科研進展
  • 南海所研究團隊揭秘熱浪期間東邊界上升流系統(tǒng)浮游植物變化特征與機制
    近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室（LTO）詹海剛研究團隊在海洋熱浪期間全球東邊界上升流系統(tǒng)浮游植物變化方面取得新進展。研究成果以“Reduced and smaller phytoplankton during marine heatwaves in eastern boundary upwelling systems”為題發(fā)表于Nature子刊Communications Earth & Environment。LTO助理研究員詹偉康為論文第一作者，研究員詹海剛和副研究員何慶友為論文通訊作者，合作者包括澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)組織首席科學家Ming Feng研究員。東邊界上升流系統(tǒng)（Eastern Boundary Upwelling Systems，簡稱為EBUSs），包括加利福尼亞流、加那利流、洪堡洋流和本格拉流。受信風驅(qū)動的強烈上升流將富含營養(yǎng)物質(zhì)的底層海水輸送到真光層，使其成為全球初級生產(chǎn)力和漁業(yè)資源最豐富的海域之一。據(jù)估算，雖然只占不到2%的海表面積，這些流系卻貢獻了全球7%的初級生產(chǎn)力和20%的漁獲量。盡管東邊界上升流系統(tǒng)一直被認為是全球變暖的“庇護所”，海表溫度不像其它海域一樣呈現(xiàn)顯著長期上升趨勢，但過去幾十年這些區(qū)域海洋熱浪發(fā)生頻率卻顯著增加。然而，目前人們對熱浪影響下東邊界上升流區(qū)浮游植物，尤其是浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的認識還極為有限。研究團隊分析了近二十多年的衛(wèi)星遙感資料和數(shù)值模擬產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)當海洋熱浪發(fā)生時，東邊界上升流系統(tǒng)浮游植物生物量大幅減少約一半，其群落結(jié)構(gòu)則顯著朝更小粒徑轉(zhuǎn)變，主要表現(xiàn)為微微型（Pico）浮游植物的大幅增加和小型（Micro）浮游植物的大幅減少（圖1）。這種群落結(jié)構(gòu)變化與海洋熱浪強度和持續(xù)時間呈正相關(guān)。熱浪期間海洋上空異常極向風場顯著減弱了這些區(qū)域上升流強度（圖2），抑制了營養(yǎng)鹽的垂向輸運。營養(yǎng)鹽補給減少和沉降速率降低皆有利于擴大Pico粒級浮游植物生存競爭優(yōu)勢，推動熱浪期間東邊界上升流系統(tǒng)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的小型化。傳統(tǒng)認知里，營養(yǎng)鹽充裕的上升流區(qū)浮游植物通常以中大粒徑為主，然而在某些極端熱浪事件中，上升流區(qū)的群落結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)變?yōu)橛尚×礁∮沃参镏鲗?。這種現(xiàn)象在加利福尼亞流區(qū)尤為顯著，該海區(qū)約一半的海洋熱浪伴隨著中大粒徑浮游植物主導到小粒徑浮游植物主導的轉(zhuǎn)變。這些轉(zhuǎn)變可通過營養(yǎng)傳遞和放大效應，導致魚類數(shù)量減少與體型變小，因此該研究可為東邊界上升流系統(tǒng)的漁業(yè)資源開發(fā)與風險管理提供科學參考。此外，東邊界上升流系統(tǒng)是全球生物碳泵的熱點區(qū)域，鑒于不同粒徑浮游植物固碳效率的差異性，上述結(jié)果也有助于評估和預測海洋熱浪對全球碳循環(huán)的擾動。該研究由國家重點研發(fā)計劃、中國科學院先導計劃、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金和中國科學院青年創(chuàng)新促進會等項目共同資助完成。論文相關(guān)信息：Weikang Zhan.,Ming Feng,Ying Zhang,Xinchen Shen,Haigang Zhan* and Qingyou He*,Reduced and smaller phytoplankton during marine heatwaves in eastern boundary upwelling systems. Commun Earth Environ 5,629 (2024).文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s43247-024-01805-w圖1.（a）東邊界上升流系統(tǒng)浮游植物生物量（Cphyto）和群落結(jié)構(gòu)（ξ）對海洋熱浪的平均響應。（b-e）浮游植物群落結(jié)構(gòu)三元圖分布。紅點表示海洋熱浪期間，藍點為對應氣候態(tài)分布。（f）熱浪期間不同粒級浮游植物優(yōu)勢度的變化。圖2. （a-d）東邊界上升流區(qū)域，填色為氣候態(tài)夏季海表溫度。（e-h）海洋熱浪期間上升流指數(shù)（UI）的變化。其中UI=Uek+Ugeo，Uek為與海表?？寺斶\相關(guān)的垂向水體輸運，Ugeo為與海表高度差相關(guān)的地轉(zhuǎn)輸運。（i-l）熱浪期間海洋上空風場異常。填色為通過信度檢驗（t-test，p=0.05）的風速異常絕對值。
    2024-10-29
  • 深圳先進院?|?突破經(jīng)典認知！科學家揭秘腫瘤起源之謎
    北京時間10月30日24時，深圳先進院合成生物學研究所胡政研究員、中山大學賀雄雷教授和何真教授團隊合作在國際頂尖期刊《自然》上發(fā)表重要研究成果，首次揭示了早期腫瘤多克隆起源的普遍性，同時揭示從多克隆到單克隆轉(zhuǎn)變的演化模式，系統(tǒng)闡明了這一過程中細胞之間的相互作用機制，為腫瘤發(fā)生的早期機制提供了新的科學視角，也為癌癥的精準早期篩查和干預提出了新的思路。深圳先進院為該論文的第一單位。惡性腫瘤一直是人類面臨的重大健康威脅之一，但腫瘤最初是如何形成的呢？百年來科學家們一直不斷探尋這一重要科學問題的答案。經(jīng)典的“Peter Nowell克隆演化理論”提出，癌細胞是人體內(nèi)的正常細胞由于基因變異逐漸轉(zhuǎn)變而來，該過程經(jīng)過不斷的細胞分裂和突變，導致克隆性擴增，并在不斷克隆篩選作用下最終形成“腫瘤”。盡管這一理論已成科學界的普遍共識，但仍有個問題懸而未決：即在腫瘤形成的最初階段，是一個發(fā)生致癌突變的細胞（稱之為“單克隆起源”），還是多個異常細胞（稱之為“多克隆起源”）同時充當了腫瘤的“原始祖先”呢？北京時間10月30日24時，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院（簡稱“深圳先進院”）合成生物學研究所胡政研究員、中山大學賀雄雷教授和何真教授團隊合作在國際頂尖期刊《自然》上發(fā)表重要研究成果，首次揭示了早期腫瘤多克隆起源的普遍性，同時揭示從多克隆到單克隆轉(zhuǎn)變的演化模式，系統(tǒng)闡明了這一過程中細胞之間的相互作用機制，為腫瘤發(fā)生的早期機制提供了新的科學視角，也為癌癥的精準早期篩查和干預提出了新的思路。深圳先進院為該論文的第一單位。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08133-1“該研究標志著對腫瘤早期發(fā)生過程的認知邁上了一個新的臺階，不僅突破了經(jīng)典的單克隆起源理論，還拓展了我們對腫瘤異質(zhì)性起源及其演化的理解，為精準醫(yī)學的早期干預策略開辟了新的方向，有望推動腫瘤精準醫(yī)學向前邁進，為腫瘤防治提供科學依據(jù)?！敝袊こ淘涸菏俊⒈本┐髮W博雅講席教授詹啟敏對該成果評價道。論文示意圖：孔雀羽毛顏色從多彩逐漸向單一轉(zhuǎn)變，表達了腫瘤細胞從多克隆狀態(tài)逐漸向單克隆狀態(tài)演化的過程。腫瘤如何起源？“腫瘤是從單個突變細胞發(fā)展而來”。1976年，美國科學家Peter Nowell提出了腫瘤學中的經(jīng)典理論—克隆演化理論。該理論認為腫瘤由一個攜帶致癌基因突變的細胞引發(fā)，隨著時間的推移，該細胞的后代會不斷積累突變，經(jīng)過多次的克隆擴增和選擇，最終形成惡性腫瘤。“腫瘤的形成是一個復雜而神秘的過程，涉及到基因突變、增殖失控、免疫逃逸、細胞互作等多個層面。腫瘤的早期演化可能比傳統(tǒng)的理論所描述的更加復雜?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡吆v述道。隨著科學研究的發(fā)展，上個世紀90年代，科學家們利用體細胞遺傳標記發(fā)現(xiàn)，在一些腫瘤的早期病變過程中，腫瘤的起源并非來自單個細胞，而可能是由多個獨立突變的細胞共同啟動，這種現(xiàn)象被稱為“多克隆起源”。然而，隨著癌癥基因組學時代的到來，且基因組學數(shù)據(jù)普遍支持腫瘤是單克隆的，“多克隆起源”這一重要發(fā)現(xiàn)普遍不受重視。2020年4月，胡政在美國斯坦福大學完成博士后訓練后加入深圳先進院，擔任課題組長，帶領(lǐng)團隊在早期腫瘤發(fā)生機制方向開展系統(tǒng)研究。在這項研究中，胡政團隊與合作者運用小鼠模型和高分辨率細胞譜系示蹤、單細胞轉(zhuǎn)錄組測序、以及人群隊列樣本的基因組測序，從多維度對早期腸癌病變中的克隆結(jié)構(gòu)和細胞相互作用機制進行了深入剖析。首次揭示了早期腸癌從多克隆到單克隆轉(zhuǎn)變的新模式和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為理解腫瘤早期演化打開了新的視角?！八麄儼l(fā)現(xiàn)小鼠和人類早期腸癌中普遍存在多克隆起源模式。雖然過去的研究也偶爾發(fā)現(xiàn)過多克隆起源，但胡政等人的結(jié)論是多克隆起源非常普遍。大幅度擴展了Peter Nowell提出的腫瘤異質(zhì)性起源“克隆演化”理論?！敝猩酱髮W生命科學學院教授吳仲義評價道。探尋腫瘤起源的“新利器”隨著DNA測序和遺傳譜系示蹤等技術(shù)的迅速崛起，極大推動了人們對于腫瘤生物學、克隆異質(zhì)性和演化機制的深入認識。這項歷時四年半的研究表明，腫瘤從多克隆向單克隆的轉(zhuǎn)變可能標志著腫瘤惡性程度的提高，并揭示了正常細胞從健康到癌變的關(guān)鍵機制。他們首先利用先進的基于單堿基編輯器的單細胞譜系示蹤技術(shù)，觀察了腫瘤發(fā)生過程中不同細胞克隆的動態(tài)變化?！皢渭毎V系示蹤技術(shù)能夠大規(guī)模、高精確地重建單細胞譜系樹，幫助研究人員梳理出細胞間的發(fā)育關(guān)系，進而從單細胞水平回答腫瘤起源的問題。”論文共同第一作者逯召蓮博士介紹說?；趩渭毎V系示蹤技術(shù)，研究人員構(gòu)建了炎癥誘導腸癌模型和多發(fā)性息肉模型兩種經(jīng)典的小鼠腸癌模型。他們發(fā)現(xiàn)，在早期的多克隆腫瘤中，腫瘤細胞之間存在頻繁的細胞間通信，這些通信增強了腫瘤細胞在早期階段的生存能力。隨著時間的推移，一些多克隆群體逐漸消失，最終只剩下一個主導克隆，形成單克隆腫瘤。此外，單克隆腫瘤表現(xiàn)出更高的基因組不穩(wěn)定性和惡性程度，這意味著從多克隆到單克隆的轉(zhuǎn)變可能是腫瘤從“溫和”走向“兇惡”的關(guān)鍵一步。為進一步驗證研究結(jié)論，研究團隊在兩年時間里，收集和分析了107例未經(jīng)治療的散發(fā)性息肉和伴有結(jié)直腸癌患者的樣本。他們發(fā)現(xiàn)，大約30%的人類腸息肉細胞是多克隆的，展現(xiàn)出了更低惡性程度的病理特征。而腸道腫瘤大多由單克隆的癌細胞組成，腫瘤惡性程度比多克隆腫瘤要更高，從而在人體樣本中也驗證了小鼠實驗的結(jié)論“該研究綜合運用了多種前沿技術(shù)手段，包括單細胞譜系示蹤及動物模型、人群隊列研究、單細胞轉(zhuǎn)錄組、腸道單隱窩測序、類器官、定量建模等等，代表了腫瘤學研究多學科交叉的新范式?！北本┐髮W白凡教授評論道。早期腫瘤的篩查和靶向干預新策略傳統(tǒng)腫瘤篩查主要依賴于檢測單一或多個驅(qū)動基因的標志物，但這種方法在多克隆起源的腫瘤中可能具有局限性?！巴ㄟ^分析多克隆腫瘤中的不同克隆及細胞間相互作用，我們可以更加精確地判斷腫瘤的發(fā)展?jié)摿惋L險等級。”胡政指出，未來可以嘗試靶向這種細胞間的相互作用，通過干預多克隆腫瘤內(nèi)的通信機制來延緩或阻止其向單克隆的惡性轉(zhuǎn)化。這種策略可以在腫瘤尚未發(fā)展成惡性狀態(tài)時“釜底抽薪”，阻止其進一步進展。胡政團隊的研究不僅揭示了腫瘤早期的多克隆到單克隆演化過程，更重要的是，提供了一種靶向細胞間通訊的新型早期干預思路，為未來的癌癥早篩、風險預測以及個性化治療提供了重要科學依據(jù)。尤其在精準醫(yī)學領(lǐng)域，這一發(fā)現(xiàn)意味著可以通過更深層次的分子分析，識別腫瘤的多克隆特性，并根據(jù)不同的克隆類型定制個性化治療方案。該項研究中，深圳先進院助理研究員逯召蓮、莫珊蘭；深圳先進院-澳門大學聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生解鐸；中山大學博士研究生翟相威、博士后鄧善俊為共同第一作者。深圳先進院胡政研究員、中山大學賀雄雷教授和何真教授為共同通訊作者。早期腫瘤的多克隆起源和多克隆-單克隆演化模型<!--!doctype-->
    2024-10-31
  • 華南植物園重建菊科風毛菊屬新的屬下分類系統(tǒng)
    ????風毛菊屬（Saussurea DC.）是菊科中進化較快的大屬之一，包含約520個物種，廣布北半球的高山亞高山地帶。該屬植物形態(tài)多樣且生境復雜。然而，由于其復雜的進化歷史，至今仍缺乏一個能反映其真實進化關(guān)系的由分子系統(tǒng)學和形態(tài)學等多方面證據(jù)支持的屬下分類系統(tǒng)。????中國科學院華南植物園植物多樣性與系統(tǒng)分類課題組長期聚焦風毛菊屬的系統(tǒng)、進化和分類學研究，近期基于雜交捕獲所得的核基因數(shù)據(jù)、形態(tài)學數(shù)據(jù)和其他證據(jù)，重新構(gòu)建了風毛菊屬的屬下分類系統(tǒng)。此研究基于核基因數(shù)據(jù)和葉綠體基因數(shù)據(jù)分別構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹，展示了基于核基因數(shù)據(jù)所構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹更適合構(gòu)建風毛菊屬的屬下分類系統(tǒng)，選取了5個性狀作為4個支系的鑒別特征，最后將風毛菊屬劃分為4亞屬，13組。????相關(guān)成果已近期在線發(fā)表在國際學術(shù)期刊Plant Diversity（《植物多樣性》）上。華南植物園助理研究員徐連升為論文第一作者，陳又生研究員為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和廣州市科技計劃項目的支持。文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pld.2024.10.003圖1.風毛菊屬的多樣性圖2.風毛菊屬的屬下系統(tǒng)修訂
    2024-10-31
  • 葉面噴施鋅硒降低水稻鎘轉(zhuǎn)運機制研究取得新進展
    中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黃道友研究員團隊許超副研究員依托中國科學院長沙農(nóng)業(yè)環(huán)境觀測試驗站北山分站，通過田間試驗，研究了葉面噴施鋅、硒及其混合溶液在籽粒Cd積累過程中對葉片亞細胞分布、葉片抗氧化酶活性和轉(zhuǎn)錄調(diào)控的影響。水稻鎘污染引起了廣泛的關(guān)注。葉面噴施技術(shù)可以緩解水稻中的鎘污染。當前對噴施單一調(diào)理劑已經(jīng)有了廣泛的研究，但對復合調(diào)理劑的應用及降鎘機制仍缺乏、有待進一步的探究。中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黃道友研究員團隊許超副研究員依托中國科學院長沙農(nóng)業(yè)環(huán)境觀測試驗站北山分站，通過田間試驗，研究了葉面噴施鋅、硒及其混合溶液在籽粒Cd積累過程中對葉片亞細胞分布、葉片抗氧化酶活性和轉(zhuǎn)錄調(diào)控的影響。研究發(fā)現(xiàn)葉面噴施鋅和鋅/硒混合溶液提高細胞壁中果膠與Cd的結(jié)合效率，增強Cd在旗葉中的固定能力，從而降低水稻籽粒Cd含量。此外，旗葉抗氧化酶活性的增加進一步緩解了Cd對水稻的毒性作用，鋅和鋅/硒混合溶液上調(diào)金屬結(jié)合蛋白和抗氧化酶相關(guān)基因，下調(diào)金屬轉(zhuǎn)運基因。該研究系統(tǒng)地闡明了葉面噴施鋅/硒通過調(diào)控基因表達和生理功能來緩解水稻鎘毒的機制，為降低水稻籽粒鎘的積累、確保糧食的安全生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。該項研究近期以題為Foliar application of zinc and selenium regulates cell wall fixation,physiological and gene expression to reduce cadmium accumulation in rice grains發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域一區(qū)top期刊Journal of Hazardous Materials上。該研究得到了國家重點研發(fā)（研發(fā)）項目，國家自然科學基金項目，湖南省科技項目等項目的共同資助。論文鏈接葉面噴施鋅/硒調(diào)控細胞壁固定、生理和基因表達，緩解水稻鎘脅迫機制
    2024-10-30
  • 湖南省重大科技攻關(guān)“揭榜掛帥”制項目“洞庭湖總磷污染防治關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”項目啟動
    10月25日，湖南省重大科技攻關(guān)揭榜掛帥制項目洞庭湖總磷污染防治關(guān)鍵技術(shù)研究與示范項目啟動會在中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所舉行。10月25日，湖南省重大科技攻關(guān)“揭榜掛帥”制項目“洞庭湖總磷污染防治關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”項目啟動會在中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所舉行。項目咨詢專家組由亞熱帶生態(tài)所吳金水研究員、北京大學周豐教授、湖南農(nóng)業(yè)大學羅琳教授、湖南省環(huán)境保護科學研究院院長羅岳平組成。湖南省科學技術(shù)廳主管處室、項目牽頭單位有關(guān)領(lǐng)導，大通湖管理委員會副區(qū)長曾勇、華容縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局局長黎志良、桃源縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局主任李華、課題負責人及項目參與單位代表等60多人出席會議。啟動會上，湖南省科技廳副處長譚浩宣讀了項目立項文件，亞熱帶生態(tài)所黨委書記譚支良宣布了 “兩組一委” 組成成員名單并介紹相關(guān)成員，項目負責人謝永宏研究員匯報了實施方案，專家組對項目實施方案進行討論并作點評。經(jīng)論證，專家組一致同意通過該項目實施方案。會上，各地方政府和企業(yè)主管領(lǐng)導表示，將對項目的實施大力支持并積極配合。該項目將通過新技術(shù)攻關(guān)、實驗驗證和集成示范，在畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)田種植、生活污水四個主要磷污染源頭防控關(guān)鍵技術(shù)方面取得創(chuàng)新突破，為洞庭湖區(qū)總磷污染防治提供綜合解決方案與管理對策，對于洞庭湖水環(huán)境生態(tài)保護、湖區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染防控及農(nóng)村生活環(huán)境改善等具有重要的現(xiàn)實意義。會議現(xiàn)場
    2024-10-27
  • ?廣州能源研究所在海上風電制氫路線經(jīng)濟性分析方面取得新進展
    近日，中國科學院廣州能源研究所能源戰(zhàn)略與碳資產(chǎn)研究中心蔡國田研究員團隊在海上風電制氫路線經(jīng)濟性分析研究中取得新進展。近日，中國科學院廣州能源研究所能源戰(zhàn)略與碳資產(chǎn)研究中心蔡國田研究員團隊在海上風電制氫路線經(jīng)濟性分析研究中取得新進展。海上風電作為電力系統(tǒng)未來發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，面臨著風能波動性和高成本等挑戰(zhàn)。將其與制氫技術(shù)相結(jié)合，不僅可以有效緩解電力消納問題，還能提供綠色能源。該研究聚焦海上風電制氫經(jīng)濟性分析，首次嘗試建立多條海上風電-制氫-化學品耦合路線（圖1），旨在探索海上風力制氫產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟可行性，并從經(jīng)濟角度分析氫氣運輸方式的影響和利用氫氣生產(chǎn)下游產(chǎn)品的經(jīng)濟可行性。研究工作探討了如何利用不同的政策和方法降低成本，為大規(guī)模發(fā)展海上氫能路線提供了重要的參考，為今后構(gòu)建氫能供應體系提供了新思路。圖1 海上風能-氫能-化學品關(guān)系的分析框架該研究討論的8條海上風電-氫能-化學品耦合路線如圖2所示。路線0（附加路線）和路線1比較了是否考慮波浪能發(fā)電，通過質(zhì)子交換膜（PEM）電解槽制氫、管道輸氫，最后用于合成甲醇；路線2和路線3比較了海上風電分別用于PEM電解槽和堿性電解槽的制氫方法，通過管道輸送氫氣，最后用于合成氨；路線4和路線5比較了海上風電采用PEM電解槽制氫，分別采用管道輸氫氣和船舶運輸液氫，最后用于加氫站；路線1、路線2、路線4、路線6和路線7比較了氫氣的不同的利用方式，海上風電采用PEM電解槽制氫、管道輸氫，最后兩條路線分布用于還原多晶硅和天然氣摻氫。圖2海上風電-氫能-化學品耦合的不同路線研究表明，在六種財務(wù)情景下，同時考慮增值稅和所得稅可使總成本約下降6.95%，而考慮融資條件會使總成本增加了5.9%。海上發(fā)電技術(shù)成本約占總成本的21.1%-39.1%，同時風電價格是下游制氫產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵影響因素。因此，風電成本的優(yōu)化是降低下游制氫成本的關(guān)鍵，而高的初始投資成本和融資比率是主要影響因素。通過比較不同路線的總成本，發(fā)現(xiàn)最具成本效益的利用方式是加氫站，其次是生產(chǎn)合成氨和甲醇。同時發(fā)現(xiàn)綠氫氣價格每下降1元/kg，綠色甲醇、綠色合成氨和綠色多晶硅平準化成本分別下降214元/t、189元/t和3.43元/kg。為使綠色產(chǎn)品價格達到當前傳統(tǒng)路線的水平，在只考慮綠氫價格變化時，則需將輸送到陸上的綠氫價格分別降低到8.65元/kg、14.71元/kg、1.14元/kg。研究發(fā)現(xiàn)綠色合成氨是目前最有可能先實現(xiàn)，其次為綠色甲醇，而綠色多晶硅則較難實現(xiàn)。圖3 在情景1下不同路線總成本的比較該研究成果為海上風能-氫能-化工品路線的比較及不確定性分析提供了重要依據(jù)，有望幫助緩解海上風電發(fā)展與順利消納之間的矛盾，為行業(yè)參與者提供優(yōu)化方案，推動綠色氫能的應用和普及。研究得到廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃項目、國家重點研發(fā)計劃、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項等項目資助。相關(guān)研究成果以Enriching wind power utility through offshore wind-hydrogen-chemicals nexus: Feasible routes and their economic performance為題，發(fā)表于Journal of Cleaner Production期刊。原文鏈接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652624031810
    2024-10-28
  • 廣州地化所張周等-Geology: 基于界面成像方法揭示長白山火山區(qū)下方穿巖石圈的巖漿系統(tǒng)
    長白山天池火山是我國規(guī)模最大、災害性噴發(fā)風險最高的活火山之一。地震活動性數(shù)據(jù)顯示，長白山天池火山在2002年至2005年間經(jīng)歷了一次火山擾動事件，而在2020年底至2021年初又發(fā)生了火山震群事件，表明其仍具有極高的潛在噴發(fā)危險?；鹕降膰姲l(fā)不僅與地殼內(nèi)部巖漿囊的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)直接相關(guān)，還與巖石圈和軟流圈地幔巖漿的持續(xù)供給密切相關(guān)，這兩者共同構(gòu)成了火山區(qū)的巖漿系統(tǒng)。通過對巖石圈厚度和速度結(jié)構(gòu)的分析研究，可以揭示火山區(qū)巖漿系統(tǒng)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)及賦存狀態(tài)，進而探討火山的深部動力學機制。盡管前人對長白山火山區(qū)下方的速度結(jié)構(gòu)進行了大量的研究，并發(fā)現(xiàn)60至80公里的范圍內(nèi)存在相對低速的區(qū)域，推測該區(qū)域可能對應于巖石圈與軟流圈的邊界位置，但由于現(xiàn)有巖石圈厚度探測方法的限制，該區(qū)域的具體巖石圈厚度及巖漿系統(tǒng)仍難以評估。針對這一問題，中國科學院廣州地球化學研究所的博士后張周與其合作導師鄧陽凡研究員、徐義剛研究員及李鑫副研究員等，基于遠震P波接收函數(shù)方法和團隊新近發(fā)展的GC_SRF策略，從研究區(qū)內(nèi)寬頻帶地震臺站（圖1）所記錄的遠震事件波形中提取了穩(wěn)健的P波接收函數(shù)和S波接收函數(shù)。借助慢度疊加分析、時深轉(zhuǎn)換和疊后深度偏移成像等流程，成功揭示了該地區(qū)的地殼厚度和巖石圈厚度（圖2）。研究表明，遠離長白山天池火山的區(qū)域地殼較?。?5至35公里），而靠近火山的區(qū)域則地殼較厚（40至45公里）。此外，長白山火山西側(cè)的巖石圈普遍較厚（約70至90公里），而東側(cè)相對較?。s60公里）。莫霍面和巖石圈底界面的振幅在火山區(qū)下方均出現(xiàn)一定程度的弱化，弱化寬度分別為80公里和200公里。這些地震學響應特征與全球大型火山區(qū)（如美國黃石公園、新西蘭陶波火山和印尼托巴火山）的巖漿系統(tǒng)具有顯著的相似性，均表現(xiàn)出地殼增厚、莫霍面和巖石圈底界面振幅減弱的特征。綜合研究結(jié)果顯示，在太平洋板塊持續(xù)俯沖的背景下，高溫和含揮發(fā)份的地幔物質(zhì)上涌導致了巖石圈的局部弱化和地幔熔融，從而形成了長白山火山下方穿巖石圈地幔的巖漿系統(tǒng)；巖漿向上遷移，在地殼內(nèi)部形成不同深度的巖漿囊；巖漿在地殼淺部的堆積與運移則進一步引發(fā)了不同程度的巖漿活動和火山地震事件（圖3）。通過對比，本研究認為長白山火山區(qū)穿巖石圈的巖漿系統(tǒng)與全球大型火山區(qū)的地震學特征表現(xiàn)出顯著的相似性，這一認識為理解大型火山的巖漿起源與演化提供了新的視角，同時也為評估長白山天池火山的潛在噴發(fā)風險提供了科學依據(jù)。受限于本研究所選臺站覆蓋程度的局限，未來更密集的臺陣布設(shè)和觀測將為進一步揭示長白山天池火山的復雜巖石圈結(jié)構(gòu)及深部動力學過程提供更精細的研究資料，并為火山災害的預警和管理提供有力的支持和保障。該成果發(fā)表在國際知名SCI期刊Geology上。本研究得到國家重點研發(fā)項目(2022YFF0801003)，國家自然科學基金項目 (42322401)，吉林長白山火山國家野外科學觀測研究站開放課題(NORSCBS22-01)和國家資助博士后項目(GZC20232679)等資助。論文信息：Zhang,Z. (張周);Deng,Y.* (鄧陽凡);Xu,Y-G. (徐義剛);Li,X. (李鑫) (2024),A translithospheric magmatic system revealed beneath Changbaishan volcano.?Geology,52 (10):742-746.,https://doi.org/10.1130/G52242.1.圖1 (a) 長白山火山及其鄰近地區(qū)的地形。紅色等值線表示俯沖的太平洋板塊深度。(b) 地震臺站分布。遠震P波在32公里處和遠震S波在83公里處的穿透點分別用紅點和藍點表示。CBV，長白山火山；LGV，龍崗火山。圖2 (a-b)慢度疊加和時間-深度轉(zhuǎn)換得到的地殼厚度和巖石圈厚度。(c-d)沿 AA'剖面的P波接收函數(shù)和S波接收函數(shù)疊后深度偏移成像，成像時考慮了不同的頻率范圍，其中P波為 0.03-1 Hz，S波為 0.03-0.5 Hz。白色圓點為莫霍面轉(zhuǎn)換震相，白色十字代表巖石圈底界面轉(zhuǎn)換震相。圖3 長白山火山區(qū)穿巖石圈的巖漿系統(tǒng)示意圖。高溫的軟流圈物質(zhì)上涌導致巖石圈底界面（LAB）和莫霍面(Moho)發(fā)生不同程度弱化，底侵下地殼并形成地殼內(nèi)部不同尺度的巖漿囊，巖漿在淺部地殼的堆積和運移則進一步引發(fā)了不同程度的巖漿活動和火山地震事件。
    2024-10-27
  • 華南植物園在土壤微生物固氮機理研究獲新進展
    ????生物固氮是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要的氮源。過去很多研究認為生物固氮速率受到氮添加的抑制，但是越來越多的研究發(fā)現(xiàn)氮輸入對森林土壤微生物固氮的影響并不總是負面的，而富氮環(huán)境下微生物固氮的驅(qū)動機制仍然不清楚。研究表明，微生物固氮是典型的耗能反應，土壤活性有機碳可能是固氮菌潛在的能量來源，因此深入探索不同來源的碳輸入如何影響氮添加對土壤微生物固氮的影響將有助于理解土壤固氮的驅(qū)動機理。????中國科學院華南植物園生態(tài)系統(tǒng)管理研究組依托廣東省鼎湖山、石門臺和河南省雞公山等多個森林氮添加試驗平臺，對比森林土壤固氮菌群落對短期低氮和長期高氮處理的響應（圖1），發(fā)現(xiàn)不同氮處理方式降低了固氮速率，但僅有短期低氮處理降低了固氮菌群落豐度指數(shù) (ACE和Chao1)。在OTU水平上，nifH基因序列在對照與短期低氮處理之間重疊率為67.1-74.4%，而對照與長期高氮處理之間重疊率僅為52.0-53.6%，這表明長期高氮處理使固氮菌群落組成發(fā)生了更大變化。進一步發(fā)現(xiàn)，短期低氮處理通過增加土壤NH4+從而抑制了固氮菌豐度、多樣性和固氮率，長期高氮處理雖然也增加了土壤NH4+，但對固氮菌群落結(jié)構(gòu)和功能沒有產(chǎn)生負效應。這些結(jié)果表明，在長期高氮富集環(huán)境下，土壤固氮菌可以通過調(diào)整群落組成從而在一定程度上維持生物固氮。????為了進一步理解高氮富集環(huán)境下土壤維持固氮的驅(qū)動機制，研究團隊依托廣東省鶴山森林長期氮添加試驗平臺，采集了長期施加氮處理的土壤進行室內(nèi)碳源添加模擬實驗（圖2），對比了植物和微生物源可利用碳（植物源碳-木聚糖；微生物源碳-甘露糖；兩者的共同碳源-葡萄糖）對土壤微生物固氮的影響和機制。研究發(fā)現(xiàn)，植物源和微生物源碳的添加均顯著提高了土壤固氮酶活性（13-28%），但微生物源碳的促進作用更強烈。長期施氮環(huán)境下，碳輸入比氮輸入對土壤微生物固氮速率的影響更大，而且土壤氮含量較高的豆科森林土壤固氮酶活性對碳添加的響應速度比非豆科森林更快。碳輸入提供能量是驅(qū)動土壤微生物固氮的直接原因。同時該研究估算，當土壤中有機碳的輸入（比如，通過地上植物或者土壤微生物）增加5%，土壤微生物的固氮量可能增加2.2-3.9 Tg N yr-1。????相關(guān)結(jié)果分別以“Soil diazotrophs sustain nitrogen fixation under high nitrogen enrichment via adjustment of community composition”和“Plant and microbial carbon are important drivers of free-living nitrogen fixation in tropical forest soils: A new discovery of carbon-driven nitrogen input”為題發(fā)表在微生物學會期刊mSystems（《微生物系統(tǒng)》）和地球物理學會期刊Geophysical Research Letters（《地球物理研究通訊》）上。中國科學院華南植物園博士研究生許美晨為上述論文的第一/第二作者，鄭棉海副研究員為兩篇論文的通訊作者。相關(guān)研究得到廣東省基礎(chǔ)與應用基礎(chǔ)研究基金，國家重點研發(fā)-青年科學家項目、中國科學院青年創(chuàng)新促進會項目等資助。????論文鏈接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/msystems.00547-24????https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL111238???????圖1. 短期低氮和長期高氮處理對森林土壤固氮菌群落的影響機制圖2. 氮添加環(huán)境下碳源輸入對森林土壤微生物固氮的驅(qū)動機制
    2024-10-27
  • 華南植物園發(fā)表鼠尾草屬新種——泰寧鼠尾草
    ????鼠尾草屬是唇形科中最大的屬，全球約有1000種，廣泛分布于中美洲、南美洲、西亞和東亞。我國鼠尾草屬物種多樣性很高，其中大多數(shù)是特有種。早期對鼠尾草屬的分類修訂主要基于形態(tài)證據(jù)，導致一些新物種被忽略。分子證據(jù)的應用和實地調(diào)查的加強為了解這一復雜群體提供了新視角。一些被忽略的鼠尾草屬物種，如張家界鼠尾草（Salvia daiguii,圖1）和光葉鼠尾草（Salvia glabrifolia,圖2）相繼得以發(fā)現(xiàn)、描述和命名。圖1：張家界鼠尾草圖版（圖片來源于原始文獻）圖2：光葉鼠尾草圖版（張夢華提供）????2022年，福建省建寧縣植物專家高元龍在泰寧縣狀元巖考察時發(fā)現(xiàn)了一種葉片革質(zhì)且葉脈金黃的鼠尾草，并引種在庭院栽培觀察，認為可能是一個新物種。2024年5月，中國科學院華南植物園引種保育團隊科研人員與高元龍前往其棲息地考察，并對其種群和個體形態(tài)特征進行觀測。同時，科研人員????采集標本和DNA分子材料，并引種活體材料在華南植物園進行栽培保育。通過查閱本屬植物模式標本和原始文獻，結(jié)合形態(tài)和分子證據(jù)，確認其為新物種，并以發(fā)現(xiàn)地福建泰寧將其命名為泰寧鼠尾草（Salvia tainingensis,圖3 & 4）。除模式產(chǎn)地外，該種在南平邵武縣將石省級自然保護區(qū)也有分布（圖5）。泰寧鼠尾草之前一直被鑒定為地埂鼠尾草（Salvia scapiformis,圖5 & 6）。事實上，泰寧鼠尾草與光葉鼠尾草和張家界鼠尾草在形態(tài)上更為相似。泰寧鼠尾草葉片薄革質(zhì)、基部近圓形或楔形、葉正面密被易脫落長柔毛、上唇外面密被長柔毛，可與三者進行區(qū)分。泰寧鼠尾草性狀獨特、觀賞價值高，具有一定的園林應用潛力。圖3：泰寧鼠尾草圖版圖4：泰寧鼠尾草模式標本圖5：被定為地埂鼠尾草的泰寧鼠尾草（圖片來源于PPBC，陳新艷攝）圖6：地埂鼠尾草圖版（張代貴提供）????相關(guān)研究已近日在線發(fā)表在國際學術(shù)期刊Phytotaxa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，董書鵬、高元龍以及吉首大學張夢華和張代貴參加了相關(guān)工作。文章鏈接：https://phytotaxa.mapress.com/pt/article/view/phytotaxa.669.2.7
    2024-10-27
  • “南海島礁波風光儲一體化能源保障系統(tǒng)”中國科學院C類先導專項啟動會在廣州召開
    10月21日，中國科學院關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅先導專項“南海島礁波風光儲一體化能源保障系統(tǒng)”啟動會在廣州能源所召開。中國科學院重大科技任務(wù)局材料能源處長何京東、海洋技術(shù)處長沈剛、項目管理中心段維新，珠海萬山海洋開發(fā)試驗區(qū)副主任令狐克星，廣東電網(wǎng)有限責任公司電科院副總工梁曉兵，中國科學院廣州分院副院長孫龍濤，廣州能源所所長/專項行政指揮線負責人呂建成、副所長黃宏宇、專項技術(shù)指揮線負責人盛松偉及專項骨干成員等60余人參加會議。會議特邀中國工程院陳勇院士、饒宏院士，海軍李決龍將軍，監(jiān)理專家秦偉研究員、王海峰研究員等8位專家與會指導。何京東主持會議。10月21日，中國科學院關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅先導專項“南海島礁波風光儲一體化能源保障系統(tǒng)”啟動會在廣州能源所召開。中國科學院重大科技任務(wù)局材料能源處長何京東、海洋技術(shù)處長沈剛、項目管理中心段維新，珠海萬山海洋開發(fā)試驗區(qū)副主任令狐克星，廣東電網(wǎng)有限責任公司電科院副總工梁曉兵，中國科學院廣州分院副院長孫龍濤，廣州能源所所長/專項行政指揮線負責人呂建成、副所長黃宏宇、專項技術(shù)指揮線負責人盛松偉及專項骨干成員等60余人參加會議。會議特邀中國工程院陳勇院士、饒宏院士，海軍李決龍將軍，監(jiān)理專家秦偉研究員、王海峰研究員等8位專家與會指導。何京東主持會議。呂建成對各位領(lǐng)導及專家給予的支持表示衷心的感謝。他強調(diào)，專項將進一步凝聚創(chuàng)新合力，轉(zhuǎn)變科研組織模式，積極搶占科技制高點；并希望各單位增強使命感，緊盯海上能源安全高效利用技術(shù)難題，加速推進技術(shù)研發(fā)與示范工程建設(shè)，推動重大科研成果產(chǎn)出，提升我國在相關(guān)領(lǐng)域的核心競爭力。孫龍濤在致辭中表示，希望廣州能源所借此先導專項契機，在前期扎實工作基礎(chǔ)上，進一步強化優(yōu)勢學科融合，致力于解決海上能源安全高效利用難題，為解決國家重大需求做出新的更大的貢獻。會上，何京東宣讀了專項立項文件。專項成立了以饒宏為組長的咨詢專家組，以秦偉為組長的監(jiān)理組。段維新介紹了先導專項監(jiān)理工作，表示專項要充分發(fā)揮“兩總”作用，進一步強化專項內(nèi)部溝通與協(xié)作，以確保專項按計劃高質(zhì)量推進。專項技術(shù)指揮線負責人盛松偉詳細匯報了專項立項背景、實施方案、工作計劃和進展等內(nèi)容。與會專家對專項實施方案給予了充分肯定，并圍繞關(guān)鍵科學問題凝練、研究目標聚焦、技術(shù)難點突破、項目間協(xié)調(diào)配合、指標考核方式、多學科耦合以及專項預期成果應用等方面提出了富有建設(shè)性的意見和建議。專家組希望專項進一步明確需解決的重大問題、突破的關(guān)鍵技術(shù)，并加強五個項目之間的交流合作，共同推動標志性成果的產(chǎn)出。與會人員合影
    2024-10-21