄欖石斑晶中的Ni含量卻極為相似。經(jīng)典模型忽視了榴輝巖/輝石巖熔融產(chǎn)生的熔體在遷移過(guò)程中與巖石圈地幔的反應。針對這一科學(xué)問(wèn)題,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的侯永勝博士在李洪顏研究員、王煜研究員和徐義剛院士等人的指導下,開(kāi)展了一系列高溫高壓實(shí)驗,模擬地幔柱環(huán)境下熔體與貧瘠方輝橄欖巖地幔的反應,旨在揭示反應溫度、反應時(shí)間和熔巖比例等實(shí)驗條件對熔巖成分的影響,探明經(jīng)過(guò)熔體-巖石圈地幔反應后,熔體成分的演化趨勢。研究取得主要認識如下:1)在高溫條件下,富硅熔體通過(guò)溶解橄欖石并沉淀斜方輝石的方式與巖石圈地幔發(fā)生反應,高溫、長(cháng)反應時(shí)間以及低熔巖比等條件會(huì )加劇反應程度(圖1);2)富硅玄武質(zhì)熔體與方輝橄欖巖在高溫下反應可以演化為貧硅苦橄質(zhì)熔體,在非平衡反應條件下(反應時(shí)間為2小時(shí)),殘余熔體成分受橄欖石溶解、斜方輝石沉淀以及擴散作用的共同控制,隨后在由非平衡向平衡反應的轉換過(guò)程中(反應時(shí)間由2小時(shí)至24小時(shí)),殘余熔體成分主要受擴散作用影響(圖2);3)榴輝巖熔體與巖石圈地幔方輝橄欖巖反應可以直接產(chǎn)生高SiO2、MgO和Ni,低CaO/Al2O3的殘余熔體,類(lèi)似夏威夷造盾期拉斑玄武巖?;趯?shí)驗結果,研究者提出了新的兩階段模型來(lái)解釋夏威夷造盾期玄武巖成因:在軟流圈地幔形成的榴輝巖/輝石巖熔體,在向上運移過(guò)程中與貧瘠的方輝橄欖巖地幔發(fā)生反應,其中Mauna Kea相較于Mauna Loa,熔巖比更低(第一階段);隨后反應熔體在淺部與橄欖巖熔體發(fā)生巖漿混合,其中Mauna Kea相較于Mauna Loa,橄欖巖熔體比例更高(第二階段)。兩個(gè)階段對熔體中的Ni含量具有均衡作用,導致Mauna Kea和Mauna Loa的巖漿和橄欖石斑晶具有相似的Ni含量(圖3)。該研究為理解地幔柱活動(dòng)及其相關(guān)物質(zhì)循環(huán)機制提供了新的視角。研究成果近期發(fā)表在國際地球科學(xué)領(lǐng)域期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上,該研究受到國家自然科學(xué)基金項目(92258303)和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目(2022YFF0801002)資助。論文信息:Hou,Y. S.(侯永勝),Li,H. Y.*(李洪顏),Wang,Y.(王煜),Zhang,Y. F.(張艷飛),Li,Y.(李元),Xu,Y. G.(徐義剛) (2024). Experimental insights into the petrogenesis of plume-related magmas: Tholeiite-harzburgite interaction at 2–3 GPa and 1400–1500℃. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,129,e2023JB028467.論文鏈接:https://doi/10.1029/2023JB028467圖1. 代表性實(shí)驗產(chǎn)物結構(左圖),包括上方的熔體層、中間的反應邊界層(RBL)和下方的方輝橄欖巖層;反應溫度、反應時(shí)間和熔巖比例對反應邊界層厚度的影響(右圖),邊界層厚度可以代表反應程度圖2. 礦物的溶解-沉淀作用和擴散作用對熔體成分的影響,非平衡狀態(tài)下熔體成分受橄欖石溶解和斜方輝石沉淀的強烈調控,隨后主要受擴散作用影響圖3. 兩階段模型解釋Mauna Loa和Mauna Kea橄欖石斑晶具有相似的Ni含量
    2024-07-16
  • 研究揭示阿留申-阿拉斯加俯沖帶地震活動(dòng)的控制機理
    近日,中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗室邱強研究員,聯(lián)合中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院李琳琳教授、中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗室林間院士和楊曉東副研究員,以及日本東北大學(xué)災害科學(xué)國際研究所的蔡婷博士后,開(kāi)展了關(guān)于阿留申-阿拉斯加俯沖帶地震活動(dòng)規律及其破裂特征的重要研究工作,并在地震破裂類(lèi)型與特征的控制機理方面取得了新認識。相關(guān)成果發(fā)表在《Quaternary Science Advances》期刊上。大洋俯沖帶逆沖大斷裂可產(chǎn)生不同破裂類(lèi)型的地震,例如淺部破裂型海嘯地震、貫穿型海溝破裂地震,理解特定斷層區域的發(fā)震規律和地震破裂類(lèi)型是定量評估地震和海嘯災害的前提。然而,俯沖帶逆沖大斷裂往往位于距陸地幾百公里遠、上千米水深的海溝處,開(kāi)展近斷層觀(guān)測十分困難。因此,量化其活動(dòng)規律與滑移特征存在較大挑戰。研究人員對1750年以來(lái)的歷史地震數據進(jìn)行分析,特別聚焦于2020年Mw 7.8 Simeonof 地震和2021年Mw 8.2 Chignik 地震,發(fā)現Shumagin島嶼東部Semidi段與西部Shumagin段的地震活動(dòng)存在顯著(zhù)差異(圖1)。圖1 阿留申-阿拉斯加俯沖帶區域構造和歷史大地震分布(上圖);自1750年以來(lái)該區域時(shí)空地震破裂分布特征(下圖)研究團隊通過(guò)融合海嘯觀(guān)測數據(DART)和陸地GNSS數據,采用了聯(lián)合反演技術(shù),揭示了這兩次大地震的滑移模式(圖2)。這些地震并未引發(fā)大規模海嘯,原因可能在于它們在淺部的斷裂過(guò)程中受到了結構限制,未能深入海溝。高分辨率地震反射剖面進(jìn)一步證實(shí)了兩地的地質(zhì)構造差異顯著(zhù)(圖3)。研究團隊進(jìn)行的二維全周期地震模擬顯示,復雜斷層結構下的地震破裂模式更不穩定且多樣,東段(Semidi)的地震活動(dòng)更傾向于產(chǎn)生不規則和多樣的大地震,如2020-2021年的地震序列和1938年的地震,而西段(Shumagin)則傾向于較小規模的地震或緩慢滑移(圖4)。當地震能量傳播到淺部并觸發(fā)增生楔中的高角度逆沖斷層系統時(shí),可能導致海嘯風(fēng)險的顯著(zhù)增加(圖5)。圖2 本研究揭示的2020年Mw 7.8 Simeonof(左圖)和2021年Mw 8.2 Chignik地震(右圖)滑移分布特征圖3 俯沖帶斷層結構(下圖)控制下的地震破裂特征(上圖)圖4 阿留申-阿拉斯加俯沖帶區域,斷層結構控制作用下的地震破裂特征圖 5 大洋俯沖帶外增生楔內部結構和寬度控制淺部放大效應的海嘯災害研究結論指出,Shumagin段的地震海嘯災害威脅相對較低,而Semidi段由于其特殊的斷層結構和活躍的地震活動(dòng),具有較高的海嘯災害潛在風(fēng)險。這一發(fā)現強調了斷層結構對地震發(fā)生、破裂類(lèi)型以及海嘯影響的關(guān)鍵作用,為阿留申-阿拉斯加俯沖帶的地震海嘯災害評估提供了科學(xué)依據,對全球地震海嘯災害研究具有重要的實(shí)踐意義。這項研究不僅深化了我們對俯沖帶地震活動(dòng)的理解,也為未來(lái)地震預警和災害管理提供了重要的科學(xué)指導。本研究受?chē)易匀豢茖W(xué)基金項目,中國科學(xué)院項目,廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計劃項目的資助。文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666033424000534?via%3Dihub
    2024-07-16
  • 劉亮等-EPSL:主動(dòng)陸緣“手風(fēng)琴式”構造模式轉換的控制機制
    “威爾遜”旋回高度概述了地球板塊構造運動(dòng)的第一級模式特征:新大洋打開(kāi)-大洋板塊俯沖-板塊群匯聚-主洋盆閉合-大陸碰撞,旋回周期約4-6億年。近年來(lái),許多研究表明,自顯生宙(ca. 5.4億年)以來(lái),全球范圍內存在一些比威爾遜旋回更短暫的構造與巖漿活動(dòng)旋回。在1000-5000萬(wàn)年內,許多非碰撞性的主動(dòng)大陸邊緣經(jīng)歷了多期次的擠壓-伸展構造體制轉換,以及巖漿活動(dòng)的峰期與間歇期轉變(我們將這類(lèi)旋回稱(chēng)為“手風(fēng)琴式”旋回)(圖1)。相關(guān)研究表明,這些構造與巖漿活動(dòng)模式的轉變與高浮力塊體進(jìn)入俯沖帶的時(shí)間大致相同或稍晚。由于現有的威爾遜旋回沒(méi)有描述到“手風(fēng)琴式”旋回,所以很難全面概括大多地質(zhì)時(shí)期內主動(dòng)大陸邊緣的地質(zhì)演變。雖然前人進(jìn)行了詳細研究,但對“手風(fēng)琴式”旋回的控制機制尚未達成一致。圖1. 顯生宙以來(lái)“手風(fēng)琴式”構造-巖漿旋回分布簡(jiǎn)圖圖2. “手風(fēng)琴式”構造-巖漿旋回的典型模式。(a)-(c) 模式一:伴隨有海溝跳躍的地塊增生與俯沖模式。(d)-(g) 模式二:沿單一海溝的地塊增生與俯沖模式。(h)-(k) 模式三:無(wú)地塊增生的俯沖模式。針對以上科學(xué)問(wèn)題,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的劉亮副研究員在徐義剛院士的指導下,與國內外合作者基于正演模擬與多學(xué)科觀(guān)測聯(lián)合約束的研究思路,針對典型的“手風(fēng)琴式”構造-巖漿旋回案例(圖2),系統正演模擬了含(多個(gè))高浮力地塊的連續俯沖與斷續俯沖過(guò)程(如圖3),通過(guò)與天然觀(guān)測的現象對比,研究表明:含高浮力地塊的不連續俯沖過(guò)程很大程度上控制了模式一、二的發(fā)生(圖3);僅當板片的屈服應力臨界值大且密度小時(shí),含有高浮力地塊的連續俯沖過(guò)程才可導致手風(fēng)琴式構造-巖漿模式的轉變(模式三)。圖2. 含高浮力地塊復合板塊的不連續俯沖模型。這里的復合板塊是指“正常密度”的大洋塊體與高浮力地塊(大洋或大陸屬性)的組合體。C1、C2為第一、二期擠壓,E1、E2為第一、二期伸展。高浮力地塊(的殘留物質(zhì))廣泛分布于地質(zhì)歷史時(shí)期的活動(dòng)陸緣和現今的大洋板塊內部:距今5千萬(wàn)年、3.5億年、5.5億年以來(lái)的增生地塊物質(zhì)分別占到大陸總面積的~15%、~30%、~42%;且~10%的當今洋底由高浮力地塊占據。因此,本項研究所展示的含高浮力塊體的俯沖過(guò)程,可能曾經(jīng)長(cháng)期控制(至少顯生宙以來(lái)的)主動(dòng)大陸邊緣構造-巖漿活動(dòng)的演化,并且可能在可預見(jiàn)的未來(lái)內扮演同等重要的角色。該項研究的開(kāi)展,初步填補了威爾遜旋回對新大洋開(kāi)啟后、陸-陸碰撞前大陸構造-巖漿模式頻繁轉變的描述空缺,并揭示了高浮力地塊斷續進(jìn)入俯沖帶對主動(dòng)陸緣“手風(fēng)琴式”構造-巖漿模式轉變的控制作用。?????? 研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Earth and Planetary Science Letters。本項研究受到國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項目(42330305)和重大研究計劃集成項目(92355302)的共同資助。論文信息:Liu,L.(劉亮),Li,L.J.(劉麗軍),Xu,Y.G.(徐義剛),Morgan,J.P.,2024,Earth and Planetary Science Letters,641,118861. 全文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24002942?via%3Dihub
    2024-07-15
  • 南海深海發(fā)現幽靈蛸目新種——擬幽靈蛸
    中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗室(LMB)譚燁輝研究團隊聯(lián)合上海海洋大學(xué)對海南島東南海區深水800-1000米采集到一個(gè)與幽靈蛸相近的標本進(jìn)行了系統的研究。通過(guò)形態(tài)學(xué)和基因的比較分析等,明確其與幽靈蛸存在明顯差異,確定其是幽靈蛸目新種——擬幽靈蛸(Vampyroteuthis pseudoinfernalis Qiu, Liu & Huang, sp. nov.)。中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗室(LMB)譚燁輝研究團隊聯(lián)合上海海洋大學(xué)對海南島東南海區深水800-1000米采集到一個(gè)與幽靈蛸相近的標本進(jìn)行了系統研究。通過(guò)形態(tài)學(xué)和基因的比較分析等,明確其與幽靈蛸存在明顯差異,確定其是幽靈蛸目新種——擬幽靈蛸(Vampyroteuthis pseudoinfernalis Qiu,Liu & Huang,sp. nov.)。相關(guān)研究成果已在線(xiàn)發(fā)表于分類(lèi)科學(xué)期刊《Zoological Systematics》上。中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員邱大俊為論文第一與通訊作者,上海海洋大學(xué)教授劉必林為共同合作者之一。1903年德國海洋生物學(xué)家 Carl Chun最早在深海發(fā)現了幽靈蛸(Vampyroteuthis infernalis),隨后不同的科學(xué)家把其定名為不同的名稱(chēng)。1939年Grace E. Pickford把這10個(gè)不同定名的生物中歸為一個(gè)種類(lèi),即幽靈蛸。直到到不久之前,幽靈蛸目只有一個(gè)現存物種被大家所認可——幽靈蛸。在分類(lèi)學(xué)上,幽靈蛸屬于幽靈蛸目、幽靈蛸科、幽靈蛸屬。此物種常生活在熱帶與亞熱帶大洋水深600至900米之間,該深度水體中氧氣含量很低。2016年9月,在海南島東南海區800—1000米水深采集到一個(gè)類(lèi)似幽靈蛸的標本(圖1),經(jīng)過(guò)其與幽靈蛸形態(tài)比對,發(fā)現二者在形態(tài)上存在著(zhù)明顯的差異,包括尾部的形態(tài)、下角質(zhì)顎的形狀、發(fā)光器的位置。同時(shí),線(xiàn)粒體COI基因與核基因28S rDNA系統進(jìn)化分析中呈現出兩個(gè)遺傳距離較大的分支,且具有較高的支持值(圖2,3)。在此基礎上,將南海采集的標本形態(tài)特征與歷史報道的10個(gè)同物異名種的形態(tài)特征進(jìn)行了系統的比較分析,確認南海采集到的標本與之前報道的同物異名種有著(zhù)明顯的差異。最終,我們確定采集到的標本為幽靈蛸屬一個(gè)新物種,成為幽靈蛸目已知的第二個(gè)現存物種;并定名為擬幽靈蛸(Vampyroteuthis pseudoinfernalis Qiu,Liu & Huang,sp. nov.)。擬幽靈蛸與幽靈蛸二者形態(tài)特征的區別:擬幽靈蛸具有尖尾、下角質(zhì)顎翼寬長(cháng)、發(fā)光器位于鰭與尾尖的中點(diǎn),而幽靈蛸無(wú)尾、下角質(zhì)顎翼較短、發(fā)光器位于鰭與身體末端的三分之一處(表1)。該研究主要由國家自然科學(xué)基金項目資助完成。相關(guān)論文信息:Dajun Qiu*,BilinLiu,Yupei Guo,W. A.S.W. Lakmini,Yehui Tan,Gang Li,Zhixin Li,Liangmin Huang. Vampyroteuthis pseudoinfernalis sp. nov.:the second extant widespread deep sea squid species of Vampyromorpha (Cephalopoda: Coleoidea). Zoological Systematics 2024. DOI: 10.11865/zs.2024210.文章鏈接:https://www.zootax.com.cn/EN/10.11865/zs.2024210圖1. 擬幽靈蛸(Vampyroteuthis pseudoinfernalis sp. nov.)形態(tài)圖圖2. 基于線(xiàn)粒體 COI 基因序列構建的頭足類(lèi)系統發(fā)育樹(shù)圖?(黑體為本研究采集到的序列)圖3 基于核基因LSU? rDNA序列構建的頭足類(lèi)系統發(fā)育樹(shù)圖?(黑體為本研究采集到的序列)表1. 幽靈蛸與擬幽靈蛸形態(tài)特征與分布比較表幽靈蛸Vampyroteuthis infernalis s.s.擬幽靈蛸Vampyroteuthis pseudoinfernalis?sp. nov.尾部形態(tài)無(wú)尾? 2007 MBARI尖尾發(fā)光器位置一對發(fā)光器位于位于鰭與身體末端的三分之一處。? 2007 MBARI一對發(fā)光器位于鰭與尾尖的中點(diǎn)。下角質(zhì)顎形狀下角質(zhì)顎翼寬短http://tolweb.org/notes/?note_id=5249下角質(zhì)顎翼寬長(cháng)分布墨西哥灣、西北大西洋、南太平洋、北太平洋、印度洋。南海、北太平洋、墨西哥灣、北大西洋、佛得角群島。參考文獻Lu & Ickeringill,2002;Young,2019;http://tolweb.org/notes/?note_id=5249.本研究
    2024-07-11
  • 華南植物園揭示熱浪下植物葉片損傷的生理生態(tài)基礎
    ????面對不斷加劇的全球氣候變暖趨勢,聯(lián)合國秘書(shū)長(cháng)安東尼奧·古特雷斯在2023年7月舉行的聯(lián)合國氣候問(wèn)題新聞發(fā)布會(huì )的開(kāi)幕致辭中稱(chēng):“全球變暖的時(shí)代已經(jīng)結束,全球沸騰的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨!”。近些年我們也直觀(guān)的感受到高溫熱浪事件頻率和強度的增加,這不僅影響了人類(lèi)的生產(chǎn)和生活,同時(shí)也嚴重影響了植物的生長(cháng)和存活。尤其在城市環(huán)境中,由于受“熱島效應”的影響,城市植物對高溫熱浪事件的響應更加敏感。然而,植物在自然高溫熱浪事件下葉片損傷的生理生態(tài)基礎仍不明晰。2022年夏天,我國多地經(jīng)歷了持續近兩個(gè)月的高溫,特別是長(cháng)江沿岸多座城市的氣溫超過(guò)了高溫閾值或歷史極值。因此,準確評估植物的耐熱性對于預測其在熱脅迫下的生存能力以及選擇耐熱物種至關(guān)重要。????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(PI葉清研究員)科研人員,實(shí)地測定了長(cháng)江沿岸五個(gè)城市100多種木本植物的葉片損傷率、葉片耐熱指標和葉片經(jīng)濟性狀。研究發(fā)現植物葉片習性影響光合耐熱性。通過(guò)對比常綠樹(shù)種和落葉樹(shù)種,發(fā)現葉片構建成本較高的常綠樹(shù)種耐熱性高于落葉樹(shù)種(圖1),并指出落葉樹(shù)種可能采取部分落葉的“避熱”策略以保證在高溫熱浪事件下的存活。同時(shí),葉片熱敏感性與自然條件下葉片損傷率的顯著(zhù)相關(guān)性,提供了一個(gè)預測熱浪下植物葉片損傷情況的潛在指標(圖2)。目前的研究從葉片光合耐熱性和葉經(jīng)濟譜的角度探討了自然高溫熱浪事件下葉片損傷的生理生態(tài)基礎,未來(lái)的研究還需考慮更多的生理性狀,以更全面理解植物對高溫熱浪的響應與適應機制。????相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Functional Ecology(封面文章)和Science of the Total Environment上。華南植物園碩士研究生張浩萍、博士后寧秋蕊分別為論文的第一作者,劉慧副研究員為論文的通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金等項目資助。論文鏈接:https://doi.org/10.1111/1365-2435.14562https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170022???圖1.?常綠樹(shù)種與落葉樹(shù)種基于18個(gè)功能性狀的主成分分析圖2. 極端高溫事件下植物葉片損傷情況及與耐熱性的相關(guān)性(a)-(d)高溫熱浪事件下野外葉片損傷圖片;(e) 131個(gè)物種葉片耐熱相關(guān)指標與葉片損傷的相關(guān)性。
    2024-07-10
  • 華南植物園在水稻鎘累積的分子調控研究取得進(jìn)展
    ????水稻是最主要的糧食作物,其品質(zhì)和產(chǎn)量易受土壤重金屬污染的影響。鎘是污染土壤環(huán)境最主要的重金屬,嚴重威脅我國的耕地安全和糧食安全。作為一種致癌物質(zhì),鎘可以通過(guò)“鎘大米”在人體內累積導致人骨骼變脆和腎功能衰竭,嚴重危害了人類(lèi)健康。水稻低鎘積累品種的選育是解決稻米鎘污染最經(jīng)濟、可行的方法,也是滿(mǎn)足“確保谷物基本自給、口糧絕對安全”這一重大國家需求的重要手段。而挖掘新的抗鎘基因位點(diǎn),解析水稻鎘積累性狀的分子機制,是培育低鎘水稻品種的前提及基礎。????中國科學(xué)院華南植物園農生中心李儉等科研人員發(fā)現內質(zhì)網(wǎng)應激反應的關(guān)鍵調控因子OsbZIP39參與調控水稻鎘累積。鎘處理條件狀,細胞膜上鞘脂含量顯著(zhù)降低,使細胞膜從有序狀態(tài)變得更為無(wú)序,促進(jìn)OsbZIP39從內質(zhì)網(wǎng)上解離,進(jìn)入細胞核。核定位的OsbZIP39靶向防御素類(lèi)蛋白基因OsCAL2的啟動(dòng)子,上調該基因的表達,導致鎘累積。進(jìn)一步分析OsbZIP39編碼區序列的單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphisms, SNPs),并與235份重測序水稻種質(zhì)的谷粒鎘含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,發(fā)現OsbZIP39位于編碼區的兩個(gè)SNPs顯著(zhù)影響谷粒中鎘含量,且這兩個(gè)SNPs具有明顯的秈粳分化,OsbZIP39Pro149與OsbZIP39Glu173主要在粳稻中存在,其籽粒鎘含量顯著(zhù)低于含有基因型OsbZIP39Ser149和OsbZIP39Lys173的秈稻,說(shuō)明OsbZIP39基因編碼區的SNPs變化可能是秈稻和粳稻鎘累積能力差異的原因之一,該研究為低鎘水稻分子育種提供新的遺傳資源和理論依據。????該項研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Hazardous Materials(IF2023=12.2)上。華南植物園李儉副研究員為論文第一作者,張明永研究員和中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院姚楠教授為論文共同通訊作者,廣東省農業(yè)科學(xué)院水稻研究所楊武與廣東藥科大學(xué)何夢(mèng)玲等參與了該研究。該研究得到廣東科技計劃項目與國家自然科學(xué)基金等資助。文章鏈接:DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135007圖. 項目的工作模型正常條件下,內質(zhì)網(wǎng)上鞘脂含量維持在正常水平,OsbZIP39錨定在內質(zhì)網(wǎng)上,進(jìn)入細胞核的含量減少,UPR基因及OsCAL2的表達下調,鎘累積較少。鎘處理條件下,內質(zhì)網(wǎng)上鞘脂含量減少,OsbZIP39從內質(zhì)網(wǎng)上解離下來(lái),被水解激活后進(jìn)入細胞核,調控下游UPR基因及OsCAL2的表達,使水稻鎘累積增多。
    2024-07-10
  • 廣州健康院王濤、王杰團隊合作揭示蛋白質(zhì)翻譯調控衰老的新機制
    近日,中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院的王濤課題組與王杰課題組合作在Nature Communications雜志發(fā)表了題為Perturbation of METTL1-mediated tRNA N7-methylguanosine modification induces senescence and aging的研究成果。近日,中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院的王濤課題組與王杰課題組合作在Nature Communications雜志發(fā)表了題為“Perturbation of METTL1-mediated tRNA N7- methylguanosine modification induces senescence and aging”的研究成果。該研究揭示了METTL1/WDR4介導的tRNA-m7G修飾對于維持衰老過(guò)程中蛋白質(zhì)組穩態(tài)的重要作用,研究結果闡明了tRNA修飾對于衰老的調控作用。蛋白穩態(tài)失衡(Collapse of Proteostasis)是衰老的一個(gè)重要特征(Hallmarks of Aging),表現為蛋白質(zhì)非正常折疊和異常聚集。衰老過(guò)程中多個(gè)因素共同作用導致蛋白穩態(tài)失衡,一方面,由于衰老而導致蛋白發(fā)生翻譯異常包括錯誤氨基酸摻入、異常折疊和不完整蛋白隨著(zhù)衰老進(jìn)程逐漸積累,另一方面,細胞的大分子自噬體系(溶酶體,蛋白酶體和分子伴侶)水平或功能降低導致異常蛋白質(zhì)不能及時(shí)清除而積累,這兩方面的因素共同作用引起細胞蛋白質(zhì)組發(fā)生改變從而誘導衰老的發(fā)生。增強自噬的策略例如抑制mTORC1活性,節食和運動(dòng)均能夠明顯延緩模式動(dòng)物的壽命。然而,衰老過(guò)程中為何會(huì )發(fā)生蛋白質(zhì)翻譯異常的原因仍然不清楚。研究團隊發(fā)現METTL1/WDR4不僅在三種衰老細胞模型而且在衰老的小鼠肝腎等組織中表達水平下調。FlucDM-GFP報告蛋白分析和衰老相關(guān)分析結果表明,敲降或敲除METTL1增加非正常折疊蛋白的聚集,加速細胞衰老;維持METTL1的表達則減少蛋白的聚集,延緩衰老進(jìn)程。全身性可誘導敲除Mettl1顯著(zhù)加速小鼠衰老進(jìn)程,其壽命只有6個(gè)月;過(guò)表達Mettl1可以明顯促進(jìn)順鉑-阿霉素誘導的肝腎損傷的修復。機制研究表明,衰老伴隨的RNA尤其是tRNA的m7G修飾水平降低導致一部分tRNA進(jìn)入RTD途徑加速降解從而引起tRNA的供給不足,導致核糖體長(cháng)時(shí)間停滯于mRNA對應的密碼子位置,激活了整合應急反應(ISR)和核糖體毒性應急反應(RSR),前者通過(guò)磷酸化eIF2α抑制了細胞全局蛋白質(zhì)合成的起始,后者通過(guò)磷酸化p38上調SASP炎癥因子分泌;另一方面,細胞周期蛋白和Wnt信號通路的蛋白質(zhì)在翻譯水平也被抑制。兩方面的因素共同作用促進(jìn)衰老的發(fā)生。該研究還驗證了轉錄因子sp1對于Mettl1和Wdr4的轉錄調控作用。衰老進(jìn)程中sp1顯著(zhù)降低,可能是m7G修飾復合物下調的一個(gè)重要調控因素。先前研究揭示了METTL1/WDR4介導的RNA-m7G修飾參與干細胞分化、神經(jīng)發(fā)育以及癌癥的發(fā)展,此項研究不僅揭示了m7G修飾調控衰老進(jìn)程這一新的生理功能,而且闡明了引起衰老相關(guān)的蛋白穩態(tài)失衡的一條新的上游信號途徑,這項結果為健康衰老的干預策略提供新的可能途徑。 ????????????????????????????????該研究由中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院王濤課題組與王杰課題組共同完成。王濤課題組付雨棟等人完成實(shí)驗部分,王杰課題組江帆完成數據的生物信息分析。王濤研究員和王杰研究員為文章的通訊作者。廣州醫科大學(xué)Dominique Ferrandon教授,中山大學(xué)附屬第一醫院林水賓教授、陳德猛教授,中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院張小飛研究員、劉晶研究員和西湖大學(xué)裴端卿教授對本文提供了寶貴的建議和幫助。論文鏈接圖1?揭示了METTL1介導的tRNA修飾調控衰老的作用模式
    2024-07-10
  • 黃曉晴等-JGR-A:基于兩年的高精度高頻在線(xiàn)觀(guān)測估算2021-2023年我國東部三氟甲烷(HFC-23)排放量
    HFC-23(三氟甲烷,CHF3)主要來(lái)自生產(chǎn)HCFC-22的副產(chǎn)物,其全球增溫潛勢是二氧化碳(CO2)的14700倍,是《京都議定書(shū)》中要控制的氫氟碳化物(HFCs)中最受關(guān)注的一種含氟溫室氣體。2016年《蒙特利爾議定書(shū)》締約方達成《基加利修正案》,旨在限控HFCs,開(kāi)啟了協(xié)同應對臭氧層耗損和氣候變化的新篇章。2021年中國政府正式接受《基加利修正案》,將從2024年起將受控用途HFCs生產(chǎn)和使用凍結在基線(xiàn)水平,并按削減時(shí)間表逐步減排。中國是HFC-23重要排放國之一,其排放削減進(jìn)程受到國際普遍關(guān)注。一項基于韓國Gosan背景站的觀(guān)測研究,估算出我國東部HFC-23排放量從2015年的5.73 Gg yr-1增加到2019年的9.45 Gg yr-1,貢獻了同期全球HFC-23排放增長(cháng)量的47%。另一項基于我國上甸子區域背景站觀(guān)測的估算表明,2018年中國HFC-23排放量為6.4 Gg yr-1,2021年中國華北地區HFC-23排放量達3.2 ± 0.9 Gg yr-1。不同研究排放量估算相差較大大,對HFC-23來(lái)源、重要源區和排放量無(wú)疑需要更多實(shí)測數據來(lái)進(jìn)一步評估。中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王新明研究員團隊利用2021-2023年在廣州的高頻在線(xiàn)觀(guān)測數據,初步評估了我國HFC-23變化趨勢和排放情況。結果顯示,廣州站點(diǎn)HFC-23平均濃度僅比同期Mace Head全球本底站觀(guān)測值高出22%,且HFC-23濃度表現出顯著(zhù)的“冬高夏低”特征(圖1),與其他具有本地排放源的鹵代氣體“夏高冬低”的季節變化顯然不同,表明珠江三角洲地區不是主要排放源區。研究團隊進(jìn)一步開(kāi)展氣團后向軌跡(圖2)和潛在源貢獻(圖3)分析發(fā)現,HFC-23和聚四氟乙烯(PTFE)生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)物PFC-318的濃度之間存在顯著(zhù)相關(guān)性(p<0.01),潛在源區的分布也十分一致,表明HCFC-22作為原料生產(chǎn)PTFE的過(guò)程可能成為HFC-23日益重要的排放源。利用PFC-318作為示蹤氣體,該項研究進(jìn)一步估算出我國2021-2023年HFC-23的平均排放量為6.7?±?3.1?Gg?yr?1?(相當于98 Tg CO2 yr-1,圖4)。這項研究表明,HFC-23作為生產(chǎn)HCFC-22致冷劑的副產(chǎn)物在我國已得到有效控制,但HCFC-22也被大量用作生產(chǎn)包括PTFE(Teflon)在內的氟化物,這一產(chǎn)業(yè)鏈的排放應是未來(lái)關(guān)注的重點(diǎn)。該研究成果近期發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊JGR-Atmospheres。研究受?chē)易匀豢茖W(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )、廣東省科學(xué)技術(shù)研究項目基金和廣州市科技局等項目聯(lián)合資助。論文所有實(shí)驗數據均在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所公共技術(shù)服務(wù)中心有機地球化學(xué)分析平臺完成測試。論文信息:Huang, X. (黃曉晴); Zhang, Y.* (張艷利); Xiao, C. (肖春麟); Song, W. (宋偉); Wang, Y. (王儀); Wang, X. (王新明)*, Constraining Trifluoromethane (HFC-23) emission in eastern China based on two-year online measurements. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2024, 129, e2023JD040199.論文鏈接:https://doi.org/10.1029/2023JD040199圖1 HFC-23濃度時(shí)間序列圖2 不同類(lèi)型氣團后向軌跡(a & b)及其HFC-23和PFC-318濃度水平(c & d)圖3 HFC-23潛在源區分布圖4?前期不同研究及本研究估算中國HFC-23排放量
    2024-07-10
  • 曾建強等-GRL:原位測量如何克服種內差異獲得代表性BVOCs排放因子
    陸地植物排放的生物源揮發(fā)性有機物(BVOCs)約占全球VOCs排放總量的90%,對高反應活性BVOCs排放量的準確估算對探討生物圈-大氣圈相互作用及其空氣質(zhì)量與氣候效應至關(guān)重要。然而,從全球到區域尺度,BVOCs排放量的估算仍存在較大的不確定性,BVOCs排放因子是造成其不確定性的重要因素。BVOCs排放因子的準確測量受到諸多因素影響,種內變異性是一個(gè)重要因素。同一種植物不同個(gè)體的排放因子可能有數量級差異,絕大多數野外觀(guān)測對同一樹(shù)種個(gè)體樣本數不超過(guò)5個(gè),因而難以獲得統計意義上具有代表性的排放因子,也導致不同研究報道的同一種植物BVOCs排放因子差異懸殊。因此,野外BVOCs 排放因子實(shí)測時(shí),如何能解決種內差異性而使測量結果具有代表性,同時(shí)又不會(huì )給野外測量帶來(lái)巨大的額外負擔,是一項具有挑戰性的任務(wù)。針對這一問(wèn)題,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士生曾建強在王新明研究員和張艷利研究員指導下使用便攜式光合作用系統(LI-6800)對同一種植園內的114棵尾葉桉(Eucalyptus urophylla)開(kāi)展了原位測量,發(fā)現其主要排放的異戊二烯(isoprene)和β-羅勒烯(β-ocimene)這2種BVOCs的排放因子差異超過(guò)一個(gè)數量級(圖1),但排放因子及生理參數符合正態(tài)或對數正態(tài)分布特征,說(shuō)明測得的平均排放因子具有統計代表性。研究進(jìn)一步發(fā)現,排放因子和凈光合速率(Pn)存在顯著(zhù)相關(guān)性(圖2)??紤]到測量Pn僅需要2分鐘而測量BVOCs排放需要10倍以上時(shí)間(>20分鐘),研究人員因此提出先通過(guò)大樣本測量確定代表性Pn均值,然后再選擇代表性Pn均值附近的個(gè)體進(jìn)一步開(kāi)展BVOCs測量。針對這114棵尾葉桉測量結果的分析表明,針對測得的Pn平均值和其標準偏差SD,即使僅選Pn范圍為“平均值±0.1×SD”的個(gè)體進(jìn)行BVOC排放測量,采樣量可減少至原來(lái)的10%左右(圖3),但測得的BVOCs排放因子均值與總體均值十分接近且無(wú)顯著(zhù)差異。本研究提出的考慮種內變異優(yōu)化代表性BVOCs排放因子的原位測量方法,不僅確保了測量數據的代表性、準確性和可靠性,還提高了BVOCs排放因子的測量效率,為原位代表性BVOCs排放因子的準確測量提供了一種可操作性方案。本研究受到國家自然科學(xué)基金委創(chuàng )新研究群體項目和優(yōu)秀青年基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目、中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )、廣東省科技廳、廣州市科技局等項目的聯(lián)合資助。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Geophysical Research Letters期刊。論文所有實(shí)驗數據均是在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所公共技術(shù)服務(wù)中心有機地球化學(xué)分析平臺完成測試。論文信息:Zeng,J. (曾建強),Zhang,Y.* (張艷利),Pang,W. (龐偉華),Ran,H. (冉浩汎),Guo,H. (郭昊),Song,W. (宋偉),and Wang,X.* (王新明),2024. Optimizing in-situ measurement of representative BVOC emission factors considering intraspecific variability. Geophysical Research Letters,51,e2024GL108870.論文鏈接:https://doi.org/10.1029/ 2024GL108870圖1. 114棵桉樹(shù)BVOCs排放因子的個(gè)體種內差異:(a)和(b)分別為isoprene和β-ocimene排放因子變化情況;(c)和(d)異戊二烯排放因子和異戊二烯排放造成的碳損失的統計分布圖2. 異戊二烯(a)和β-ocimene(b)排放與Pn的關(guān)聯(lián)圖3. 不同Pn篩選范圍內個(gè)體的異戊二烯(a)和β-ocimene(b)平均排放因子
    2024-07-10