科研進(jìn)展
  • 《澳門(mén)植物物候》出版發(fā)行
    近日，由中國(guó)科學(xué)院華南植物園、華南國(guó)家植物園與澳門(mén)特別行政區(qū)市政署、澳門(mén)地球物理暨氣象局等單位合作出版的《澳門(mén)植物物候》一書(shū)，由中國(guó)林業(yè)出版社出版發(fā)行。我園與澳門(mén)特別行政區(qū)有著長(zhǎng)期合作，本書(shū)是繼《澳門(mén)植物名錄》 、 《澳門(mén)植物志》和《澳門(mén)古樹(shù)名木》與澳門(mén)開(kāi)展合作的又一科研成果。該書(shū)的出版，填補(bǔ)了澳門(mén)地區(qū)甚至是華南地區(qū)開(kāi)展人工物候監(jiān)測(cè)研究的空白，同時(shí)可為鄰近地區(qū)或島嶼城市植物物候研究提供參考，也為后續(xù)開(kāi)展植物物候?qū)夂蜃兓?、環(huán)境污染等因素的響應(yīng)奠定基礎(chǔ)。       近日，由中國(guó)科學(xué)院華南植物園、華南國(guó)家植物園與澳門(mén)特別行政區(qū)市政署、澳門(mén)地球物理暨氣象局等單位合作出版的《澳門(mén)植物物候》一書(shū)，由中國(guó)林業(yè)出版社出版發(fā)行。我園與澳門(mén)特別行政區(qū)有著長(zhǎng)期合作，本書(shū)是繼《澳門(mén)植物名錄》、《澳門(mén)植物志》和《澳門(mén)古樹(shù)名木》與澳門(mén)開(kāi)展合作的又一科研成果。《澳門(mén)植物物候》一書(shū)是由中國(guó)科學(xué)院華南植物園物種多樣性保育與利用研究團(tuán)隊(duì)和澳門(mén)特別行政區(qū)市政署園林綠化廳相關(guān)技術(shù)人員，自2011年至2018年期間在澳門(mén)開(kāi)展長(zhǎng)期野外物候監(jiān)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和物候數(shù)據(jù)整理分析而編寫(xiě)。本研究以群落的形式進(jìn)行植物物種的物候監(jiān)測(cè)，分別在位于澳門(mén)半島、氹仔和路環(huán)二島的松山、大潭山、九澳角與黑沙設(shè)置代表澳門(mén)典型植被的個(gè)4固定樣地，對(duì)樣地中的代表物種進(jìn)行每木掛牌，并定時(shí)、定點(diǎn)對(duì)植物物候進(jìn)行長(zhǎng)期的人工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，本研究已發(fā)表論文近10篇，其中SCI論文2篇。本書(shū)的出版得到澳門(mén)特別行政區(qū)合作項(xiàng)目“澳門(mén)野生植物物候監(jiān)測(cè)研究”和廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助。該書(shū)的前半部分特制定了維管束植物的物候期監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。以蕨類(lèi)植物、喬灌木和草本為劃分規(guī)范了其植物物候期特征，為了更加直觀，并給各物候期附上具明顯物候特征的相應(yīng)物候照片，讓監(jiān)測(cè)人員更容易和準(zhǔn)確地識(shí)別物候期特征，提高植物物候期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本書(shū)的后半部分選擇有完整物候期的植物111種，其中蕨類(lèi)植物 11 種，隸屬于 6 科 7 屬；被子植物 100 種，隸屬于 40科 87 屬，主要包括植物的名稱(chēng)（中文名、別名、英名、葡名、學(xué)名）、形態(tài)特征、產(chǎn)地、地理分布、主要物候期，每種植物附有繪制的物候圖譜并配置具明顯物候特征的各物候期彩色圖片。《澳門(mén)植物物候》一書(shū)圖文并茂，通俗易懂，希望本書(shū)的出版可為植物物候監(jiān)測(cè)研究從業(yè)者、大專(zhuān)院校師生、中小學(xué)生及物候?qū)W愛(ài)好者提供參考，可為市民提供野外觀花、觀果、觀賞紅葉等適宜時(shí)期指引，亦可為當(dāng)?shù)鼗纳?、園林景觀美化種植時(shí)選擇野生植物物種提供參考。植物物候是指示自然環(huán)境變化的重要指標(biāo)，與氣候變化息息相關(guān)，隨著全球氣候變暖以及城市熱島效應(yīng)的加劇，植物物候受到更多的關(guān)注。澳門(mén)作為一個(gè)具有特殊地理位置的地域，其氣候監(jiān)測(cè)已有百余年歷史，區(qū)域性的氣候變化亦有學(xué)者研究，而植物物候研究隨著本次合作開(kāi)始起步。該書(shū)的出版，填補(bǔ)了澳門(mén)地區(qū)甚至是華南地區(qū)開(kāi)展人工物候監(jiān)測(cè)研究的空白，同時(shí)可為鄰近地區(qū)或島嶼城市植物物候研究提供參考，也為后續(xù)開(kāi)展植物物候?qū)夂蜃兓?、環(huán)境污染等因素的響應(yīng)奠定基礎(chǔ)。
    2024-01-30
  • 華南植物園揭示豆科植物水力性狀變異的多重驅(qū)動(dòng)因子
    植物水力性狀在不同的植物生活型中差異顯著，是復(fù)雜的環(huán)境適應(yīng)和演化過(guò)程形成的結(jié)果。然而，研究人員對(duì)植物生活型、氣候和系統(tǒng)發(fā)育在解釋植物水力性狀差異的相對(duì)重要性方面缺乏清晰的了解。豆科有約770個(gè)屬和19500多個(gè)物種，是被子植物第三大科，豆科植物具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和極為豐富的生活型，從濕潤(rùn)的熱帶雨林到干性熱帶森林、溫帶荒漠全球廣布，從草本和藤本到灌木和樹(shù)木應(yīng)有盡有，是研究植物水分適應(yīng)性的理想材料。在未來(lái)降水格局變化的情景下，研究豆科植物水力性狀差異形成的原因，對(duì)解釋植物的分布格局和預(yù)測(cè)其對(duì)氣候變化的響應(yīng)至關(guān)重要。本研究中豆科植物的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)及不同生活型的分布圖。       植物水力性狀在不同的植物生活型中差異顯著，是復(fù)雜的環(huán)境適應(yīng)和演化過(guò)程形成的結(jié)果。然而，研究人員對(duì)植物生活型、氣候和系統(tǒng)發(fā)育在解釋植物水力性狀差異的相對(duì)重要性方面缺乏清晰的了解。豆科有約770個(gè)屬和19500多個(gè)物種，是被子植物第三大科，豆科植物具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和極為豐富的生活型，從濕潤(rùn)的熱帶雨林到干性熱帶森林、溫帶荒漠全球廣布，從草本和藤本到灌木和樹(shù)木應(yīng)有盡有，是研究植物水分適應(yīng)性的理想材料。在未來(lái)降水格局變化的情景下，研究豆科植物水力性狀差異形成的原因，對(duì)解釋植物的分布格局和預(yù)測(cè)其對(duì)氣候變化的響應(yīng)至關(guān)重要。中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究中心劉慧副研究員與合作者，構(gòu)建了一個(gè)來(lái)自全球62個(gè)樣點(diǎn)、喬灌藤三種生活型的150個(gè)豆科物種共7個(gè)水力性狀和11個(gè)氣候變量的數(shù)據(jù)庫(kù)(圖1)，運(yùn)用系統(tǒng)發(fā)育比較分析和方差分解的方法探討了豆科植物水力性狀變異的驅(qū)動(dòng)因子。研究發(fā)現(xiàn)，考慮植物生活型后，大多數(shù)豆科木本植物水力性狀和氣候變量中發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)消失了，表明相關(guān)參數(shù)的系統(tǒng)發(fā)育保守性源于植物生活型之間的分化。同時(shí)，豆科木本植物水力性狀與氣候變量的關(guān)系具有系統(tǒng)發(fā)育依賴(lài)性，意味著性狀變異是由氣候和系統(tǒng)發(fā)育共同驅(qū)動(dòng)的。利用方差分解的方法，研究發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)育和氣候變量比植物生活型解釋了更多的水力性狀變異。因此，即使考慮了系統(tǒng)發(fā)育的影響，氣候驅(qū)動(dòng)豆科木本植物水力性狀的響應(yīng)仍然存在，表明這個(gè)世界廣布的大科可能對(duì)氣候變化特別敏感。該研究揭示了豆科木本植物水力性狀變異的多重驅(qū)動(dòng)因子，闡明了系統(tǒng)發(fā)育對(duì)未來(lái)氣候變化下植物水分適應(yīng)機(jī)理研究的重要性。院華南植物園劉慧副研究員為論文第一作者，葉清研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家基金面上項(xiàng)目等的資助。相關(guān)研究結(jié)果已近期在線發(fā)表在國(guó)際主流期刊Journal of Ecology（《生態(tài)學(xué)雜志》）(IF5year=6.3)上。論文鏈接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.14266圖1.本研究中豆科植物的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)及不同生活型的分布圖。
    2024-01-29
  • 廣州能源所在葡萄糖轉(zhuǎn)化方面取得新進(jìn)展
    該研究通過(guò)堿水熱方法將銦（In）摻入單晶β-純二氧化硅沸石分子篩中，形成邊界骨架In和In2O3納米顆粒，分別用作Lewis酸位點(diǎn)和堿位點(diǎn)，可有效中和分子篩中存在的Br？nsted酸，從而抑制其在果糖的積累、降解、使用過(guò)程中可能引發(fā)的副反應(yīng)。該催化劑的兩類(lèi)活性位點(diǎn)在甲醇中協(xié)同作用，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為甲基果糖，進(jìn)而在少量水作用下獲得果糖。值得注意的是，該單晶催化劑中發(fā)生級(jí)聯(lián)反應(yīng)，即路易斯堿位點(diǎn)催化葡萄糖的異構(gòu)化反應(yīng)，路易斯酸位點(diǎn)催化果糖的糖苷化反應(yīng)。該反應(yīng)體系中，基于33wt%的葡萄糖工業(yè)生產(chǎn)濃度，果糖產(chǎn)率達(dá)54.9%，選擇性為89.1%，糖回收率達(dá)93.3%，有助于推進(jìn)化學(xué)催化葡萄糖異構(gòu)化的工業(yè)實(shí)踐。近日，廣州能源所生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化研究室在分子篩催化葡萄糖轉(zhuǎn)化方面取得新進(jìn)展，發(fā)展了高濃度葡萄糖高效異構(gòu)化制備果糖的新催化體系。果糖在自然界中的含量遠(yuǎn)低于葡萄糖，然而作為食品甜味劑和生物精煉的核心成分其需求遠(yuǎn)大于葡萄糖，可借助非均相催化的方式使廉價(jià)易得的葡萄糖異構(gòu)化為果糖。而葡萄糖異構(gòu)化是轉(zhuǎn)化的速率決定步驟，依賴(lài)于Beta分子篩活性金屬產(chǎn)生的Lewis酸，精準(zhǔn)調(diào)控的金屬位點(diǎn)和分子篩結(jié)構(gòu)對(duì)于整個(gè)催化過(guò)程有著至關(guān)重要的影響。該研究通過(guò)堿水熱方法將銦（In）摻入單晶 -純二氧化硅沸石分子篩中，形成邊界骨架In和In2O3納米顆粒，分別用作Lewis酸位點(diǎn)和堿位點(diǎn)，可有效中和分子篩中存在的Br？nsted酸，從而抑制其在果糖的積累、降解、使用過(guò)程中可能引發(fā)的副反應(yīng)。該催化劑的兩類(lèi)活性位點(diǎn)在甲醇中協(xié)同作用，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為甲基果糖，進(jìn)而在少量水作用下獲得果糖。值得注意的是，該單晶催化劑中發(fā)生級(jí)聯(lián)反應(yīng)，即路易斯堿位點(diǎn)催化葡萄糖的異構(gòu)化反應(yīng)，路易斯酸位點(diǎn)催化果糖的糖苷化反應(yīng)。該反應(yīng)體系中，基于33wt%的葡萄糖工業(yè)生產(chǎn)濃度，果糖產(chǎn)率達(dá)54.9%，選擇性為89.1%，糖回收率達(dá)93.3%，有助于推進(jìn)化學(xué)催化葡萄糖異構(gòu)化的工業(yè)實(shí)踐。相關(guān)研究成果以Acid-Base Cascades in Zeotype Single Crystal for Sugar Conversion為題發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）。該論文的第一作者是生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化研究室博士研究生孫朋垚、王海永副研究員等，通訊作者為王晨光研究員。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃以及中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目資助。近年來(lái)，該研究團(tuán)隊(duì)在相關(guān)領(lǐng)域取得系列進(jìn)展（Appl. Catal., A，2023；Mol. Catal.，2023；Angew. Chem., Int. Ed.，2023；Angew. Chem., Int. Ed.，2024），為生物質(zhì)高值化利用開(kāi)辟了新的途徑。論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202318750
    2024-01-26
  • Nature Communications揭示海洋亞中尺度過(guò)程對(duì)生物碳泵效率的影響
    近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）海洋模擬與生態(tài)動(dòng)力課題組，在海洋亞中尺度過(guò)程對(duì)生物碳泵效率的影響研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“Efficient biological carbon export to the mesopelagic ocean induced by submesoscale fronts”為題，發(fā)表在Nature Communications。LTO副研究員郭銘先為第一作者，共同第一作者為自然資源部第二海洋研究所研究員邢小罡，通訊作者為廈門(mén)大學(xué)教授修鵬，廈門(mén)大學(xué)高級(jí)工程師陳蔚芳和教授柴扉、意大利國(guó)家海洋與應(yīng)用地球物理研究所研究員Giorgio Dall’Olmo為共同作者。海洋中尺度渦旋和亞中尺度動(dòng)力過(guò)程是副熱帶流渦區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽垂向供給的關(guān)鍵途徑。以往的研究表明，中尺度渦和亞中尺度過(guò)程的加強(qiáng)能夠帶來(lái)營(yíng)養(yǎng)鹽的垂向供給，促進(jìn)真光層的初級(jí)生產(chǎn)力。然而，由于在中小尺度上進(jìn)行生物地球化學(xué)過(guò)程的連續(xù)高頻觀測(cè)極具挑戰(zhàn)，目前對(duì)中尺度和亞中尺度等動(dòng)力過(guò)程的碳輸出效應(yīng)依然缺乏明確的認(rèn)識(shí)，這限制了對(duì)副熱帶流渦區(qū)固碳能力的準(zhǔn)確估算。為了解決上述問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)利用高頻BGC-Argo的自主觀測(cè)能力克服常規(guī)觀測(cè)的不足，解析了中尺度渦旋和亞中尺度鋒面動(dòng)力演化過(guò)程對(duì)POC輸出通量及垂向傳輸效率的影響，并外推量化了亞中尺度動(dòng)力過(guò)程對(duì)副熱帶流渦區(qū)生物碳泵效率的貢獻(xiàn)。BGC-Argo經(jīng)歷了氣旋渦的加強(qiáng)和成熟期（圖1a, b），測(cè)得的弱光層POC減小速率在加強(qiáng)期低于成熟期，暗示渦旋加強(qiáng)期POC輸出通量的增加。該通量在真光層底部為1.68 mmol C m-2 d-1, 且馬丁曲線垂向衰減系數(shù)b值為1.14，與北太平洋多年的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)平均值（POC 通量=1.63 mmol C m-2 d-1, b=1.19）接近（圖1c）。上述結(jié)果表明渦旋在加強(qiáng)期能增加POC的輸出通量，但是，并沒(méi)有增強(qiáng)POC通量在弱光層的傳輸效率。圖1. 中尺度渦旋加強(qiáng)期弱光層POC通量及其傳輸效率。(a) 渦旋中心和BGC-Argo的連續(xù)軌跡；(b) BGC-Argo在渦內(nèi)相對(duì)位置及海表高度時(shí)間序列；(c) 渦內(nèi)POC通量在弱光層的分布及馬丁曲線擬合結(jié)果。動(dòng)力診斷揭示亞中尺度鋒面存在加強(qiáng)和衰退期（圖2a, c），通過(guò)分析這兩個(gè)時(shí)期的POC減小速率，得到鋒面加強(qiáng)期POC通量的垂向分布和擬合的馬丁曲線（圖2b）。在鋒面加強(qiáng)期，相對(duì)于氣旋渦，鋒面顯著增強(qiáng)了真光層底部的POC輸出通量，達(dá)到了2.11 mmol C m-2 d-1。此外，馬丁曲線衰減系數(shù)b值為0.56。弱光層底部和真光層底部的POC通量比值（代表輸出效率）在鋒面加強(qiáng)期、渦旋加強(qiáng)期分別為37%、12%，而歷史觀測(cè)平均值為10%。因此，在亞中尺度鋒面加強(qiáng)期內(nèi)，POC通量在弱光層的傳輸效率顯著高于中尺度渦旋和歷史觀測(cè)平均值。亞中尺度過(guò)程通過(guò)增加真光層內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽的垂向供給，促進(jìn)局地大浮游植物（如硅藻）的生長(zhǎng)，導(dǎo)致較大顆粒物快速沉降（圖2d），可能是其提高POC通量傳輸效率的潛在機(jī)制。除此之外，物理潛沉作用在弱光層的上層對(duì)POC通量傳輸效率的加強(qiáng)也有一定的貢獻(xiàn)。圖2. 亞中尺度鋒面加強(qiáng)期弱光層POC通量及其傳輸效率。(a) 鋒面上BGC-Argo的連續(xù)軌跡；(b) 鋒面POC通量在弱光層的分布及馬丁曲線擬合結(jié)果；(c) 理查森數(shù)（Ri）的時(shí)間序列; (d) 顆粒物后向散射系數(shù)（bbp）spike的時(shí)間序列。利用副熱帶流渦區(qū)衰減系數(shù)（b值）的歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)與反映鋒面強(qiáng)度的溫度梯度進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)b值與溫度梯度呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明鋒面強(qiáng)度增強(qiáng)會(huì)引起b值的降低（圖3）。與以往研究經(jīng)常分析的b值與溫度的關(guān)系（主要解釋POC的礦化過(guò)程）有所不同，b值與溫度梯度的關(guān)系可以解釋POC的生產(chǎn)過(guò)程。將此線性關(guān)系擴(kuò)展至副熱帶流渦區(qū)，發(fā)現(xiàn)本研究計(jì)算得到的平均b值與觀測(cè)更為接近。在海盆尺度上的計(jì)算表明，忽略亞中尺度過(guò)程可能造成對(duì)副熱帶流渦區(qū)深海碳通量的低估達(dá)20%~58%。圖3. 副熱帶流渦區(qū)馬丁曲線衰減系數(shù)（b值）歷史觀測(cè)值和海表溫度梯度的線性回歸關(guān)系。北太平洋副熱帶流渦區(qū)是全球海洋CO2的主要匯區(qū)之一。目前大部分現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)或數(shù)值模式未考慮海洋亞中尺度過(guò)程的影響，這給副熱帶流渦區(qū)的生物碳泵估算帶來(lái)很大的不確定性。本研究通過(guò)BGC-Argo高頻觀測(cè)捕捉并量化事件性的海洋中小尺度過(guò)程對(duì)局地POC輸出通量和傳輸效率的影響，揭示了亞中尺度動(dòng)力過(guò)程對(duì)副熱帶流渦區(qū)生物碳泵效率的加強(qiáng)作用。副熱帶流渦區(qū)是海洋中小尺度動(dòng)力過(guò)程活躍的區(qū)域，因此，該研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了考慮亞中尺度過(guò)程對(duì)于準(zhǔn)確估算副熱帶流渦區(qū)固碳和儲(chǔ)碳能力的重要性。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。相關(guān)論文信息：Mingxian Guo, Xiaogang Xing, Peng Xiu, Giorgio Dall’Olmo, Weifang Chen, & Fei Chai. Efficient biological carbon export to the mesopelagic ocean induced by submesoscale fronts. Nature communications, 15, 580 (2024).論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-44846-7
    2024-01-25
  • 廣州能源所在生物相容有機(jī)溶劑分餾生物質(zhì)及堿性體系木質(zhì)素保護(hù)策略方向獲進(jìn)展
    以木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)為原料制備高價(jià)值能源、材料和化學(xué)品的生物煉制替代石油煉制是降低溫室氣體排放和解決化石能源短缺的有效途徑之一。木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜致密，預(yù)處理是決定轉(zhuǎn)化水平和經(jīng)濟(jì)性的重要步驟。當(dāng)前，通過(guò)木質(zhì)素優(yōu)先策略（lignin-first）穩(wěn)定拆解木質(zhì)素組分，在獲得高活性木質(zhì)素的同時(shí)有效保留原料碳水化合物組分（纖維素和半纖維素），是木質(zhì)纖維素預(yù)處理研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)有木質(zhì)素優(yōu)先策略需要酸性環(huán)境，使得預(yù)處理過(guò)程存在溫度高、半纖維素組分損失嚴(yán)重、洗滌用水消耗量大等問(wèn)題。以木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)為原料制備高價(jià)值能源、材料和化學(xué)品的生物煉制替代石油煉制是降低溫室氣體排放和解決化石能源短缺的有效途徑之一。木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜致密，預(yù)處理是決定轉(zhuǎn)化水平和經(jīng)濟(jì)性的重要步驟。當(dāng)前，通過(guò)木質(zhì)素優(yōu)先策略（lignin-first）穩(wěn)定拆解木質(zhì)素組分，在獲得高活性木質(zhì)素的同時(shí)有效保留原料碳水化合物組分（纖維素和半纖維素），是木質(zhì)纖維素預(yù)處理研究的熱點(diǎn)。現(xiàn)有木質(zhì)素優(yōu)先策略需要酸性環(huán)境，使得預(yù)處理過(guò)程存在溫度高、半纖維素組分損失嚴(yán)重、洗滌用水消耗量大等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所生物質(zhì)能生化轉(zhuǎn)化研究室莊新姝研究員課題組率先提出了堿性木質(zhì)素優(yōu)先策略，并構(gòu)建了新型的堿性三乙二醇/水（TEG/H2O）預(yù)處理體系。在溫和條件（90 ）下，甘蔗渣中90%以上的碳水化合物保留在固體殘?jiān)校覠o(wú)需洗滌即可直接高效酶解；制備得到的溶劑穩(wěn)定木質(zhì)素具有高效的熱解活性。該研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)甘蔗渣組分的有效拆解和回收，為生物煉制提供了一條綠色高效的組分分離路線。相關(guān)研究成果發(fā)表于Chemical Engineering Journal，博士研究生李吾環(huán)為第一作者，莊新姝研究員和譚雪松副研究員為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃國(guó)際科技創(chuàng)新合作項(xiàng)目(2021YFE0114400)、國(guó)家自然科學(xué)基金(51976221)和廣東省自然科學(xué)基金(2022A1515012078)等項(xiàng)目的資助。原文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148695
    2024-01-23
  • 廣州健康院發(fā)現(xiàn)線粒體DNA突變引發(fā)小腸衰老的全新通路與逆轉(zhuǎn)方案
    近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉興國(guó)課題組在Nature Communications發(fā)表了文章NAD+ dependent UPRmt activation underlies intestinal aging caused by mitochondrial DNA mutations9。該研究發(fā)現(xiàn)，老齡動(dòng)物的腸中線粒體DNA低頻點(diǎn)突變（0.005-0.05）的特異積累。近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉興國(guó)課題組在Nature Communications發(fā)表了文章NAD+ dependent UPRmt activation underlies intestinal aging caused by mitochondrial DNA mutations9。該研究發(fā)現(xiàn)，老齡動(dòng)物的腸中線粒體DNA低頻點(diǎn)突變（0.005-0.05）的特異積累。利用動(dòng)物模型和類(lèi)器官技術(shù)論證線粒體DNA突變累積會(huì)導(dǎo)致腸道衰老過(guò)程中NADH/NAD+氧化還原態(tài)的消耗，并通過(guò)激活轉(zhuǎn)錄因子5（Activating transcription factor 5, ATF5)依賴(lài)的線粒體未折疊蛋白反應(yīng)(mitochondrial unfolded protein response, UPRmt)激活，損傷Wnt/ -catenin信號(hào)和耗竭腸干細(xì)胞以引發(fā)腸衰老，并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了通過(guò)補(bǔ)充N(xiāo)AD+前體NMN（煙酰胺單核苷酸）的逆轉(zhuǎn)衰老方案?！傲H老矣，尚能飯否”和“一飯三遺矢”這兩個(gè)成語(yǔ)都出自《史記 廉頗藺相如列傳》，分別指的是衡量人的衰老看他的飯量，及短時(shí)間內(nèi)跑了三趟廁所說(shuō)明年老。自古以來(lái)，腸道的器官穩(wěn)態(tài)失衡被認(rèn)為與個(gè)體衰老密切相關(guān)。腸上皮是成年哺乳動(dòng)物中自我更新速度最快的組織，約4-5天更新一次。成年人的腸上皮由形成絨毛的分化細(xì)胞和隱窩中的干細(xì)胞組成。腸干細(xì)胞可以分化為不同的上皮細(xì)胞，從而形成有序的腸道結(jié)構(gòu)，以維持腸道穩(wěn)態(tài)和吸收、分泌、屏障和抗微生物功能等基本功能。然而，腸衰老的標(biāo)志物及應(yīng)答信號(hào)通路還不清楚。目前認(rèn)為，線粒體功能障礙是細(xì)胞衰老的重要原因。研究表明，老年人類(lèi)臨床腸道樣本存在線粒體DNA突變的積累。然而，隨著年齡的增長(zhǎng)，線粒體DNA突變累積是否以及如何調(diào)控腸衰老？這依然是未知之謎。該團(tuán)隊(duì)揭示了自然衰老動(dòng)物的腸線粒體DNA突變隨年齡變化的規(guī)律，并鑒定了類(lèi)型為線粒體DNA低頻點(diǎn)突變（0.005-0.05）。為了回答線粒體DNA突變對(duì)腸衰老的因果作用，研究團(tuán)隊(duì)使用了線粒體DNA突變（線粒體DNA聚合酶 ——POLG突變）小鼠，這一廣泛應(yīng)用研究線粒體DNA突變引發(fā)衰老的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。團(tuán)隊(duì)使用POLG突變小鼠和野生型鼠產(chǎn)生了四類(lèi)不同線粒體DNA突變率的小鼠，其中POLG突變純合子小鼠的線粒體DNA突變率最高，并且和自然衰老小鼠一樣，主要積累低頻點(diǎn)突變（0.005-0.05）。結(jié)合腸類(lèi)器官技術(shù)和腸干細(xì)胞內(nèi)源標(biāo)記技術(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相同月齡下僅POLG突變純合子小鼠更早出現(xiàn)了腸衰老的表型，展示出腸類(lèi)器官分化程度低和腸干細(xì)胞數(shù)量銳減的現(xiàn)象，說(shuō)明高負(fù)擔(dān)的線粒體DNA突變能促進(jìn)腸衰老的發(fā)生。這為腸衰老提供了線粒體DNA低頻點(diǎn)突變（0.005-0.05）這一新的生物標(biāo)記。團(tuán)隊(duì)通過(guò)多組學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)抽絲剝繭，定位到線粒體相關(guān)的通路，及NADH/NAD+氧化還原態(tài)的消耗，從而導(dǎo)致腸功能中發(fā)揮重要作用的Wnt/ -catenin信號(hào)衰減。進(jìn)一步，通過(guò)NAD+前體NMN回補(bǔ)挽救了腸衰老表型，包括腸類(lèi)器官分化和腸干細(xì)胞數(shù)量在一定程度上的恢復(fù)。研究人員發(fā)現(xiàn)高負(fù)擔(dān)的線粒體DNA突變導(dǎo)致NAD+缺失，激活了轉(zhuǎn)錄因子ATF5依賴(lài)的UPRmt這一全新通路，進(jìn)而促進(jìn)和加劇了腸衰老表型的發(fā)生。值得一提的是，UPRmt被各種線粒體應(yīng)激激活，包括線粒體與細(xì)胞核的蛋白失衡和線粒體蛋白運(yùn)輸障礙等。UPRmt的標(biāo)志是 LONP1、HSP60 和 ClpP 蛋白表達(dá)增加。而線粒體DNA 突變引發(fā)的衰老UPRmt 激活中，僅有 LONP1 蛋白特異上調(diào)，為腸衰老提供了候選標(biāo)志物。綜上，該研究成果首次回答了衰老累積的線粒體DNA突變與哺乳動(dòng)物腸衰老之間因果關(guān)系的基本問(wèn)題，鑒定了其中線粒體DNA低頻點(diǎn)突變（0.005-0.05）與LONP1 蛋白特異上調(diào)兩個(gè)標(biāo)志物，發(fā)現(xiàn)了從線粒體DNA突變，到線粒體反向信號(hào)、干細(xì)胞耗竭、細(xì)胞間信號(hào)，再到器官衰老的多層次時(shí)空機(jī)制，為延緩腸衰老提供了全新的思路、靶點(diǎn)和策略?！凹t影瘦盡晚春光，華發(fā)鬢生卻斜陽(yáng)”，當(dāng)辛棄疾感嘆風(fēng)流總被雨打風(fēng)吹去的青春易逝時(shí)，留下了千古之問(wèn)：“憑誰(shuí)問(wèn)，廉頗老矣，尚能飯否？”。此情垂淚，一線一粒，更那堪斷人腸。這恰似本文線粒體引發(fā)腸衰老之“線粒體斷腸”。本研究與廣州醫(yī)科大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院香港創(chuàng)新研究院、香港中文大學(xué)和新西蘭奧克蘭大學(xué)等多個(gè)研究組合作完成。本研究獲國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省和廣州市的經(jīng)費(fèi)支持。論文鏈接線粒體DNA突變引發(fā)腸衰老機(jī)制與逆轉(zhuǎn)方案
    2024-01-23
  • 廣州地化所：多主量元素穩(wěn)定同位素聯(lián)合示蹤循環(huán)洋殼
    地球不同圈層之間的相互作用塑造了如今的宜居環(huán)境。板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是地球深部和淺部圈層之間相互作用的核心機(jī)制。新生洋殼不斷地在洋中脊生成，并通過(guò)板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)循環(huán)至深部地幔。循環(huán)洋殼及上覆沉積物在俯沖過(guò)程中會(huì)相變，形成高密度的榴輝巖。這些循環(huán)榴輝巖的加入是改造深部地幔（如成分和巖性不均一）的主要方式之一。鑒別并約束循環(huán)榴輝巖在深部地幔的命運(yùn)對(duì)板塊構(gòu)造理論具有重大意義。 　　相較于地幔，循環(huán)物質(zhì)富集不相容元素且具有不同的放射性同位素組成。因此，長(zhǎng)期以來(lái)幔源巖漿中的這些地球化學(xué)組分被用于研究殼幔相互作用。由于循環(huán)物質(zhì)多為易融組分，雖然極小量的循環(huán)物質(zhì)的加入不會(huì)改變地幔源區(qū)的巖性，但是可以造成派生熔體中具有強(qiáng)烈的循環(huán)物質(zhì)信號(hào)。相對(duì)于微量元素，主量元素通常進(jìn)入到礦物的晶格中，控制著源區(qū)的巖性，其穩(wěn)定同位素組成能從巖石學(xué)角度反映地幔源區(qū)異常。例如，俯沖蝕變洋殼轉(zhuǎn)變而來(lái)的榴輝巖本身具有與地幔不一樣的Ca-Fe-Mg同位素組成，同時(shí)Ca-Fe同位素的分餾對(duì)榴輝巖相礦物組合敏感。特別地，由于巖石圈相對(duì)虧損Ca，深部地幔巖漿在穿越巨厚的巖石圈后，其初始Ca同位素組成理論上更易于被保存。這意味著Ca同位素與其他主量穩(wěn)定同位素聯(lián)用在示蹤循環(huán)洋殼方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)。目前，天然榴輝巖熔體的Ca同位素組成，以及榴輝巖熔體在地幔遷移反應(yīng)過(guò)程中Ca同位素組成的變化仍然需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。 　　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)科組鄒宗琪博士、徐義剛院士聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）汪在聰教授、西北大學(xué)陳立輝教授和王小均副教授，通過(guò)對(duì)東北新生代鉀質(zhì)玄武巖進(jìn)行Ca同位素分析，并結(jié)合同一套樣品的Fe-Mg同位素，對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行約束。結(jié)果表明榴輝巖化的循環(huán)沉積物部分熔融產(chǎn)生了低MgO的初始熔體 （圖1）。該熔體具有輕Ca-Mg同位素和重Fe同位素的特征（圖2-3）。初始熔體的Ca同位素組成顯著低于MORB值，并且該特征在后續(xù)穿越巖石圈（貧CaO,富FeO和MgO）的過(guò)程中未被巖石圈改造。而初始熔體的Fe-Mg同位素組成則隨著反應(yīng)逐級(jí)趨向于地幔值（圖3-4）。這一研究表明了Ca同位素是示蹤榴輝巖的高效示蹤劑。將Ca-Fe-Mg同位素結(jié)合，可以有效鑒別巖石圈對(duì)穿越其中的榴輝巖熔體的改造作用，進(jìn)一步建立成分不均一和巖性不均一之間的聯(lián)系（圖4）。 　　該研究已發(fā)表在國(guó)際地球科學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上，本研究受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（42203006)、國(guó)家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目(42288201)以及南方海洋科學(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(zhuān)項(xiàng)（GML2022006）等基金聯(lián)合資助。 　　論文信息：Zou, Zongqi (鄒宗琪), Wang, Zaicong* (汪在聰), Wang, Xiao-Jun* (王小均), Xu, Yi-Gang (徐義剛), Chen, Li-Hui (陳立輝), Wang, Meiling (王美玲), Feng, Lanping (馮蘭平), Li, Ming (李明), Liu, Yongsheng (劉勇勝) (2024), Calcium isotopic compositions of eclogite melts and negligible modification during reaction with lithospheric mantle. Geochim. Cosmochim. Acta 367, 58-71. https://doi.org/10.1016/j.gca.2023.12.031 論文鏈接 圖1，放射性同位素(如Sr-Nd-Pb同位素)和主量元素（如MgO）以及Mg(Fe)同位素之間的線性關(guān)系，表明該套玄武巖樣品由高M(jìn)gO端元和低MgO端元混合形成。低MgO端元具有低CaO/Al 2O 3，高Dy/Yb，重Fe同位素和輕Mg同位素特征。這一低MgO熔體來(lái)自循環(huán)的榴輝巖部分熔融。 圖2，來(lái)自榴輝巖的低MgO熔體的Ca同位素組成約為0.67-0.75‰，低于MORBs值（0.85 0.09 ‰)。雖然碳酸鹽化橄欖巖部分熔融可以生成具有較輕的Ca同位素組成的熔體，但該熔體通常具有高CaO/Al 2O 3的特征，顯著不同于東北鉀質(zhì)玄武巖樣品。東北鉀質(zhì)玄武巖的Ca同位素組成和MgO， Nd以及Dy/Yb等指標(biāo)之間無(wú)線性關(guān)系。而OIBs的Ca同位素組成展現(xiàn)出榴輝巖熔體和橄欖巖組分混合的趨勢(shì)。 圖3，(a-b) 在地幔中，Ca主要賦存于單斜輝石、石榴石和碳酸鹽中。地幔橄欖巖中單斜輝石是Ca的主要賦存礦物，而單斜輝石和硅酸鹽熔體之間的Ca同位素分餾極小。因此，典型的地幔橄欖巖部分熔融產(chǎn)生的Ca分餾一般較?。?lt;0.1‰）。而原巖為蝕變洋殼及沉積物的榴輝巖其Ca同位素比橄欖巖地幔偏輕。另一方面，在榴輝巖中Ca受控于石榴石和單斜輝石，且石榴石相對(duì)硅酸鹽熔體更富集重的Ca同位素。因此，榴輝巖部分熔融可以形成具有輕Ca同位素組成的熔體。（c-d）低MgO熔體在向上遷移的過(guò)程中與虧損巖石圈反應(yīng) (SCLM+melt1=Opx+melt2)，形成高M(jìn)gO玄武巖。這一過(guò)程導(dǎo)致初始熔體的Mg-Fe同位素顯著變化（巖石圈富集FeO和MgO），而巖石圈對(duì)Ca同位素組成的改造極弱 (~0.66-0.78‰)。 圖4，Ca同位素是示蹤榴輝巖的有力示蹤劑，并且將Ca-Fe(Mg)同位素結(jié)合，可以有效鑒別巖石圈對(duì)穿越其中的榴輝巖熔體的改造作用。同時(shí)，OIBs中隨著榴輝巖信號(hào)的減弱（如Dy/Yb），榴輝巖熔體特征的Ca同位素組成也逐漸被橄欖巖組分稀釋?zhuān)▓D2），顯著不同于東北鉀質(zhì)玄武巖。由于洋殼較薄，地幔柱溫度較高，在地幔柱減壓過(guò)程中，其橄欖巖也發(fā)生部分熔融，形成富CaO，F(xiàn)eO和MgO的熔體，從而在地幔源區(qū)與榴輝巖熔體混合，并稀釋了榴輝巖的Ca-Fe-Mg信號(hào)。因此，將Ca-Mg-Fe同位素結(jié)合，能夠在有效鑒別榴輝巖的同時(shí)，有效地揭示地幔源區(qū)的巖漿動(dòng)力學(xué)過(guò)程。
    2024-01-23
  • 廣州地化所：銅同位素約束洋殼巖漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)
    地幔作為地球最大的地質(zhì)構(gòu)造單元，其物質(zhì)組成記錄了大量的地球演化信息，同時(shí)其動(dòng)力學(xué)過(guò)程也顯著影響地球淺部圈層。俗話說(shuō)，上天容易，入地難?，F(xiàn)階段直接測(cè)量地幔的物質(zhì)組成信息和動(dòng)力學(xué)過(guò)程存在巨大挑戰(zhàn)。而在洋底綿延數(shù)萬(wàn)公里的洋中脊玄武巖作為全球最大規(guī)模的幔源巖漿，成為了地質(zhì)學(xué)家們的首選目標(biāo)，為了解地球深部物質(zhì)組成和深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。然而噴發(fā)的巖漿作為匯聚熔體，許多繼承自地幔源區(qū)和巖漿過(guò)程的地球化學(xué)信息會(huì)在洋殼匯聚過(guò)程中（巖漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，magma plumbing system）被均一化，從而導(dǎo)致許多深部信息被抹除。因此，了解這些殼內(nèi)巖漿過(guò)程不僅僅對(duì)洋殼的形成與演化非常必要，同時(shí)也對(duì)如何使用洋中脊玄武巖來(lái)反演深部地幔的物質(zhì)組成和動(dòng)力學(xué)至關(guān)重要。 　　相較于最終噴發(fā)的巖漿，下洋殼的堆晶巖則記錄了更為豐富的洋殼演化信息。這些堆晶一旦從熔體分離并堆積在下洋殼，它們的地球化學(xué)成分便實(shí)時(shí)記錄了對(duì)應(yīng)熔體的信息。特別地，相比親石元素，親銅元素在硫化物飽和的高溫巖漿過(guò)程中，其行為主要受控于硫化物。而硫化物作為副礦物，在堆晶巖石中被硅酸鹽礦物所包圍或者包裹，可以極大程度地與后續(xù)巖漿過(guò)程隔離。與此同時(shí)，硫化物的分離結(jié)晶可以造成硫化物Cu同位素的巨大變化。因此，下洋殼堆晶巖的Cu同位素組成可以更為簡(jiǎn)單、高效地揭示洋中脊巖漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)。 　　為此，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)科組鄒宗琪博士、徐義剛院士聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）汪在聰教授以西南印度洋的下洋殼輝長(zhǎng)巖堆晶和來(lái)自不同擴(kuò)張速率的洋中脊玄武巖為研究對(duì)象，從Cu同位素的角度探究洋殼巖漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，主要取得以下認(rèn)識(shí)： 　?。?）下洋殼（輝長(zhǎng)巖）的Cu同位素組成極不均一 ( 65Cu = -1.14 ‰ to 0.87 ‰)，而來(lái)自全球不同構(gòu)造背景的洋中脊玄武巖則具有非常均一的Cu同位素組成 ( 65Cu = 0.08 0.08 ‰)。上、下洋殼之間顯著的Cu同位素差異，表明了巖漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)具有高效的均一化作用（圖1）。 　?。?）雖然洋中脊玄武巖經(jīng)歷了不同程度的硫化物分離結(jié)晶且硫化物富集輕的Cu同位素組成，但是洋中脊玄武巖的Cu同位素組成并沒(méi)有變重（圖2）。我們的模擬結(jié)果表明，洋殼巖漿房作為一個(gè)開(kāi)放體系，多期次的初始巖漿的填充、熔體-堆晶反應(yīng)（消耗富集輕Cu同位素的硫化物）以及熔體混合等過(guò)程可以平衡硫化物分離導(dǎo)致的Cu同位素分餾，從而形成Cu同位素與平均地幔值一致的洋中脊玄武巖（圖2-4）。 　?。?）雖然部分熔融、熔體-巖石反應(yīng)和分離結(jié)晶等過(guò)程會(huì)造成Cu同位素的顯著變化，但是這些過(guò)程引起的Cu同位素變化可以被巖漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)高效均一化（圖3）。洋中脊玄武巖的Cu同位素組成可以代表地幔源區(qū)的Cu同位素平均值。結(jié)合高熔融程度成因的科馬提巖，我們得出硅酸鹽地球的Cu同位素組成為0.08 0.08 ‰。類(lèi)似地，洋中脊玄武巖的不相容元素的同位素和不相容性相似元素的比值可以代表其地幔源區(qū)的平均值。 　　該研究已發(fā)表在國(guó)際地球科學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Earth and Planetary Science Letters》上，本研究受南方海洋科學(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(zhuān)項(xiàng)（GML2022006）、自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目(42288201)以及國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（42203006)等基金的聯(lián)合資助。 　　論文信息：Zou, Zongqi (鄒宗琪), Wang, Zaicong* (汪在聰), Xu, Yi-Gang (徐義剛), Ciazela, Jakub, Wang, Xia (王霞), Foley, Stephen, Zhang, Wei-Qi (張維騏), Li, Wei (李偉)，Li, Ming (李明), Liu, Yongsheng (劉勇勝) (2024), Contrasting Cu isotopes in mid-ocean ridge basalts and lower oceanic crust: Insights into the oceanic crustal magma plumbing systems. Earth Planet. Sci. Lett. 627 118563. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118563. 論文鏈接 圖1，（a-b）洋中脊玄武巖（MORBs）經(jīng)歷了不同程度的硫化物分離結(jié)晶。(c-d) 洋中脊玄武巖依然具有原始地幔特征的、均一的Cu同位素組成，顯著不同于下洋殼（輝長(zhǎng)巖）極其不均一的Cu同位素組成。 圖2，（a）中高程度部分熔融過(guò)程產(chǎn)生的Cu同位素分餾極小。（b）MORBs經(jīng)歷不同的硫化物分離結(jié)晶，按照理論計(jì)算，其Cu同位素組成會(huì)逐漸變重，顯然與MORBs均一的Cu同位素組成不一致。（c-f）我們的模擬結(jié)果表明洋殼殼內(nèi)巖漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的多期次的巖漿填充、地幔或者堆晶硫化物再溶解、巖漿噴發(fā)和分離結(jié)晶過(guò)程可以形成Cu同位素均一的MORBs。 圖3，地幔的Cu同位素不均一，以及巖漿遷移演化過(guò)程中產(chǎn)生的Cu同位素變化可以被洋殼殼內(nèi)巖漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)高效均一化。由于部分熔融、熔體-橄欖巖反應(yīng)可以造成橄欖巖巨大的Cu同位素變化。因此，在對(duì)硅酸鹽地球的Cu同位素組成進(jìn)行約束時(shí)，將橄欖巖包括在內(nèi)會(huì)導(dǎo)致估計(jì)值得范圍較大。因此，本研究使用MORBs和科馬提巖得Cu同位素?cái)?shù)據(jù)對(duì)硅酸鹽地球的Cu同位素組成進(jìn)行估計(jì)，得出 65Cu BSE = 0.08 0.08 ‰。 圖4，洋殼殼內(nèi)巖漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)模式圖。
    2024-01-23
  • 華南植物園揭示全球陸表大氣實(shí)際水汽壓增速減緩的現(xiàn)象和原因
    近些年，除了傳統(tǒng)的土壤干旱，大氣干旱（即飽和水汽壓差增加）受到了越來(lái)越多的關(guān)注和研究。大氣飽和水汽壓差（ VPD ）表征了大氣飽和水汽壓（ SVP ）與實(shí)際水汽壓（ AVP ）的差值（即VPD = SVP-AVP ） 。VPD增加意味著通過(guò)植物蒸騰和土壤蒸發(fā)作用散失到大氣中的水汽含量增加，這會(huì)在很大程度上增加植被受水分脅迫的程度。但關(guān)閉氣孔的同時(shí)也會(huì)限制植物對(duì)CO2的攝取，從而降低植物光合作用，進(jìn)而限制植被生長(zhǎng)。全球變暖背景下，溫度上升會(huì)引起全球飽和水汽壓（ SVP ）增加，進(jìn)而引起全球大氣干旱加劇。全球海洋大氣實(shí)際水汽壓1975 -2 019年的變化。       近些年，除了傳統(tǒng)的土壤干旱，大氣干旱（即飽和水汽壓差增加）受到了越來(lái)越多的關(guān)注和研究。大氣飽和水汽壓差（VPD）表征了大氣飽和水汽壓（SVP）與實(shí)際水汽壓（AVP）的差值（即VPD=SVP-AVP）。VPD增加意味著通過(guò)植物蒸騰和土壤蒸發(fā)作用散失到大氣中的水汽含量增加，這會(huì)在很大程度上增加植被受水分脅迫的程度。植物為了減少水分損失，會(huì)關(guān)閉氣孔；但關(guān)閉氣孔的同時(shí)也會(huì)限制植物對(duì)CO2的攝取，從而降低植物光合作用，進(jìn)而限制植被生長(zhǎng)。全球變暖背景下，溫度上升會(huì)引起全球飽和水汽壓（SVP）增加，進(jìn)而引起全球大氣干旱加??；然而AVP能否與SVP以相同的速度增加，仍鮮有報(bào)道。中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心徐文芳副研究員等科研人員，利用多源陸地和海洋的觀測(cè)、再分析數(shù)據(jù)，探究了自上世紀(jì)末以來(lái)全球陸表大氣實(shí)際水汽壓增速減緩的現(xiàn)象及原因。該研究基于1975-2019年陸地和海洋大氣實(shí)際水汽壓的觀測(cè)和再分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了1975-1998年期間陸地和海洋的AVP顯著增加，但這種增速自1998年后顯著變緩。該現(xiàn)象在五種數(shù)據(jù)集均有體現(xiàn)（CRU，GSOD，HadISDH.land，HadISDH.Marine，和ICOADS數(shù)據(jù)集）。本研究進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，自上個(gè)世紀(jì)末以來(lái)全球陸表大氣水汽壓增速減緩現(xiàn)象是由于來(lái)自海洋蒸發(fā)減少和陸地蒸散發(fā)降低所致；而海洋和陸地的蒸散發(fā)變化又受到了海表溫度、近地面溫度、風(fēng)速等變化的影響。全球變暖背景下，SVP隨溫度升高而指數(shù)增加，1998年后SVP繼續(xù)以相近的速度繼續(xù)增加，但1998年后AVP的增速顯著減緩，進(jìn)一步加劇了全球大氣干旱的程度。該項(xiàng)研究在全球尺度強(qiáng)調(diào)了實(shí)際水汽壓變化對(duì)加劇大氣干旱的重要作用，對(duì)全球變化背景下陸地生態(tài)系統(tǒng)碳-水循環(huán)過(guò)程的研究具有重要意義。相關(guān)研究已近期發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Geophysical Research Letters（《地球物理研究通訊》）（Nature Index檢索雜志，中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)一區(qū)TOP期刊）。華南植物園徐文芳副研究員為第一作者，北京大學(xué)樸世龍教授和袁文平教授（通訊作者）、華南植物園武東海研究員、中山大學(xué)楊崧教授、黎偉標(biāo)教授和夏曉圣博士為論文合作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院華南植物園項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2023GL107909圖1. 全球陸地大氣實(shí)際水汽壓1975-2019年的變化圖2. 全球海洋大氣實(shí)際水汽壓1975-2019年的變化
    2024-01-20
  • 廣州健康院揭示人滋養(yǎng)外胚層譜系調(diào)控新機(jī)制
    近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院在 Nature Communications 期刊發(fā)表了題為“VGLL1 cooperates with TEAD4 to control human trophectoderm lineage specification”的文章，成功地解析了VGLL1/TEAD4復(fù)合物調(diào)控人類(lèi)na？ve多能干細(xì)胞來(lái)源的滋養(yǎng)外胚層譜系中細(xì)胞命運(yùn)決定和自我更新的作用機(jī)制。近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院在 Nature Communications 期刊發(fā)表了題為“VGLL1 cooperates with TEAD4 to control human trophectoderm lineage specification”的文章，成功地解析了VGLL1/TEAD4復(fù)合物調(diào)控人類(lèi)na？ve多能干細(xì)胞來(lái)源的滋養(yǎng)外胚層譜系中細(xì)胞命運(yùn)決定和自我更新的作用機(jī)制。人類(lèi)胎盤(pán)主要由囊胚期的滋養(yǎng)外胚層發(fā)育而成。滋養(yǎng)外胚層的異常發(fā)育分化將導(dǎo)致胚胎著床失敗或者胎盤(pán)功能障礙，繼而引發(fā)嚴(yán)重的妊娠疾病，增加胎兒的流產(chǎn)率和死亡率。因此，探索滋養(yǎng)外胚層譜系調(diào)控機(jī)制對(duì)于胚胎早期發(fā)育領(lǐng)域至關(guān)重要。本項(xiàng)研究首先基于團(tuán)隊(duì)前期開(kāi)發(fā)的4CL na？ve人多能干細(xì)胞(PSCs)培養(yǎng)體系成功分化得到了滋養(yǎng)外胚層樣細(xì)胞（TELCs）和滋養(yǎng)外胚層干細(xì)胞（TSCs），并且發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄輔因子VGLL1是TELCs分化和TSCs維持的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。在TELCs和TSCs中，敲除VGLL1導(dǎo)致細(xì)胞周期基因和TE/TSC相關(guān)基因的表達(dá)下調(diào)，影響了細(xì)胞的增殖和分化特性。VGLL1與轉(zhuǎn)錄因子TEAD4相互作用，通過(guò)增加靶位點(diǎn)處H3K27ac水平影響細(xì)胞周期基因和TE/TSC相關(guān)基因的染色質(zhì)開(kāi)放性。這與之前研究中TEAD4在癌細(xì)胞中促進(jìn)組蛋白乙?；淖饔檬且恢碌?。與na？ve PSCs相比，TEAD4在TELCs中的作用模式部分重塑和拓展，招募VGLL1是細(xì)胞命運(yùn)決定的關(guān)鍵步驟。此外，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)探索不同因子與TEAD4之間的潛在功能關(guān)系發(fā)現(xiàn)，除YAP和WWTR1之外，VGLL1作為T(mén)EAD4的強(qiáng)輔因子，為保護(hù)人類(lèi)TE的正常發(fā)育增加了靈活性。且VGLL1/TEAD4復(fù)合物與GATA3和TFAP2C協(xié)同作用，是滋養(yǎng)外胚層調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。值得注意的是，VGLL1在靈長(zhǎng)類(lèi)滋養(yǎng)外胚層中高表達(dá)，但在小鼠中幾乎不表達(dá)，這也表明了早期滋養(yǎng)外胚層譜系分化中可能存在的種間差異。綜上，該研究成功地揭示了VGLL1/TEAD4復(fù)合物是人滋養(yǎng)外胚層譜系中細(xì)胞命運(yùn)決定和自我更新的核心調(diào)節(jié)因子，為人類(lèi)滋養(yǎng)外胚層功能與胚胎植入失敗等臨床問(wèn)題提供了新的研究視角。吉林大學(xué)碩士生楊月麗和中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士生賈雯淇為該論文的共同第一作者。中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院李文娟副研究員，Md. Abdul Mazid副研究員與Miguel A. Esteban研究員為該論文的共同通訊作者。該研究成果得到了國(guó)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，廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目，廣州市科學(xué)技術(shù)基金，中國(guó)科學(xué)院國(guó)際人才計(jì)劃（CAS-PIFI），外國(guó)青年人才計(jì)劃等資助。論文鏈接VGLL1/TEAD4復(fù)合物調(diào)控人滋養(yǎng)外胚層譜系的示意圖
    2024-01-19