科研進展
  • 亞熱帶生態(tài)所在堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化方面取得系列進展
    堆肥過程中腐殖質(zhì)的合成是提高有機肥品質(zhì)的關(guān)鍵。生物炭已被發(fā)現(xiàn)是一種低成本、環(huán)保和有效的腐殖質(zhì)合成促進劑,但在堆肥過程中,生物炭驅(qū)動腐殖質(zhì)合成的機制尚不清楚。成果一:生物炭添加促進堆肥過程中腐殖質(zhì)合成的機制堆肥過程中腐殖質(zhì)的合成是提高有機肥品質(zhì)的關(guān)鍵。生物炭已被發(fā)現(xiàn)是一種低成本、環(huán)保和有效的腐殖質(zhì)合成促進劑,但在堆肥過程中,生物炭驅(qū)動腐殖質(zhì)合成的機制尚不清楚。中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李德軍研究員團隊研究了生物炭添加對桑枝和豬糞堆肥過程中腐殖質(zhì)合成的影響(圖1)。利用熒光光譜、高通量測序、宏基因組學(xué)和代謝組學(xué)等先進技術(shù),綜合分析了堆肥過程中真菌群落、功能基因和代謝特征,闡釋了生物炭添加對腐殖質(zhì)形成的影響機制。在成熟期,添加生物炭使黃腐酸和腐殖酸的生成效率分別比對照提高了17.4%和39.4%。添加生物炭顯著提高了溫度、木質(zhì)纖維素降解以及脲酶、過氧化物酶、錳過氧化物酶和木質(zhì)素過氧化物酶的活性,并改變了真菌群落組成和多樣性,后者與腐植酸含量顯著相關(guān)。真菌群落的改變提升了高溫期和成熟期腐解真菌功能和CAZyme基因的表達。最終,生物炭添加顯著提高了成熟期外源性物質(zhì)代謝(雙酚類代謝和醌類生物合成)和氨基酸代謝(色氨酸代謝和酪氨酸代謝),從而通過產(chǎn)生喹啉類、酚類和芳香氨基酸等代謝產(chǎn)物促進腐殖質(zhì)物合成。綜上所述,生物炭添加可以通過選擇性調(diào)節(jié)堆肥過程中真菌群落和代謝特征,有效促進腐殖質(zhì)的合成,從而有利于有機肥施用后土壤肥力和健康的改善。本研究以Biochar drives humus formation during composting by regulating the specialized metabolic features of microbiome為標(biāo)題發(fā)表于Chemical Engineering Journal(2023,458:141380)。劉秋梅博士為論文的第一作者,李德軍研究員為通訊作者,王克林研究員和何尋陽研究員為共同作者。研究得到了國家重點研發(fā)計劃課題(2022YFF1300704)和廣西“八桂學(xué)者”項目支持。論文鏈接圖1 生物炭添加促進堆肥過程中腐殖質(zhì)合成的機制示意圖成果二:石灰?guī)r粉末添加促進堆肥過程中病原菌劑清除的機制堆肥過程中病原菌清除對有機肥的安全利用和糧食安全至關(guān)重要。然而,用于清除病原菌的簡單、低成本和生態(tài)友好的技術(shù)極為稀缺。中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李德軍研究員團隊探討了喀斯特區(qū)豐富的石灰?guī)r(主要成分為碳酸鈣)粉末添加對堆肥過程中病原體清除的效果并闡釋了背后的機制(圖2)。采用高通量測序和代謝組學(xué)技術(shù)手段分析了碳酸鈣在病原體清除中的效率。添加碳酸鈣顯著降低了病原菌豐度,同時提高了堆肥的溫度、pH、電導(dǎo)率和胞外酶活性。碳酸鈣添加強烈改變了真菌群落組成,增加了升溫期真菌的Shannon指數(shù)和系統(tǒng)發(fā)育多樣性,Shannon指數(shù)與病原菌豐度呈正相關(guān)。添加碳酸鈣后,植物病原菌的真菌功能在高溫期顯著下降。添加碳酸鈣顯著增加了抗致病性代謝產(chǎn)物,包括脂肪酸降解產(chǎn)生的8-異前列腺素f2 -乙醇酰胺,芳香氨基酸代謝產(chǎn)生的Xanthium、5-(3,4-二羥基芐基)六氫嘧啶-2,4,6-三酮和扁枝衣二酸,這些代謝產(chǎn)物在高溫期負責(zé)清除鐮刀菌、白粉菌、炭疽菌、假尾孢菌、腐霉菌和輪枝菌。該項研究表明,添加碳酸鈣可有效清除堆肥過程中的病原菌,從而有利于農(nóng)業(yè)病害防控和糧食生產(chǎn)安全。本研究以Unearthing the mechanisms underlying calcium carbonate therapies for eliminating pathogens during composting為標(biāo)題發(fā)表于Chemical Engineering Journal(2023,451:139087)。劉秋梅博士為論文的第一作者,李德軍研究員為通訊作者,何尋陽研究員參與了該項目工作。研究得到了廣西“八桂學(xué)者”項目支持。論文鏈接圖2 石灰?guī)r粉末添加促進堆肥過程中病原菌清除的機制示意圖成果三:生物炭和石灰?guī)r粉末添加減少堆肥過程中氧化亞氮排放的機制種養(yǎng)廢棄物堆肥是大氣溫室氣體包括氧化亞氮的重要來源,因此,如何減少堆肥過程中氧化亞氮排放是兼顧種養(yǎng)廢棄物資源化利用與實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)需要回答的重要問題。中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李德軍研究員團隊探討生物炭和石灰?guī)r(主要成分為碳酸鈣)粉末添加對堆肥過程中氧化亞氮排放的影響機制。結(jié)合無機氮、溶解有機碳和氮、氧化亞氮來源和功能基因等指標(biāo)開展了系統(tǒng)性研究。與對照組相比,生物炭和碳酸鈣添加顯著減少了氧化亞氮排放,減少幅度分別為26.5 ~ 47.8%和13.9 ~ 37.4%。氨氧化菌(AOB)和真菌介導(dǎo)的氧化亞氮產(chǎn)生速率減少是導(dǎo)致生物炭和碳酸鈣添加后氧化亞氮排放減少的主要原因。進一步分析發(fā)現(xiàn),氨氧化菌(AOB)和真菌介導(dǎo)的氧化亞氮產(chǎn)生速率減少是由于AOB amoA、真菌nirK和P450基因豐度的降低,或者是由于生物炭和碳酸鈣添加后nosZ 和nosZ 基因豐度的增加促進了氧化亞氮還原為N2所致。該項研究表明,生物炭或碳酸鈣添加可有效減少堆肥過程中氧化亞氮的排放,為堆肥過程中溫室氣體減排提供了一種經(jīng)濟有效的技術(shù)選擇。本研究以Mechanisms of mitigating nitrous oxide emission during composting by biochar and calcium carbonate addition為標(biāo)題發(fā)表于Bioresource Technology(2023,388:129772)。楊馨逸博士為論文的第一作者,李德軍研究員為通訊作者,段鵬鵬副研究員和王克林研究員參與了該項目工作。研究得到了國家重點研發(fā)計劃課題(2022YFF1300704)和廣西“八桂學(xué)者”項目支持。論文鏈接圖3 生物炭和石灰?guī)r粉末添加減少堆肥過程中氧化亞氮排放的機制示意圖成果四:堆肥高溫期負責(zé)木質(zhì)纖維降解的細菌群落組成與功能堆肥過程中木質(zhì)纖維降解效率直接影響堆肥的品質(zhì),因此,解析堆肥過程中負責(zé)木質(zhì)纖維的微生物群落組成具有重要意義。堆肥過程中有機物料的分解轉(zhuǎn)化由各種微生物參與完成。然而,細菌群落及其功能通常因堆肥物料而異。中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李德軍研究員團隊研究了桑枝與蠶沙(MSE)、豬糞(MPM)和牛糞(MCD)混合堆肥高溫期的優(yōu)勢菌屬及其功能。桑枝與牛糞混合堆肥時 -葡萄糖苷酶和內(nèi)切葡聚糖酶活性最高,而與豬糞堆肥時活性最低。隨機森林模型和相關(guān)分析表明,無論堆肥材料如何,寡養(yǎng)單胞菌、芽孢桿菌和中華芽胞桿菌都是參與木質(zhì)纖維素降解的優(yōu)勢細菌屬。碳水化合物代謝、氨基酸代謝和DNA復(fù)制與修復(fù)是三種堆肥類型中細菌群落的主要功能。針對木質(zhì)纖維素降解基因的定量分析進一步證實了細菌群落的優(yōu)勢功能。該項研究為堆肥過程中降解木質(zhì)纖維的優(yōu)勢菌屬篩選及堆肥效率調(diào)控提供了科技支撐。本研究以Deciphering the dominant components and functions of bacterial communities for lignocellulose degradation at the composting thermophilic phase為標(biāo)題發(fā)表于Bioresource Technology(2022,348:126808)。劉秋梅博士為論文的第一作者,李德軍研究員為通訊作者,何尋陽研究員和王克林研究員為共同作者。研究得到了國家級人才計劃和廣西“八桂學(xué)者”項目支持。論文鏈接圖4 堆肥過程中寡養(yǎng)單胞菌、芽孢桿菌和中華芽胞桿菌對木質(zhì)纖維降解作用機制示意圖
    2023-10-13
  • 廣州地化所:南海和東北印度洋氣溶膠黑碳的來源及其對海洋黑碳循環(huán)的影響
    氣溶膠黑碳(BC)是一種短周期氣候污染物,在極端氣候事件和海洋碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。長期以來,海洋氣溶膠BC來源的定量解析是一項技術(shù)挑戰(zhàn)。中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士后耿曉飛與張干研究員等,與澳大利亞James Cook大學(xué)Michael Bird教授等合作,運用基于催化加氫技術(shù)的雙碳同位素( 13C- 14C)分析,定量分析了南海和東北印度洋氣溶膠黑碳的濃度和來源,討論了BC大氣沉降對海洋碳循環(huán)的影響。   研究發(fā)現(xiàn),氣溶膠BC的濃度和 13C- 14C均表現(xiàn)出顯著的空間異質(zhì)性。根據(jù) 13C BC- 14C BC的空間分布特征,本研究在南海和東北印度洋識別出氣溶膠BC的六個雙碳同位素?。▓D1),并將其命名為“靠近中國大陸的南海海域”、“南海偏遠海域”、“靠近東南亞的印度洋海域”、“印度洋偏遠海域”“馬六甲海峽”和“巽他海峽”。 圖1 南海和東北印度洋氣溶膠BC的雙碳同位素特征   基于同位素質(zhì)量守恒模型,本研究發(fā)現(xiàn)化石燃料燃燒和生物質(zhì)燃燒對南海和東北印度洋氣溶膠BC的貢獻分別為50.3 12.3%(28-82%)和49.7 12.3%(18-72%)。如圖2所示,馬六甲海峽(0.49 0.02 g C m -3)、南海北部(0.33 0.16 g C m -3)和孟加拉灣附近的印度洋海域(0.23 0.16 g C m -3)是化石源BC的高濃區(qū)。而只有馬六甲海峽(0.29 0.01 g C m -3)和孟加拉灣附近的印度洋海域(0.34 0.22 g C m -3)是生物質(zhì)燃燒源BC的高濃區(qū)。研究結(jié)果表明中國和東南亞是化石源BC的主要陸地來源,而只有東南亞是生物質(zhì)燃燒源BC的主要來源。 圖2 化石燃料燃燒和生物質(zhì)燃燒對氣溶膠BC貢獻的空間分布特征   基于大量的 13C BC- 14C BC數(shù)據(jù),本研究利用貝葉斯模型對各同位素省的BC來源進行了更為細致的定量解析。結(jié)合航運BC排放模擬、金屬元素示蹤和氣團后向軌跡等綜合分析,本研究對BC來源進行了更為深入的討論。結(jié)果顯示,液體化石燃料燃燒和C 3植物燃燒是本研究海域氣溶膠BC的主要來源(圖3)。其中,來自船舶排放和臨近陸地的液體化石燃料燃燒是同位素省“靠近中國大陸的南海海域”(53.5%)、“馬六甲海峽”(53.4%)和“印度洋偏遠海域”(40.7%)的氣溶膠BC的主導(dǎo)來源。C 3植物燃燒是同位素省“靠近東南亞的印度洋海域”(55.8%)、“印度洋偏遠海域”(41.3%)和“南海偏遠海域”(40.0%)的主要來源。燃煤和C4植物燃燒對氣溶膠BC的貢獻相對較小,同樣表現(xiàn)現(xiàn)出了明顯的空間異質(zhì)性。燃煤和C 4植物燃燒對“巽他海峽”和“南海偏遠海域”氣溶膠BC的貢獻高于其它海域。 圖3 各雙碳同位素省氣溶膠BC的來源解析和氣團后向軌跡   溶解態(tài)BC(DBC)是溶解態(tài)有機質(zhì)(DOM)的難降解組分,約占海洋DOM碳池(662 Pg)的2-6%。因此,DBC的收支是理解海洋碳循環(huán)的關(guān)鍵。河流輸送(18-26.5 Tg yr -1)曾被認為是海洋DBC的主要來源。然而,近期的研究發(fā)現(xiàn)河流 13C DBC與海洋 13C DBC相差約6‰,因此可能存在與海洋DBC碳同位素相似的其他重要來源。本研究發(fā)現(xiàn)海洋氣溶膠BC與海水DBC表現(xiàn)出相似的雙碳同位素特征(圖4),因此建議BC大氣沉降可能是海洋DBC的重要來源。盡管本研究中氣溶膠BC的 13C- 14C測定基于催化加氫技術(shù),而DBC的 13C- 14C測定基于苯多羧酸法,但是這兩種方法測定 13C- 14C表現(xiàn)出一定的可比性。 圖4 (a)氣溶膠BC、海水DBC和河水DBC的 13C特征;(b)氣溶膠BC和海水DBC的 14C特征   本研究觀測到南海和東北印度洋氣溶膠BC的濃度和 13C- 14C特征具有高度的空間異質(zhì)性。孟加拉灣附件的印度洋海域、馬六甲海峽和南海北部是化石源BC的高濃區(qū);其中,前兩個海域也是生物質(zhì)燃燒源BC的高濃區(qū)。根據(jù)雙碳同位素的空間分布特征,本研究將氣溶膠BC劃分為6個同位素省,每個省都表現(xiàn)出不同的來源。此外,我們建議大氣BC沉降是表層海水DBC的潛在重要來源。   相關(guān)論文發(fā)表于ES&T,并入選當(dāng)期副封面文章。   論文信息:Geng, X.(耿曉飛); Haig, J.; Lin, B.(林勃機); Tian, C.(田崇國); Zhu, S.(朱三元); Cheng, Z.(成志能); Yuan, Y.(袁宇鵬); Zhang, Y.(張艷); Liu, J.(劉俊懿); Zheng, M.(鄭玫); Li, J.(李軍); Zhong, G.(鐘廣財); Zhao, S.(趙時真); Bird, M. I.; Zhang, G.(張干), Provenance of Aerosol Black Carbon over Northeast Indian Ocean and South China Sea and Implications for Oceanic Black Carbon Cycling. Environmental Science & Technology 2023. 57, 35, 13067–13078 論文鏈接 論文入選當(dāng)期ES&T副封面
    2023-10-13
  • 劉文等-JCA:利用在線富集方法準(zhǔn)確測定低含量氣態(tài)烴分子間和分子內(nèi)同位素組成
    天然氣是一種清潔能源,在全球能源轉(zhuǎn)變的過程中發(fā)揮著重要作用。穩(wěn)定同位素組成被廣泛用于天然氣來源和成熟度研究。隨著分析技術(shù)的發(fā)展,穩(wěn)定同位素分析已經(jīng)從總同位素分析(BSIA)發(fā)展到單體化合物同位素分析(CSIA)、化合物分子內(nèi)特定位置同位素分析(PSIA)和團簇同位素(Clumped Isotope)階段。分析物含量是影響同位素比質(zhì)譜(IRMS)測定結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素之一。然而,天然氣中C2–C5氣態(tài)烴的相對體積含量通常低于0.1%,尤其是高成熟天然氣中C3+重?zé)N氣常不足0.01%,這導(dǎo)致C2+氣態(tài)烴的同位素難以測定或測定的數(shù)據(jù)誤差很大,阻礙了穩(wěn)定同位素指標(biāo)在天然氣成因和來源方面的應(yīng)用。   針對上述問題,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機地球化學(xué)國家重點實驗室博士生劉文在導(dǎo)師熊永強研究員、李蕓特任研究員、蔣文敏副研究員的指導(dǎo)下,建立了一種簡單、快速的低含量C 2+氣態(tài)烴在線富集方法,特別適合于單個氣態(tài)烴的CSIA和丙烷的PSIA的精確測定。該方法在現(xiàn)有GC-IRMS或GC-Py-GC-IRMS分析平臺基礎(chǔ)上,在進樣口前端增加了低溫冷凍富集裝置(圖1)。對比不同進樣體積下C 2+氣態(tài)烴的富集系數(shù),該方法可以有效提高C 2–C 5氣態(tài)烴的含量(圖2)。經(jīng)過該方法富集,用于單體化合物碳和氫同位素組成以及丙烷特定位置碳同位素組成測定的氣態(tài)烴相對體積含量(相對于天然氣總體積)下限由原來的0.05%、0.15%和0.3%分別降至0.001%、0.003%和0.005%。另外,標(biāo)準(zhǔn)樣品富集前后同位素組成對比結(jié)果顯示,該富集方法不會造成明顯的同位素分餾?;谠摲椒?,單個氣態(tài)烴化合物 13C值和 D值的精度分別為 0.4‰和 2.8‰,丙烷的分子內(nèi)同位素組成 13C a(端元碳)、 13C b(中心碳)和SP( 13C a - 13C b)值的精度分別為 0.3‰、 0.5‰和 0.7‰。該方法已成功用于鄂爾多斯盆地和四川盆地高成熟天然氣中低含量氣態(tài)烴的同位素組成測定,為深層油氣成因與來源提供了更多、更準(zhǔn)確有效的信息。 圖1 測量裝置示意圖 圖2 不同進樣體積下C 2–C 5氣態(tài)烴的富集系數(shù)   研究成果近期發(fā)表于國際期刊《Journal of Chromatography A》上。該項研究受國家自然科學(xué)基金(42072159、42073065、42272164)等項目的資助。   論文信息:Liu W. (劉文), Li, Y. * (李蕓), Jiang W. * (蔣文敏), Xiong Y. (熊永強), Determination of intermolecular and intramolecular isotopic compositions of low-abundance gaseous hydrocarbons using an online hydrocarbon gas concentration method. Journal of Chromatography A, 2023, 1706, 464250. 論文鏈接
    2023-10-10
  • 河口環(huán)境類固醇激素及其代謝產(chǎn)物多介質(zhì)分配與源-匯格局研究取得新進展
    近日,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)重點實驗室徐向榮團隊在河口環(huán)境類固醇激素及其代謝產(chǎn)物多介質(zhì)分配特征與源-匯格局方面取得了最新研究進展。相關(guān)研究成果“Steroid metabolites as overlooked emerging contaminants: Insights from multimedia partitioning and source–sink simulation in an estuarine environment”發(fā)表在Journal of Hazardous Materials上。博士生徐茹為論文第一作者,研究員徐向榮、副研究員劉珊為共同通訊作者。類固醇激素是一種典型的內(nèi)分泌干擾物。河口連接陸地和海洋,是各種陸源污染物的“匯”。過往研究主要集中在類固醇激素的母體化合物。值得注意的是,以天然孕激素為例,其在人類和脊椎動物體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為30多種代謝產(chǎn)物,近期有研究指出某些激素代謝產(chǎn)物在地表水中的檢出濃度極高,高于母體化合物數(shù)十甚至上百倍。此外,一些代謝產(chǎn)物表現(xiàn)出一種或多種內(nèi)分泌干擾效應(yīng),部分效應(yīng)甚至比其母體化合物更強,可能對生物體構(gòu)成重大威脅。更重要的是,部分代謝產(chǎn)物很容易被生物轉(zhuǎn)化為母體化合物。因此,開展河口環(huán)境類固醇激素及其代謝產(chǎn)物分配特征與源-匯格局等研究尤為重要。本研究首次采用原位調(diào)查和模型模擬的方法,探討了河口環(huán)境中各種類固醇激素及其代謝產(chǎn)物的時空分布、分配行為及其源-匯格局。研究發(fā)現(xiàn)類固醇激素及其代謝產(chǎn)物普遍存在于河口環(huán)境中。值得注意的是,代謝產(chǎn)物在水中占主導(dǎo)地位,這表明代謝產(chǎn)物應(yīng)該引起重視,否則將嚴重低估其對水生生物威脅。目標(biāo)化合物的疏水性以及環(huán)境因子(溫度、pH、鹽度、溶解氧以及總有機碳含量)調(diào)控了類固醇激素及其代謝產(chǎn)物在河口環(huán)境中的多介質(zhì)分配過程。此外,本研究強調(diào)了天然孕激素黃體酮用于估算河口不同環(huán)境介質(zhì)(顆粒物,水和沉積物)中類固醇激素及其代謝產(chǎn)物污染水平的重要作用。基于改進的多環(huán)境介質(zhì)質(zhì)量守恒箱式模型(Multi-box mass balance model),首次系統(tǒng)地闡明了河口環(huán)境中黃體酮的源-匯格局,揭示了河口環(huán)境中大量的黃體酮最終會遷移到南海,這無疑增加了對海洋生物的風(fēng)險。綜上,上述研究為河口環(huán)境中類固醇激素及其代謝產(chǎn)物的多介質(zhì)分配過程和環(huán)境歸宿提供了新見解,可為制定完善的河口類固醇激素污染環(huán)境管理政策提供重要支持。圖1 河口環(huán)境類固醇激素及其代謝產(chǎn)物的源-匯格局該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目、國家重點研發(fā)計劃項目、廣州市科技計劃項目、廣東省科技規(guī)劃項目的資助。相關(guān)論文信息: Ru Xu, Shan Liu*, Yun-Feng Pan, Nian-Nian Wu, Qian-Yi Huang, Heng-Xiang Li, Lang Lin, Rui Hou, Xiang-Rong Xu*, Yuan-Yue Cheng. Steroid metabolites as overlooked emerging contaminants: Insights from multimedia partitioning and source–sink simulation in an estuarine environment. Journal of Hazardous Materials,461,2024,132673.文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132673
    2023-10-10
  • 長期施肥下稻田土壤微生物殘體碳積累特征及機制取得進展
    長期施肥是提高稻田土壤有機碳積累最有效的農(nóng)田管理措施之一。然而,不同施肥條件下微生物殘體碳組分差異,及其對亞熱帶稻田土壤有機碳積累的貢獻和影響機制目前尚不清楚。長期施肥是提高稻田土壤有機碳積累最有效的農(nóng)田管理措施之一。然而,不同施肥條件下微生物殘體碳組分差異,及其對亞熱帶稻田土壤有機碳積累的貢獻和影響機制目前尚不清楚。中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所流域農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中心吳金水研究團隊于寧鄉(xiāng)長期施肥試驗站采集31年的長期施肥稻田土壤,包括不施肥(對照)、單施化肥(NPK)、化肥+秸稈(NPK + S)和化肥+有機肥(NPK + M)處理,借助生物標(biāo)志物技術(shù)(磷脂脂肪酸和氨基糖)分別量化微生物活體和殘體碳含量,16S rRNA和ITS技術(shù)測定微生物群落組成,探究微生物殘體碳對不同施肥方式的響應(yīng)及其微生物機制。結(jié)果表明,3種施肥處理均顯著提高了0~10 cm和10~20 cm土壤細菌和真菌活體含量。與對照相比,NPK + M處理的細菌和真菌活體含量分別增加11.20~19.03 mg kg-1和0.99~1.64 mg kg-1。NPK處理下0~10 cm和10~20 cm土壤微生物殘體碳含量與對照土壤無顯著差異,而NPK + S/M顯著促進微生物殘體碳的積累,高于NPK處理3.98~9.73 g kg-1。此外,NPK + M處理的土壤微生物殘體碳積累量比NPK + S處理高3.43~3.67 g kg-1,這是由于有機肥施用增加了革蘭氏陽性r策略細菌的相對豐度(厚壁菌門、放線菌),并增加了絲狀真菌的相對豐度(子囊菌門),表明細菌和真菌殘體碳積累與微生物活體含量及其群落結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。與對照相比,NPK + S處理下真菌殘體碳對土壤有機碳的貢獻提高了7.5%~14.2%,NPK + M處理下細菌和真菌殘體碳對土壤有機碳的貢獻分別提高了7.6%~11.3%和7.3%~7.6%。研究表明,長期有機肥施用能夠有效促進微生物殘體的積累,進而增加亞熱帶稻田土壤有機碳積累。該項研究近期以題為Organic fertilizers incorporation increased microbial necromass accumulation more than mineral fertilization in paddy soil via altering microbial traits發(fā)表在土壤學(xué)期刊Applied Soil Ecology上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金(41977093,42107369),湖南省自然科學(xué)基金(2021JJ40647,2020JJ4655),德國洪堡學(xué)者基金會和俄羅斯人民友誼大學(xué)戰(zhàn)略學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)項目的共同資助。論文鏈接稻田土壤微生物、細菌和真菌殘體碳對長期施肥的響應(yīng)稻田土壤微生物殘體碳積累的微生物影響機制
    2023-10-08
  • Biosensors and Bioelectronics|深圳先進院等實現(xiàn)對多種呼吸道病毒及其變種的精準(zhǔn)檢測
    該研究開發(fā)了一種基于CRISPR/Cas12a和等溫擴增技術(shù)(LOC-CRISPR)的簡單、全封閉、高度集成的微流控系統(tǒng),可以特異性識別多種常見呼吸道病毒及其變種。中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所楊慧研究員團隊,與深圳市兒童醫(yī)院麻曉鵬、謝中建團隊合作,在Biosensors and Bioelectronics上發(fā)表了題為CRISPR/Cas12a-Assisted isothermal amplification for rapid and specific diagnosis of respiratory virus on an microfluidic platform的文章。該研究開發(fā)了一種基于CRISPR/Cas12a和等溫擴增技術(shù)(LOC-CRISPR)的簡單、全封閉、高度集成的微流控系統(tǒng),可以特異性識別多種常見呼吸道病毒及其變種。本研究中,沈杰男博士、陳摯博士和謝瑞彬為共同第一作者,麻曉鵬院長、楊慧研究員和謝中建教授為共同通訊作者,深圳市兒童醫(yī)院與中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院為通訊單位。呼吸道病毒是導(dǎo)致呼吸道感染的主要因素之一,包括冠狀病毒、流感病毒和呼吸道合胞病毒(RSV)等。在兒童和老年人等高風(fēng)險人群中,病毒感染導(dǎo)致的死亡率極高。傳統(tǒng)的診斷方法通常需要復(fù)雜的實驗設(shè)備和較長的檢測周期,且存在著高成本、低靈敏度等問題。并且傳統(tǒng)的PCR技術(shù)只能確定病毒類型,如果要檢測同一病毒的不同變異株,就需要進行昂貴且耗時的基因測序。為了解決上述問題,研究人員開發(fā)了一種名為LOC-CRISPR的新技術(shù),它基于CRISPR/Cas12a和等溫擴增技術(shù),是一種簡單、全封閉、高度集成的微流控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對SARS-CoV-2(新冠)及其變異株(BA.1、BA.2和BA.5)、H1N1(甲型流感病毒)、H3N2(甲型流感病毒)、IVB(流感病毒)和HRSV(呼吸道感染病毒)的進行精準(zhǔn)識別。在臨床樣本測試中,研究團隊使用LOC-CRISPR芯片分析了50份鼻咽拭子樣本(44份陽性和6份陰性),并獲得了優(yōu)異的靈敏度(97.8%)和特異性(100%)。該系統(tǒng)中,研究人員在LOC-CRISPR芯片中集成了核酸提取、核酸擴增和熒光檢測三個功能區(qū)。并且LOC-CRISPR芯片還設(shè)計了用于多重檢測(兩個樣本輸入和十個結(jié)果輸出)需求的特殊結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)中的另一項關(guān)鍵技術(shù)是CRISPR/Cas12a技術(shù),它是一種基于RNA導(dǎo)向的基因編輯技術(shù),能夠通過特異性識別和切割DNA序列,具有高度特異性和高效率的特點。研究團隊利用CRISPR/Cas12a的導(dǎo)向作用,將其與等溫擴增技術(shù)相結(jié)合,減少檢測步驟,降低檢測時間,不僅實現(xiàn)了呼吸道病毒的種類識別,而且還實現(xiàn)了對新型冠狀病毒的不同變異株之間的堿基序列識別。總之,該項研究的進展,具有將實驗室科學(xué)帶入社區(qū)診所的能力,是診斷技術(shù)領(lǐng)域的一個重大突破。未來,隨著針對多種疾病診斷試劑的持續(xù)開發(fā),該款微流控芯片將在疾病預(yù)防、健康監(jiān)測以及個性化醫(yī)療方面,具有巨大的潛力和應(yīng)用價值,值得各方關(guān)注和期待。LOC-CRISPR系統(tǒng)文章鏈接
    2023-10-07
  • 華南植物園揭示風(fēng)電場對草地和農(nóng)田局地氣候的影響
    為了應(yīng)對由化石燃料排放引起的氣候變化,風(fēng)能作為最為清潔的綠色能源之一,在全球范圍內(nèi)被廣泛推廣。自本世紀(jì)初以來,全球風(fēng)能的裝機總量從2001年的20 GW快速增加至2022年的900 GW 。然而,在生產(chǎn)清潔能源的同時,風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的湍流改變了大氣中熱量和水汽的垂直交換,進而對局地氣候產(chǎn)生影響。盡管風(fēng)電場對于局地氣候的影響已經(jīng)被討論,然而不同地區(qū)以及不同下墊面的風(fēng)電場對局地氣候的影響研究仍然較為缺乏。農(nóng)田風(fēng)電場對地表溫度影響的差異可能由兩國農(nóng)業(yè)灌溉水平的不同所導(dǎo)致,即受到灌溉的農(nóng)田風(fēng)電場有更加充足的水分進行蒸散,較強的蒸散有助于抑制地表溫度的升高。為了應(yīng)對由化石燃料排放引起的氣候變化,風(fēng)能作為最為清潔的綠色能源之一,在全球范圍內(nèi)被廣泛推廣。自本世紀(jì)初以來,全球風(fēng)能的裝機總量從2001年的20 GW快速增加至2022年的900 GW。然而,在生產(chǎn)清潔能源的同時,風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的湍流改變了大氣中熱量和水汽的垂直交換,進而對局地氣候產(chǎn)生影響。盡管風(fēng)電場對于局地氣候的影響已經(jīng)被討論,然而不同地區(qū)以及不同下墊面的風(fēng)電場對局地氣候的影響研究仍然較為缺乏。中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)中心武東海研究員等科研人員,選擇目前最大的兩個風(fēng)電裝機容量國家(中國和美國)為研究區(qū),基于遙感觀測數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)美國的風(fēng)力發(fā)電場相較于中國產(chǎn)生了更強的升溫效應(yīng)(圖1)。進一步分析表明,兩國風(fēng)力發(fā)電場對地表溫度影響的差異主要來自于農(nóng)田區(qū)域,中國的農(nóng)田風(fēng)電場相較于美國夜晚增溫不明顯,白天引起了顯著的降溫效應(yīng)(圖2)。農(nóng)田風(fēng)電場對地表溫度影響的差異可能由兩國農(nóng)業(yè)灌溉水平的不同所導(dǎo)致,即受到灌溉的農(nóng)田風(fēng)電場有更加充足的水分進行蒸散,較強的蒸散有助于抑制地表溫度的升高。相對而言,在受到較少人類管理的草地區(qū)域,兩國的風(fēng)發(fā)電場均造成升溫的影響,且影響幅度較為一致(圖2)。相關(guān)研究結(jié)果有助于綠色能源和氣候變化領(lǐng)域科學(xué)家以及政策制定者更加深入地理解風(fēng)電場對局地氣候的潛在影響,為全球風(fēng)能的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供新的科學(xué)依據(jù)。該研究成果以“Remotely sensed evidence of the divergent climate impacts of wind farms on croplands and grasslands”為題已近期發(fā)表在Science of the Total Environment(《總體環(huán)境科學(xué)》)雜志第905卷。華南植物園武東海研究員為本文的共同通訊作者。論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167203圖1.中美草地和農(nóng)田風(fēng)電場對晝夜地表溫度影響的空間格局。圖2.中美草地和農(nóng)田風(fēng)電場對晝夜地表溫度影響的差異性。
    2023-10-07
  • 廣州地化所:青藏高原北部晚三疊世-早侏羅世偉晶巖成因及鋰鈹成礦
          鋰-鈹(Li-Be)作為“戰(zhàn)略金屬”對國家經(jīng)濟、科技發(fā)展以及國防事業(yè)至關(guān)重要,其中偉晶巖型礦床是最重要的硬巖型鋰鈹資源。因此,偉晶巖型鋰鈹?shù)V床的找礦勘查工作至關(guān)重要,但其巖石成因、礦化控制因素以及形成的深部動力學(xué)機制等科學(xué)問題亟需解決。   針對上述科學(xué)問題以及找礦勘查需求,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士后劉金恒、王強研究員(通訊作者)、王核研究員、周金勝副研究員等與青海省地質(zhì)調(diào)查院王秉璋正高級工程師、李五福正高級工程師、李善平正高級工程師、王春濤副高級工程師及合作者,聯(lián)合對青藏高原北部可可西里-松潘-甘孜地塊中草隴-扎朵-尕朵地區(qū)以及柴北緣地塊中茶卡北山地區(qū)的偉晶巖型鋰鈹?shù)V床(圖1)開展了詳細的野外地質(zhì)、年代學(xué)、礦物學(xué)和巖石地球化學(xué)研究工作,并取得以下主要進展:  ?。?)確定了青藏高原北部草隴-扎朵-尕朵地區(qū)和茶卡北山地區(qū)的偉晶巖型鋰鈹?shù)V床形成于晚三疊世-早侏羅世(222~178 Ma)。西昆侖-可可西里-松潘-甘孜成礦帶是一條世界級(全程超過2800 km)鋰鈹成礦帶,前人報道的偉晶巖型鋰鈹?shù)V主要集中在東部和西部,形成時代為晚三疊世-早侏羅世早期(218~194 Ma)。本次詳細研究的該成礦帶中部的草隴偉晶巖形成于晚三疊世-早侏羅世早期(209~196 Ma),新發(fā)現(xiàn)的玉樹扎朵-尕朵偉晶巖形成于早侏羅世晚期(193~178 Ma)(圖1),而位于該成礦帶以北的柴北緣茶卡北山偉晶巖形成于晚三疊世(222~212 Ma)(圖1)。   (2)闡明了茶卡北山和草隴偉晶巖的成因。草隴偉晶巖與鄰近同時期二云母—白云母花崗巖具有相似的Nd同位素并落入到沉積巖圍巖范圍內(nèi)(圖2a),茶卡北山偉晶巖同樣與沉積巖圍巖Nd同位素組成相似(圖2b)。兩個地區(qū)均顯示了典型的偉晶巖區(qū)域分帶,結(jié)合不同巖石中鉀長石Cs含量與K/Rb比值的線性關(guān)系(圖2c-d),提出偉晶巖的初始熔體起源于沉積巖部分熔融,隨后經(jīng)過結(jié)晶分異依次形成貧礦化偉晶巖、鈹?shù)V化偉晶巖以及鋰礦化偉晶巖。其中草隴偉晶巖初始熔體為二云母花崗巖熔體,而茶卡北山偉晶巖初始熔體為貧礦化偉晶巖熔體(含電氣石偉晶巖)。  ?。?)揭示茶卡北山和草隴偉晶巖鋰鈹?shù)V化的主要控制因素包括經(jīng)歷化學(xué)風(fēng)化后富集黏土礦物的巖漿源區(qū)和巖漿的分離結(jié)晶作用。與全球海洋沉積物和大陸上地殼沉積巖對比,偉晶巖型鋰鈹?shù)V床的源巖沉積巖具有更高的Li含量,并且沉積巖中Li含量與化學(xué)風(fēng)化指數(shù)CIA和Li/K2O比值具有正的線性關(guān)系(圖3a-b)。表明源巖沉積巖經(jīng)歷化學(xué)風(fēng)化后富集黏土礦物,進而含有大量稀有金屬,是形成偉晶巖型鋰鈹?shù)V床的首要條件;偉晶巖在形成過程中均經(jīng)歷了明顯的分離結(jié)晶作用(圖2c-d),是導(dǎo)致鋰鈹?shù)V化的另一重要因素。  ?。?)提出草隴和茶卡北山偉晶巖形成于古特提斯洋閉合后的伸展環(huán)境下。結(jié)合區(qū)域研究資料,闡明草隴偉晶巖形成于古特提斯洋閉合后巖石圈拆沉所觸發(fā)的伸展環(huán)境中(圖4),而茶卡北山偉晶巖可能形成于碰撞后板片斷離導(dǎo)致的伸展環(huán)境中。 圖1 青藏高原北部和西昆侖地區(qū)晚三疊世-早侏羅世偉晶巖型鋰鈹?shù)V及巖漿巖分布圖 圖2 (a)茶卡北山和(b)草隴偉晶巖、沉積巖及相關(guān)巖石Nd同位素組成,說明偉晶巖的源區(qū)是沉積巖;(c)茶卡北山和(d)草隴偉晶巖及花崗巖中鉀長石的K、Rb和Cs相關(guān)性,說明偉晶巖形成過程中經(jīng)歷了明顯的分離結(jié)晶作用 圖3 茶卡北山和草隴地區(qū)沉積巖Li與Li/K2O和CIA的關(guān)系,表明偉晶巖型鋰鈹?shù)V床的沉積巖源區(qū)經(jīng)歷化學(xué)風(fēng)化富集稀有金屬元素 圖4 松潘-甘孜地塊中草隴偉晶巖型鋰鈹?shù)V床成因模式圖 論文信息:   Liu J H (劉金恒), Wang Q* (王強), Xu C B (許傳兵), Zhou J S* (周金勝), Wang B Z (王秉璋), Li W F (李五福), Li S P (李善平), Huang T Y (黃彤宇), Yan Q H (閆慶賀), Song T Z (宋泰忠), Wang C T (王春濤), Zheng Y (鄭英), Wang J S (王進壽). Geochronology of the Chakabeishan Li–(Be) rare-element pegmatite, Zongwulong orogenic belt, northwest China: Constraints from columbite–tantalite U–Pb and muscovite–lepidolite 40Ar/39Ar dating[J]. Ore Geology Reviews, 2022, 146, 104930. 論文鏈接   Liu J H (劉金恒), Wang Q* (王強), Wang B Z (王秉璋), Li W F (李五福), Xu C B (許傳兵), Li S P (李善平), Wang Z L (王子龍), Hao L L (郝露露), Song T Z (宋泰忠), Wang C T (王春濤), Zheng Y (鄭英), Wang J S (王進壽). Petrogenesis of the Chakabeishan pegmatites, North Qaidam Terrane: implications for Indosinian lithium mineralization on the Qinghai–Tibetan Plateau. Lithos, 2023, 440-441, 107025. 論文鏈接   Liu J H (劉金恒), Wang Q* (王強), Li W F (李五福), Wang B Z (王秉璋), Wyman D A, Ding L (丁林), Wang H (王核), Xu C B (許傳兵), Li S P (李善平), Wang C T (王春濤), Liu J D (劉建棟), Zhang R Q (章榮清), Wang Z L (王子龍), Huang T Y (黃彤宇), Zhang X Y (張新遠). Origins and evolution of two types of Late Triassic granitic magmas in the Caolong-Xiangkariwa area of central-eastern Songpan-Ganze terrane, Northern Tibet: Implications for pegmatite lithium mineralization. GSA Bulletin, 2023. 論文鏈接   李五福, 劉金恒, 李善平, 賈春興, 王成武, 周金勝, 王春濤, 許傳兵, 談生祥, 胡繼春, 章榮清, 龔林, 王秉璋*, 王強*. 青藏高原東北部玉樹地區(qū)尕朵?扎朵早侏羅世含(綠柱石?鋰云母)鋰輝石偉晶巖的發(fā)現(xiàn)及成礦意義[J]. 大地構(gòu)造與成礦學(xué), 2022, 46(05):924-950. 論文鏈接
    2023-10-07
  • 廣州地化所:深俯沖陸殼水致熔融誘發(fā)的地幔交代作用
          俯沖帶是殼幔物質(zhì)能量交換的重要場所之一。自上世紀(jì)80年代以來,大陸表殼巖石中柯石英、金剛石等高壓-超高壓礦物的發(fā)現(xiàn),證明低密度的大陸地殼同樣可俯沖至深部地幔繼而折返至地殼深度。然而,俯沖陸殼在物質(zhì)成分及結(jié)構(gòu)上與洋殼存在著顯著不同,其與地幔相互作用的過程仍存有諸多未知。例如,在大別-蘇魯以及挪威西片麻巖省等超高壓地體中,陸殼脫水及熔融主要發(fā)生于減壓折返階段;然而這些地體產(chǎn)出的造山帶橄欖巖及輝石巖普遍記錄了高壓-超高壓(4-6 GPa)條件下陸殼熔/流體交代事件。   中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點實驗室高溫高壓實驗學(xué)科組高名迪博士、地幔地球化學(xué)學(xué)科組王煜研究員,聯(lián)合中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)續(xù)海金教授、澳大利亞麥考瑞大學(xué)Stephen Foley教授,通過在5 GPa,800-1100 oC溫壓條件下開展的一系列長英質(zhì)片麻巖-橄欖巖相互反應(yīng)高溫高壓實驗研究,為厘清超高壓條件下俯沖陸殼與地幔的相互作用過程及機理提供了全新實驗巖石學(xué)約束。    研究發(fā)現(xiàn)在實驗條件下,溫度低于片麻巖固相線時交代地幔介質(zhì)為富水流體(aqueous fluid),與橄欖巖反應(yīng)產(chǎn)物主要為斜方輝石+金云母+鉀堿鎂閃石(圖1)。溫度高于固相線條件下交代介質(zhì)為含水熔體(hydrous melt)。同時隨片麻巖熔融程度增加,主要交代產(chǎn)物由斜方輝石+金云母逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾狈捷x石+石榴子石(圖1)。脫水熔融條件下,這一相轉(zhuǎn)變溫度在1000-1100 oC之間,而在水飽和熔融條件下,這一相轉(zhuǎn)變溫度降至800-900 oC之間。大別-蘇魯、挪威西片麻巖省等超高壓地體的輝石巖主要記錄了4-6 GPa,750-1000 oC條件下交代成因的輝石與石榴子石生長。實驗結(jié)果顯示,在相似溫壓條件下,只有陸殼水飽和熔融才能誘發(fā)這些交代礦物的形成。進一步證明超高壓條件陸殼的水致熔融是誘發(fā)大陸俯沖帶殼幔作用的一種重要機制。    傳統(tǒng)觀點認為,俯沖古老陸殼是相對貧水的。而該研究結(jié)果證明,陸殼即使俯沖至超高壓條件下局部乃至整體仍然是較為富水的。長英質(zhì)陸殼在深俯沖過程中通常會攜帶部分基性-超基性塊體。在高壓-超高壓條件下,蛇紋石、硬柱石以及綠泥石是這些基性-超基性塊體中常見的含水礦物,其水含量可達~10 wt%。其中,綠泥石具有最高的穩(wěn)定溫度,因此是誘發(fā)長英質(zhì)陸殼水致熔融最有可能的水的來源。研究人員進一步結(jié)合陸殼俯沖P-T軌跡,陸殼熔融及熔體-地幔相互作用過程可概括如圖2及圖3所示:陸殼俯沖至圖2中B點后,俯沖陸殼中含綠泥石的巖石會發(fā)生綠泥石分解進而釋放流體。由于此時溫度高于花崗巖濕固相線,釋放的流體可誘發(fā)以長英質(zhì)巖石為主體的陸殼熔融,產(chǎn)生熔體具有富鋁的特征,其與上覆地幔楔反應(yīng)形成石榴輝石巖交代體。隨著交代過程不斷進行,熔體被不斷消耗且演化至愈發(fā)富鉀富水,演化的熔體進一步與地幔反應(yīng)進而生成金云母(圖3),這也進一步解釋了超高壓地體石榴輝石巖中偶見金云母的現(xiàn)象。    該研究成果近期發(fā)表于國際地學(xué)權(quán)威期刊《Geology》上。該項研究受國家重點研發(fā)計劃(2022YFF0801001)、國家自然科學(xué)基金(42222204,42203040,42072058,41772054)和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會等項目的資助。   論文信息: Gao, M. (高名迪), Foley, S., Xu, H. (續(xù)海金), Wang, Y. (王煜), 2023, Mantle metasomatism induced by water-fluxed melting of subducted continental crust at ultrahigh pressures: Geology, https://doi.org/10.1130/G51547.1    論文鏈接 圖1. 典型實驗產(chǎn)物背散射圖像。(A-F)為脫水熔融實驗組。(G-L)為水致熔融實驗組。 圖2. 陸殼深俯沖熔融過程示意圖。灰色粗箭頭代表陸殼俯沖-折返P-T軌跡,橢圓陰影區(qū)域為大別-蘇魯及挪威西片麻巖省典型輝石巖記錄的交代作用P-T范圍。礦物縮寫:Chl-綠泥石,Phen-多硅白云母,Ant-葉蛇紋石,Law-硬柱石。 圖3. (A-C)深俯沖陸殼-地幔相互作用過程示意圖。(D-E)實驗交代產(chǎn)物斜方輝石與石榴子石與超高壓地體輝石巖中斜方輝石與石榴子石稀土成分對比圖,天然樣品與實驗產(chǎn)物相似的稀土配分模式證明其交代成因。
    2023-10-07
  • 游離氨基酸檢測傳感器研發(fā)取得新進展
    游離氨基酸是動物體內(nèi)重要的小分子代謝物,特定種類或者多種氨基酸濃度的變化可用于動物機體營養(yǎng)和健康狀態(tài)的評估,指導(dǎo)精準(zhǔn)營養(yǎng)供給。賴氨酸與色氨酸為人體必需氨基酸,也是動物限制性氨基酸,并可作為多種疾病的生物標(biāo)志物。谷氨酸為非必需氨基酸,卻是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最豐富的興奮性神經(jīng)遞質(zhì),在廣泛的腦功能中發(fā)揮著重要作用,谷氨酸濃度的異常會引起多種神經(jīng)或精神疾病。因此,對賴氨酸、色氨酸和谷氨酸的快速檢測是急需解決的行業(yè)問題。游離氨基酸是動物體內(nèi)重要的小分子代謝物,特定種類或者多種氨基酸濃度的變化可用于動物機體營養(yǎng)和健康狀態(tài)的評估,指導(dǎo)精準(zhǔn)營養(yǎng)供給。賴氨酸與色氨酸為人體必需氨基酸,也是動物限制性氨基酸,并可作為多種疾病的生物標(biāo)志物。谷氨酸為非必需氨基酸,卻是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最豐富的興奮性神經(jīng)遞質(zhì),在廣泛的腦功能中發(fā)揮著重要作用,谷氨酸濃度的異常會引起多種神經(jīng)或精神疾病。因此,對賴氨酸、色氨酸和谷氨酸的快速檢測是急需解決的行業(yè)問題?;谙惹暗难芯抗ぷ?,中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所印遇龍院士團隊將自行篩選獲得的賴氨酸肽適體固定至聚苯胺修飾的玻碳電極上,構(gòu)建了電流型賴氨酸生物傳感器,具備抗無關(guān)蛋白干擾能力,可用于血清中賴氨酸的超靈敏檢測,檢測限為0.33 nM;將自行篩選獲得的色氨酸肽適體修飾到納米金表面,構(gòu)建了比色型色氨酸生物傳感器,可用于血清中色氨酸的直接原位快速檢測,檢測限為1.0 M,該方法無需專業(yè)的電化學(xué)設(shè)備,具有反饋快、簡便易得、易讀出等明顯優(yōu)勢;將自行篩選獲得的谷氨酸肽適體固定于金電極表面,構(gòu)建了基于肽適體的谷氨酸生物傳感器,表現(xiàn)出良好的特異性和抗干擾性,特別是可區(qū)分谷氨酰胺和谷氨酸,可用于血清中谷氨酸的超靈敏檢測,檢測限為0.1 nM。上述研究為動物體液中代謝物檢測提供了新的思路,解決了傳統(tǒng)酶基傳感器在區(qū)分谷氨酰胺和谷氨酸時的不足,并為體液氨基酸快速檢測和實時監(jiān)測提供了實現(xiàn)途徑。目前在該領(lǐng)域,印遇龍院士團隊已獲得專利授權(quán)5項,其中美國發(fā)明專利1項(US011774455B2)、中國發(fā)明專利3項(ZL 201910604881.0、ZL 201910604886.3和ZL 201810004249.8)、中國實用新型1項(ZL 201721581311.7);申請中國發(fā)明專利2項(202211168772.7和202210560611.6)。以題為A peptide aptamer based electrochemical amperometric sensor for sensitive L-glutamate detection和Peptide aptamer-based polyaniline-modified amperometric biosensor for L-lysine detection in real serum samples分別發(fā)表在國際期刊Bioelectrochemistry和Measurement上。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金國家重大科研儀器研制項目(31527803)的資助。論文鏈接:1 2基于肽適體的聚苯胺修飾的賴氨酸生物傳感器的構(gòu)建已獲得專利
    2023-10-07