科研進(jìn)展
  • 深圳先進(jìn)院：成功構(gòu)建穿膜工程噬箘體，為胞內(nèi)菌防治提供治療新思路
    研究以非模式沙門菌噬菌體selz為研究對(duì)象，通過CRISPR-Cas9構(gòu)建并篩選到具有高效穿越哺乳動(dòng)物上皮細(xì)胞的工程噬菌體selzHA-TAT，可用于胞內(nèi)感染細(xì)菌的清除，為臨床胞內(nèi)細(xì)菌感染治療提供新型治療方案。
    　　8月19日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所合成微生物組中心馬迎飛團(tuán)隊(duì)以非模式沙門菌噬菌體selz為研究對(duì)象，通過CRISPR-Cas9構(gòu)建并篩選到具有高效穿越哺乳動(dòng)物上皮細(xì)胞的工程噬菌體selzHA-TAT，可用于胞內(nèi)感染細(xì)菌的清除，為臨床胞內(nèi)細(xì)菌感染治療提供新型治療方案，相關(guān)研究成果以Engineered phage with cell-penetrating peptides for intracellular bacterial infections為題發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊mSystems。
    　　中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院客座博士研究生趙敏為文章的第一作者，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員馬迎飛和助理研究員譚新與重慶醫(yī)科大學(xué)余加林教授為共同通訊作者。 
    　　鼠傷寒沙門氏菌在感染過程中可進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖，造成感染遷延難愈。由于傳統(tǒng)抗生素難以有效進(jìn)入細(xì)胞，達(dá)到有效殺菌濃度；同時(shí)，隨著耐藥細(xì)菌全球流行，臨床上迫切需要一種新的方法來(lái)治療由耐藥菌引起的細(xì)胞內(nèi)感染。噬菌體作為細(xì)菌天敵，可用于治療耐藥菌感染，然而其進(jìn)入細(xì)胞的能力有限，極大地限制了其在治療胞內(nèi)菌感染中的應(yīng)用。近年來(lái)隨著合成生物學(xué)的發(fā)展，利用基因編輯技術(shù)構(gòu)建穿膜肽（Cell-penetrating peptide，CPP）展示工程噬菌體以殺滅胞內(nèi)菌成為可能。目前，關(guān)于噬菌體展示技術(shù)主要在大腸桿菌相關(guān)模式噬菌體開展。但自然界中噬菌體多樣性極高，研究人員對(duì)可修飾的結(jié)構(gòu)蛋白了解甚少及眾多未知功能基因等極大的限制了非模式噬菌體合成生物學(xué)改造的開展。 
    　　基于以上背景，團(tuán)隊(duì)通過生物信息學(xué)方法初步篩選到一株具有噬菌體展示潛力的非模式沙門噬菌體selz，并通過Western-Blot及電鏡拍攝進(jìn)一步驗(yàn)證了該噬菌體的GP94結(jié)果蛋白可用于短肽展示（圖1）。通過CRISPR-Cas9技術(shù)進(jìn)行基因編輯，獲得了7種不同穿膜肽展示的工程噬菌體，由于穿膜肽攜帶噬菌體進(jìn)入細(xì)胞受多種因素影響包括噬菌體大小、穿膜肽濃度、細(xì)胞類型等等。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過雙層平板測(cè)噬菌體滴度實(shí)驗(yàn)及激光共聚焦實(shí)驗(yàn)在不同細(xì)胞類型上進(jìn)行穿膜肽修飾工程噬菌體的穿膜功能篩選，成功篩選到一株可高效進(jìn)入上皮細(xì)胞的工程噬箘體selzHA-TAT（圖2），進(jìn)一步通過體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該噬菌體可以用于治療胞內(nèi)沙門氏菌感染，為穿膜肽展示工程噬菌體用于胞內(nèi)菌防治工作提出了治療新思路。 
    　　該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院先導(dǎo)B、中科院定量工程生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院的資助。 
    　　圖1 Selz噬菌體展示短肽標(biāo)簽的驗(yàn)證
    　　圖2 工程穿膜噬菌體在上皮細(xì)胞的穿膜效果
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    2023-08-21
  • 廣州地化所：造山帶中碳酸鹽熔體的起源：逆沖推覆碳酸鹽沉積物的深熔作用

    　　碳酸鹽化地幔的部分熔融或源自地幔的硅酸鹽熔體的不混溶作用所產(chǎn)生的碳酸鹽熔體為深部碳循環(huán)的研究提供了更為直觀的視角。前人的研究將一些碳酸鹽熔體中的殼源地球化學(xué)信號(hào)歸因于加入深部地幔的俯沖物質(zhì)。然而，正如古詩(shī)中對(duì)石灰?guī)r所描述的那樣：“千錘萬(wàn)鑿出深山，烈火焚燒若等閑”，碳酸鹽巖石的熔點(diǎn)非常高。高溫高壓實(shí)驗(yàn)表明，在俯沖板片頂部碳酸鹽物質(zhì)的熔融條件也高于板片的溫壓梯度，使得它們可以通過島弧下的巖漿區(qū)域而被運(yùn)送到地幔深處如過渡帶的位置，在那里沉積碳酸鹽的信號(hào)會(huì)被地幔物質(zhì)所稀釋，難以形成保留了顯著沉積碳酸鹽化學(xué)特征的碳酸鹽熔體。因此，這些具有顯著殼源信號(hào)的碳酸鹽熔體的起源和形成機(jī)制需要進(jìn)行更為深入的研究。
    　　中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地幔地球化學(xué)學(xué)科組汪程遠(yuǎn)博士、王煜研究員、徐義剛院士聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）劉勇勝教授、澳大利亞麥考瑞大學(xué)Stephen Foley教授，通過對(duì)遠(yuǎn)離俯沖帶的燕山造山帶內(nèi)的新生代碳酸鹽熔體侵入巖脈（圖1）的分析討論，為以上問題提出了全新約束。
    　　圖1. （a, b）華北及陽(yáng)原地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造單元及樣品分布圖。（c, d）碳酸鹽熔體侵入巖脈BSE巖相圖（Ap=磷灰石；Pl=斜長(zhǎng)石；Kfs=鉀長(zhǎng)石；Qtz=石英；Pyx=輝石）
    　　研究發(fā)現(xiàn)這些巖脈的地球化學(xué)特征與沉積灰?guī)r高度相似，其中可以看到大量來(lái)自地殼基底的捕擄晶。結(jié)合這些碳酸鹽侵入巖脈的Sr-Nd-C-O同位素特征（圖2），研究人員認(rèn)為它們和燕山造山帶的地殼基底物質(zhì)發(fā)生了同化混染，并伴隨大量的CO 2脫氣過程。
    　　圖2. （a, b）陽(yáng)原碳酸鹽熔體侵入巖脈稀土及微量元素分布圖。（c, d）Sr-Nd-C-O同位素特征
    　　這些巖脈中的鋯石的U-Pb年齡分布符合燕山造山帶巖石的特征（圖3）。這表明，它們不是被捕獲的華北碳酸鹽地層（這些地層形成與中生代之前，其中不會(huì)有~120Ma年齡峰的鋯石）。與漢諾壩碳酸巖中的鋯石不同，它們也不具有古亞洲洋特征的年齡峰，因此也難以用俯沖碳酸鹽沉積物底劈熔融的模型來(lái)解釋。結(jié)合燕山造山帶構(gòu)造特征分析，該研究認(rèn)為它們的源巖應(yīng)該是燕山造山帶中逆沖推覆的沉積灰?guī)r，由于新生代軟流圈上涌造成玄武巖熔體底侵加熱燕山造山帶基底，引發(fā)了沉積灰?guī)r的深熔作用。這也符合它們的微量元素及同位素特征。
    　　圖3. 陽(yáng)原碳酸鹽熔體侵入巖脈中的鋯石的U-Pb年齡分布與漢諾壩碳酸巖、華北北緣、古亞洲洋地體中的鋯石年齡分布的比較
    　　通過對(duì)全球顯生宙碳酸質(zhì)巖漿的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明該模型可以適用于很多造山帶中的碳酸巖熔體，這些熔體的Sr-Nd同位素（圖4）比板內(nèi)碳酸巖熔體更加演化，C-O同位素（圖4）也比板內(nèi)碳酸巖熔體重，說明造山帶中的碳酸巖熔體大多來(lái)自沉積物熔融，且經(jīng)歷了和造山帶基底的同化混染及強(qiáng)烈的CO 2脫氣過程。這些熔體的微量元素特征（圖4）表明其起源深度較淺，地幔巖石對(duì)其化學(xué)特征的貢獻(xiàn)較低，不支持俯沖到地幔深部再循環(huán)的過程。
    　　圖4. （a, b）全球顯生宙碳酸質(zhì)巖漿Sr-Nd-C-O同位素分布圖。（c, d）(Dy/Yb)N和δEu分布及MnO和Ni含量分布圖
    　　對(duì)這些造山帶碳酸鹽熔體的時(shí)空分布統(tǒng)計(jì)（圖5）支持它們與大陸地殼的碰撞有關(guān)，而不是與大洋板片的俯沖有關(guān)：它們往往形成于造山帶后期拉張階段而非俯沖階段，且現(xiàn)代俯沖帶內(nèi)也少有碳酸鹽熔體記錄。
    　　圖5. （a）基于侏羅紀(jì)古大陸重建的顯生宙造山帶碳酸鹽熔體的空間分布。（b）顯生宙造山帶碳酸鹽熔體的時(shí)間分布。（c）板內(nèi)及造山帶碳酸鹽熔體起源模式圖
    　　事實(shí)上，由于CCD補(bǔ)償深度的存在，洋殼中的碳酸鹽沉積物較少，而大陸板塊邊緣形成了大量的碳酸鹽沉積物。我們的研究表明，這些大陸地殼邊緣形成的碳酸鹽沉積物可以是造山帶碳酸鹽熔體的重要來(lái)源，它們可以在造山過程中逆沖推覆到地殼深部并在后碰撞階段發(fā)生熔融，該過程伴隨大量的CO 2釋放并可能對(duì)大氣碳儲(chǔ)庫(kù)含量產(chǎn)生影響。該研究對(duì)造山帶碳酸巖中的稀土成礦過程同樣具有啟示意義。
    　　該論文已發(fā)表在國(guó)際地球科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Earth and Planetary Science Letters》上，該研究主要受到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
    　　論文信息：Wang, C.（汪程遠(yuǎn)）, Foley, S. F., Liu, Y.（劉勇勝）, Wang, Y.（王煜）, & Xu, Y. G.（徐義剛） (2023). Origin of carbonate melts in orogenic belts by anatexis of downthrust carbonate sediments. Earth and Planetary Science Letters, 619, 118303.
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    2023-08-21
  • 深圳先進(jìn)院：過繼細(xì)胞療法的挑戰(zhàn)和新技術(shù)
    文章探討了腫瘤治療領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀以及相關(guān)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展情況
    　　近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所萬(wàn)曉春研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Journal of Hematology & Oncology（IF=28.5）在線發(fā)表了綜述文章Challenges and new technologies in adoptive cell therapy。文章對(duì)現(xiàn)有的過繼免疫細(xì)胞療法（TIL、TCR-T、CAR-T、CAR-NK以及CAR-M等）在腫瘤治療領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀以及相關(guān)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行了探討，重點(diǎn)介紹了這些療法的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)、潛在的解決方案和相關(guān)的基礎(chǔ)/臨床研究進(jìn)展，并對(duì)未來(lái)如何增強(qiáng)這些過繼免疫細(xì)胞療法的臨床療效進(jìn)行了展望。深圳先進(jìn)院博士生張鵬超為本文第一作者，深圳先進(jìn)院萬(wàn)曉春研究員和章桂忠副研究員為本文共同通訊作者。                 
    　　癌癥是人類健康的“頭號(hào)殺手”，每年奪取近千萬(wàn)人的生命。近年來(lái)，過繼細(xì)胞療法(Adoptive Cell Therapy, ACT)，特別是CAR-T療法，已經(jīng)徹底改變了癌癥治療格局，因而備受學(xué)術(shù)界專業(yè)人士和社會(huì)媒體的關(guān)注。與傳統(tǒng)的化療藥物不同，ACT是一種使用“活藥”的生物治療策略：病人的免疫細(xì)胞被收集，擴(kuò)增并在體外進(jìn)行工程改造，然后重新注入患者體內(nèi)；這些被改造的免疫細(xì)胞就像是訓(xùn)練有素的特種兵，可以在體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間追蹤、殺傷癌細(xì)胞。截至目前，已經(jīng)有8款CAR-T細(xì)胞療法獲批用于血液系統(tǒng)惡性腫瘤的治療，取得了革命性的突破。盡管如此，CAR-T細(xì)胞療法對(duì)實(shí)體瘤的治療效果卻未能讓人滿意，因此，在實(shí)體瘤治療研究領(lǐng)域，其他ACT，比如TIL、TCR-T、CAR-NK、CAR-M、CAR-γδT和CAR-NKT療法，由于它們獨(dú)有的一些優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注，目前正被廣泛的研究和開發(fā)利用（圖1），獲得了一些積極的成果。 　  
    　　盡管這些ACT為實(shí)體瘤治療帶來(lái)了新的希望，但它們單獨(dú)使用時(shí)的療效很難預(yù)測(cè)。血液系統(tǒng)的癌細(xì)胞是分散在血液循環(huán)中的，過繼回輸?shù)腃AR-T細(xì)胞可以在血液循環(huán)中直接面對(duì)癌細(xì)胞，其單兵作戰(zhàn)能力可以充分發(fā)揮。然而，與血液瘤不同，實(shí)體瘤更像是有組織且布滿陷阱的恐怖基地。CAR-T細(xì)胞或其他過繼回輸?shù)拿庖呒?xì)胞盡管有以一當(dāng)十的能力，但它們一方面很難滲透到癌組織中，另一方面，即使進(jìn)入癌組織中需要面對(duì)數(shù)倍于己的癌細(xì)胞以及不利于其生存的營(yíng)養(yǎng)、代謝微環(huán)境的挑戰(zhàn)，也是勢(shì)單力孤，難以發(fā)揮預(yù)期的效果。因此，未來(lái)的ACT一方面應(yīng)該進(jìn)一步通過工程化或組合策略增強(qiáng)免疫細(xì)胞的單兵作戰(zhàn)能力，特別是滲透癌組織、拮抗腫瘤微環(huán)境抑制的能力，另一方面應(yīng)該考慮免疫反應(yīng)的系統(tǒng)性和協(xié)調(diào)機(jī)制，通過不同類型免疫細(xì)胞之間天然存在的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)特性構(gòu)建組合治療策略，從而增強(qiáng)ACT對(duì)實(shí)體瘤的控制能力（圖2）。      
    　　圖1. 常見ACT的臨床研究現(xiàn)狀及其靶點(diǎn)分布情況
    　　圖2. ACT療法的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展方向
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    2023-08-21
  • 華南植物園闡明紅錐人工林隨林齡固碳速率和碳儲(chǔ)量變化規(guī)律
    全球變暖已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，減少化石燃料燃燒和提升生態(tài)系統(tǒng)固碳能力對(duì)于減緩氣候變化至關(guān)重要。森林生態(tài)系統(tǒng)在陸地生態(tài)系統(tǒng)中固碳水平最高，因此森林被認(rèn)為是封存大氣碳和逆轉(zhuǎn)或減緩當(dāng)前全球變暖趨勢(shì)的有效方法，尤其在中國(guó)提出“雙碳”目標(biāo)的背景下。紅錐（ Castanopsis hystrix ）是一種廣泛分布于我國(guó)南方的鄉(xiāng)土樹種，在過去的幾十年里廣東和廣西的林業(yè)部門建立了紅錐人工林作為恢復(fù)該地區(qū)植被的主要造林策略，早在2020年就已種植了5萬(wàn)多公頃。然而，目前尚不清楚紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳能力是如何隨著森林年齡的增長(zhǎng)而變化的，目前對(duì)我國(guó)南方紅錐人工林長(zhǎng)期固碳能力的相關(guān)研究仍十分有限。圖.不同林齡紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量概念圖。
    　　 
    　　全球變暖已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，減少化石燃料燃燒和提升生態(tài)系統(tǒng)固碳能力對(duì)于減緩氣候變化至關(guān)重要。森林生態(tài)系統(tǒng)在陸地生態(tài)系統(tǒng)中固碳水平最高，因此森林被認(rèn)為是封存大氣碳和逆轉(zhuǎn)或減緩當(dāng)前全球變暖趨勢(shì)的有效方法，尤其在中國(guó)提出“雙碳”目標(biāo)的背景下。紅錐（Castanopsis hystrix）是一種廣泛分布于我國(guó)南方的鄉(xiāng)土樹種，在過去的幾十年里廣東和廣西的林業(yè)部門建立了紅錐人工林作為恢復(fù)該地區(qū)植被的主要造林策略，早在2020年就已種植了5萬(wàn)多公頃。然而，目前尚不清楚紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳能力是如何隨著森林年齡的增長(zhǎng)而變化的，目前對(duì)我國(guó)南方紅錐人工林長(zhǎng)期固碳能力的相關(guān)研究仍十分有限。
    　　中國(guó)科學(xué)院華南植物園鼎湖山站博士生李旭和博士后Luis Carlos Ramos Aguila在劉菊秀研究員的指導(dǎo)下，依托廣東省龍眼洞林場(chǎng)，通過測(cè)量紅錐人工林6、10、15、25和34年林齡的喬木層、林下植被層、凋落物層和土壤層碳儲(chǔ)量，發(fā)現(xiàn)喬木層、林下植被層、凋落物層、土壤層和紅錐林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量隨林齡穩(wěn)步增加。6、10、15、25和34年林齡的紅錐人工林喬木層碳儲(chǔ)量分別為29.17、56.18、85.60、132.19和157.79 Mg ha-1；生態(tài)系統(tǒng)總碳庫(kù)分別為68.11、106.11、136.13、187.34和226.14 Mg ha-1。從6年到34年林齡的紅錐人工林喬木層碳儲(chǔ)量增加了440%，而生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量增加了232%。同時(shí)，6-10、10-15、15-25和25-34年林齡間隔的固碳速率分別為675.28、588.35、465.98和284.39 g m2 year-1。研究表明，盡管紅錐人工林隨林齡的固碳速率降低了，但活生物量碳和土壤碳仍在繼續(xù)積累。該研究揭示了紅錐人工林植物和土壤隨林齡的固碳潛力，為華南地區(qū)人工林恢復(fù)和固碳能力評(píng)估提供參考依據(jù)。
    　　相關(guān)研究成果以“Carbon storage capacity of Castanopsis hystrix plantations at different stand–ages in South China”為題已近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Science of the Total Environment（《整體環(huán)境科學(xué)》）（IF2022=10.8）上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園李旭和Luis Carlos Ramos Aguila為論文共同第一作者，劉菊秀為通訊作者。項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃等資助。論文鏈接：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv .2023.164974
    　　 
    　　圖. 不同林齡紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量概念圖
    　　
    2023-08-17
  • 華南植物園發(fā)布首個(gè)三倍體栽培香蕉T2T參考基因組
    香蕉是當(dāng)今世界產(chǎn)量最高的水果，是熱帶、亞熱帶地區(qū)的主要糧食作物之一。栽培香蕉起源復(fù)雜，基因組雜合度高、分型困難，導(dǎo)致其基因組研究相對(duì)落后于其它栽培作物。三倍體香蕉是全球栽培香蕉的主力軍，其中Cavendish香蕉（ AAA ）因?yàn)橐子谶\(yùn)輸而被大量栽種，其產(chǎn)量約占據(jù)香蕉市場(chǎng)的50% 。Cavendish香蕉高質(zhì)量分型基因組的組裝和注釋將有助于深刻理解栽培香蕉的起源和馴化歷史，為香蕉種質(zhì)資源的遺傳評(píng)價(jià)和種質(zhì)創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這是首次報(bào)道三倍體栽培香蕉的高質(zhì)量分型參考基因組，是繼2012年首個(gè)野生芭蕉基因組草圖發(fā)表后，香蕉基因組學(xué)領(lǐng)域中又一里程碑事件。NLR抗性位點(diǎn)在小果野蕉（ MAv4 ）和巴西蕉基因組上的分布。
    　　 
    　　香蕉是當(dāng)今世界產(chǎn)量最高的水果，是熱帶、亞熱帶地區(qū)的主要糧食作物之一。栽培香蕉起源復(fù)雜，基因組雜合度高、分型困難，導(dǎo)致其基因組研究相對(duì)落后于其它栽培作物。三倍體香蕉是全球栽培香蕉的主力軍，其中Cavendish香蕉（AAA）因?yàn)橐子谶\(yùn)輸而被大量栽種，其產(chǎn)量約占據(jù)香蕉市場(chǎng)的50%。Cavendish香蕉高質(zhì)量分型基因組的組裝和注釋將有助于深刻理解栽培香蕉的起源和馴化歷史，為香蕉種質(zhì)資源的遺傳評(píng)價(jià)和種質(zhì)創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
    　　中國(guó)科學(xué)院華南植物園黃慧潤(rùn)副研究員、碩士研究生劉鑫以及熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所博士研究生Rida Arshad等，研究使用PacBio HiFi、ONT ultra-long和Hi-C測(cè)序數(shù)據(jù)，對(duì)巴西蕉（Cavendish的一個(gè)高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)品種）進(jìn)行了從端粒到端粒（telomere-to-telomere，T2T）且區(qū)分單倍型的從頭組裝（圖2A、2B）。三個(gè)組裝的單倍型基因組的大小分別為477.16 Mb、477.18 Mb和469.57 Mb，基因組總大小為1.42Gb。分別識(shí)別到19、17和17個(gè)端粒，除2號(hào)和10號(hào)染色體外均存在無(wú)端粒缺失染色體。經(jīng)過補(bǔ)洞后全基因組僅在BXJ2上存在2個(gè)gap。BXJ1、BXJ2和BXJ3組裝BUSCO評(píng)估分別為97.40%，97.80%和93.80%（圖2E）。BXJ1注釋了37,185個(gè)蛋白編碼基因，重復(fù)序列比例為53.76%。BXJ2注釋了37,241個(gè)蛋白編碼基因基因，重復(fù)序列比例為54.14%。BXJ3注釋了37,178個(gè)蛋白編碼基因，重復(fù)序列比例為55.13%。
    　　巴西蕉雖然具有單系起源，但三套亞基因組間顯示出較大的差異，序列共線性水平較低（圖2F）。此外，在不同亞基因組的不同染色體上，發(fā)現(xiàn)存在部分明顯的易位，主要集中于1號(hào)、4號(hào)和7號(hào)染色體。隨后，科研人員對(duì)基因家族擴(kuò)張收縮歷史進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)與果實(shí)品質(zhì)及風(fēng)味相關(guān)的基因家族發(fā)生了顯著的擴(kuò)張，包括蔗糖/二糖/寡糖代謝通路、淀粉代謝通路以及芳香物質(zhì)合成相關(guān)通路。另一部分顯著擴(kuò)張的基因家族則富集到花粉發(fā)育通路，這可能和巴西蕉的單性結(jié)實(shí)和不育相關(guān)?？蒲腥藛T進(jìn)一步對(duì)巴西蕉全基因組的抗性基因進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)相對(duì)野生芭蕉，巴西蕉中存在更少的抗性基因，特別是在3號(hào)以及10號(hào)染色體上的基因簇。長(zhǎng)期以來(lái)，枯萎病嚴(yán)重威脅香蕉生長(zhǎng)，作者發(fā)現(xiàn)3號(hào)抗性基因簇所在的區(qū)間正好位于此前報(bào)道的野生芭蕉抵抗枯萎病的QTL上，反映更少的抗性基因可能與巴西蕉易感枯萎病相關(guān)（圖3）。此外，科研人員首次在香蕉中解析了多倍體亞基因組的差異表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)亞基因組間呈現(xiàn)高度差異表達(dá)，進(jìn)一步印證了巴西蕉亞基因組之間的分化。三倍體香蕉基因組的成功解析為香蕉遺傳學(xué)和育種提供了重要資源。
    　　由中國(guó)科學(xué)院華南植物園、熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所和廣西民族大學(xué)合作完成的題為“Telomere-to-telomere haplotype-resolved reference genome reveals subgenome divergence and disease resistance in triploid Cavendish banana”的研究論文于2023年8月在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Horticulture Research（《園藝研究》）上。這是首次報(bào)道三倍體栽培香蕉的高質(zhì)量分型參考基因組，是繼2012年首個(gè)野生芭蕉基因組草圖發(fā)表后，香蕉基因組學(xué)領(lǐng)域中又一里程碑事件。中國(guó)科學(xué)院華南植物園黃慧潤(rùn)副研究員、碩士研究生劉鑫以及熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所博士研究生Rida Arshad為論文共同第一作者。熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所博士研究生王旭和廣西民族大學(xué)李偉明副研究員參與了該項(xiàng)研究工作。中國(guó)科學(xué)院華南植物園葛學(xué)軍研究員和熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所周永鋒研究員為論文通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金以及中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)戰(zhàn)略專項(xiàng)的資助支持。文章鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhad153
    　　圖1. 巴西蕉
    　　圖2. 巴西蕉基因組特征。
    　　圖3. NLR抗性位點(diǎn)在小果野蕉（MAv4）和巴西蕉基因組上的分布。
    　　
    2023-08-17
  • 華南植物園提出國(guó)家植物園可通過創(chuàng)新更有效地保護(hù)植物多樣性

    　　近日，國(guó)際期刊The Innovation（影響因子32）發(fā)表了題為《National botanical gardens can play a critical role in global biodiversity conservation》的文章。華南國(guó)家植物園任海研究員為第一和通訊作者，英國(guó)皇家邱植物園科學(xué)部主任、牛津大學(xué)教授Alexandre Antonelli博士是共同作者。該文指出國(guó)家植物園是全球植物多樣性保護(hù)前沿的觀察哨和排頭兵，可以通過創(chuàng)新在全球生物多樣性保護(hù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。這是在華南國(guó)家植物園揭牌一周年之際，繼任海等在Trends in Plant Science上發(fā)表國(guó)家植物園與可持續(xù)發(fā)展關(guān)系之后，在國(guó)際期刊發(fā)表的第二篇關(guān)于國(guó)家植物園的文章。 
    　　豐富多樣的植物為人類提供干凈的空氣、清潔的水、豐富的食物、穩(wěn)定的氣候和舒適的環(huán)境。但由于人類的干擾和氣候變化，再加上植物自身的繁殖障礙，全球約有20–25%的植物受到了不同程度的威脅，進(jìn)而威脅了人類的生存。國(guó)際社會(huì)逐漸認(rèn)識(shí)到“搶救植物就是拯救人類自身”，世界各國(guó)均采取相應(yīng)措施來(lái)保護(hù)本國(guó)和全球的生物多樣性，聯(lián)合國(guó)也制訂了《生物多樣性公約》，以促進(jìn)生物多樣性保護(hù)、恢復(fù)與可持續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。 
    　　植物園是主要從事植物保護(hù)、科學(xué)研究、園林園藝、自然教育和資源利用的機(jī)構(gòu)。在應(yīng)對(duì)植物多樣性逐漸喪失的問題上，植物園可以提供重要的科學(xué)支持、技術(shù)指導(dǎo)和材料支撐。近幾十年來(lái)，國(guó)家植物園已成為全球的植物多樣性遷地保護(hù)中心及前沿哨所，在協(xié)調(diào)保護(hù)和發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，同時(shí)在履行《生物多樣性公約》中發(fā)揮重要作用。 
    　　目前全球約有4500個(gè)植物園，其中43個(gè)國(guó)家和地區(qū)建有80多個(gè)國(guó)家植物園。中國(guó)于2022年在北京和廣州分別設(shè)立國(guó)家植物園和華南國(guó)家植物園，下一步將對(duì)接國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)構(gòu)建包含10–12個(gè)國(guó)家植物園的具有中國(guó)特色、世界一流、萬(wàn)物和諧的國(guó)家植物園體系。 
    　　在加強(qiáng)研究的過程中，發(fā)達(dá)國(guó)家的國(guó)家植物園往往側(cè)重于全面的生物多樣性保護(hù)和環(huán)境教育。相比之下，發(fā)展中國(guó)家的國(guó)家植物園在此方面還比較欠缺。 
    　　國(guó)家植物園是代表國(guó)家植物保護(hù)和研究水平的植物園，其主要功能就是對(duì)植物多樣性進(jìn)行保護(hù)、研究、科普和利用。國(guó)家植物園的核心工作是采取就地保護(hù)和遷地保護(hù)的方式，解除植物受到的脅迫，向公眾傳遞保護(hù)植物的理念，同時(shí)開發(fā)并利用花卉果蔬類、藥用保健類、作物品種及其野生近緣種類、環(huán)境改善類、工業(yè)原料類等資源植物。 
    　　國(guó)家植物園的全球使命包括：防止全球植物物種和遺傳多樣性喪失；阻止全球生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步退化；提高公眾對(duì)植物多樣性的價(jià)值及面臨的威脅的認(rèn)知；以實(shí)際行動(dòng)改善全球自然環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)自然資源的可持續(xù)利用。從國(guó)家植物園的全球使命可以看出，國(guó)家植物園可在相關(guān)的國(guó)際公約間起協(xié)同作用。 
    　　在保護(hù)、恢復(fù)和利用全球植物多樣性方面，國(guó)家植物園可以建立起國(guó)際、區(qū)域、國(guó)家等各種層次的合作伙伴關(guān)系，制訂和支持國(guó)際保護(hù)政策，加強(qiáng)全球植物保護(hù)能力，如國(guó)際植物園保護(hù)聯(lián)盟正在推進(jìn)的全球植物保護(hù)戰(zhàn)略（2022-2030）：對(duì)全球植物多樣性進(jìn)行編目、評(píng)估和信息共享，以保護(hù)珍稀瀕危植物；為植物多樣性保護(hù)制訂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；在植物園中收集并遷地保護(hù)盡可能多的物種及重要物種的遺傳多樣性；制訂并實(shí)施珍稀物種回歸和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)計(jì)劃。 
    　　在應(yīng)對(duì)氣候變化方面，國(guó)家植物園可以通過遷地保護(hù)以保護(hù)對(duì)氣候變化敏感的物種；評(píng)估并促進(jìn)生物多樣性對(duì)可持續(xù)發(fā)展、自然災(zāi)害防治和適應(yīng)氣候變化的益處；分享氣候變化對(duì)植物影響的信息；提供鄉(xiāng)土植物種植黃金規(guī)則十條，指導(dǎo)并提高人工造林的固碳量、生物多樣性和經(jīng)濟(jì)效益。 
    　　在支撐可持續(xù)發(fā)展方面，國(guó)家植物園可以對(duì)人類福祉有價(jià)值的植物進(jìn)行研究和利用；通過在植物園和社區(qū)內(nèi)開展自然教育和科學(xué)素養(yǎng)普及，提高公眾對(duì)植物多樣性價(jià)值的認(rèn)知并采取行動(dòng)。 
    　　國(guó)家植物園需要在植物保護(hù)政策、方案和優(yōu)先領(lǐng)域方面建立起全球性框架，同時(shí)在植物多樣性保護(hù)中建立全球伙伴關(guān)系并發(fā)揮聯(lián)盟作用，并為國(guó)家生物多樣性行動(dòng)計(jì)劃和具體的法律提供咨詢。以國(guó)家植物園為引領(lǐng)的遷地保護(hù)體系，應(yīng)在全球生物多樣性保護(hù)中找到合適的“生態(tài)位”，并通過發(fā)展全球伙伴關(guān)系和聯(lián)盟，在植物多樣性保護(hù)中發(fā)揮“1+1>2”的作用。 
    　　國(guó)家植物園發(fā)揮保護(hù)作用需要?jiǎng)?chuàng)新機(jī)制。國(guó)際植物園保護(hù)聯(lián)盟曾提出植物園保護(hù)國(guó)際議程，倡議全球植物園在保護(hù)植物、分享知識(shí)和資源的同時(shí)，通過公眾參與，教育激勵(lì)人們來(lái)共同應(yīng)對(duì)全球挑戰(zhàn)。英國(guó)皇家邱植物園在2021–2030規(guī)劃中提出，邱園將提供基于科學(xué)的知識(shí)和解決方案以保護(hù)生物多樣性，并保障自然資源的可持續(xù)利用，激勵(lì)人們保護(hù)自然世界，培育下一代專家，擴(kuò)大組織的影響力，影響國(guó)際輿論和國(guó)家政策。華南國(guó)家植物園提出研究、保護(hù)和加強(qiáng)可持續(xù)利用的植物資源以支持綠色發(fā)展（圖1）。面對(duì)生物多樣性保護(hù)的需求，全球國(guó)家植物園已開始利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析、保護(hù)遺傳學(xué)工具、基因編輯和生態(tài)修復(fù)技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行植物保護(hù)、利用和科普。 
    　　圖1 華南國(guó)家植物園（上）和英國(guó)皇家邱植物園（下）的溫室保育了數(shù)千種珍稀瀕危植物 
    　　每個(gè)植物園的定位和能力不同，但是全球植物園可以在國(guó)際植物園組織和國(guó)家植物園的引領(lǐng)下，在全球生物多樣性保護(hù)2020后框架下工作，通過創(chuàng)新體制機(jī)制，遏制植物物種和遺傳多樣性的喪失和全球自然環(huán)境的進(jìn)一步惡化，從而實(shí)現(xiàn)全球至2050年的生物多樣性保護(hù)目標(biāo)：與自然和諧共處，生物多樣性價(jià)值被承認(rèn)、保護(hù)、恢復(fù)和持續(xù)利用，最終實(shí)現(xiàn)全球生態(tài)安全，積極應(yīng)對(duì)氣候變化和可持續(xù)發(fā)展。 
    　　原文鏈接： 
    　　https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2666675823001066 
    　　
    2023-08-09
  • 廣州地化所：利用B-Mo同位素揭示俯沖帶氧化還原環(huán)境差異性

    　　俯沖過程中，俯沖板片釋放不同俯沖組分交代地幔楔，造成地幔楔熔融，形成島弧巖漿作用，是地球殼幔物質(zhì)循環(huán)過程最重要的方式之一。不同俯沖帶氧化還原環(huán)境差別巨大，將造成俯沖組分成分上的極大差異。厘清俯沖帶氧化還原環(huán)境的差異性對(duì)理解殼幔物質(zhì)循環(huán)過程尤其是變價(jià)元素（C、S、Fe、Mo等）的循環(huán)機(jī)制具有重要的科學(xué)意義。然而，俯沖過程中產(chǎn)生的俯沖組分氧逸度復(fù)雜多變，揭示不同俯沖帶氧化還原環(huán)境的差異性一直是地球科學(xué)的難題之一。針對(duì)上述問題，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地幔地球化學(xué)學(xué)科組于洋副研究員與黃小龍研究員及其合作者對(duì)東南亞蘇門答臘島弧玄武巖與弧后玄武巖（圖1）進(jìn)行了系統(tǒng)的B-Mo-Sr-Nd-Hf-Pb同位素分析，通過對(duì)比B-Mo同位素在俯沖過程中不同的同位素分餾行為，揭示不同俯沖帶氧化還原環(huán)境的差異性，并闡明其對(duì)俯沖帶殼幔物質(zhì)循環(huán)過程的重要作用。
    　　圖1.東南亞巽他島弧火山與樣品分布圖
    　　研究結(jié)果表明蘇門答臘島弧玄武巖（CAB）與弧后玄武巖（BAB）主要為拉斑玄武質(zhì)，具有較低的K 2O含量。島弧玄武巖與弧后玄武巖均富集輕稀土元素，具有低Ba/La與高La/Yb比的特征（圖2），表明其地幔源區(qū)較少受流體交代，而主要受來(lái)自俯沖板片的熔體交代。島弧玄武巖與弧后玄武巖具有相似的Mo同位素組成，且其δ 98/95Mo整體比鄰近爪哇島弧玄武巖更重（Yu et al., 2022），結(jié)合其相對(duì)富集的Nd同位素組成，表明其地幔源區(qū)主要受來(lái)自俯沖陸源碎屑沉積物的熔體交代（圖2）。地球物理資料顯示位于Toba火山下的俯沖板片發(fā)生了板片撕裂，并導(dǎo)致了軟流圈地幔沿板片窗的上涌（圖3），造成了板片窗附近俯沖沉積物發(fā)生了強(qiáng)烈的熔融（圖3）。大量俯沖沉積物熔體的加入導(dǎo)致Toba玄武巖具有極度富集的放射性成因同位素組成（圖2）。
    　　圖2. 蘇門答臘島弧玄武巖與弧后玄武巖Ba/La與La/Yb及δ 98/95Mo與ε Nd關(guān)系圖
    　　圖3. 蘇門答臘島俯沖板片結(jié)構(gòu)與俯沖沉積物熔融沿弧變化趨勢(shì)模型圖
    　　通過對(duì)島弧玄武巖與弧后玄武巖的B同位素分析，發(fā)現(xiàn)弧后玄武巖的B同位素組成（δ 11B = -9.0‰ to -7.3‰）輕于島弧玄武巖（δ 11B =-7.0‰ to +0.17‰；圖4），反映了俯沖沉積物在多階段脫水與熔融過程中發(fā)生了顯著的B同位素分餾。然而，蘇門答臘島弧玄武巖（δ 98/95Mo =-0.21‰ to -0.01‰）與弧后玄武巖（δ 98/95Mo = -0.17‰ to -0.08‰）相似的Mo同位素組成則表明Mo同位素在俯沖過程中未發(fā)生顯著分餾（圖4）。與B同位素不同，Mo同位素的分餾受俯沖過程中氧化還原環(huán)境的影響。模擬結(jié)果顯示低氧逸度（fO 2<FMQ+2）會(huì)降低Mo的活動(dòng)性，并抑制Mo同位素分餾行為；而在高氧逸度條件下（fO 2>FMQ+2），Mo的活動(dòng)性會(huì)發(fā)生明顯上升，并導(dǎo)致顯著的Mo同位素分餾行為（圖5）。蘇門答臘島弧玄武巖具有相對(duì)較低的V/Yb比值，表明加入到其地幔源區(qū)的俯沖組分可能產(chǎn)生于氧逸度f(wàn)O 2<FMQ+1.5的條件下，導(dǎo)致Mo同位素未發(fā)生明顯分餾（圖5）。Mariana島弧玄武巖具有與蘇門答臘島弧玄武巖相似的低V/Yb的特征，指示加入到其地幔源區(qū)的俯沖組分也可能產(chǎn)生于fO 2<FMQ+2的條件下，所以其B同位素組成隨著俯沖深度（H）的增加而逐漸變輕，但是Mo同位素則保持不變，顯示了低氧逸度下B-Mo同位素不同的分餾行為。Mariana弧后玄武巖具有比島弧玄武巖更輕的Mo同位素組成，則可能反映了隨著俯沖深度的增加，俯沖過程中氧化還原環(huán)境的變化。另一方面，Izu島弧玄武巖具有高V/Yb比的特征，其B-Mo同位素組成在穿弧方向上均具有變輕趨勢(shì)（圖4），顯示了Mo同位素在高氧逸度（fO 2>FMQ+3）條件下會(huì)發(fā)生與B同位素相似的同位素分餾行為（圖5）。因此，B-Mo同位素不同的分餾行為反映了俯沖帶氧化還原環(huán)境的差異性，并導(dǎo)致不同的殼幔物質(zhì)循環(huán)過程。
    　　圖4. 蘇門答臘島、Mariana島弧與Izu島弧玄武巖與弧后玄武巖B-Mo同位素隨俯沖深度變化趨勢(shì)圖，H代表火山至俯沖板片表面的深度。
    　　圖5. 蘇門答臘島弧玄武巖與弧后玄武巖δ 98/95Mo與Ce/Mo及V/Yb與Nb/Yb關(guān)系圖
    　　該研究主要受國(guó)家自然科學(xué)基金（41890812, 42273046）與南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重大專項(xiàng)（GML2019ZD0202）資助，已發(fā)表于國(guó)際期刊《Chemical Geology》。
    　　論文信息：Yu Yang (于洋), Huang Xiao-Long* (黃小龍), Lai Yu-Ming (賴昱銘), Li Jie (李杰), Xu Yi-Gang (徐義剛), Chung Sun Lin (鐘孫霖), Iwan Setiawan, Yang Fan (楊帆), 2023. Different B-Mo isotopic fractionation processes controlled by redox conditions in the subduction zone. Chemical Geology, 636, 121646.
    　　論文鏈接
    　　相關(guān)文獻(xiàn)：Yu Yang, Huang Xiao-Long*, Chung Sun Lin, Li Jie, Lai Yu-Ming, Iwan Setiawan, Sun Min, 2022. Molybdenum isotopic constraint from Java on slab inputs to subduction zone magmatism. Geochimica et Cosmochimica Acta, 332(1), 1-18.
    　　 
    　　
    2023-08-17
  • 廣州地化所：高δ18O鋯石和橄欖石識(shí)別出地殼生長(zhǎng)

    　　大陸地殼生長(zhǎng)速率一直是固體地球科學(xué)研究的熱點(diǎn)，解決這個(gè)問題的難點(diǎn)在于怎么區(qū)分地殼生長(zhǎng)和再造相關(guān)的巖漿事件。地殼生長(zhǎng)就是向地殼中添加幔源巖漿巖，而地殼再造則是先存地殼的侵蝕、沉積和重熔等殼內(nèi)過程。最近二十年的研究普遍使用鋯石Hf-O同位素來(lái)揭示地殼生長(zhǎng)速率，因?yàn)镠f模式年齡可代表鋯石母巖漿從地幔中抽取的年齡（即地殼生長(zhǎng)年齡），O同位素可以用來(lái)判斷Hf模式年齡是無(wú)意義的混合年齡還是有意義的地殼生長(zhǎng)年齡，沉積巖來(lái)源的巖漿結(jié)晶的鋯石就會(huì)產(chǎn)生無(wú)意義的混合年齡。因此，高δ 18O（>5.9‰）鋯石普遍被認(rèn)為是沒有幔源巖漿參與的殼內(nèi)再造產(chǎn)物。然而，越來(lái)越多的研究表明幔源巖漿也可能來(lái)自俯沖改造的高δ 18O地幔楔，但由于鋯石通常結(jié)晶于長(zhǎng)英質(zhì)巖漿，我們很難建立起高δ 18O地幔和鋯石之間的直接聯(lián)系。
    　　中國(guó)科學(xué)院廣州地化所王軍博士、王強(qiáng)研究員及合作者通過對(duì)西藏北拉薩地塊含高δ 18O鋯石和橄欖石的超鎂鐵質(zhì)堆晶巖及同期火山巖的研究來(lái)解決上述難題，取得以下重要進(jìn)展：
    　　（1）堆晶巖形成于110 ± 2 Ma，其堆晶相包括橄欖石和少量單斜輝石，粒間相包括角閃石和少量斜方輝石、金云母、磷灰石和鋯石（圖1）。
    　　圖1. 超鎂鐵質(zhì)堆晶巖的巖相圖（Amp=角閃石；Ol=橄欖石；Opx=斜方輝石；Cpx=單斜輝石；Phl=金云母；Ap=磷灰石；Zrn=鋯石；Ser=蛇紋石）
    　?。?）輝石、角閃石和磷灰石及其平衡熔體的溫度、SiO 2、Zr、La/Sm和Dy/Yb變化趨勢(shì)表明粒間熔體逐漸從鋯石不飽和的玄武質(zhì)演化到鋯石飽和的流紋質(zhì)熔體（圖2和3）。粒間熔體的這些成分變化趨勢(shì)與同期火山巖成分演化一致，表明火山巖可能是堆晶巖中抽離的粒間熔體。
    　　圖2. 礦物平衡熔體的溫度和Zr（左）以及SiO 2和La/Sm（右）關(guān)系
    　?。?）角閃石包裹著溶蝕狀的橄欖石和單斜輝石（圖1）說明角閃石是通過包晶（peritectic）反應(yīng)形成的，稀土元素模擬也證實(shí)了粒間熔體-晶粥體反應(yīng)生成角閃石的過程（圖3），該反應(yīng)產(chǎn)生的低硅角閃石促進(jìn)了粒間熔體的硅富集和鋯飽和。
    　　圖3. 礦物平衡熔體的La/Sm和Dy/Yb（左）以及εHf和δ 18O（右）關(guān)系
    　?。?）早期橄欖石和晚期鋯石的平衡熔體具有重疊δ 18O值，且高于正常地幔（圖3）；鋯石結(jié)晶前后的磷灰石εNd值（2.4 ± 1.4）也保持不變，這表明鋯石的高δ 18O特征是起源于地幔源區(qū)，而不是殼內(nèi)混染或熔融過程；地幔中再循環(huán)地殼的量少于12%，即研究區(qū)早白堊世巖漿作用代表顯著的地殼生長(zhǎng)事件。
    　　最近全球的研究也發(fā)現(xiàn)俯沖組分對(duì)地幔楔的交代會(huì)導(dǎo)致超鎂鐵質(zhì)到長(zhǎng)英質(zhì)巖漿巖具有高δ 18O特征。因此，假如把這些高δ 18O鋯石都?xì)w因于地殼再造產(chǎn)物，則會(huì)顯著低估顯生宙地殼生長(zhǎng)的量。本研究也表明，對(duì)于特定的弧巖漿作用，超鎂鐵質(zhì)到長(zhǎng)英質(zhì)巖石的鋯石和橄欖石氧同位素的結(jié)合比單獨(dú)鋯石數(shù)據(jù)在區(qū)分地殼生長(zhǎng)與再造方面更有效。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國(guó)際巖石學(xué)著名刊物Journal of Petrology上，該研究受國(guó)家自然科學(xué)基金、第二次青藏科考和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的聯(lián)合資助。
    　　論文信息：Wang, J.（王軍）, Wang, Q*.（王強(qiáng)）, Sun, P.（孫鵬）, Dan, W.（但衛(wèi)）, Kerr, A. C., Zhang, Z.-P.（張志平）, Zhang, L.（張樂）, Wei, G.（韋剛?。? Dong, H.（董瀚）, Hu, W.-L.（胡萬(wàn)龍）, Yang, Z.-Y.（楊宗永）, Zhang, X.-Z.（張修政）, Qi. Y.（齊玥）, 2023. Crustal growth identified by high-δ 18O zircon and olivine: A perspective from ultramafic arc cumulates in southern Tibet, Journal of Petrology. 
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    2023-08-17
  • 廣州地化所：Fe-S-B同位素揭示海底交代型VMS礦床成礦過程

    　　VMS礦床，即火山成因塊狀硫化物礦床，是Zn、Cu、Pb、Ag、Au等金屬資源的重要來(lái)源。目前普遍認(rèn)為VMS礦床成礦過程為：富含金屬的成礦流體上升到海底，與海水發(fā)生混合作用，引發(fā)成礦流體物理-化學(xué)條件改變，導(dǎo)致成礦物質(zhì)沉淀，在海底堆積形成塊狀硫化物礦體。近些年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明海底流體混合作用難以形成大型VMS礦床，因?yàn)楹Ｋ畷?huì)氧化和分散硫化物，而海底交代作用可能對(duì)形成大型VMS起了關(guān)鍵控制作用。然而，對(duì)于交代型VMS礦床成礦過程還缺乏相關(guān)研究，制約了對(duì)該類型礦床成因機(jī)制的認(rèn)識(shí)。新疆阿舍勒礦床，是中國(guó)阿勒泰造山帶最大的VMS型Cu-Zn礦床，我們最新的研究表明其經(jīng)歷了明顯的海底交代作用，可以作為交代型VMS礦床成礦過程研究的理想對(duì)象。
    　　針對(duì)上述科學(xué)問題，廣州地球化學(xué)研究所肖兵副研究員在陳華勇研究員指導(dǎo)下，與中國(guó)科技大學(xué)黃方教授合作，在成礦期次研究的基礎(chǔ)上，對(duì)我國(guó)新疆阿舍勒大型VMS型Cu-Zn礦床開展Fe-S-B同位素研究，取得了以下認(rèn)識(shí)：（1）礦物組合和穿切關(guān)系表明，從礦化中心向外，該礦床可以劃分為塊狀硫化物、石英-黃鐵礦、綠泥石-石英-黃銅礦-黃鐵礦、石英-絹云母-綠泥石-黃鐵礦和石英-絹云母-黃鐵礦5個(gè)帶。Cu礦化出現(xiàn)在兩個(gè)階段，分別為早期的塊狀硫化物和晚期的綠泥石-黃銅礦；（2）電氣石B同位素特征指示形成塊狀硫化物的熱液流體，其中海水占比為19%；（3）S同位素研究表明，巖漿硫的貢獻(xiàn)早階段為35%，晚階段為65%；（4）從礦化中心向外，黃鐵礦δ 56Fe值逐漸降低，受控于黃鐵礦Fe同位素交換程度和形成溫度；（5）基于以上結(jié)果，我們提出交代型VMS礦床兩階段成礦模式：早期相對(duì)氧化的環(huán)境下，來(lái)自下部巖漿房熱液流體與海水快速混合，導(dǎo)致黃鐵礦快速沉淀和相關(guān)的銅礦化，而后在封閉體系中，長(zhǎng)期的熱液活動(dòng)導(dǎo)致上部塊礦礦體的形成；晚期在相對(duì)還原的環(huán)境下，熱液活動(dòng)促進(jìn)下部的綠泥石-黃銅礦脈狀礦化的形成。
    　　阿舍勒交代型VMS礦床成礦模式圖
    　　相關(guān)成果近期發(fā)表于國(guó)際地學(xué)權(quán)威期刊《Geological Society of America Bulletin》，該項(xiàng)研究成果獲得了科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2022YFC2903301）、國(guó)家自然科學(xué)基金（42173065, 42230810, 41921003和42003033)、院先導(dǎo)計(jì)劃項(xiàng)目（XDB42020404）和廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（2020B1212060055）等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。
    　　論文信息：Xiao, B. (肖兵), Chen, H.Y.* (陳華勇), Huang, F. (黃方), Feng, Y.Z. (馮雨周), Hu, X. (胡霞), Li, R.C. (李如操), Iron, boron and sulfur isotope constraints on ore-forming process of the subseafloor replacement-style volcanogenic massive sulfide systems. Geological Society of America Bulletin (2023). 
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    2023-08-16
  • 深圳先進(jìn)院提出多磁微型機(jī)器人編隊(duì)控制方法
    研究提出了一種基于改進(jìn)領(lǐng)航-跟隨法的多磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人編隊(duì)控制方法，首次實(shí)現(xiàn)了2個(gè)和3個(gè)磁性軟體微型機(jī)器人的編隊(duì)自主導(dǎo)航和路徑跟隨控制。
    　　在相同磁場(chǎng)下，協(xié)同控制多個(gè)磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人編隊(duì)運(yùn)動(dòng)是困難的，因?yàn)檩斎氲拇艌?chǎng)控制變量遠(yuǎn)小于協(xié)同控制多機(jī)器人編隊(duì)位置與隊(duì)形的輸出自由度，導(dǎo)致了系統(tǒng)嚴(yán)重欠驅(qū)動(dòng)。
    　　近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所智能仿生中心團(tuán)隊(duì)針對(duì)控制系統(tǒng)欠驅(qū)動(dòng)問題，提出了一種基于改進(jìn)領(lǐng)航-跟隨法的多磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人編隊(duì)控制方法，首次實(shí)現(xiàn)了2個(gè)和3個(gè)磁性軟體微型機(jī)器人的編隊(duì)自主導(dǎo)航和路徑跟隨控制。研究成果以Leader–Follower Formation Control of Magnetically Actuated Millirobots for Automatic Navigation為題，發(fā)表在機(jī)電工程論域權(quán)威期刊IEEE/ASME Transactions on Mechatronics （JCR一區(qū)，影響因子：6.4）。智能仿生中心徐天添課題組博士研究生黃晨陽(yáng)為第一作者，徐天添研究員為通訊作者。        
    　　多個(gè)微型機(jī)器人可以協(xié)同執(zhí)行單個(gè)機(jī)器人無(wú)法完成的復(fù)雜任務(wù)，從而增加系統(tǒng)的冗余度和擴(kuò)展性，提高任務(wù)的執(zhí)行效率。然而，不同于傳統(tǒng)多機(jī)器人系統(tǒng)中每個(gè)智能體可以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，由外界全局磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人接收到相同磁場(chǎng)，從而造成耦合的運(yùn)動(dòng)速度。協(xié)同控制多個(gè)具有耦合速度的磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人編隊(duì)運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致了系統(tǒng)嚴(yán)重欠驅(qū)動(dòng)，因?yàn)檩斎氲拇艌?chǎng)控制變量遠(yuǎn)小于協(xié)同控制多機(jī)器人編隊(duì)位置與隊(duì)形的輸出自由度。      
    　　研究團(tuán)隊(duì)提出一種多磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人全自動(dòng)編隊(duì)導(dǎo)航控制框架，包括了基于增強(qiáng)RRT*編隊(duì)路徑與隊(duì)形規(guī)劃單元、基于改進(jìn)虛擬領(lǐng)航-跟隨法的多磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人協(xié)作控制單元和電磁驅(qū)動(dòng)單元。規(guī)劃單元中，提出的基于增強(qiáng)RRT*路徑規(guī)劃算法綜合考慮了避碰、路徑長(zhǎng)度、搜索效率和電磁場(chǎng)分布特性，與其他RRT*及衍生算法相比，規(guī)劃路徑更趨向于電磁均勻分布區(qū)域。協(xié)作控制單元中包含一個(gè)具有擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器的無(wú)模型跟隨者控制器，應(yīng)用于編隊(duì)隊(duì)形控制；一個(gè)基于模糊邏輯的領(lǐng)導(dǎo)者控制器，用于編隊(duì)路徑跟隨控制；一個(gè)基于耦合速度的協(xié)作控制器，用于控制多機(jī)器人的速度狀態(tài)。      
    　　通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了由2個(gè)磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人組成的編隊(duì)可以在保持編隊(duì)隊(duì)形約束下和變換編隊(duì)隊(duì)形約束下，實(shí)現(xiàn)高精度魯棒的路徑跟蹤控制。此外，由3個(gè)磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人組成的編隊(duì)，可以通過自主隊(duì)形變換實(shí)現(xiàn)穿越狹窄障礙通道。最后，多機(jī)器人編隊(duì)通過提出的優(yōu)化路徑與隊(duì)形規(guī)劃算法，以及編隊(duì)協(xié)作控制方法，實(shí)現(xiàn)了障礙物區(qū)域自主避障和路徑跟蹤。本研究成果為多磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人編隊(duì)控制提供了新理論。在未來(lái)的工作中，我們期望通過提出的策略，多微型機(jī)器人團(tuán)隊(duì)將能夠高效地協(xié)同工作，用于體內(nèi)靶向藥物遞送、傳感和微組裝應(yīng)用。 　  
    　　該系列研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然基金、廣東省、中科院青促會(huì)、深圳市等科技項(xiàng)目資助。
    　　圖1：兩個(gè)磁化異構(gòu)的微型機(jī)器人具有耦合運(yùn)動(dòng)速度
    　　圖2：多磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人編隊(duì)控制問題描述
    　　圖3：多磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人編隊(duì)控制框架
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    2023-08-14