科研進(jìn)展
  • 南海所?|?南海發(fā)現(xiàn)方頭魚新物種
    中國(guó)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LMB）聯(lián)合浙江大學(xué)和中國(guó)海洋大學(xué)的研究者在南海發(fā)現(xiàn)魚類新物種——幽靈方頭魚Branchiostegus sanae （圖1），近日在經(jīng)典分類學(xué)雜志ZooKeys上正式發(fā)表。這是首個(gè)由我國(guó)科研工作者發(fā)現(xiàn)的方頭魚類新物種。本研究第一作者為中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所碩士研究生黃皓晨，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所研究員柯志新、中國(guó)海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院實(shí)驗(yàn)師張弛為論文共同通訊作者。圖1 幽靈方頭魚Branchiostegus sanae圖片方頭魚類是南海重要的經(jīng)濟(jì)魚種，因其頭部形似馬頭，在不少地區(qū)有“馬頭魚”的俗稱。此新物種早已被南海沿海漁民熟識(shí)，由于其極為特殊的面部條紋，漁民稱其為“鬼馬（頭魚）”，這也是幽靈方頭魚中文名的來(lái)源。本物種的拉丁名來(lái)自宮崎駿的動(dòng)漫《幽靈公主》中的主角San，幽靈方頭魚眼下紅色的條紋與San臉部的圖案非常神似（圖2）。圖2?方頭魚新種與宮崎駿卡通人物San（轉(zhuǎn)自www.discoverwildlife.com）方頭魚主要分布在印太地區(qū)的熱帶和亞熱帶海域，在南海漁獲物中比較常見，加上本次發(fā)現(xiàn)的新種，我國(guó)海域總共分布有6個(gè)種（圖3），但由于其棲息深度普遍較深，目前對(duì)這一類群的科學(xué)研究相對(duì)較少。本次發(fā)現(xiàn)的幽靈方頭魚形態(tài)與其它方頭魚明顯不同，眼下具備鮮艷的紅色條帶，體表有暗灰色縱向條紋，尾部平截。基于線粒體Cyt b、COI和12S rDNA的基因系列系統(tǒng)進(jìn)化分析顯示，幽靈方頭魚與其他種類的遺傳分化程度也極高（圖4）。雖然目前獲取的標(biāo)本都采集自海南陵水至西沙群島之間的海域，但推測(cè)幽靈方頭魚在南海西北部的陸坡區(qū)域應(yīng)均有分布。該物種體長(zhǎng)可以輕易超過40厘米，是近年來(lái)少見的中大型魚類新種。圖3 我國(guó)分布的方頭魚種類圖4 基于Cyt b、COI和12S rDNA基因系列構(gòu)建的方頭魚屬系統(tǒng)發(fā)育樹相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、南海海洋所基礎(chǔ)前沿與創(chuàng)新發(fā)展項(xiàng)目以及廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目等支持。相關(guān)論文信息：Huang HC,Chen JX,Ke ZX*,Zhang C*. 2025. Branchiostegus sanae,a new species of deepwater tilefish (Eupercaria,Branchiostegidae) from the South China Sea. ZooKeys,1227,129-142.文章鏈接：https://zookeys.pensoft.net/article/130512/
    2025-02-13
  • 亞熱帶所在反芻動(dòng)物微生物與宿主協(xié)同發(fā)育模式研究取得新進(jìn)展
    ?中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所畜禽健康養(yǎng)殖與農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)研究中心譚支良研究員團(tuán)隊(duì)在反芻動(dòng)物微生物-宿主互作機(jī)制研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建山羊發(fā)育模型，首次系統(tǒng)揭示了瘤胃粘膜微生物與宿主上皮細(xì)胞的階段性協(xié)同發(fā)育規(guī)律，相關(guān)成果以Microbiome-host co-oscillation patterns in shaping ruminal ecosystem from birth to puberty in a goat model為題發(fā)表于SCIENCE CHINA-Life Sciences。中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所畜禽健康養(yǎng)殖與農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)研究中心譚支良研究員團(tuán)隊(duì)在反芻動(dòng)物微生物-宿主互作機(jī)制研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建山羊發(fā)育模型，首次系統(tǒng)揭示了瘤胃粘膜微生物與宿主上皮細(xì)胞的階段性協(xié)同發(fā)育規(guī)律，相關(guān)成果以Microbiome-host co-oscillation patterns in shaping ruminal ecosystem from birth to puberty in a goat model為題發(fā)表于SCIENCECHINA-Life Sciences。作為反芻動(dòng)物的"發(fā)酵工廠"，瘤胃依靠微生物-宿主的精密互作實(shí)現(xiàn)植物纖維資源的高效轉(zhuǎn)化。其中，粘膜附著微生物通過與宿主上皮細(xì)胞的直接互作，在營(yíng)養(yǎng)代謝和免疫調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，從新生到反芻成熟階段，宿主-微生物互作網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化仍尚不清晰。因此，本研究采用轉(zhuǎn)錄組和擴(kuò)增子等技術(shù)和構(gòu)建互作網(wǎng)絡(luò)等分析手段，解析了從1日齡到90日齡的協(xié)同發(fā)育模式（圖1）。（1）粘膜菌群呈現(xiàn)“病原相關(guān)→粘液降解→纖維分解”的演替路徑。1日齡以Mannheimia等條件致病菌為主（占39.7%），10日齡Akkermansia muciniphila等粘液降解菌顯著富集（21.4%），至90日齡形成以Succiniclasticum ruminis等纖維分解菌為特征（58.3%）的成熟群落；（2）宿主粘膜呈現(xiàn)“免疫啟動(dòng)→屏障塑造→代謝成熟”的發(fā)育軌跡。1日齡以先天免疫相關(guān)基因（TLR2/4、IL-17A、CXCL1/2/3等）高表達(dá)為主，10日齡則以粘液代謝核心基因（GCNT3、GAL3ST1）上調(diào)和抗氧化防御信號(hào)通路（JAK-STAT）激活為特征，至90日齡形成以代謝相關(guān)基因（ACADS、BDH1、HDAC）為主導(dǎo)的代謝網(wǎng)絡(luò)；（3）菌群-宿主互作呈現(xiàn)階段特異性模式，即在早期主要強(qiáng)調(diào)消化和免疫發(fā)育（如，Mannheimia等病原相關(guān)菌通過脂多糖-TLR4軸激活宿主固有免疫應(yīng)答；菌群刺激Th17細(xì)胞分化，觸發(fā)IL-17/JAK2-STAT3通路保護(hù)早期粘膜完整性），而在后期則側(cè)重于增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)代謝（如，纖維分解菌Succiniclasticum ruminis通過琥珀酸分流途徑提升丙酸產(chǎn)量，誘導(dǎo)宿主丁酸代謝酶基因BDH1上調(diào)）?？傊?，瘤胃粘膜微生物與宿主的協(xié)同互作共同塑造了瘤胃生態(tài)系統(tǒng)。此研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)子課題、西藏中央引導(dǎo)地方資金配套項(xiàng)目-西藏高寒區(qū)生態(tài)草牧業(yè)科技示范、湖南省自然科學(xué)基金和湖南省科技創(chuàng)新計(jì)劃的聯(lián)合資助。論文鏈接微生物與宿主協(xié)同發(fā)育模式
    2025-02-13
  • 亞熱帶生態(tài)所在反芻動(dòng)物后腸道低甲烷排放性狀形成的氫代謝機(jī)制研究取得新進(jìn)展
    近日，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所畜禽健康養(yǎng)殖與農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)研究中心譚支良研究員領(lǐng)銜的農(nóng)牧復(fù)合草食家畜健康高效養(yǎng)殖與生態(tài)服務(wù)研究團(tuán)隊(duì)在微生物學(xué)權(quán)威期刊Microbiome。近日，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所畜禽健康養(yǎng)殖與農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)研究中心譚支良研究員領(lǐng)銜的農(nóng)牧復(fù)合草食家畜健康高效養(yǎng)殖與生態(tài)服務(wù)研究團(tuán)隊(duì)在微生物學(xué)權(quán)威期刊Microbiome(一區(qū)TOP，IF=13.8)發(fā)表了題為Reductive acetogenesis is a dominant process in the ruminant hindgut的研究文章。該研究以山羊?yàn)檠芯繉?duì)象，應(yīng)用轉(zhuǎn)錄組、擴(kuò)增子和宏基因組測(cè)序技術(shù)，結(jié)合體外驗(yàn)證試驗(yàn)，揭示了反芻動(dòng)物后腸道盲腸低甲烷排放性狀的形成機(jī)制。反芻動(dòng)物是畜牧業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是最早被馴化用于生產(chǎn)的動(dòng)物。它們擁有一套獨(dú)特的消化系統(tǒng)，通過依賴消化道內(nèi)的微生物降解植物性飼料產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，從而為動(dòng)物提供基本的能量來(lái)源，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)活動(dòng)最大的甲烷排放源。反芻動(dòng)物消化道由多個(gè)胃室（如瘤胃）和后腸（如盲腸）組成。盡管瘤胃和盲腸都是以厭氧發(fā)酵為主，超過90%的甲烷是在瘤胃中產(chǎn)生。盲腸具有低甲烷排放的典型特征，但其微生物組成和代謝功能尚不明晰。本研究系統(tǒng)性地比較了瘤胃和盲腸微生物的組成、代謝功能和活性（圖1）。瘤胃富集了以Prevoltella，Ruminococcus和Butyrivbrio為代表的微生物，提高了纖維降解和丙酸生成能力，促進(jìn)了甲烷菌增殖和甲烷生成。同時(shí)瘤胃中溶解氫濃度較低，這可能由于氫營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌、富馬酸鹽還原菌（Succiniciasticum）、硝酸鹽還原菌（Desulfovibrio）對(duì)氫氣消耗的增強(qiáng)。盲腸富集了以Akkermansia，Alistipes和Faecousia為代表的粘蛋白降解菌，增強(qiáng)了微生物對(duì)宿主來(lái)源糖類的利用能力，并促進(jìn)了乙酸生成。此外，盲腸中還富集了發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌和以HGM1287為代表的甲酸依賴型同型產(chǎn)乙酸菌新譜系。比較基因組發(fā)現(xiàn)盲腸中富集到的同型產(chǎn)乙酸菌在系統(tǒng)發(fā)育和功能上與瘤胃中的菌群存在顯著差異。通過對(duì)不同反芻動(dòng)物物種的瘤胃和盲腸比較，進(jìn)一步證實(shí)了同型產(chǎn)乙酸是反芻動(dòng)物后腸道微生物的重要代謝過程。因此，同型產(chǎn)乙酸成為盲腸低甲烷排放和氫能高效利用的關(guān)鍵微生物種群。此研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持，亞熱帶生態(tài)所博士生李秋爽和2021級(jí)碩士霍家斌為本論文共同第一作者，王敏研究員為通訊作者。論文鏈接反芻動(dòng)物瘤胃和盲腸微生物的碳水化合物和氫代謝途徑示意圖
    2025-02-11
  • 廣州地化所楊振、李鑫等-JGR：華南右江盆地巖石圈水化及減薄的大地電磁觀測(cè)證據(jù)
    水通過改變地幔巖石物理和化學(xué)性質(zhì)，深刻影響大陸巖石圈的構(gòu)造演化和地球動(dòng)力學(xué)過程，同時(shí)還在地質(zhì)資源和災(zāi)害形成中扮演重要角色。由于地球內(nèi)部的不可入性及深部樣品的稀缺性，目前我們對(duì)地幔的實(shí)際含水量分布仍所知甚少。由于地幔主要礦物的電阻率對(duì)水的存在和含量變化非常敏感，利用大地電磁（MT）等電磁感應(yīng)測(cè)深方法獲取的地幔電阻率信息可以為約束其含水量空間分布提供關(guān)鍵約束。在過去，研究者們?cè)诶糜^測(cè)電阻率約束上地幔含水量時(shí)通常僅考慮單一橄欖石礦物，而忽略了其他NAMs礦物（如輝石、石榴石）及含水礦物（如金云母）對(duì)電阻率的影響，因而嚴(yán)重制約了估算結(jié)果的準(zhǔn)確度。針對(duì)上述科學(xué)問題，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所地球物理學(xué)科組博士后楊振，在李鑫副研究員和鄧陽(yáng)凡研究員的指導(dǎo)下，聯(lián)合重慶大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所及哈佛大學(xué)的合作者，利用一條長(zhǎng)約600千米、南北向橫穿華南大陸西南部的MT觀測(cè)剖面（圖1），構(gòu)建了近地表至軟流圈頂部的可靠巖石圈電阻率結(jié)構(gòu)(圖2)，并進(jìn)一步結(jié)合研究區(qū)內(nèi)其他地球物理、巖石學(xué)觀測(cè)信息及不同地幔礦物電阻率實(shí)驗(yàn)室測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)巖石圈地幔的含水量進(jìn)行了定量化研究。取得了以下主要進(jìn)展：（1）右江盆地的高電阻率巖石圈整體較?。▇100 千米），且被一系列與地表大型斷裂帶重合的局部低阻異常所分割（圖2b），其巖石圈地幔的含水量在~55千米深度處達(dá)到最大值（~200 ppm），并隨深度增大而逐漸降低（圖3c）。上述含水量估值與前人通過天然地幔包體測(cè)量得到估算結(jié)果大致吻合。（2）揚(yáng)子克拉通巖石圈的電性結(jié)構(gòu)與右江盆地截然不同，整體上表現(xiàn)為一個(gè)巨厚的，高電阻率異常體（圖2b），其最大含水量不超過40 ppm，代表了一個(gè)幾乎干燥的、未經(jīng)顯著改造的克拉通巖石圈（圖3f）。（3）結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景信息，我們推測(cè)右江盆地巖石圈地幔的高含水量可能與周緣俯沖板片的長(zhǎng)期脫水及交代作用有關(guān)。上述過程不僅控制了華南大陸的巖石圈結(jié)構(gòu)及組分演化，同時(shí)可能與右江盆地內(nèi)大型金屬礦床的形成密切相關(guān)（圖4）。圖1?(a) 華南地塊區(qū)域構(gòu)造背景；(b)大地電磁剖面位置及構(gòu)造信息；橙色五角為新生代包體位置；(c) 右江盆地地表巖性、主要斷裂帶及金屬礦床分布圖2 （a）沿剖面布格重力異常分布；（b）電阻率結(jié)構(gòu)模型；（c）前人通過多類地球物理數(shù)據(jù)所構(gòu)建的溫度結(jié)構(gòu)模型圖3?右江盆地（上）及揚(yáng)子克拉通（下）巖石圈溫度、電阻率及含水量隨深度變化情況。(a和d)?溫度-深度剖面；紅色實(shí)線所示為干燥和含水條件下橄欖巖的固相線；綠色實(shí)線所示為地球物理約束得到的溫度-深度剖面；藍(lán)色方塊、圓圈和五角星代表華夏地塊新生代地幔包體估算得到的溫壓數(shù)據(jù)；(b和e)?電阻率-深度剖面（灰色及黑色實(shí)線）；彩色實(shí)線為不同礦物電阻率實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測(cè)得到的電阻率-深度剖面；(c和f) 不同礦物電阻率實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算得到的含水量-深度剖面；不同顏色圓圈代表新生代包體測(cè)量所得到的華夏地塊巖石圈地幔含水量值圖4?右江盆地巖石圈地幔水化及減薄機(jī)制示意圖相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》。本研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金以及中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所“十四五”自主項(xiàng)目聯(lián)合資助。論文信息：Yang,Z.（楊振）,Li,X.*（李鑫）,Deng,Y. （鄧陽(yáng)凡）,Yu,N.（余年）,Kong,W.（孔文新）,Chen,M.（陳明昊）,Chen,Y.（陳赟）,Bai,D. H.（白登海）,Teng,J. W. （滕吉文） (2025). Magnetotelluric evidence for lithospheric hydration and thinning beneath the Youjiang Basin in southwestern China. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,130,e2024JB029650. DOI: 10.1029/2024JB029650.論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2024JB029650
    2025-02-10
  • 廣州健康院開發(fā)新型單細(xì)胞譜系追蹤技術(shù)，揭秘細(xì)胞命運(yùn)之謎
    2025年1月28日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院彭廣敦研究團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞·報(bào)告》（Cell Reports）發(fā)表重要研究成果，成功開發(fā)出名為“DuTracer”的新型單細(xì)胞譜系示蹤技術(shù)。該技術(shù)通過巧妙結(jié)合兩種基因編輯工具CRISPR-Cas9和Cas12a，顯著提升了細(xì)胞譜系追蹤的精度和深度，為解析胚胎發(fā)育、器官再生及疾病機(jī)制提供了全新工具。2025年1月28日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院彭廣敦研究團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞·報(bào)告》（Cell Reports）發(fā)表重要研究成果，成功開發(fā)出名為“DuTracer”的新型單細(xì)胞譜系示蹤技術(shù)。該技術(shù)通過巧妙結(jié)合兩種基因編輯工具CRISPR-Cas9和Cas12a，顯著提升了細(xì)胞譜系追蹤的精度和深度，為解析胚胎發(fā)育、器官再生及疾病機(jī)制提供了全新工具。在生物學(xué)中，細(xì)胞譜系示蹤類似于繪制“細(xì)胞家族樹”，可追溯細(xì)胞從起源到分化的完整歷程。傳統(tǒng)方法常因技術(shù)限制導(dǎo)致信息記錄不全，而基于CRISPR的基因編輯技術(shù)雖提高了分辨率，卻存在“靶點(diǎn)間大片段刪除”的難題——這如同在記錄家族歷史時(shí)丟失了關(guān)鍵代際信息。 ?DuTracer的創(chuàng)新之處在于同時(shí)利用Cas9和Cas12a兩種核酸酶，并通過控制它們的激活時(shí)間，有效避免多靶點(diǎn)同時(shí)編輯引發(fā)的干擾。實(shí)驗(yàn)顯示，該技術(shù)在小鼠胚胎干細(xì)胞和類器官模型中成功降低了90%以上的有害刪除事件，記錄的細(xì)胞分裂層級(jí)更深，能更精準(zhǔn)地還原細(xì)胞分化路徑。研究團(tuán)隊(duì)在HEK293T細(xì)胞和小鼠胚胎類器官中驗(yàn)證了DuTracer的性能。結(jié)果顯示，該技術(shù)不僅能清晰區(qū)分心臟細(xì)胞的不同起源（如第一心域和第二心域），還首次揭示了“神經(jīng)中胚層前體細(xì)胞（NMPs）”的分化偏好性。例如，轉(zhuǎn)錄因子Foxb1被確認(rèn)為促進(jìn)NMP向神經(jīng)譜系分化的關(guān)鍵調(diào)控因子，其缺失會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育受阻，而中胚層特征增強(qiáng)。彭廣敦研究員表示：“DuTracer為單細(xì)胞水平的譜系追蹤設(shè)立了新標(biāo)準(zhǔn)。它不僅適用于胚胎發(fā)育研究，未來(lái)還可用于解析癌癥轉(zhuǎn)移、器官再生等復(fù)雜過程?！眻F(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化技術(shù)，探索其在人類類器官和動(dòng)物模型中的應(yīng)用。論文通訊作者為中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院彭廣敦研究員，第一作者為助理研究員陳城、博士后廖遠(yuǎn)鑫和博士生朱淼。研究獲國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金及廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目支持。論文鏈接DuTracer設(shè)計(jì)及其在類器官中的應(yīng)用示意圖
    2025-02-10
  • 亞熱帶典型小流域稻田周叢生物中微生物來(lái)源和群落構(gòu)建機(jī)制取得進(jìn)展
    稻田周叢生物是生長(zhǎng)于稻田土壤表面的微生物聚集體，主要由細(xì)菌、藻類、真菌和原生動(dòng)物等組成，在氮磷養(yǎng)分循環(huán)過程，特別是在面源污染中起重要作用。稻田周叢生物是生長(zhǎng)于稻田土壤表面的微生物聚集體，主要由細(xì)菌、藻類、真菌和原生動(dòng)物等組成，在氮磷養(yǎng)分循環(huán)過程，特別是在面源污染中起重要作用。明確稻田周叢生物中微生物來(lái)源及群落構(gòu)建過程，可以為調(diào)控稻田周叢生物的生長(zhǎng)，從而服務(wù)于稻田面源污染防控和固碳減排。本研究采集了亞熱帶典型小流域范圍內(nèi)的水稻田土壤、田面水和周叢生物樣本，利用擴(kuò)增子測(cè)序、SourceTracker和iCAMP分析了土壤和田面水微生物對(duì)周叢生物微生物來(lái)源的貢獻(xiàn)及其構(gòu)建機(jī)制。研究結(jié)果表明，周叢生物廣泛分布于水稻田中，且與稻田土壤相比，其細(xì)菌α多樣性較低，而真核生物多樣性較高；周叢生物中含有豐富的藍(lán)藻（13.5-33.5%）、綠藻（23.3-90.0%）、硅藻（5.4-40.9%）和線蟲（1.3-17.3%）。與土壤相比，田面水是周叢生物中真核生物更重要的來(lái)源（63.7% vs. 10.0%）；田面水和土壤對(duì)周叢生物中細(xì)菌的來(lái)源貢獻(xiàn)相當(dāng)（38.4% vs. 41.6%）。周叢生物微生物群落的構(gòu)建主要受同質(zhì)選擇、擴(kuò)散限制和生態(tài)漂移的驅(qū)動(dòng)；同質(zhì)選擇（50.9%）對(duì)真核生物群落的構(gòu)建更為重要，而隨機(jī)過程（即擴(kuò)散限制和漂移，61.5%）對(duì)周叢生物細(xì)菌群落的構(gòu)建更為重要。土壤銨氮和Olsen-P對(duì)周叢生物中的真核生物和細(xì)菌群落組成有重要影響。本研究結(jié)果揭示了稻田土壤、田面水和生態(tài)過程在塑造稻田周叢生物微生物群落中的作用，表明可以通過改善土壤和田面水養(yǎng)分條件來(lái)優(yōu)化周叢生物微生物組成，為防控稻田面源污染提供了一個(gè)新的視角。相關(guān)研究成果以O(shè)rigin and assembly characteristics of periphyton microbes in subtropical paddy fields: A case study in Tuojia catchment in Southern China為題發(fā)表在國(guó)際著名土壤學(xué)期刊Applied Soil Ecology上，沈健林研究員為論文通訊作者，李宗明和何杰為共同第一作者。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、湖南省杰出青年基金和青促會(huì)優(yōu)秀會(huì)員基金等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接稻田土壤、周叢生物和田面水中細(xì)菌（a）和真核生物（b）在門水平的微生物群落組成周叢生物中細(xì)菌（a）和真核生物（b）微生物來(lái)源貢獻(xiàn)不同生態(tài)過程對(duì)細(xì)菌（a）和真核生物（b）群落組裝的貢獻(xiàn)
    2025-01-28
  • 華南植物園對(duì)淫羊藿苷的穩(wěn)態(tài)化研究取得進(jìn)展
    淫羊藿苷是傳統(tǒng)中藥淫羊藿（Epimedium brevicornum Maxim.）的主要活性成分，具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、神經(jīng)保護(hù)等多種生物活性，在治療和預(yù)防骨質(zhì)疏松、神經(jīng)性及心血管疾病方面效果顯著。近年來(lái)，淫羊藿苷因其廣泛的生物活性和良好的藥用價(jià)值一直受到研究者的極大關(guān)注。然而，淫羊藿苷的水溶性差和口服生物利用度低，極大地限制了其在功能食品及醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，解決該問題對(duì)推進(jìn)淫羊藿苷在產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用具有重大意義。中國(guó)科學(xué)院華南植物園果蔬保鮮與加工團(tuán)隊(duì)利用豆奶為荷載材料，構(gòu)建富含淫羊藿苷的豆奶納米復(fù)合體系，增加了淫羊藿苷的溶解性和生物利用度；并結(jié)合超聲改性和超高壓處理，提高了豆奶-淫羊藿苷納米復(fù)合物的穩(wěn)定性。以上研究表明蛋白基納米復(fù)合物可能是解決淫羊藿苷較低水溶性和生物利用度的有效策略之一。然而，以上方法仍存在一些缺陷，如使用有機(jī)溶劑，且納米復(fù)合物荷載容量低。在后續(xù)的研究中，該團(tuán)隊(duì)通過限制性胰蛋白酶解技術(shù)獲得了具有較高免疫活性及較好界面活性和荷載能力的核桃蛋白水解物，并且通過簡(jiǎn)便環(huán)保的pH驅(qū)動(dòng)方法構(gòu)建核桃蛋白水解物-淫羊藿苷納米粒子。在該體系中，淫羊藿苷的水溶性和生物利用度分別提高了80倍和30倍，并進(jìn)一步研究了該納米體系可能的形成機(jī)制。然而，由于蛋白質(zhì)自身的理化性質(zhì)，該納米粒子的鹽離子、貯存及在低pH值穩(wěn)定性較差。因此，研究團(tuán)隊(duì)通過添加仙草多糖對(duì)納米粒表面進(jìn)行涂層，構(gòu)建三元納米復(fù)合物，提高了納米粒子的穩(wěn)定性，進(jìn)一步拓展其在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍（圖1）。該研究為異戊烯基類黃酮的穩(wěn)態(tài)化研究提供了思路。相關(guān)研究成果分別發(fā)表在食品領(lǐng)域知名期刊Ultrasonics Sonochemistry（《超聲化學(xué)》）、International Journal of Biological Macromolecules（《國(guó)際生物大分子雜志》）、Food Science and Human Wellness（《食品科學(xué)與人類健康》）和Journal of the Science of Food and Agriculture（《食品和農(nóng)業(yè)科學(xué)雜志》）上。華南植物園的博士研究生王金萍為第一作者，華南植物園楊寶研究員和溫玲蓉副研究員為通訊作者。相關(guān)研究得到了中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2022.106230https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.137913https://doi.org/10.26599/FSHW.2022.9250083https://doi.org/10.1002/jsfa.13666圖. 核桃蛋白水解物-淫羊藿苷納米粒子（WPHI）的復(fù)合作用及其三元納米復(fù)合物（MCP-WPHI）的穩(wěn)定性分析。<!--!doctype-->
    2025-01-26
  • 華南植物園揭示不同氣候區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相互作用時(shí)空分異及其影響因素的閾值效應(yīng)
    理解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（ESs）的協(xié)同和權(quán)衡效應(yīng)閾值以及在不同氣候區(qū)異質(zhì)性對(duì)于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理至關(guān)重要。該研究選擇了從半干旱到干旱氣候過渡帶的內(nèi)蒙古為研究對(duì)象，定量評(píng)估了該區(qū)域食物和牧草供應(yīng)、碳固定、生物多樣性、土壤保持、防風(fēng)固沙、水源涵養(yǎng)、產(chǎn)水量、空氣凈化和娛樂休閑等關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，并對(duì)兩個(gè)氣候區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系以及影響因素的閾值效應(yīng)進(jìn)行了研究。中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究中心劉紅曉副研究員等研究發(fā)現(xiàn)，沙漠草原的ESs分布呈現(xiàn)顯著的氣候差異，半干旱區(qū)的總ESs高于干旱區(qū)。然而，半干旱區(qū)ESs之間的權(quán)衡更加嚴(yán)重，且由于人為干擾，決定因素更加復(fù)雜和敏感。干旱區(qū)受自然因素影響，如荒地比例、氣溫、降水量和植被指數(shù)，而半干旱區(qū)則受景觀格局指數(shù)、人口密度和GDP的影響。主要影響因素存在明顯閾值，超過閾值后負(fù)面效應(yīng)加強(qiáng)。干旱區(qū)，荒地比例閾值為69%、降水量138mm和NDVI為0.48。在半干旱區(qū)，荒地比例閾值為43%，NDVI為0.38，最大斑塊指數(shù)為87.4%。該研究為溫帶沙漠草原生態(tài)恢復(fù)與分區(qū)管控提供了支持。相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Ecological Indicators（《生態(tài)指標(biāo)》）上。華南植物園劉紅曉副研究員為論文通訊作者。文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X25000287
    2025-01-26
  • 亞熱帶生態(tài)所科研人員發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的土壤生物網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)了土壤生態(tài)多功能性
    農(nóng)業(yè)干擾作為最常見和最嚴(yán)重的全球擾動(dòng)和全球變化的驅(qū)動(dòng)因子之一，對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)過程產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。農(nóng)田是糧食的主要來(lái)源，世界上巨大的人口壓力使人類不得不通過頻繁地耕作、施肥和使用農(nóng)藥等集約化做法來(lái)增加糧食產(chǎn)量。這些農(nóng)業(yè)做法導(dǎo)致土壤健康顯著下降、土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分流失以及土壤結(jié)構(gòu)變化。然而，對(duì)于農(nóng)業(yè)干擾如何影響土壤生物網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和穩(wěn)定性以及土壤多功能性之間的關(guān)系人們知之甚少。農(nóng)業(yè)干擾作為最常見和最嚴(yán)重的全球擾動(dòng)和全球變化的驅(qū)動(dòng)因子之一，對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)過程產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。農(nóng)田是糧食的主要來(lái)源，世界上巨大的人口壓力使人類不得不通過頻繁地耕作、施肥和使用農(nóng)藥等集約化做法來(lái)增加糧食產(chǎn)量。這些農(nóng)業(yè)做法導(dǎo)致土壤健康顯著下降、土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分流失以及土壤結(jié)構(gòu)變化。然而，對(duì)于農(nóng)業(yè)干擾如何影響土壤生物網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和穩(wěn)定性以及土壤多功能性之間的關(guān)系人們知之甚少。基于此，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所王克林研究員團(tuán)隊(duì)趙杰研究員在桂西北地區(qū)開展了區(qū)域尺度采樣，研究團(tuán)隊(duì)在該地區(qū)的兩種主要的土壤（石灰土和紅壤）上選取四種典型的農(nóng)用地，按農(nóng)業(yè)干擾梯度由低到高順序依次為牧草、甘蔗地、水稻田和玉米地。研究旨在揭示農(nóng)業(yè)干擾如何影響土壤生物網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和穩(wěn)定性以及闡明這些影響如何與土壤多功能性相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)干擾強(qiáng)度的增加提高了物種之間的競(jìng)爭(zhēng)，因此增加了土壤生物網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，但卻減少了土壤生物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。土壤微動(dòng)物（線蟲、原生動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物）可以通過自上而下的控制作用穩(wěn)定整個(gè)土壤生物群落。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，是土壤生物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性而不是土壤生物網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性或土壤生物多樣性能預(yù)測(cè)土壤多功能性的動(dòng)態(tài)。具體而言，一個(gè)穩(wěn)定的土壤生物群，包括細(xì)菌、真菌、古菌、線蟲、原生動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、病毒和藻類，支持高的土壤多功能性。特別是，土壤微動(dòng)物群穩(wěn)定性比其他的生物群對(duì)土壤多功能性有更大的貢獻(xiàn)?？偟膩?lái)說，研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)在全球農(nóng)業(yè)集約化不斷增加的背景下，土壤生物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性應(yīng)該被考慮為提高農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。上述研究成果以Stable soil biota network enhances soil multifunctionality in agroecosystems為題發(fā)表在領(lǐng)域國(guó)際知名期刊Global Change Biology上，研究得到該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（2022YFD1901000，U21A20189）等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接土壤生物網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和穩(wěn)定性的生物和非生物驅(qū)動(dòng)因素?土壤多功能性和土壤生物群落穩(wěn)定性的關(guān)系
    2025-01-25
  • 連發(fā)兩項(xiàng)重要成果！深圳先進(jìn)院科研團(tuán)隊(duì)為減毒活疫苗開發(fā)提供新策略
    北京時(shí)間1月15日18時(shí)，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（簡(jiǎn)稱“深圳先進(jìn)院”）合成生物學(xué)研究所研究員司龍龍團(tuán)隊(duì)在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然—微生物學(xué)》和《自然—化學(xué)生物學(xué)》上同期發(fā)表兩項(xiàng)重要研究成果。流感，是一種由傳播快、易變異的流感病毒引起的常見呼吸道傳染病。據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，每年全球大約有10億例季節(jié)性流感病例。接種疫苗是防控流感最經(jīng)濟(jì)有效的手段之一，“下一代疫苗的開發(fā)”在2021年被《科學(xué)》雜志列為125個(gè)前沿科學(xué)問題之一。北京時(shí)間1月15日18時(shí)，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（簡(jiǎn)稱“深圳先進(jìn)院”）合成生物學(xué)研究所研究員司龍龍團(tuán)隊(duì)在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然—微生物學(xué)》和《自然—化學(xué)生物學(xué)》上同期發(fā)表兩項(xiàng)重要研究成果。團(tuán)隊(duì)合影研究團(tuán)隊(duì)聚焦減毒活疫苗研發(fā)的關(guān)鍵共性難題，基于該團(tuán)隊(duì)前期建立的第一代蛋白降解靶向的減毒疫苗技術(shù)（簡(jiǎn)稱“PROTAR疫苗技術(shù)”），從介導(dǎo)病毒蛋白降解的E3泛素連接酶的多樣性、病毒蛋白和氨基酸位點(diǎn)的多樣性兩個(gè)方面，對(duì)PROTAR疫苗技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化迭代，分別建立PROTAR流感疫苗庫(kù)和第二代PROTAR疫苗技術(shù)，為更加安全、有效的減毒活疫苗開發(fā)提供了新思路。深圳先進(jìn)院為兩篇文章的第一單位和通訊單位。文章上線截圖中國(guó)科學(xué)院院士高福評(píng)價(jià)道，該工作極大豐富了PROTAR流感減毒活疫苗的多樣性，支撐PROTAR活疫苗系統(tǒng)評(píng)價(jià)與優(yōu)化，拓展了人們對(duì)PROTAR減毒活疫苗的認(rèn)知，該團(tuán)隊(duì)在PROTAR減毒活疫苗研究方向上的連續(xù)性工作為包括流感在內(nèi)的多種流行性病毒的減毒活疫苗設(shè)計(jì)提供了新思路、新方法。建立PROTAR流感疫苗庫(kù)，拓展疫苗多樣性傳統(tǒng)疫苗存在諸多局限，一方面，部分傳統(tǒng)疫苗免疫效果欠佳，難以應(yīng)對(duì)病毒頻繁變異；另一方面，一些疫苗安全性令人擔(dān)憂，可能引發(fā)嚴(yán)重不良反應(yīng)。此外，部分疫苗研制技術(shù)復(fù)雜、通用性差，研發(fā)周期長(zhǎng)且高度依賴研究人員經(jīng)驗(yàn)，也極大限制了疫苗的快速生產(chǎn)與廣泛應(yīng)用。2022年，司龍龍團(tuán)隊(duì)提出了PROTAR減毒活疫苗技術(shù)，相關(guān)成果發(fā)表于《自然—生物技術(shù)》。為進(jìn)一步提升疫苗效用及安全性，在此次《自然—微生物學(xué)》新發(fā)表的研究中，司龍龍團(tuán)隊(duì)基于前期研究，建立了PROTAR疫苗庫(kù)，拓展了PROTAR疫苗多樣性。病毒組裝自身結(jié)構(gòu)和行使生物學(xué)功能，很大程度上依賴病毒蛋白。據(jù)通訊作者司龍龍研究員介紹，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出獨(dú)特的“生命開關(guān)”元件——PTD，得以調(diào)控病毒蛋白的穩(wěn)定或降解?！癙ROTAR疫苗技術(shù)的設(shè)計(jì)原理是利用細(xì)胞中的蛋白質(zhì)降解機(jī)器——‘泛素-蛋白酶體系統(tǒng)’，將‘生命開關(guān)’元件PTD引入至病毒蛋白兩端，使得病毒在進(jìn)入正常細(xì)胞后，病毒蛋白被系統(tǒng)識(shí)別并降解，導(dǎo)致病毒復(fù)制能力減弱，實(shí)現(xiàn)病毒‘減毒’，從而將病毒變成潛在疫苗。”司龍龍說道。另一方面，為實(shí)現(xiàn)疫苗的高效制備，團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)功能缺陷的工程細(xì)胞。通過選擇性移除“生命開關(guān)”元件PTD，病毒蛋白得以保留并穩(wěn)定存在，使得PROTAR疫苗可以在疫苗制備細(xì)胞中高效復(fù)制，滿足大量制備的需求。在PROTAR疫苗設(shè)計(jì)中，病毒蛋白的特異性降解由PTD，以及其對(duì)應(yīng)的E3泛素連接酶決定。目前，在真核細(xì)胞中已經(jīng)鑒定出超過600種E3泛素連接酶，為PROTAR疫苗的多樣性設(shè)計(jì)提供了生物學(xué)基礎(chǔ)。司龍龍團(tuán)隊(duì)以流感病毒為研究模型，利用E3泛素連接酶的多樣性，設(shè)計(jì)并成功構(gòu)建了22類PROTAR疫苗株，拓展了PROTAR疫苗的種類，并展示出PROTAR疫苗的多樣性。此外，團(tuán)隊(duì)對(duì)PROTAR疫苗的安全性、免疫原性、免疫保護(hù)效果進(jìn)行了系統(tǒng)性的驗(yàn)證及評(píng)價(jià)，為開發(fā)更優(yōu)的、具有臨床轉(zhuǎn)化潛力的PROTAR疫苗候選株奠定基礎(chǔ)，有望促進(jìn)PROTAR疫苗技術(shù)的推廣應(yīng)用和臨床轉(zhuǎn)化。PROTAR疫苗2.0，提升疫苗技術(shù)靈活通用性團(tuán)隊(duì)開發(fā)的第一代PROTAR疫苗技術(shù)雖然顯示出良好的潛力，但該技術(shù)僅允許“生命開關(guān)”元件PTD裝載在病毒蛋白兩端（N端和C端），可能會(huì)限制技術(shù)在不同病毒中的廣泛應(yīng)用。司龍龍團(tuán)隊(duì)在《自然—化學(xué)生物學(xué)》新發(fā)表的研究中，將該技術(shù)進(jìn)一步升級(jí)，開發(fā)了PROTAR疫苗2.0，可支持PTD元件裝載在病毒蛋白的任意合適的位點(diǎn)，包括病毒蛋白兩端和內(nèi)部位點(diǎn)，有效地彌補(bǔ)了第一代PROTAR疫苗技術(shù)的缺陷。這一技術(shù)的改進(jìn)，不僅為PTD元件在病毒蛋白中的裝載提供了大量位點(diǎn)選擇空間，提高了技術(shù)靈活性和通用性，還能實(shí)現(xiàn)多個(gè)PTD元件在同一病毒顆粒中的同時(shí)裝載，從而提升疫苗的安全性。在犬腎細(xì)胞（MDCK細(xì)胞）、小鼠模型、雪貂模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)證明了PROTAR疫苗2.0具有良好的安全性、免疫原性、交叉免疫保護(hù)效果；并進(jìn)一步地在多種流感病毒中證明了其通用性，有望推廣至其他病毒疫苗的研制。司龍龍團(tuán)隊(duì)建立的PROTAR流感疫苗庫(kù)拓展了疫苗種類，豐富了人類防控病毒性流行性傳染病的“武器庫(kù)”。此外，開發(fā)的PROTAR疫苗2.0通過提升技術(shù)的靈活性和通用性，有望推動(dòng)流感疫苗安全性及有效性的升級(jí)，為防控流感和疫苗研發(fā)具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值。該兩項(xiàng)研究成果為流感疫苗研發(fā)提供了新思路。中國(guó)科學(xué)院院士趙國(guó)屏評(píng)價(jià)道，合成生物學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科，借鑒工程學(xué)原理，設(shè)計(jì)改造天然生物系統(tǒng)，或合成新的生物體系，揭示生命運(yùn)行規(guī)律（造物致知），變革生物體系工程化應(yīng)用（造物致用），在食品、醫(yī)藥、能源、環(huán)境、材料、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。該工作基于合成生物學(xué)研發(fā)新型疫苗技術(shù)，豐富了人們對(duì)抗傳染性疾病的武器庫(kù)，是合成生物學(xué)推動(dòng)生物醫(yī)藥發(fā)展的成功范例。
    2025-01-22