科研進展
  • 《國家動物園體系建設(shè)規(guī)劃》項目通過驗收
    ????12月15日，中國科學(xué)院華南植物園在北京組織召開了《國家動物園體系建設(shè)規(guī)劃》咨詢論證會暨項目驗收會。論證專家共9人，分別來自北京師范大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院動物研究所、首都師范大學(xué)、北京動物園、北京野生動物園及南京紅山森林動物園等高校、科研院所和行業(yè)單位。專家組聽取了項目工作匯報，審閱了《國家動物園體系建設(shè)規(guī)劃（2024-2035年）（評審稿）》，經(jīng)過充分討論，認為項目已完成合同書規(guī)定的內(nèi)容，達到預(yù)期目標，符合驗收考核指標要求，同意通過驗收。????生態(tài)文明建設(shè)需要生物多樣性支撐，因此，需要對生物多樣性進行保護、恢復(fù)和利用。在保護方面主要有就地保護和遷地保護兩種形式。我國已建立起以國家公園為主體的國家公園－自然保護區(qū)－自然公園（森林公園、濕地公園）就地保護體系，從2021年底起，國務(wù)院批復(fù)設(shè)立的國家植物園在北京和廣州先后揭牌，初步建立了以國家植物園為引領(lǐng)的植物遷地保護體系，尚缺乏動物遷地保護體系?；谠O(shè)立國家植物園推進生物多樣性保護的成功經(jīng)驗，為明確我國新時期生物多樣性保護戰(zhàn)略部署，實現(xiàn)野生動物資源保護目標，解決現(xiàn)階段野生動物保護難題，廣州市科技局在2023年率先部署了國家動物園體系建設(shè)規(guī)劃研究，委托中國科學(xué)院華南植物園組織中國科學(xué)院動物研究所、廣州動物園、廣東省科學(xué)院動物研究所、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等國內(nèi)動物保護和研究機構(gòu)開展調(diào)研編研工作。在充分調(diào)研論證的基礎(chǔ)上，項目組編制了《國家動物園體系建設(shè)規(guī)劃（2024-2035年）》。該規(guī)劃系統(tǒng)闡述了建立國家動物園的重要意義，提出國家動物園定位、建設(shè)思路，開拓性地構(gòu)建國家動物園體系。后續(xù)，項目將通過內(nèi)參、人大代表和政協(xié)委員建議等方式將研究成果上報有關(guān)部門，推動形成國家完整的生物多樣性保護體系，支撐生態(tài)文明建設(shè)。論證會現(xiàn)場
    2024-12-19
  • 《中國熱帶亞熱帶典型農(nóng)林交錯帶傳粉昆蟲圖譜》出版發(fā)行
    近日，由中國科學(xué)院華南植物園植物分類與多樣性研究團隊陳華燕副研究員、羅世孝研究員及中國科學(xué)院動物研究所朱朝東研究員主編的《中國熱帶亞熱帶典型農(nóng)林交錯帶傳粉昆蟲圖譜》，由中國青年出版社正式出版發(fā)行。傳粉昆蟲對維持植物的多樣性和糧食生產(chǎn)安全至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)90%的野生植物和75%的糧食作物依賴昆蟲傳粉來維持種群的繁衍，其中70%由野生的昆蟲完成傳粉。隨著全球氣候變暖、生物入侵、土地利用變化等因素的影響，傳粉昆蟲多樣性和種群數(shù)量急劇下降，由此導(dǎo)致的傳粉危機已引起了全世界對糧食和生態(tài)安全的擔憂。我國幅員遼闊，蜜粉源植物和傳粉昆蟲種類豐富，但缺乏同時針對兩者綜合調(diào)查，無基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。農(nóng)林交錯帶是農(nóng)業(yè)區(qū)與林業(yè)區(qū)之間存在的一個農(nóng)林過渡生態(tài)交錯帶，在這個過渡帶內(nèi)種植業(yè)與林業(yè)在時空上交錯分布，兼具過渡帶邊緣效應(yīng)和脆弱性雙重特點。農(nóng)林交錯帶保存著豐富的傳粉昆蟲 資源，也是農(nóng)作物收獲后，傳粉和天敵昆蟲轉(zhuǎn)移的庇護區(qū)。我國東部熱帶雨林、常綠闊葉林及喀斯特森林保存著較為豐富的植物與傳粉昆蟲資源，是重要的特色經(jīng)濟作物大面積種植區(qū)和冬季果蔬種植發(fā)達區(qū)，也是農(nóng)作物授粉需求比較旺盛的區(qū)域，因此對我國東部熱帶亞熱帶典型農(nóng)林交錯帶的傳粉昆蟲進行系統(tǒng)調(diào)查具有重要的意義。對典型農(nóng)林交錯帶傳粉昆蟲種類與植物互作的信息進行研究，可為后續(xù)全面掌握典型農(nóng)林交錯帶傳粉昆蟲資源和評估不同類型農(nóng)林交錯帶的傳粉穩(wěn)定性奠定基礎(chǔ)，同時為傳粉昆蟲多樣性保護策略的制定和農(nóng)林交錯帶生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)利用提供數(shù)據(jù)支撐。在科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項課題“東部熱帶亞熱帶典型農(nóng)林交錯帶傳粉昆蟲資源調(diào)查與評估”的支持下，研究團隊歷時4年對我國東部熱帶亞熱帶的典型農(nóng)林交錯帶的傳粉昆蟲進行了全面的調(diào)查，本書選擇項目部分已鑒定的物種優(yōu)先出版，本書記錄了在202種植物上拍攝到了211種傳粉昆蟲，其隸屬于3目27科145屬，其中國家二級保護動物1種。202種植物隸屬于31目65科171屬，其中栽培經(jīng)濟植物33種，列入《國家重點保護野生植物名錄》國家二級保護野生植物7種，列入《中國高等植物紅色名錄》易危（VU）及以上等級的有6種，列入世界自然保護聯(lián)盟（IUCN）瀕危物種紅色名錄易危（VU）及以上等級的有3種，列入《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》（CITES）附錄Ⅱ的植物有6種?！吨袊鵁釒啛釒У湫娃r(nóng)林交錯帶傳粉昆蟲圖譜》由昆蟲學(xué)與植物學(xué)科研人員聯(lián)手完成，創(chuàng)新性地把植物與昆蟲互作雙方通過圖譜同時呈現(xiàn)，詳細列出每種傳粉昆蟲的學(xué)名、鑒別特征、地理分布等信息及該種昆蟲訪花植物的學(xué)名。本圖譜可為園林管理者、經(jīng)濟植物種植者和和科研人員等提供專業(yè)的參考，也是自然教育導(dǎo)師、自然愛好者、公眾和游客識別我國東部熱帶亞熱帶地區(qū)植物和其訪花昆蟲種類的科普書?！吨袊鵁釒啛釒У湫娃r(nóng)林交錯帶傳粉昆蟲圖譜》封面
    2024-12-22
  • 深圳先進院｜開發(fā)具有原位生物力學(xué)傳感的小型磁性軟機器人導(dǎo)管（Biosensors and Bioelectronics）
    小型磁性軟機器人導(dǎo)管能夠在人體復(fù)雜的血管系統(tǒng)中實現(xiàn)遠程主動轉(zhuǎn)向?qū)Ш?，并有效減少手術(shù)過程中對醫(yī)生和患者的輻射暴露，因此在微創(chuàng)手術(shù)中具有巨大的應(yīng)用潛力。然而，現(xiàn)有的磁性導(dǎo)管由于缺乏原位生物力學(xué)力感知，在微創(chuàng)手術(shù)中容易導(dǎo)致組織損傷。小型磁性軟機器人導(dǎo)管能夠在人體復(fù)雜的血管系統(tǒng)中實現(xiàn)遠程主動轉(zhuǎn)向?qū)Ш?，并有效減少手術(shù)過程中對醫(yī)生和患者的輻射暴露，因此在微創(chuàng)手術(shù)中具有巨大的應(yīng)用潛力。然而，現(xiàn)有的磁性導(dǎo)管由于缺乏原位生物力學(xué)力感知，在微創(chuàng)手術(shù)中容易導(dǎo)致組織損傷。11月24日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院徐海峰團隊聯(lián)合中北大學(xué)李銳銳副教授、悉尼科技大學(xué)林滾滾助理教授，在小型磁控機器人導(dǎo)管的原位力感知策略方面取得重要研究進展。相關(guān)成果在期刊Biosensors and Bioelectronics上發(fā)表題為“Small-scale magnetic soft robotic catheter for in-situ biomechanical force sensing”的文章。論文上線截圖在本研究中，研究團隊提出了一種適用于小型磁控機器人導(dǎo)管的原位力感知策略。通過在導(dǎo)管遠端同軸集成環(huán)形永磁體和基于光纖的力傳感器，構(gòu)建了驅(qū)動與感知一體化的磁性軟導(dǎo)管（直徑為2.3mm），實現(xiàn)了遠程主動轉(zhuǎn)向?qū)Ш脚c高靈敏度生物接觸力學(xué)感知。在管腔穿行過程中，磁性軟導(dǎo)管通過力學(xué)傳感器檢測與生物組織接觸時力的增加來識別障礙物（靈敏度達到0.38nm/mN）。主動轉(zhuǎn)向使導(dǎo)管能夠避開障礙物并繼續(xù)順利穿過管腔，從而在復(fù)雜的管腔系統(tǒng)中安全深入病灶進行精準控制，實現(xiàn)了主動操控與精確力測量的結(jié)合。力學(xué)反饋顯著提高了微創(chuàng)手術(shù)的安全性和效率，特別適用于肺結(jié)節(jié)經(jīng)支氣管微波消融和心房纖顫射頻消融等操作。驅(qū)-感一體化的磁控機器人導(dǎo)管在微創(chuàng)手術(shù)中的應(yīng)用。進一步地，研究團隊驗證了該小型磁控機器人導(dǎo)管在特定微創(chuàng)手術(shù)應(yīng)用場景中的適用性。報告指出，0.1～0.4N范圍內(nèi)的接觸力可顯著改善心臟消融手術(shù)的效果。當遠端磁性導(dǎo)管與組織接觸時，法向接觸力的可控性對有效進行消融具有顯著影響。在驗證實驗中，研究團隊通過控制遠端磁性導(dǎo)管深入并引導(dǎo)至離體豬心臟的目標病灶，通過外部磁場發(fā)生器增加磁場強度，在導(dǎo)管與目標病灶組織接觸點迅速產(chǎn)生0.2N的初始接觸力。利用反饋回路力控制磁性導(dǎo)管在離體豬心臟中產(chǎn)生可控接觸力。通過固定外部磁體，保持外部磁體與環(huán)形磁體之間的距離，從而確保接觸力保持穩(wěn)定。如果力值偏離目標值，磁場強度會動態(tài)調(diào)整，以恢復(fù)并保持所需的力水平。通過進一步提高場強，接觸力可調(diào)整至0.2～1N。這種精確的接觸力控制突出了力感應(yīng)機制在微創(chuàng)手術(shù)中的可行性。李銳銳副教授為論文第一作者，深圳先進院徐海峰副研究員、劉源副研究員，以及林滾滾助理教授為論文通訊作者。本項目受到了研究工作獲得國家自然科學(xué)基金項目、深圳市基礎(chǔ)研究計劃等項目支持。<!--!doctype-->
    2024-11-28
  • 深圳先進院 | 施小山/許琛琦闡述免疫受體的近膜靜電調(diào)控理論（Nat Rev Immunol）
    日前，深圳先進院合成生物學(xué)研究所施小山與中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心許琛琦團隊合作，在Nature Reviews Immunology雜志在線發(fā)表了題為“Charge-based immunoreceptor signalling in health and disease”的展望文章，深入探討了一類普遍存在的信號基序-堿性殘基富集序列（basic-residue-rich sequence, BRS）。免疫受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制與臨床應(yīng)用一直是生物醫(yī)藥的前沿熱點，可以幫助我們理解最根本的免疫應(yīng)答反應(yīng)，也是開發(fā)創(chuàng)新免疫療法的關(guān)鍵。現(xiàn)階段免疫療法大多基于免疫受體的信號調(diào)控策略，例如免疫檢查點阻斷療法（2018年諾貝爾獎）、CAR-T和TCR-T細胞療法等。日前，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所施小山與中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心許琛琦團隊合作，在Nature Reviews Immunology雜志在線發(fā)表了題為“Charge-based immunoreceptor signalling in health and disease”的展望文章，深入探討了一類普遍存在的信號基序-堿性殘基富集序列（basic-residue-rich sequence,BRS）。文章上線截圖跨膜蛋白質(zhì)中存在近膜正電殘基，是經(jīng)典生化教科書中的已知結(jié)論。但是這些序列的信號機制，生理病理功能和應(yīng)用前景卻沒有系統(tǒng)性總結(jié)。本文明確定義了BRS信號基序，總結(jié)了其近膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制，闡述了免疫受體BRS突變與人類疾病的相關(guān)性，并探討了BRS在創(chuàng)新免疫療法中的應(yīng)用潛力。?堿性殘基富集序列（BRS）介導(dǎo)的免疫受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制與轉(zhuǎn)化應(yīng)用。a，BRS（藍色）廣泛存在于各類免疫受體的胞內(nèi)近膜區(qū)；b，BRS通過時空動態(tài)的近膜靜電網(wǎng)絡(luò)調(diào)控免疫受體的信號與功能；c，BRS突變與人類疾病緊密相關(guān)；d，利用BRS設(shè)計合成受體極具轉(zhuǎn)化應(yīng)用前景。堿性殘基富集序列的定義與普適性堿性殘基富集序列（BRS）通常為10個氨基酸長度，攜帶兩個或更多的凈正電荷，經(jīng)常位于胞內(nèi)的近膜區(qū)，也可以分布于遠膜的位置。BRS通常為固有無序區(qū)（intrinsically disordered region,IDR），但在與其它分子例如酸性磷脂相互作用后，可形成二級結(jié)構(gòu)。至今，抗原受體（T細胞受體、B細胞受體）、共刺激受體、共抑制受體、NK細胞受體、Fc受體、細胞因子受體等多種免疫受體的BRS已有實驗報導(dǎo)。不僅限于免疫受體，近70%人類單跨膜蛋白的胞內(nèi)近膜區(qū)均攜帶BRS。BRS介導(dǎo)的近膜靜電調(diào)控網(wǎng)絡(luò)實驗證明，BRS可以與細胞膜和近膜區(qū)攜帶負電荷或π電子的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子發(fā)生靜電相互作用，而環(huán)境因子可以進一步調(diào)控這些相互作用，形成時空動態(tài)的近膜靜電網(wǎng)絡(luò)。目前已知的網(wǎng)絡(luò)成員包括：BRS、酸性磷脂（如磷脂酰絲氨酸（PS）、磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PI(4,5)P2））、甾醇分子（如膽固醇、羥化膽固醇）、正電金屬離子（如鈣離子）、富含負電荷或p電子的膜蛋白或近膜蛋白（如LCK、p85、LAG3、PLCγ1）等。通過近膜靜電網(wǎng)絡(luò)，BRS調(diào)節(jié)了免疫受體的磷酸化、泛素化、液液相分離、機械信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程。具體而言，BRS-脂質(zhì)靜電相互作用可以將免疫受體內(nèi)磷酸化位點和泛素化位點屏蔽在膜內(nèi)，從而限制免疫受體的基底信號和泛素化；同時，這類相互作用可以將免疫受體與信號分子PI(4,5)P2預(yù)組裝，保證免疫受體處于“整裝待發(fā)”狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，BRS與PI(4,5)P2的相互作用，對免疫受體的機械響應(yīng)至關(guān)重要。配體結(jié)合受體后，可能誘導(dǎo)受體的構(gòu)象變化以及膜環(huán)境變化，引發(fā)BRS及周圍序列的膜解離；隨后BRS通過靜電相互作用迅速招募功能蛋白質(zhì)，并可能形成具有液液相分離特性的信號小體，介導(dǎo)免疫受體信號的觸發(fā)與放大。此外，BRS膜解離后，也會誘導(dǎo)泛素化位點的暴露，從而產(chǎn)生基于泛素化的降解或者信號調(diào)控。BRS突變與疾病的相關(guān)性BRS相關(guān)突變導(dǎo)致人類疾病的例子已經(jīng)被廣泛報導(dǎo)。UniProt數(shù)據(jù)庫已經(jīng)包含了多個致病的BRS突變。這些突變導(dǎo)致堿性殘基的丟失或增加，從而改變信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。例如，IL-23R R381Q與IGHG1 G396R的致病機制已經(jīng)被詳細研究。丟失正電的IL-23R R381Q突變會導(dǎo)致IL-23R信號減弱，降低免疫反應(yīng)，從而降低炎癥風險，但卻增加感染風險。與之相反，獲得正電的IGHG1 G396R突變則會導(dǎo)致IgG BCR信號增強，提升免疫反應(yīng)，從而增加自身免疫風險，但卻降低感染風險，同時在癌癥病人中展示了更好的免疫治療響應(yīng)。BRS的轉(zhuǎn)化應(yīng)用前景BRS的轉(zhuǎn)化研究集中在兩個方面：天然免疫受體中BRS的信號調(diào)控；以及利用BRS設(shè)計合成免疫受體。例如，甾醇代謝物7α-羥基膽固醇可以削弱細胞膜脂質(zhì)分子的排列致密性，幫助TCR信號亞基CD3ε的BRS更好地與膜結(jié)合，進而抑制了TCR的磷酸化。該機制已被用于TCR-T的細胞制備中，通過抑制TCR的基底信號來提升記憶細胞的比例，提高免疫治療的長效性。另一方面，BRS已經(jīng)被用于CAR-T細胞治療中，在二代CAR分子中加入CD3ε信號區(qū)后形成的E-CAR分子具有更好的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能力。其中BRS可以通過cation-π鍵的方式介導(dǎo)液液相分離的產(chǎn)生，幫助細胞形成更成熟高效的免疫突觸，從而提升E-CAR-T細胞的抗原敏感性和長效性。值得一提的是，BRS對于另一種合成受體SNIPR（synthetic intramembrane proteolysis receptor）的高效信號轉(zhuǎn)導(dǎo)同樣至關(guān)重要。未來方向膜蛋白中擁有種類豐富的BRS庫。但是在當前階段，對BRS信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制的理解以及應(yīng)用仍然十分有限，未來還有一系列重要的問題亟需解決。例如，BRS是否可以分成多個亞類？不同的亞類是否有具有不同的信號調(diào)節(jié)模式？各類BRS突變?nèi)绾螌?dǎo)致人類疾病？如何理性操控BRS信號或者理性設(shè)計含有BRS的合成受體？這些問題的解答將極大地提升我們對免疫系統(tǒng)的認識并幫助免疫療法的開發(fā)。施小山研究員為本文第一作者兼共同通訊作者，許琛琦研究員為本文通訊作者。該研究獲得了國家科技部、上海市科學(xué)技術(shù)委員會、中國科學(xué)院以及深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院的支持。研究員，博士生導(dǎo)師施小山課題組專注于開發(fā)利用定量質(zhì)譜等技術(shù)系統(tǒng)解析免疫細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制，并理性設(shè)計新型合成免疫學(xué)療法。相關(guān)研究成果發(fā)表于Nature、Cell等期刊，并入選“國家自然科學(xué)二等獎”、“中國生命科學(xué)十大進展”、“中國重要醫(yī)學(xué)進展”等。課題組長期招收合成生物學(xué)、免疫學(xué)、細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)等相關(guān)專業(yè)博士后，歡迎有志之士加入團隊。聯(lián)系郵箱：xs.shi@siat.ac.cn。<!--!doctype-->
    2024-11-16
  • 華南植物園揭示礦物添加對濱海濕地溫室氣體排放及海水堿度的調(diào)控作用
    隨著全球氣候變暖和海洋酸化問題日益嚴重，人們開始探索在沿海地區(qū)使用礦物添加作為增強碳匯和提高堿度的一種有前景的策略。然而，大多數(shù)相關(guān)研究主要集中在二氧化碳（CO2）吸收上，而對甲烷（CH4）減排的研究則相對較少，盡管甲烷是一種更強大的溫室效應(yīng)氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的約28至36倍。為了填補這一研究空白，中國科學(xué)院華南植物園可持續(xù)生態(tài)學(xué)團隊開展了一項微宇宙培養(yǎng)實驗，這項實驗?zāi)M了自然條件下的濱海濕地沉積環(huán)境來闡明不同礦物添加對溫室氣體排放（包括CO2和CH4）以及海水堿度的調(diào)節(jié)效果。研究表明，橄欖石的應(yīng)用在后期有效地將濱海濕地沉積物從CO2的排放轉(zhuǎn)為吸收，實現(xiàn)了175%的減少率。這表明橄欖石具有顯著的固碳能力，可以作為人為增強濱海濕地碳儲存的有效手段。然而，單獨使用橄欖石影響了鎂離子的有效性，這對依賴鎂離子的生物過程可能產(chǎn)生潛在影響。而石膏的應(yīng)用在早期階段顯著減少了53%的CH4排放。不過，施用石膏導(dǎo)致了海水堿度的明顯下降，這可能會加劇海洋酸化，并對海洋生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。降低的堿度會削弱海洋生物如珊瑚和貝類形成碳酸鈣骨骼或貝殼的能力，進而影響整個食物鏈和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。有趣的是，兩種礦物的混合施用顯示出減少CH4排放的潛力，且不會損害海水的堿度和離子的生物可利用性。橄欖石與石膏的協(xié)同施用可能為濱海濕地管理提供了一種可持續(xù)的方法，在有助于控制甲烷這種強效溫室氣體排放的同時，還能維持海水的健康堿度水平。該研究不僅為理解礦物添加如何影響濱海濕地的環(huán)境功能提供了一個新視角，也為應(yīng)對氣候變化提出了一個潛在的解決方案。相關(guān)研究成果已近期在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Science of the Total Environment上。華南植物園博士研究生周金戈為論文的第一作者，小良站站長王法明研究員為論文通訊作者。該項研究得到國家重點研發(fā)計劃，中國科學(xué)院青年科學(xué)家基礎(chǔ)研究項目，國家自然科學(xué)基金，廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金，中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會,一帶一路科學(xué)組織等項目的共同資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.178128圖1. 微宇宙培養(yǎng)實驗的實驗設(shè)計及海水和氣體收集的相關(guān)裝置圖2. 不同礦物添加對溫室氣體排放和海水堿度的影響
    2024-12-23
  • 中國人工林改造已進入考慮動物多樣性恢復(fù)的新階段
    近年來，新聞媒體頻繁報道野豬對農(nóng)作物造成的損害，這可能與我國大量種植的人工林有關(guān)。即這些人工林為野生動物提供了廣闊的棲息地，使得野豬等動物數(shù)量增多。然而，人工林的物種多樣性和結(jié)構(gòu)相對單一，無法支撐更多野生動物，尤其是像野豬、老虎這樣的頂級捕食者的生存需求。此外，人工林中的傳粉和種子傳播動物種類也不如原始林豐富，這限制了人工林向近自然林的快速演變。圖1. 再野化過程中，人工林的植物和動物多樣性逐漸增加截止2022年底，中國森林面積約2.2億公頃，其中人工林面積超8千萬公頃，森林覆蓋率23.0%。通過20年持續(xù)大規(guī)模人工造林，中國已成為全世界人工造林最多的國家，為全球貢獻了約四分之一的新增綠化面積。中國從1995年起按照森林的用途和生產(chǎn)經(jīng)營目的劃定公益林和商品林，實施分類經(jīng)營和分類管理，目前全國已擁有1.23億公項生態(tài)公益林，人工林占21.43%。中國的人工林在維護生態(tài)安全方面起到了重要作用，但也存在如下問題：種類和結(jié)構(gòu)單一，以中幼齡為主；林下缺乏中間灌木層和地表植被；大量使用外來種；不如天然林結(jié)構(gòu)復(fù)雜和功能穩(wěn)定；較少使用珍稀瀕危植物。中國計劃到2035年實現(xiàn)GDP規(guī)?；蛉司杖胨皆?020年的基礎(chǔ)上翻一番?？紤]到社會、經(jīng)濟和生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，中國的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能也要加強。由于天然林提升空間不如人工林大，因此，可以考慮通過自然生長加人工干預(yù)的再野化方式，促進人工林向近自然林演替，以提供更多的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。中國科學(xué)院華南植物園任海研究員等科研人員建議對中國劃為生態(tài)公益林的人工林改造時，可以向生態(tài)、經(jīng)濟、社會多種功能效益最大化轉(zhuǎn)變，不斷提升生態(tài)系統(tǒng)多樣性、穩(wěn)定性、持續(xù)性?？梢哉{(diào)整林冠層種類、林下種類，將外來種更換成鄉(xiāng)土種等，再通過種子傳播、多層化、多樣化實現(xiàn)再野化。在人工林改造為近天然的生態(tài)公益林的過程中，要從以植被恢復(fù)為主，轉(zhuǎn)向注意動物群落的恢復(fù)，恢復(fù)森林生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)級，最好是能恢復(fù)森林群落中的頂級動物（圖1）。在山水林田湖草沙治理過程中，應(yīng)該利用系統(tǒng)的觀點，將工作重點從生態(tài)系統(tǒng)尺度轉(zhuǎn)向景觀尺度的恢復(fù)，注重生態(tài)系統(tǒng)間的流通性，恢復(fù)生態(tài)連通性。探討基于自然的恢復(fù)，提升生物多樣性保護和恢復(fù)水平，增加人工林減緩氣候變化的韌性。在此過程中，要加強科技創(chuàng)新工作，包括鄉(xiāng)土植物、高價值植物的研究；要綜合考慮動物的就地保護、遷地保護、回歸等整體保護；要參考食物鏈的結(jié)構(gòu)恢復(fù)森林中的動物營養(yǎng)級，加大動物生態(tài)人才的培養(yǎng)，通過空間規(guī)劃實現(xiàn)景觀尺度的生態(tài)廊道的恢復(fù)。改造中國的人工林，恢復(fù)多樣化的群落和頂級動物物種有助于實現(xiàn)《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》中對30%退化生態(tài)系統(tǒng)進行高質(zhì)量恢復(fù)的目標。鑒于中國擁有各種類型氣候下的大量人工林，在中國開展人工林再野化行動對全球也有重要參考價值。我們相信人工林的再野化將促進人類與自然的和諧共處，增添全球生態(tài)系統(tǒng)福祉。相關(guān)研究建議已于近期發(fā)表在知名綜合性科技期刊The Innovation?Life上。中國科學(xué)院華南植物園任海研究員為文章作者。文章鏈接：10.59717/j.xinn-life.2024.100113
    2024-12-23
  • ?華南植物園揭示熱帶海岸帶植物適應(yīng)低磷機制及其與地理分布的關(guān)系
    熱帶海島和海岸帶地區(qū)是全球生物多樣性熱點地區(qū)，但很多區(qū)域處于磷限制狀態(tài)。研究人員一直關(guān)注植物如何適應(yīng)低磷環(huán)境，以及土壤中磷的有效性如何影響植物的分布。近些年的研究表明，植物可以通過調(diào)整葉片中的五種磷組分來適應(yīng)磷限制。葉片磷組分包括：無機磷（Pi）、低分子量磷酸酯（Ester-P）、RNA 和 DNA 中的核酸磷（Nucleic-P）、磷脂（Lipid-P）和殘態(tài)磷（Residual-P）。然而不同地理分布型的植物如何通過調(diào)整葉片磷組分來適應(yīng)低磷環(huán)境仍不清除。為探究這一問題，中國科學(xué)院華南植物園小良站研究人員通過盆栽試驗，比較了熱帶海岸帶地區(qū)16 種共生物種在缺磷和富磷土壤下的表現(xiàn)。這16個樹種可分為三組：外來物種、廣泛分布的本地物種和分布狹窄的本地物種，后者僅原產(chǎn)于處于磷限制的華南海島海岸帶地區(qū)和中南半島北部。我們發(fā)現(xiàn)外來物種在調(diào)整葉片磷組分分配方面比本地物種更具可塑性。廣泛分布的本地物種對磷添加的反應(yīng)則具有多樣性。分布狹窄的本地種在葉片磷組分分配上趨于保守，對磷添加反應(yīng)相對微弱。我們發(fā)現(xiàn)了植物對低磷環(huán)境的兩種適應(yīng)策略：1）外來種采取的磷獲取策略，葉片磷濃度和葉片磷組分分配模式隨土壤磷的變化較大；2）分布狹窄的本地種采取磷保存策略，葉片磷濃度和葉片磷組分分配模式隨土壤磷的變化不大?？傊兹狈Φ纳持兄参锊扇〉牟煌呗钥赡軟Q定了它們在熱帶地區(qū)的分布和共存。相關(guān)研究成果已近日在線發(fā)表在國際生態(tài)學(xué) Top期刊 Functional Ecology （《功能生態(tài)學(xué)》）上。華南植物園已畢業(yè)博士生范英旭為第一作者，王法明研究員為通訊作者。圖1. 在缺磷（CK）和富磷（+P）水平下的外來種（ES）、廣布本地種（ENS）和狹布本地種（SNS）的五種葉片磷組分含量對比圖2. 通過主成分分析對外來物種 (ES)、廣布本地物種 (ENS) 和狹布本地物種 (SNS) 的基于葉片形狀和葉片磷組分的子在缺磷（CK）和富磷（+P）環(huán)境下分布差異
    2024-12-22
  • ?華南植物園揭示大氣氮沉降緩解了人為磷輸入對熱帶森林土壤呼吸的刺激性
    大氣氮沉降和人為磷輸入同時影響了熱帶森林的土壤呼吸。然而，大氣氮沉降和人為磷輸入的交互作用對土壤呼吸及其組分-自養(yǎng)呼吸和異養(yǎng)呼吸的影響仍不清楚。為了精確地評估人為養(yǎng)分輸入對熱帶森林碳循環(huán)的影響，中國科學(xué)院華南植物園海岸帶生態(tài)系統(tǒng)過程與環(huán)境健康研究組的研究人員在熱帶森林長期定位觀測研究站（小良站）開展了相關(guān)研究。研究團隊于2009年設(shè)置了氮添加、磷添加、氮磷添加和對照組4個處理。每個處理均布設(shè)了切根和不切根處理，其中不切根處理用于測定土壤呼吸，切根處理用于測定土壤異養(yǎng)呼吸，兩者之差可表征自養(yǎng)呼吸。本研究基于2015-2017年連續(xù)三年的監(jiān)測結(jié)果。研究結(jié)果表明，單獨的磷添加顯著增加了19.2%土壤呼吸和42.1%異養(yǎng)呼吸。氮添加后緩解了單獨磷添加對土壤呼吸和異養(yǎng)呼吸的刺激作用。然而，相比于單獨的氮、磷添加，氮磷共同添加顯著提升了土壤自養(yǎng)呼吸。這些發(fā)現(xiàn)表明大氣氮沉降能夠通過降低異養(yǎng)呼吸來緩解長期磷輸入對土壤呼吸的刺激作用。結(jié)構(gòu)方程模型進一步揭示了氮沉降主要通過增加土壤氮磷比，降低易分解有機碳和真菌生物量來緩解土壤呼吸。本研究表明熱帶地區(qū)持續(xù)的氮沉降可以顯著地降低人為磷輸入下森林土壤的碳排放。相關(guān)研究成果已在線發(fā)表在土壤學(xué)經(jīng)典期刊Geoderma上。中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心博士研究生黃幸運為論文第一作者，實驗室高級工程師李應(yīng)文為共同第一作者，研究組長、小良站站長王法明研究員為論文通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、“一帶一路”國家與國際科學(xué)組織聯(lián)盟等項目的資助。論文鏈接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S0016-7061(24)00371-9圖1. 氮、磷添加及氮磷共同添加對土壤呼吸（RS）、自養(yǎng)呼吸（RA）和異養(yǎng)呼吸（RH）的影響圖2. 氮磷添加對土壤呼吸的直接和間接影響
    2024-12-22
  • 華南植物園專家在深圳大鵬新區(qū)發(fā)現(xiàn)兩種蕨類植物新物種
    近期，中國科學(xué)院華南植物園等單位科研人員在深圳大鵬新區(qū)發(fā)現(xiàn)鳳尾蕨科水蕨屬1新種，根據(jù)發(fā)現(xiàn)地命名為“壩光水蕨”（Ceratopteris baguangensis），并發(fā)現(xiàn)水龍骨科線蕨屬1新種。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際植物分類學(xué)期刊Phytotaxa上，該研究獲得廣東省科技計劃項目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究旗艦項目等項目的資助下。2023年在大鵬新區(qū)進行海岸帶生物多樣性調(diào)查期間，中國科學(xué)院華南植物園、廣東省林業(yè)科學(xué)研究院科研人員在壩光發(fā)現(xiàn)一種形態(tài)獨特的水蕨屬植物，其葉片形態(tài)與水蕨屬近緣種存在明顯差異，經(jīng)過進一步的標本比對、系統(tǒng)發(fā)育分析及染色體數(shù)目觀察，研究團隊最終確認其為一新的水蕨屬物種。研究者發(fā)現(xiàn)相比于水蕨（Ceratopteris thalictroides），新種和寬裂片水蕨（C. oblongiloba）親緣關(guān)系更近，兩種互為姐妹類群?；谛路N模式標本的采集地，將其命名為壩光水蕨。其生于壩光銀葉樹公園海岸帶咸淡水交界的河口濕地，pH值為6.8，鹽度為0.14‰。壩光水蕨（Ceratopteris baguangensis）植株和生境照片?壩光水蕨高26.5~35厘米，根狀莖短而直立，簇生于淤泥中；營養(yǎng)葉長22~35厘米，可育葉長25~40厘米長，肉質(zhì)，倒三角形或狹長圓形；營養(yǎng)葉片倒三角形或狹長圓形，長12~30厘米，先端漸尖，基部圓楔形；裂片2~5對，互生，偏斜，先端漸尖，狹線形，向內(nèi)卷曲至主脈；柄長5~15厘米，圓柱狀，肉質(zhì)，光滑。?在2021年第二批《國家重點保護野生植物名錄》中，水蕨屬所有種被列為國家二級重點保護植物，并被列入《世界自然保護聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄》中易危（VU）物種。與壩光水蕨近緣的水蕨，在民間被稱之為龍須菜、龍牙草或水芹菜，具有一定的藥用價值，嫩葉可以當蔬菜，也可用作園藝觀葉植物?？紤]到壩光水蕨在野外數(shù)量較少，應(yīng)對其種群和生境加強保護，適當擴繁，以進行開發(fā)利用。?壩光水蕨的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了海岸濕地區(qū)的生物多樣性資源，也為水蕨屬的系統(tǒng)演化研究提供了新的素材。科研人員表示，水蕨屬在中國的分布已達6種，他們將繼續(xù)開展相關(guān)研究，深入了解植物演化情況，為其保護和利用提供科學(xué)依據(jù)。?同時，中國科學(xué)院華南植物園、上海辰山植物園科研人員也在大鵬新區(qū)發(fā)現(xiàn)線蕨屬新種三指線蕨（Leptochilus tridigitatus）的自然分布，該種與線蕨相似，但三指線蕨葉片二型，不育葉的裂片少，葉片單葉或三裂，形態(tài)頗為奇特。該種也于2024年在Phytotaxa上正式發(fā)表。三指線蕨（Leptochilus tridigitatus）植株和生境照片
    2024-12-19
  • 南海所科研團隊在地質(zhì)時期ENSO事件研究取得重要進展
    中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室施祺研究員團隊聯(lián)合美國路易斯安那州立大學(xué)、廣東海洋大學(xué)以及廣西大學(xué)等單位，開展了南海珊瑚記錄的不同地質(zhì)時期強ENSO事件研究。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊Global and Planetary Change上，中國科學(xué)院南海海洋研究所博士陶士臣為論文第一作者、副研究員嚴宏強和研究員施祺為論文通訊作者。具有2?8年周期的厄爾尼諾?南方濤動（ENSO）事件是對全球生態(tài)系統(tǒng)、水資源以及農(nóng)業(yè)和海洋漁業(yè)生產(chǎn)等最具影響的年際氣候事件，中等及以上強度的ENSO事件（<-1℃或>1℃；以下稱為強ENSO事件或ENSO事件）對我國東部季風區(qū)的影響尤為明顯。然而，受限于較短的器測記錄，當前研究對該類強ENSO事件及其與氣候環(huán)境關(guān)系的理解依然有限。生長于熱帶海洋中的大型濱珊瑚，因具有可開展高精度U-Th測年、取樣分辨率高（周?年）、生長時間長（100?300年）以及對氣候環(huán)境變化響應(yīng)敏感等特點，成為研究高分辨率氣候環(huán)境變化的理想材料。研究團隊通過分析我國南海黃巖島和西沙群島的濱珊瑚骨骼氧同位素和生長率等記錄，定量重建了不同時期ENSO事件。結(jié)果顯示，在冰期（282 ka），相對溫暖時期（1376?1500 CE），小冰期（1520?1676 CE）以及現(xiàn)代暖期（1937?2015 CE）等時段，均存在強ENSO事件，但在相對溫暖時期似乎更為活躍，同時發(fā)現(xiàn)在相對溫暖的1376?1450 CE階段，也存在類似于1997年的超強厄爾尼諾事件。隨著全球持續(xù)變暖，未來強ENSO事件的活動趨勢值得關(guān)注。另外也發(fā)現(xiàn)，在季節(jié)性到百年際時間尺度上，影響珊瑚氧同位素變化的主導(dǎo)因素有所不同。上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)、廣東省基金以及廣西大學(xué)基金等支持。相關(guān)論文信息：Tao,Shichen.,Liu,Kambiu,Yan,Hongqiang*,Meng,Min,Yu,Kefu,Shi,Qi,Zhang,Huiling,2024a. The history of the El Ni?o–Southern Oscillation and sea surface salinity during 1376–1500?CE reconstructed by Porites coral δ18O from Huangyan Island,South China Sea. Global and Planetary Change 243,104622. ??https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104622Tao,Shichen,Liu,Kambiu,Yan,Hongqiang*,Meng,Min,Zhang,Huiling,Wu,Yi,Yu,Kefu,Shi,Qi*,2024b. SST and ENSO activity 282,000?years ago reconstructed from Porites coral in the South China Sea. Global and Planetary Change 237,104455. ??https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104455研究區(qū)示意圖以及濱珊瑚骨骼樣品的X光片黃巖島珊瑚氧同位素記錄的ENSO事件西沙群島珊瑚生長率記錄的ENSO事件
    2024-12-19