科研進(jìn)展
  • 深圳先進(jìn)院?| 可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)新方法提升肺結(jié)節(jié)良惡性診斷精度（EJNMMI）
    近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點實驗室、醫(yī)工所影像中心孫濤副研究員團(tuán)隊，聯(lián)合中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院、河南省人民醫(yī)院，圍繞動態(tài) [1?F]FDG PET/CT 成像，提出了一種融合血流與代謝動態(tài)特征的可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)方法，顯著提高了對肺部結(jié)節(jié)良惡性的分類準(zhǔn)確性。相關(guān)成果以題為 “Leveraging machine learning with dynamic 18F-FDG PET/CT: integrating metabolic and flow features for lung cancer differential diagnosis” 發(fā)表在醫(yī)學(xué)影像與核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging。近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點實驗室、醫(yī)工所影像中心孫濤副研究員團(tuán)隊，聯(lián)合中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院、河南省人民醫(yī)院，圍繞動態(tài) [1?F]FDG PET/CT 成像，提出了一種融合血流與代謝動態(tài)特征的可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)方法，顯著提高了對肺部結(jié)節(jié)良惡性的分類準(zhǔn)確性。相關(guān)成果以題為 “Leveraging machine learning with dynamic 18F-FDG PET/CT: integrating metabolic and flow features for lung cancer differential diagnosis” 發(fā)表在醫(yī)學(xué)影像與核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging。研究亮點在肺結(jié)節(jié)影像診斷中，提升良惡性鑒別的準(zhǔn)確性始終是醫(yī)學(xué)影像與核醫(yī)學(xué)的重要研究方向。傳統(tǒng)的CT結(jié)構(gòu)影像的參數(shù)與PET的SUVmax參數(shù)在肺癌診斷中存在一定局限，且依賴于復(fù)雜的動力學(xué)建模。該研究創(chuàng)新性地將病灶的時間-活度曲線（TAC）分解為血流（Cb）、游離態(tài)（Cf）和代謝態(tài)（Cm）三部分，分別提取關(guān)鍵動態(tài)特征，如峰值、斜率、AUC等，構(gòu)建可解釋的分類特征集合。研究基于Bagging集成學(xué)習(xí)方法，結(jié)合LASSO特征篩選和SHAP值可解釋性分析，構(gòu)建了肺結(jié)節(jié)良惡性預(yù)測模型。在187例訓(xùn)練集上，模型AUC達(dá)到0.89，在42例獨(dú)立驗證集上AUC也達(dá)到0.86，均顯著優(yōu)于SUVmax（0.79）和Ki（0.76）（圖2）。預(yù)測分?jǐn)?shù)在良惡性人群中差異顯著（p < 0.001），Cohen's效應(yīng)量高達(dá)1.71。該模型在短軸的GE DMI PET/CT設(shè)備和長軸的聯(lián)影uEXPLORER PET/CT設(shè)備上均表現(xiàn)穩(wěn)定，展示出良好的泛化能力。此外，模型推理時間僅10秒以內(nèi)，特征提取約8秒/例，完全可集成于臨床流程，具備落地潛力。最后，模型輸出不僅限于預(yù)測結(jié)果，更通過可解釋分析展示了每個動態(tài)特征在單個病人中的診斷貢獻(xiàn)（圖3），讓醫(yī)生“看得懂、用得上”。應(yīng)用前景該研究為動態(tài)PET在肺癌良惡性鑒別中的應(yīng)用提供了新型可解釋性手段，尤其適用于靜態(tài)顯像模糊、腫瘤標(biāo)志物陰性、或高假陽性風(fēng)險的復(fù)雜病例。未來計劃進(jìn)一步縮短掃描時間、與CT特征融合、開展多中心驗證等推動臨床轉(zhuǎn)化。本研究由中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院孫濤副研究員、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科梁穎主任，聯(lián)合河南省人民醫(yī)院王梅云副院長團(tuán)隊共同完成。深圳先進(jìn)院南科大聯(lián)培學(xué)生姚志恒、腫瘤醫(yī)院王禹博醫(yī)師為共同第一作者。本研究受到中國科學(xué)院、科技部、深圳市和廣東省的項目支持。圖1：文章上線截圖圖2：可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)模型（TAC features）在本地（a）及外部驗證數(shù)據(jù)(b)中均優(yōu)于常規(guī)定量方法，顯著提升了分類診斷性能圖3：個體動態(tài)影像特征的重要性排序分析，輔助臨床理解
    2025-05-08
  • 深圳先進(jìn)院合作構(gòu)建“微生物特種兵”，可同時降解5種污染物（Nature）
    高鹽廢水作為工業(yè)廢水中的一種特定類型，主要來自化工廠及石油和天然氣的采集加工等，包含懸浮物、有機(jī)物、重金屬、有害化學(xué)物質(zhì)和營養(yǎng)鹽等污染物，對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的影響。因此，去除高鹽廢水中的有機(jī)污染物對生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。高鹽廢水作為工業(yè)廢水中的一種特定類型，主要來自化工廠及石油和天然氣的采集加工等，包含懸浮物、有機(jī)物、重金屬、有害化學(xué)物質(zhì)和營養(yǎng)鹽等污染物，對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的影響。因此，去除高鹽廢水中的有機(jī)污染物對生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。5月7日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院客座研究員戴俊彪與上海交通大學(xué)教授唐鴻志團(tuán)隊合作在學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表最新研究，團(tuán)隊成功構(gòu)建了可同時降解五種有機(jī)污染物的新型工程菌株，并通過實際工業(yè)廢水樣本驗證，展示了該菌株對高鹽廢水中復(fù)合污染物的高效降解能力，為破解傳統(tǒng)微生物處理技術(shù)存在的“鹽抑制效應(yīng)”提供了中國方案。深圳先進(jìn)院為該研究第一單位?？筛咝Ы到馕廴疚锏摹拔⑸锾胤N兵”自然界的微生物雖然能分解高鹽廢水中的部分污染物，但它們就像“偏科生”——每個菌種通常只擅長處理一兩種特定污染物。當(dāng)面對高鹽廢水中油污、重金屬、放射性物質(zhì)等組成的“混合垃圾”時，這些天然微生物就顯得“力不從心”。此外，因微生物降解所涉及的基因種類和數(shù)目較多，常規(guī)基因工程技術(shù)對菌株設(shè)計和改造的速度和深度非常有限。近年來，合成生物學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展為降解菌株的構(gòu)建提供了可能?？茖W(xué)家們能夠通過合成生物技術(shù)給微生物設(shè)計“智能工具箱”——不僅能給細(xì)菌安裝多種污染物分解能力，還能讓這些功能像“樂高積木”一樣精準(zhǔn)搭配?；诖?，研究團(tuán)隊通過底盤菌株篩選與耐鹽機(jī)制解析，精準(zhǔn)鎖定了具有最快繁殖速率、高鹽耐受和易基因編輯等特性的理想底盤細(xì)胞——耐鹽菌株“需鈉弧菌（Vmax）”，并基于弧菌類細(xì)菌能吸收整合外源DNA的自然轉(zhuǎn)化能力，通過調(diào)控基因精準(zhǔn)構(gòu)建可調(diào)控的具有高效自然轉(zhuǎn)化能力的菌株VCOD-2。研究人員通過測試發(fā)現(xiàn)，這一菌株可高效整合外源DNA片段到細(xì)菌基因組，相較于自然界中微生物，轉(zhuǎn)化效率可提升數(shù)倍。進(jìn)一步研究中，研究團(tuán)隊將來自不同物種的降解基因模塊進(jìn)行適配優(yōu)化，創(chuàng)新開發(fā)了迭代自然轉(zhuǎn)化法，利用同源替換策略，將5個功能基因簇迭代整合到細(xì)菌基因組中，在單一菌株中構(gòu)建了覆蓋單環(huán)到多環(huán)化合物的五條人工代謝通路，得到的“微生物特種兵”VCOD-15，可實現(xiàn)五種典型芳香類有機(jī)污染物——聯(lián)苯、苯酚、萘、二苯并呋喃和甲苯的同時降解，涵蓋了從單環(huán)到多環(huán)化合物的廣泛底物范圍?！癡COD-15菌株的開發(fā)不僅給高鹽廢水污染的修復(fù)提供了新的解決方案，而且建立了在抗逆底盤菌株基因組上整合多條污染物降解基因簇，并實現(xiàn)功能適配、應(yīng)用測試的全流程研究范式。期待這種研究范式可以為更多底盤菌株的改造所借鑒，并推廣至更多污染物共存場地的生物降解與修復(fù)，為我國環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)?！敝袊茖W(xué)院院士、中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院院長江桂斌評價道。提供精準(zhǔn)“去污”生物方案研究團(tuán)隊通過實際工業(yè)廢水樣本系統(tǒng)驗證了“微生物特種兵”工程菌株VCOD-15從實驗室到實際污染場地的全場景降解效果：例如，在污染物降解能力方面，這種“微生物特種兵”展現(xiàn)出多靶點同步處理優(yōu)勢——在48小時內(nèi)對5種目標(biāo)污染物的去除率均超60%，其中對聯(lián)苯實現(xiàn)完全降解（100%），甲苯、二苯并呋喃等復(fù)雜污染物降解率近90%，較天然菌株提升2至3倍效能。面對極端工業(yè)環(huán)境挑戰(zhàn)，VCOD-15在鹽度高達(dá)102.5克每升的氯堿廢水中仍保持活性，成功克服了傳統(tǒng)菌株“遇鹽即失活”的瓶頸；在活性污泥反應(yīng)器中，12小時內(nèi)可完全去除高濃度污染物；多平行生物反應(yīng)器測試顯示，48小時內(nèi)工業(yè)廢水中污染物殘留量均低于檢測范圍的2%，且菌株在復(fù)雜微生物群落中占比穩(wěn)定（40%以上），體現(xiàn)其強(qiáng)大的環(huán)境競爭力?！斑@些驗證數(shù)據(jù)表明，團(tuán)隊開發(fā)的基于需鈉弧菌的復(fù)合污染物工程菌構(gòu)建平臺，實現(xiàn)了從代謝通路的挖掘、設(shè)計和合成，到單一、復(fù)合污染物降解菌株的構(gòu)建、測試，以及在實際工業(yè)廢水樣本處理應(yīng)用的全流程，有望為石化、氯堿等高鹽廢水處理、海上石油泄漏、微塑料污染等全球性挑戰(zhàn)提供全新生物解決方案?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡咛气欀颈硎尽！把芯繄F(tuán)隊為構(gòu)建多功能工程菌株打造了通用技術(shù)平臺，不僅實現(xiàn)了同一菌株內(nèi)多代謝通路的高效整合，還支持菌種功能的持續(xù)升級，其應(yīng)用范疇可突破污染物降解領(lǐng)域，向天然產(chǎn)物生物合成、高值化合物細(xì)胞工廠構(gòu)建等合成生物學(xué)前沿領(lǐng)域延伸，展現(xiàn)出‘一技術(shù)平臺驅(qū)動多產(chǎn)業(yè)革新’的潛力?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡叽骺”氡硎尽Ｎ磥?，該成果的核心技術(shù)可延伸應(yīng)用于海上溢油污染治理、工業(yè)場地修復(fù)、微塑料生物降解等多個生態(tài)環(huán)保場景，不僅為破解復(fù)合污染治理難題提供了智能生物工具，更推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)從末端治理向生物智造升級，助力“無廢城市”建設(shè)與雙碳目標(biāo)實現(xiàn)。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院助理研究員蘇聰博士、上海交通大學(xué)致遠(yuǎn)榮譽(yù)計劃博士生崔浩天和副研究員王偉偉博士為本文共同第一作者。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心）戴俊彪研究員和上海交通大學(xué)唐鴻志教授為本文的通訊作者。文章上線截圖迭代自然轉(zhuǎn)化法（INTIMATE）示意圖
    2025-05-08
  • 深圳先進(jìn)院在系統(tǒng)配置參數(shù)自動快速調(diào)優(yōu)研究方面取得突破
    近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院數(shù)字所異構(gòu)智能計算中心在系統(tǒng)配置參數(shù)自動快速調(diào)優(yōu)研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Swift: Fast Performance Tuning with GAN-Generated Configurations”為題被計算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域頂級會議的CCF A類會議USENIX ATC'25 （The 2025 USENIX Annual Technical Conference）接收。該會議致力于展示和討論計算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域中的新思想和最新研究成果。深圳先進(jìn)院異構(gòu)智能計算中心陳超助理研究員為論文第一作者，深圳先進(jìn)院異構(gòu)智能計算中心喻之斌研究員為通訊作者。近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院數(shù)字所異構(gòu)智能計算中心在系統(tǒng)配置參數(shù)自動快速調(diào)優(yōu)研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Swift: Fast Performance Tuning with GAN-Generated Configurations”為題被計算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域頂級會議的CCF A類會議USENIX ATC'25 （The 2025 USENIX Annual Technical Conference）接收。該會議致力于展示和討論計算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域中的新思想和最新研究成果。深圳先進(jìn)院異構(gòu)智能計算中心陳超助理研究員為論文第一作者，深圳先進(jìn)院異構(gòu)智能計算中心喻之斌研究員為通訊作者。本文提出Swift方法，這是一種新穎的、基于貝葉斯優(yōu)化（BO）的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)參數(shù)配置快速自動調(diào)優(yōu)方法。其核心思想是利用一種生成式人工智能方法，即生成對抗網(wǎng)絡(luò)（GAN），根據(jù)已評估的性能最佳的配置來生成高質(zhì)量的配置。將這些配置與隨機(jī)生成的配置相混合，具有使搜索空間向最優(yōu)配置傾斜的效果，從而實現(xiàn)更快的收斂速度，并減少優(yōu)化時間。實驗結(jié)果表明，與由CherryPick調(diào)優(yōu)的?Flink?程序相比，Swift?將其吞吐量提升了最高達(dá)1.59倍，并將延遲最多降低了1.68倍。最重要的是，Swift僅用5.8小時就完成了優(yōu)化，而CherryPick至少需要12.5小時。對于Spark程序，Swift將由CherryPick調(diào)優(yōu)后的程序執(zhí)行時間最多縮短了2.2倍。我們還在一家互聯(lián)網(wǎng)巨頭的生產(chǎn)集群中，使用Flink程序?qū)wift進(jìn)行了評估。此前該程序是通過手動調(diào)整配置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的，一位專業(yè)的性能工程師花了四天時間才完成優(yōu)化。結(jié)果顯示，Swift?在僅6.8小時內(nèi)就將這個經(jīng)過手動優(yōu)化的程序的吞吐量提升了2.3倍，并將其延遲降低了2.8倍。USENIX Annual Technical Conference（USENIX ATC）創(chuàng)辦于1992年，是計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和并行/分布式計算領(lǐng)域的頂級國際會議，為中國計算機(jī)學(xué)會推薦A類國際會議。2025年USENIX年度技術(shù)會議（ATC'25,The 2025 USENIX Annual Technical Conference）將于將于2025年7月7日至7月9日在美國波士頓與OSDI共同召開。本次會議共有634篇論文投稿，100篇被接收，中稿率為15.8%。Swift快速自動調(diào)優(yōu)方法流程圖
    2025-04-30
  • 深圳先進(jìn)院 | 跨尺度理論體系揭示微生物基因流動的核心定量規(guī)律（MSB，eLife & Communications Biology）
    水平基因轉(zhuǎn)移作為微生物進(jìn)化與生態(tài)適應(yīng)的核心驅(qū)動力，深刻影響著基因組結(jié)構(gòu)、功能多樣性及群落動態(tài)，深入解析這一過程的調(diào)控機(jī)制，將為合成生物學(xué)和微生物組工程提供突破性的研究工具與理論框架。水平基因轉(zhuǎn)移作為微生物進(jìn)化與生態(tài)適應(yīng)的核心驅(qū)動力，深刻影響著基因組結(jié)構(gòu)、功能多樣性及群落動態(tài)，深入解析這一過程的調(diào)控機(jī)制，將為合成生物學(xué)和微生物組工程提供突破性的研究工具與理論框架。然而，該領(lǐng)域仍面臨重大挑戰(zhàn)：微生物間通過質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子和噬菌體等載體形成的基因流動網(wǎng)絡(luò)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更在生態(tài)演替過程中呈現(xiàn)動態(tài)變化特征。這種復(fù)雜性使得精確調(diào)控基因流動成為當(dāng)前研究的難點，其根本原因在于我們對這一復(fù)雜過程的基本定量規(guī)律缺乏理性認(rèn)知。針對這一科學(xué)瓶頸，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院定量合成生物學(xué)全國重點實驗室、合成生物學(xué)研究所王騰研究員發(fā)表系列研究，構(gòu)建了跨尺度研究體系：通過整合定量實驗、計算模型和組學(xué)大數(shù)據(jù)，從個體細(xì)胞、單一群落、集合群落三個復(fù)雜度層次，時空兩個維度，系統(tǒng)探索了水平基因轉(zhuǎn)移的定量規(guī)律。這一多尺度研究框架為理解微生物基因流動提供了全新的理論基礎(chǔ)和方法學(xué)支撐。5月1日，王騰研究員課題組在Molecular Systems Biology上發(fā)表了題為"Spatial entropy drives the maintenance?and dissemination of transferable plasmids"的研究論文。該工作首次將物理學(xué)中“熵”的概念引入微生物生態(tài)學(xué)，揭示了空間結(jié)構(gòu)驅(qū)動基因水平轉(zhuǎn)移的普適機(jī)制。質(zhì)粒作為可轉(zhuǎn)移遺傳元件，是抗生素耐藥基因（ARGs）傳播的主要載體，其擴(kuò)散機(jī)制的研究對遏制耐藥性爆發(fā)至關(guān)重要。經(jīng)典理論基于均勻混合環(huán)境假設(shè)，提出質(zhì)粒維持需高轉(zhuǎn)移率閾值，但自然微生物群落普遍存在空間異質(zhì)性（如生物膜、微塑料聚集），現(xiàn)有模型難以解釋復(fù)雜環(huán)境中質(zhì)粒的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)理論預(yù)測與實際觀測的差距（如自然質(zhì)粒轉(zhuǎn)移率常低于理論閾值）表明，空間結(jié)構(gòu)對基因流動的影響尚未被充分解析，亟需建立整合空間異質(zhì)性的理論框架。本研究通過構(gòu)建集合群落動力學(xué)模型，結(jié)合實驗驗證與基因組大數(shù)據(jù)分析，揭示空間熵（量化空間異質(zhì)性的指標(biāo)）對質(zhì)粒傳播的核心作用。理論模擬表明，空間熵越低（即空間異質(zhì)性越高），質(zhì)粒的擴(kuò)散速度和全局維持能力越強(qiáng)。低熵環(huán)境通過增加局部細(xì)胞密度波動，提升了質(zhì)粒的有效轉(zhuǎn)移率，從而突破了經(jīng)典理論預(yù)測的質(zhì)粒維持閾值，使得低轉(zhuǎn)移效率的質(zhì)粒也能長期存在。在大腸桿菌的合成微生物群落中，人為調(diào)控空間熵（通過調(diào)整細(xì)胞密度分布）證實了低熵環(huán)境顯著提高質(zhì)粒傳遞效率。進(jìn)一步分析34,688個原核基因組大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，攜帶生物膜形成相關(guān)基因（BFGs，低熵環(huán)境標(biāo)志）的原核生物基因組中，質(zhì)粒、抗生素抗性基因（ARGs）、轉(zhuǎn)座酶和毒素/抗毒素系統(tǒng)基因更豐富，驗證了低熵環(huán)境促進(jìn)可移動遺傳元件（MGEs）的進(jìn)化優(yōu)勢。?本研究首次將物理學(xué)“熵”概念引入微生物生態(tài)學(xué)，揭示了空間結(jié)構(gòu)驅(qū)動基因水平轉(zhuǎn)移的普適機(jī)制，挑戰(zhàn)了均勻環(huán)境假設(shè)下的經(jīng)典理論，為耐藥性傳播預(yù)測提供了新思路，推動生態(tài)學(xué)與進(jìn)化理論的整合。實際應(yīng)用中，提出通過調(diào)控環(huán)境熵（如破壞生物膜、減少微塑料污染）抑制ARGs擴(kuò)散的策略，為公共衛(wèi)生管理及微生物組工程提供了關(guān)鍵理論工具，為抗生素抗性管理提供新靶點（如干預(yù)生物膜形成）。此外，跨學(xué)科整合模型構(gòu)建-實驗-大數(shù)據(jù)的方法，為解析復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中的進(jìn)化動力學(xué)樹立了范例。3月3日，王騰課題組在eLife上發(fā)表了題為“Emergence of alternative stable states in microbial communities undergoing horizontal gene transfer”的研究論文。該工作基于多尺度微生物生態(tài)學(xué)模型，系統(tǒng)揭示了復(fù)雜微生物生態(tài)系統(tǒng)中多穩(wěn)態(tài)的涌現(xiàn)機(jī)制。? 微生物群落在相同環(huán)境中常呈現(xiàn)不同的穩(wěn)定狀態(tài)，但其多穩(wěn)態(tài)的起源機(jī)制尚不明確。以往研究聚焦于物種互作和資源競爭，而水平基因轉(zhuǎn)移（HGT）作為微生物進(jìn)化的重要驅(qū)動力，其作用長期被忽視。HGT通過可移動遺傳元件（MGEs）改變宿主生長速率和種間相互作用，可能重塑群落穩(wěn)定性，然而HGT如何影響多穩(wěn)態(tài)的形成仍缺乏系統(tǒng)性研究。理解這一機(jī)制對揭示微生物群落動態(tài)及調(diào)控具有重要意義。本研究構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，結(jié)合數(shù)值模擬分析HGT對微生物群落穩(wěn)定性的影響。結(jié)果顯示，HGT通過促進(jìn)物種間基因交流，顯著增加兩物種及多物種群落的穩(wěn)態(tài)數(shù)量，尤其在生長速率相近且競爭激烈的物種中更為顯著；MGEs的表型效應(yīng)（如增強(qiáng)生長或改變競爭強(qiáng)度）決定HGT對多穩(wěn)態(tài)的促進(jìn)或抑制作用，正向表型效應(yīng)擴(kuò)大穩(wěn)態(tài)區(qū)域，而負(fù)向效應(yīng)削弱；在抗生素選擇壓力下，HGT使耐藥基因擴(kuò)散，創(chuàng)造新穩(wěn)態(tài)；集合群落模擬表明局部多穩(wěn)態(tài)通過空間異質(zhì)性提升區(qū)域多樣性。研究還探討了稀釋率、質(zhì)?；プ鞯葏?shù)的影響，驗證了模型的穩(wěn)健性。本研究首次系統(tǒng)揭示了HGT驅(qū)動微生物群落多穩(wěn)態(tài)的機(jī)制，填補(bǔ)了生態(tài)與進(jìn)化理論的空白。結(jié)果為預(yù)測群落狀態(tài)轉(zhuǎn)變（如腸道菌群失調(diào)）、設(shè)計微生物工程策略（如通過抑制HGT穩(wěn)定有益群落）提供了理論依據(jù)。同時，闡明了局部多穩(wěn)態(tài)對區(qū)域多樣性的貢獻(xiàn)，為生態(tài)保護(hù)和生物修復(fù)提供了新思路。這一框架將促進(jìn)跨尺度微生物動態(tài)研究，助力精準(zhǔn)調(diào)控復(fù)雜微生物系統(tǒng)。此前不久，王騰團(tuán)隊在Communications Biology上發(fā)表了題為“The evolutionary landscape of prokaryotic chromosome/plasmid balance”的研究論文。該工作解析了原核生物染色體/質(zhì)粒平衡的多層次選擇機(jī)制，為質(zhì)粒的演化動力提出了全新的理論框架。質(zhì)粒作為原核生物中廣泛存在的可移動遺傳元件，在微生物進(jìn)化、抗生素抗性傳播及病原毒力擴(kuò)散中扮演核心角色。依據(jù)傳統(tǒng)達(dá)爾文進(jìn)化理論，質(zhì)粒的存續(xù)依賴于宿主表型選擇（如宿主生長負(fù)擔(dān)的降低），但近年研究發(fā)現(xiàn)，非表型選擇（如質(zhì)粒自身復(fù)制效率、水平轉(zhuǎn)移能力）同樣顯著影響其穩(wěn)定性。例如，人類腸道中廣泛存在的pBI143質(zhì)粒雖無明確功能基因且面臨強(qiáng)選擇壓力，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)表型選擇范式。然而，現(xiàn)有研究多聚焦單一選擇壓力，對兩種力量如何共同塑造染色體/質(zhì)粒平衡缺乏系統(tǒng)性定量模型，尤其缺乏對代謝資源分配、宿主基因組規(guī)模等內(nèi)在因素的動態(tài)解析。這一理論空白限制了對質(zhì)粒多樣性的進(jìn)化解釋，也阻礙了臨床耐藥基因傳播的精準(zhǔn)干預(yù)。本研究構(gòu)建了一個代謝通量模型，模擬染色體與質(zhì)?；蛟诩?xì)胞內(nèi)資源競爭中的動態(tài)平衡。通過粗?；S機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通量平衡分析，模型量化了表型選擇（宿主生長負(fù)擔(dān)）與非表型選擇（質(zhì)粒自我維持能力）的強(qiáng)度，揭示二者隨質(zhì)粒/染色體大小變化的權(quán)衡關(guān)系。模型預(yù)測了質(zhì)粒進(jìn)化中的“最優(yōu)平衡點”，并通過分析NCBI數(shù)據(jù)庫中15,713個含質(zhì)粒的原核基因組數(shù)據(jù)驗證：染色體增大推動質(zhì)粒規(guī)模上限提升，而小質(zhì)粒因非表型選擇壓力易被淘汰，與理論預(yù)測的進(jìn)化景觀一致。該研究提出“多層次選擇”理論框架，首次將表型與非表型選擇的動態(tài)拮抗關(guān)系定量化，為質(zhì)粒多樣性起源提供了普適性解釋。理論層面，模型揭示了原核生物基因組可塑性的進(jìn)化邊界，即染色體規(guī)模通過代謝網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度調(diào)控質(zhì)粒存續(xù)閾值，這為理解古菌-細(xì)菌質(zhì)粒分布差異提供了新視角。實踐層面，研究對臨床控制耐藥基因傳播（如優(yōu)化質(zhì)粒干預(yù)策略）和合成生物學(xué)（如設(shè)計穩(wěn)定工程質(zhì)粒）具有應(yīng)用價值。此外，研究強(qiáng)調(diào)代謝網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度對質(zhì)粒動態(tài)的影響，為評估病原菌風(fēng)險提供了新思路。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的博士后薛文智（MSB共同一作，Communications Biology一作）和研究助理洪居懇（MSB共同一作，eLife一作）為系列論文的第一作者。這些研究獲得了科技部合成生物學(xué)重點研發(fā)計劃，國家自然科學(xué)基金面上項目，青年項目，深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院科研計劃等多個項目的支持。文章上線截圖文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s44320-025-00110-8圖1 本工作的核心研究思路文章上線截圖文章鏈接：https://doi.org/10.7554/eLife.99593.3圖2 水平基因轉(zhuǎn)移促進(jìn)群落多穩(wěn)態(tài)的涌現(xiàn)文章上線截圖文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s42003-024-07167-5圖3 染色體與質(zhì)粒基因在細(xì)胞內(nèi)資源競爭與動態(tài)平衡理論
    2025-05-08
  • 華南植物園發(fā)現(xiàn)長期氮添加下氮飽和熱帶森林植物功能性狀趨于穩(wěn)定
    隨著全球氮沉降持續(xù)加劇，其對氮限制區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的影響已有廣泛研究和報道；然而，長期氮輸入如何塑造氮飽和森林中不同生活型植物的生態(tài)策略仍不清楚。中國科學(xué)院華南植物園鼎湖山站研究團(tuán)隊依托廣東鼎湖山長期氮添加實驗平臺（0、50、100、150 kg N ha?1 yr?1），系統(tǒng)分析了18年氮添加后氮飽和季風(fēng)常綠闊葉中喬木、灌木、草本共8種植物的15項葉片和22項細(xì)根功能性狀響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，長期氮添加對喬木、灌木和草本葉片（圖1）和細(xì)根功能性狀（圖2）均無顯著影響。葉片經(jīng)濟(jì)譜比根經(jīng)濟(jì)譜更能有效區(qū)分植物生活型；然而，長期氮添加沒有改變植物的養(yǎng)分獲取策略（圖3）。長期氮添加下植物葉片和細(xì)根性狀的表型可塑性均保持穩(wěn)定，然而高氮添加導(dǎo)致草本葉片性狀的整合性上升和細(xì)根性狀的整合性下降。該研究揭示了長期氮添加下氮飽和森林中植物功能性狀可能趨于穩(wěn)定，為基于植物功能性狀的模型預(yù)測長期氮沉降對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響提供了重要的數(shù)據(jù)支撐，同時也完善了氮限制生態(tài)系統(tǒng)中“性狀-環(huán)境”耦合關(guān)聯(lián)的傳統(tǒng)認(rèn)知。相關(guān)研究以“Plant morphological and physiological traits are stable in a nitrogen-saturated tropical forest after 18-year nitrogen additions”為題于近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Plant and Soil（《植物和土壤》）。中國科學(xué)院華南植物園博士后余光燦為論文第一作者，鄭棉海研究員為通訊作者。該研究獲廣東省杰出青年基金等項目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11104-025-07484-6圖1.長期氮添加對喬木、灌木和草本植物葉片功能性狀的影響圖2.長期氮添加對喬木、灌木和草本植物細(xì)根功能性狀的影響圖3.氮添加處理下15個葉片（a）和22個細(xì)根性狀（c）的主成分分析。（b）和（d）分別是葉片和細(xì)根功能性狀的貢獻(xiàn)值
    2025-05-09
  • 亞熱帶生態(tài)所印遇龍院士團(tuán)隊受邀發(fā)表關(guān)于外泌體與自噬交互作用的前沿論述
    優(yōu)質(zhì)豬肉產(chǎn)品已成為養(yǎng)豬業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要追求目標(biāo)。豬肉肌內(nèi)脂肪含量和肌纖維類型組成是影響肌肉性狀的關(guān)鍵因素，肌肉和脂肪組織作為機(jī)體重要的代謝與分泌器官存在互作，外泌體作為介導(dǎo)細(xì)胞互作的媒介也因此被廣泛研究。優(yōu)質(zhì)豬肉產(chǎn)品已成為養(yǎng)豬業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要追求目標(biāo)。豬肉肌內(nèi)脂肪含量和肌纖維類型組成是影響肌肉性狀的關(guān)鍵因素，肌肉和脂肪組織作為機(jī)體重要的代謝與分泌器官存在互作，外泌體作為介導(dǎo)細(xì)胞互作的媒介也因此被廣泛研究。近期，由中國工程院院士、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員印遇龍領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊受邀在國際期刊The Innovation Life發(fā)表題為Intracellular and intercellular crosstalk between exosomes and autophagy的前沿論述，并被選為期刊封面。碩士研究生李奇隆為第一作者，李鳳娜研究員為通訊作者。該論文聚焦“自噬依賴的分泌如何調(diào)節(jié)自噬”這一主線思路，立足于兩者的穩(wěn)態(tài)作用，從細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間兩個維度，全面系統(tǒng)地總結(jié)了外泌體與自噬的交互作用。在細(xì)胞內(nèi)，兩者的聯(lián)系主要取決于多囊泡體和自噬體的命運(yùn)走向以及自噬相關(guān)蛋白的囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)功能；在細(xì)胞間，供體細(xì)胞分泌的外泌體被靶細(xì)胞內(nèi)化后，通過其內(nèi)容物miRNA和蛋白激活或抑制自噬相關(guān)信號，并同時關(guān)注在細(xì)胞器層面的基于選擇性自噬而形成的自噬體與多囊泡體的相互關(guān)系及其分泌后如何去調(diào)節(jié)細(xì)胞器自噬，為理解肌肉與脂肪互作及營養(yǎng)素對胞內(nèi)細(xì)胞器的命運(yùn)決定提供嶄新思路。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點項目（U22A20516）、生物育種國家科技重大專項(2023ZD04072)和國家生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-35）等項目的聯(lián)合資助。論文鏈接外泌體與自噬的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間交互機(jī)制
    2025-05-09
  • 廣州地化所?|?王寧、丁平等-SA：珠三角地區(qū)埋藏古森林消亡原因研究新進(jìn)展
    ????沼澤森林可以提供多種生態(tài)服務(wù)功能，包括吸收并儲存二氧化碳及保持生物多樣性等。珠江三角洲地區(qū)曾廣泛分布著水松（Glyptostrobus pensilis）為優(yōu)勢種的沼澤森林，在全新世晚期突然消失。關(guān)于珠三角地區(qū)水松森林消失的原因爭議很多。近日，國際學(xué)術(shù)期刊《Science Advances》在線發(fā)表了中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所副研究員王寧、高級工程師丁平及其合作者共同完成的，關(guān)于珠三角地區(qū)全新世中晚期植被演化的研究成果。提出古代戰(zhàn)爭及其帶來的人類活動激增事件對脆弱的沼澤森林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，這是環(huán)境研究中經(jīng)常被忽視的因素。圖1. 埋藏古森林野外照片。（左：高要剖面； 右：頂層成片的水松直立樹樁）????研究團(tuán)隊結(jié)合孢粉記錄、14C年代學(xué)和沉積學(xué)等多種證據(jù)，揭示水松森林系統(tǒng)的消亡發(fā)生在距今約 2.1千年前（2.1 ka），與秦征百越（公元前221-214年）和漢征南越（公元前111年）的兩次戰(zhàn)爭行動相吻合。泥炭沉積上層保存有許多直立的水松樹樁，其頂部發(fā)現(xiàn)有燃燒痕跡（圖1），與漢征南越中火攻南越都城的歷史記錄吻合，用火事件也被當(dāng)?shù)靥夹贾亟ㄓ涗浰糇C。此外，2.1ka開始，孢粉中禾本科植物及先鋒植物的比例顯著增加（圖2），印證了人類農(nóng)業(yè)活動增強(qiáng)，可能是秦、漢帝國為鞏固戰(zhàn)爭成果進(jìn)行的大規(guī)模人口遷移及引入先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的結(jié)果。這一結(jié)論與近海地球化學(xué)記錄中銅和鉛（人類活動相關(guān)金屬元素）的變化一致。圖2. 高要剖面的有機(jī)碳及孢粉重建記錄。????同時，孢粉結(jié)果的主成分分析揭示了水松種屬對人類活動極為敏感，而水松森林的消亡標(biāo)志著人類活動導(dǎo)致的珠三角地區(qū)生物多樣性喪失的開始。????此外，花粉和有機(jī)碳記錄顯示，珠三角地區(qū)在3.5ka和 4.2ka發(fā)生了兩次氣候事件，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣滞嘶?，但這類氣候影響的變化并未導(dǎo)致森林徹底消亡。4.2ka事件是廣為人知的全球性的極端氣候事件。而3.5ka事件很可能是未被發(fā)現(xiàn)的一個區(qū)域氣候事件，這一事件在低緯度和南半球地區(qū)的許多記錄中都有體現(xiàn)。該事件可能由深地過程火山活動引起，極有可能是距今 3550-3577 年前爆發(fā)的圣托里尼（Santorini）火山爆發(fā)的結(jié)果。????該研究不僅揭示了深地過程驅(qū)動的氣候變化對低緯度自然景觀的影響，更強(qiáng)調(diào)了戰(zhàn)爭導(dǎo)致的人類活動增強(qiáng)對脆弱生態(tài)系統(tǒng)的破壞力，有助于我們對過去環(huán)境變化原因復(fù)雜性的理解。該研究獲得國家自然科學(xué)基金面上項目、山東省泰山學(xué)者計劃的支持。論文信息：Wang, Ning, Ping Ding, Xingfang Ding, Yongqiang Zong, and Weidong Sun. 2025. “Collapse of Fragile Chinese Swamp Cypress Forest.” Science Advances 11(17):eadt1736. doi: 10.1126/sciadv.adt1736.
    2025-05-08
  • 廣州地化所?|?胡仲發(fā)、鄧陽凡等-JGR：揭示塔里木及鄰域的地幔過渡帶界面性質(zhì)及其對新生代再活化熱過程啟示
    ?地幔過渡帶（MTZ）是地球深部的重要組成部分，其上下界面（410-km間斷面和660-km間斷面）的形態(tài)和厚度受到局部溫度、物質(zhì)組分和水等因素的共同影響。因而刻畫其三維結(jié)構(gòu)對理解地球內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)、板塊俯沖過程以及地幔對流模式具有決定性意義，是揭示地球動力學(xué)過程的重要窗口。?塔里木盆地作為中國最大的穩(wěn)定克拉通，位于青藏高原、天山造山帶與帕米爾高原之間，其深部構(gòu)造反映印度-歐亞板塊碰撞所引起的遠(yuǎn)程動力學(xué)響應(yīng)。因此對其MTZ的精細(xì)刻畫將為理解周緣板片俯沖、地幔對流模式等深部演化過程以及地球內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)提供關(guān)鍵證據(jù)。然而，塔里木盆地內(nèi)部惡劣的自然環(huán)境使得該區(qū)長期缺乏足夠的地震學(xué)觀測，導(dǎo)致前人在此開展的MTZ成像研究主要集中在青藏高原、天山造山帶以及帕米爾高原等周緣地帶，而對塔里木盆地下方的MTZ結(jié)構(gòu)認(rèn)知有限。?中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士生胡仲發(fā)在導(dǎo)師鄧陽凡研究員指導(dǎo)下，通過與中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所梁曉峰研究員等合作，利用最近部署的塔里木地震臺陣（TASTE）數(shù)據(jù)、結(jié)合周邊中國地震臺網(wǎng)及GEOFON和IRIS等公開臺網(wǎng)數(shù)據(jù)，共收集了334個地震臺站（圖1）的遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)，獲得超過48,000條高質(zhì)量接收函數(shù)。通過共轉(zhuǎn)換點疊加成像技術(shù)，最終得到了研究區(qū)域410-km和660-km間斷面的深度和MTZ厚度。研究中分別使用區(qū)域和全球三維速度模型（區(qū)域體波速度模型，圖2d-2f和全球伴隨成像模型，圖2g-2i），對地殼和上地幔速度異常進(jìn)行了系統(tǒng)校正。詳細(xì)的合成實驗以及實際數(shù)據(jù)測試，認(rèn)為沉積層和地殼速度結(jié)構(gòu)對MTZ厚度的影響很少。本研究同時利用速度擾動與MTZ厚度，使用最新參考文獻(xiàn)的實驗參數(shù)，聯(lián)合估算了區(qū)域的溫度異常和相對水含量分布。?研究結(jié)果（圖2）顯示整個研究區(qū)域的MTZ 結(jié)構(gòu)有顯著橫向變化：天山造山帶西段和東段MTZ較薄，中段較厚，與前人的研究結(jié)果相似。與此同時，帕米爾和興都庫什地區(qū)表現(xiàn)出明顯不同的410-km和660-km間斷面深度，表明這兩個區(qū)域之間存在不同的板塊俯沖深度。塔里木地塊下方的MTZ呈現(xiàn)出明顯的橫向非均一性：塔里木東部和西部的MTZ較厚，可能源于已拆沉或俯沖斷離的巖石圈板片；而中部區(qū)域則表現(xiàn)出明顯減薄，對應(yīng)的高溫異常（圖3）低于典型地幔柱所導(dǎo)致的異常值，結(jié)合古地磁證據(jù)和板塊運(yùn)動歷史排除了MTZ減薄源自二疊紀(jì)地幔柱活動的可能性，認(rèn)為是由向下俯沖的板塊引起的局部地幔上升流造成。此外，向下的板塊還將水引入 MTZ，導(dǎo)致塔里木大部分地區(qū)下方的水含量高于全球平均值（圖3）。這項研究有助于更好地理解塔里木、天山、帕米爾、興都庫什以及青藏高原的深部動力學(xué)（圖4）過程以及新生代的再活化熱過程。?本研究給出了水含量的分布，但來源于地幔過渡帶溫度、水含量與厚度的經(jīng)驗公式，受限于沒有考慮組分以及巖石物理實驗的不確定性，研究結(jié)果沒有對水含量進(jìn)行更多的討論。未來課題組會根據(jù)溫度、組分、水含量對地幔過渡帶的影響進(jìn)行更深入的研究。圖1 本研究中使用的地震臺站和遠(yuǎn)震事件的分布，臺站覆蓋塔里木及周邊天山、帕米爾等區(qū)域。圖2 （a-c）使用 1-D IASP91 模型計算的D410 和 D660 的深度，和MTZ厚度。（d-f）與（a-c） 相同，但使用區(qū)域體波速度模型（Koulakov, 2021）。（g-i）與（a-c）相同，但使用 GLAD-M25模型。（j-l）三個模型的均值。圖3 不同地區(qū)的溫度異常分布（a）和相應(yīng)的水含量分布。圖4 塔里木MTZ動力學(xué)卡通圖。塔里木中部下方存在由周圍俯沖板塊引起的局部熱地幔上升流。?相關(guān)成果發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》。本研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項（B）（XDB0840200、XDB18000000）、國家自然科學(xué)基金（92479204）和地球深部探測與礦產(chǎn)資源勘查國家科技重大專項（2024ZD1001103）的支持。?論文相關(guān)信息：Hu, Z., Deng, Y.*, Liang, X.*, Zhang, Z., Xu, M., & Yuan, X. (2025). The heterogeneous mantle transition zone beneath the Tarim craton and adjacent region: Insight into the thermal processes by the Cenozoic reactivation. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 130, e2024JB030831. https://doi.org/10.1029/2024JB030831 
    2025-05-12
  • 廣州能源所在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化鈣單原子增強(qiáng)類芬頓氧化效率方面取得新進(jìn)展
    新能源器件解構(gòu)過程往往伴隨大量阻燃劑、塑化劑、全氟化合物等二次污染的發(fā)生。典型氯代有機(jī)磷阻燃劑磷酸三（2-氯乙基）酯（Tris(2-chloroethyl) phosphate, TCEP）具有化學(xué)穩(wěn)定、長距離遷移、致突變性等性質(zhì)，現(xiàn)有的吸附技術(shù)和光催化技術(shù)難以將其完全降解和低能耗修復(fù)?；谶^二硫酸鹽（PDS）活化的類芬頓催化技術(shù)已經(jīng)廣泛用于難降解污染物的去除，但仍存在活性位點聚集、傳質(zhì)效率低等瓶頸。在資源循環(huán)和節(jié)能環(huán)保的背景下，亟需開發(fā)新的綠色技術(shù)應(yīng)對二次污染（如TCEP污染）。新能源器件解構(gòu)過程往往伴隨大量阻燃劑、塑化劑、全氟化合物等二次污染的發(fā)生。典型氯代有機(jī)磷阻燃劑磷酸三（2-氯乙基）酯（Tris(2-chloroethyl) phosphate,TCEP）具有化學(xué)穩(wěn)定、長距離遷移、致突變性等性質(zhì)，現(xiàn)有的吸附技術(shù)和光催化技術(shù)難以將其完全降解和低能耗修復(fù)?；谶^二硫酸鹽（PDS）活化的類芬頓催化技術(shù)已經(jīng)廣泛用于難降解污染物的去除，但仍存在活性位點聚集、傳質(zhì)效率低等瓶頸。在資源循環(huán)和節(jié)能環(huán)保的背景下，亟需開發(fā)新的綠色技術(shù)應(yīng)對二次污染（如TCEP污染）。針對上述問題，廣州能源所城鄉(xiāng)礦山集成技術(shù)科研團(tuán)隊提出將富含鈣、氮元素的廢棄蝦殼生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為兼具高比表面積和Ca-Nx位點的多孔生物炭載體材料，實現(xiàn)納米零價鐵（nZVI）的均勻分散負(fù)載和TCEP的快速吸附。結(jié)果表明，研制的鈣單原子生物炭負(fù)載納米零價鐵復(fù)合材料（Fe@Ca-N-C），通過TCEP吸附（Ca-Nx位點）和PDS活化（Fe位點）的協(xié)同作用實現(xiàn)了TCEP的高效去除（下圖）；Ca-Nx位點對TCEP具有較高的吸附能（尤其是Ca-N1位點，-0.894 eV），高于Nx位點的10倍；Fe位點（Fe0和Fe2+）將PDS活化為表面鍵合的羥基自由基（HO?free），通過C-O鍵斷裂和C-Cl鍵羥基化完全去除TCEP，且在連續(xù)流動反應(yīng)柱中運(yùn)行72小時零檢出。本研究為鈣單原子應(yīng)用和TCEP污染修復(fù)提供了理論與技術(shù)見解。Ca-Nx位點和Fe位點協(xié)同實現(xiàn)TCEP降解示意圖該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項目和廣東省自然科學(xué)基金面上項目的資助。相關(guān)研究以The isolated Ca-Nx sites in biochar boosting Fe catalyzed Fenton-like oxidation of Tris(2-chloroethyl) phosphate: Properties,mechanisms,and applications為題發(fā)表于Applied Catalysis B: Environment and Energy。論文通訊作者為廣州能源所李良忠研究員，第一作者為陽宸煜研究實習(xí)員。論文連接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125056
    2025-05-12
  • 南海海洋所?|?海龍科物種全球擴(kuò)散與性狀創(chuàng)新演化研究取得重要進(jìn)展
    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)實驗室林強(qiáng)研究員團(tuán)隊在海龍科物種形態(tài)演化與地理擴(kuò)散方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Phylogenetic diversifications linked to the morphological traits and global phylogeographic pattern of closed pouch fishes in Syngnathidae”為題，于2025年4月29日在線發(fā)表于The Innovation Geoscience。中國科學(xué)院南海海洋研究所博士后張穎懿、副研究員王信為共同第一作者，副研究員曲朦與研究員林強(qiáng)為共同通訊作者。海龍科魚類是一類具有獨(dú)特“雄性懷孕”特征的奇特物種，廣泛分布于全球熱帶和溫帶海域，因其奇特形態(tài)與繁殖方式而被視為研究全球擴(kuò)散與定殖模式的重要旗艦類群。研究解析了海龍科物種的形態(tài)性狀演化及其祖先狀態(tài)變化。具有閉合育兒袋的海馬屬（Hippocampus）和海龍屬（Syngnathus）類群普遍展現(xiàn)出更高的物種多樣性和更廣的地理分布。復(fù)雜的育兒袋不僅能實現(xiàn)胚胎的氧氣交換與滲透壓調(diào)節(jié)，還增強(qiáng)了胚胎的生存概率。這一策略可能為海馬屬與海龍屬適應(yīng)復(fù)雜的近岸環(huán)境提供了生理保障。此外，對海龍科物種的關(guān)鍵形態(tài)特征進(jìn)行分析顯示，海龍和管口魚的吻部最長并且多活躍于水體中上層，適合捕捉游速較快的獵物；海馬類群頭部前傾，角度更大，有助于提高伏擊精度；同時具纏繞尾，便于附著在海草或珊瑚上完成捕食。這些特征在不同類群中曾多次獨(dú)立演化，體現(xiàn)了形態(tài)適應(yīng)的多樣路徑與方向性。進(jìn)一步譜系地理比較顯示，海馬屬與海龍屬物種具有不同的起源中心，但均在中新世期間經(jīng)歷了廣泛的擴(kuò)散事件。海龍屬起源于西大西洋，隨后逐步擴(kuò)散至全球。擴(kuò)散路徑受到洋流、氣候變化與地理障礙的共同影響，不同物種的擴(kuò)散能力差異顯著。這一過程為理解海洋魚類的全球擴(kuò)散與譜系分化提供了典型案例。本研究整合基因組、性狀和分布數(shù)據(jù)，揭示了海龍科類群在不同生態(tài)與地理背景下的全球擴(kuò)散與性狀創(chuàng)新演化，為理解海洋魚類的適應(yīng)性進(jìn)化提供了新視角。本研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等項目支持。論文信息：?Zhang Y., Wang X., Zhang Z., et al. (2025). Phylogenetic diversifications linked to the morphological traits and global phylogeographic pattern of closed pouch fishes in Syngnathidae. The Innovation Geoscience 3:100137.??文章鏈接：https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2025.100137圖1?圖文摘要圖2?海龍科物種祖先狀態(tài)估計和系統(tǒng)發(fā)育分析圖3?海馬屬與海龍屬的物種分布與豐富度地圖
    2025-05-12