科研进展-凯发88
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近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（lto）詹海刚研究团队在海洋热浪影响浮游植物方面取得新进展。相关研究成果以“shifting responses of phytoplankton to atmospheric and oceanic forcing in a prolonged marine heatwave”为题发表于国际著名期刊limnology and oceanography《湖沼与海洋》，lto詹伟康助理研究员为论文第一作者，詹海刚研究员为通讯作者。
海洋热浪是指发生在海洋中的极端高温事件，其形成机制包括大气强迫（如太阳辐射、感热、潜热、风等）和海洋动力过程（如海洋平流、层结、垂向混合、上升流和ekman抽吸等），这些机制通过改变海洋混合层的营养盐供应或光照条件，对全球海洋浮游植物的分布与变化产生广泛的影响。当海洋热浪持续时间较短且机制较为单一时，浮游植物的响应通常变化不大。然而，对于一些持续时间较长的海洋热浪，其主导驱动因素可能会发生改变，这是否会对浮游植物响应带来重大转变目前还不清楚。另外，以往的研究主要关注热浪对海水叶绿素的影响，很少涉及浮游植物生物量和群落结构的响应。
研究团队基于卫星遥感和argo数据，发现发生在2015-2016年间热带东南印度洋的一个长热浪事件中（持续时长达372天），尽管表层海水表现出一致性增温信号，卫星观测的浮游植物（叶绿素浓度、生物量和粒径结构）响应却出现显著差异（图1）。在热浪的前半阶段（阶段1），海表叶绿素浓度和浮游植物生物量略微增加，整体的浮游植物粒径结构基本不变；然而在热浪的后半阶段（阶段2），叶绿素浓度和浮游植物生物量显著下降，且整体的群落结构朝更小粒径浮游植物转变。
浮游植物的不同响应主要受海洋热浪的不同物理驱动因素调控。阶段1海表增温主要受大气因素（海表净热通量增加）主导，此阶段混合层变浅，近表层水体层结增强，但同时也存在上升开尔文波，这些因素使得该阶段混合层内总体营养盐变化不大，因而叶绿素和生物量等变动不大。阶段2海洋热浪则主要受海洋过程（下沉开尔文波）主导，此阶段海洋波动大大减弱了该海域的季节性上升流，导致混合层内营养盐显著减少，造成叶绿素浓度和生物量的下降，进而扩大小粒径浮游植物的生长优势（图2）。研究团队进一步对该海域1998-2020期间所有热浪事件进行统计分析，结果表明由大气主导的海洋热浪倾向于增加该海域浮游植物叶绿素浓度和生物量，而海洋过程主导的热浪则相反，与2015/2016的长热浪事件基本一致。
上述结果表明，即使在同一个海洋热浪事件中，因为主要驱动因素的变化，浮游植物响应也可能会发生显著转变。由于表层变暖信号的连续性，这种转变很容易被忽视。因此，在综合评估海洋热浪（尤其是长期热浪）对浮游植物的影响时，必须关注整个事件中驱动机制的变化。特别是在全球变暖背景下，海洋热浪的发生频次将增加，持续时间将变长，对海洋热浪物理机制进行厘清和分类显得更有必要。
本研究得到了科技部重点研发计划项目（no. 2022yfc3103800）、中科院国际合作项目（no. 133244kysb20190031）、国家自然科学基金（nos. 42276186, 42276027, 42106169, 42006026, 41906026）、中科院青促会（no. 2021343）、南海海洋研究所发展项目（no. scsio202204）、广东省基金（no. 2023a1515010966）、广州市科技计划项目（nos. 202201010487, 2023a04j0188）、热带海洋环境国家重点实验室自主项目（no. ltozz2102）、以及中国-斯里兰卡联合科教中心的共同资助。
相关论文信息：zhan, w., zhang, y., he, q. and zhan, h*. (2023), shifting responses of phytoplankton to atmospheric and oceanic forcing in a prolonged marine heatwave. limnology and oceanography. https://doi.org/10.1002/lno.12388
文章链接： https://doi.org/10.1002/lno.12388
图1. 2015/2016热带东南印度洋（a）海洋热浪累积强度和（b）海表温度时间序列。（c-f）热浪期间叶绿素浓度（chl）、生物量（cphyto）、细胞着色度（θ）和群落结构（csd slope）时间序列。其中红线为热浪期间的量值，蓝线为气候态平均值，蓝色阴影表示一倍标准差范围，灰色阴影表示热浪时间段。
图2. 2015/2016 热带东南印度洋海洋热浪影响浮游植物机制图。
2023-06-16
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近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（omg）研究员李伟的“海底地貌与沉积动力学”研究团队联合国内外多位科学家，系统研究了南海西北部平缓陆坡区（<0.5°）一个孤立存在的海底峡谷群，并揭示了其形成机理及演化过程。该研究成果已发表在国际地貌学期刊geomorphology（《地貌学》）上，李伟为论文第一作者，李伟与广州海洋地质调查局教授陈泓君为本文通讯作者。
海底峡谷是广泛分布在主被动大陆边缘和海岛周缘的狭长型地貌单元，其重要性在于能够作为陆源碎屑、有机质和污染物进入深海的主要通道，同时对油气富集、海洋碳汇和生态环境也有着重要影响。海底峡谷的形成机理常常能够反映长时间尺度的深水沉积过程，也记录着区域沉积物供给、构造活动和海平面变化等重要信息。然而，海底滑坡如何控制海底峡谷的形成过程目前仍尚不明确。
研究人员以南海西北陆缘为研究区，通过海底多波束测深与二维多道地震数据，详细研究了该研究区海底峡谷群的地貌形态和内部地质结构。研究结果表明，在相对平缓陆坡上（<0.5°）发育的海底峡谷群底部存在海底滑坡沉积物（又称为块体沉积搬运体系：mtc），而在峡谷群周围并未观察到其他海底峡谷、水道及冲沟（图1）。研究人员认为，由海底滑坡形成的负地形为输送到下陆坡的沉积物提供了可容纳空间，并能够捕获沉积物重力流，从而促进mtc顶部海底峡谷的形成。此外，三条海底峡谷的西南侧壁发现了侧向沉积体，表明它们受等深流作用影响而向东北方向迁移；而峡谷内部的小规模mtc则表明它们经历过多次由海平面变化控制的侵蚀-充填过程，现今高海平面最终导致海底峡谷群孤立存在于平缓陆坡上（图2）。
这项研究结果不仅揭示了海底滑坡在海底峡谷初始形成过程中的关键作用，而且明确了相对海平面变化对平缓陆坡区海底峡谷演化过程的重要影响。
研究工作得到了广东省自然科学基金-杰出青年项目、国家自然科学基金面上项目、三亚崖州湾科技城海南省联合项目及中国科学院率先行动“人才引进计划”的共同资助。
相关论文信息：li, w.*, li, s., alves, t. m., jing, s., chen, h.*, & zhan, w. (2023). initiation and evolution of an isolated submarine canyon system on a low-gradient continental slope. geomorphology, 108746.
论文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0169555x23001666
图1南海西北陆缘海底峡谷群位置图及海底多波束地形图
图2海底峡谷形成及演化过程模式图
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2023-06-19
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斑岩矿床是世界cu的主要来源，超大型与大中型斑岩矿床岩浆特征异同一直是研究的热点及难点。目前研究普遍认为斑岩成矿岩浆富地幔或新生下地壳物质、富水、富硫、高氧化。其中，岩浆富水，早期达到水饱和、出溶大量的流体萃取金属迁移沉淀是斑岩成矿的必经过程，超大型及大中型斑岩矿床岩浆多具相似富水‘’指标参数‘，如相似富水矿物组成（角闪石、黑云母斑晶）、高sr/y比值、高锆石(eun/eu*)*10000/y比值等，难以区分超大型与大中型斑岩成矿岩浆水含量差异。成矿岩浆水含量与成矿规模间是否存在相关性仍存较大争议。
针对以上科学问题，中国科学院广州地球化学研究所黄文婷助理研究员、夏小平研究员、梁华英研究员与爱尔兰trinity college dublin 的michael stock副教授开展合作，选取我国藏东后碰撞期玉龙斑岩成矿带的玉龙超大型、多霞松多大型、扎拉嘎中型斑岩矿床为研究对象，在系统对比三个矿床成矿岩浆源区、岩浆氧逸度、水含量、硫含量等地球化学参数的基础上，分析了它们的锆石水含量、磷灰石挥发分组成特征，以揭示形成不同规模斑岩矿床成矿岩浆挥发分演化过程及岩浆水含量异同。取得以下重要认识：
1.玉龙成矿带超大型、大型及中型斑岩矿床岩浆均源自新生下地壳部分熔融，具有富水、高氧逸度、富硫的特征，现有的 “矿物地球化学成矿指标” 没有明显差异。
2.成矿斑岩锆石中见岩浆期原生流体包裹体（图1），且磷灰石均记录了成矿岩浆从早期到晚期f/cl升高，而cl/oh比值逐渐降低的演化趋势（图2），表明成矿岩浆在锆石结晶时均已达到了水饱和，出溶独立的流体相。
3. 锆石h 2o、h 及oh -含量（图3）及磷灰石的f/cl比值均与成矿规模呈正相关关系，磷灰石的cl/oh比值与成矿规模呈负相关关系，表明在三个矿床中，玉龙超大型斑岩矿床成矿岩浆具有最高的岩浆水含量，最早出溶流体，释放了最多的水，并从熔体中萃取了最多的cl和cu，从而有利于大规模成矿。
4. 在其他成矿条件具备的情况下，成矿岩浆的水含量是控制斑岩成矿规模的重要因素，越富水的岩浆越有利于超大型斑岩矿床的形成。
综上，本文提出了斑岩成矿岩浆水含量与成矿规模关系模型（图4）。本研究不仅揭示了岩浆水对超大型斑岩成矿形成的控制，同时还为岩浆挥发分研究提供了新的思路：锆石水可精准反映其结晶时岩浆的水含量，结合系统的矿物岩石学研究，可揭示侵入岩浆系统的挥发分组成与演化，在岩浆-热液成矿系统及古岩浆系统中均具良好的应用前景。
论文信息：wenting huang（黄文婷）, michael j. stock, xiao-ping xia（夏小平）*, xiaoming sun（孙晓明）, zexian cui（崔泽贤）, ouyang liuyun（欧阳柳芸）, jian zhang（张健）, xilian chen（陈喜连）, yi zheng（郑义）, and huaying liang（梁华英）*. determining the impact of magma water contents on porphyry cu fertility: constraints from hydrous and nominally anhydrous mineral analyses. gsa bulletin (2023)，doi: https://doi.org/10.1130/b36871.1
论文链接
图 1 成矿斑岩中典型锆石cl特征及锆石中原生流体包裹体
图2 磷灰石cl/oh与f/cl比值关系
图 3 锆石中h 2o(ppm), h 及oh -含量与成矿规模间的关系
图4 岩浆水含量与斑岩成矿规模关系模型
2023-06-14
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该研究发现破坏亲代组蛋白传递可导致肿瘤表观遗传谱改变，促进肿瘤进化，最终促进肿瘤生长和转移。
6月10日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所、深圳合成生物学创新研究院甘海云课题组在nature communications（自然通讯）发表了题为impaired histone inheritance promotes tumor progression的文章，该研究发现破坏亲代组蛋白传递可导致肿瘤表观遗传谱改变，促进肿瘤进化，最终促进肿瘤生长和转移。
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恶性肿瘤是严重威胁人类健康的致死性疾病，肿瘤的耐药性和缓解后的复发是导致肿瘤难治的重要原因。既往研究发现，有些肿瘤在治疗前和治疗后其复发的肿瘤细胞基因组并无差异，然而肿瘤的表型却产生了巨大变化，进一步的研究发现表观遗传在这些复发肿瘤中发挥了重要作用。dna甲基化和组蛋白修饰作为表观遗传的两个重要组成因素主要负责调控基因的时空表达，他们的精准的跨细胞遗传保证了细胞的特征。表观遗传的异常与很多疾病，包括肿瘤的发生相关。
在染色质复制的过程中，亲代组蛋白被复制体分开，而携带表观信息的组蛋白h3-h4四聚体不会分开，并可以被mcm2-pola1轴或pole3/4回收到新合成的dna链上，这使得染色质状态得以在子细胞中维持。研究团队和其他实验室的既往研究发现破坏mcm2与组蛋白结合的结构域或敲除pole3可以导致小鼠胚胎干细胞和酵母的亲代组蛋白传递失常，但其在肿瘤细胞中是否发挥相似的功能尚不清楚，组蛋白的遗传在肿瘤发生发展中角色也尚不为人所知。
为了深入探讨组蛋白遗传在肿瘤进展中的作用，甘海云团队在人类乳腺癌细胞中通过突变mcm2与组蛋白结合的结构域或敲除pole3成功构建了组蛋白遗传受损的肿瘤细胞模型，并发现破坏肿瘤细胞的组蛋白遗传后，肿瘤细胞的表观遗传谱发生了剧烈的改变（图1）。
其中h3k27me3的分布变化最为剧烈，h3k27me3是兼性异染色质的标志，主要负责抑制基因转录。组蛋白遗传失衡后，h3k27me3在基因启动子处出现了严重的丢失，其丢失造成大量基因的去抑制，其中包括上皮细胞增殖、分化以及上皮间质转化（emt）等大量与肿瘤进展相关的基因，进而导致了这些通路的异常激活（图2）。
研究团队将组蛋白遗传受损的乳腺癌细胞原位植入小鼠乳腺，发现其生长显著增快，侵袭性增强，小鼠肺转移明显增多（图3）。进一步的单细胞测序揭示了组蛋白遗传受损的细胞在植入体内后出现了两个新的亚群，这两个亚群是导致肿瘤细胞的快速增殖和侵袭性增强的主要因素。随后的谱系追踪结果显示，组蛋白遗传受损后肿瘤细胞更容易获得适应性优势从而形成优势克隆，这些新出现的具有优势的克隆促进了肿瘤细胞的进化（图4）。
该研究首次直接证明了破坏组蛋白遗传可导致肿瘤细胞表型发生改变。更重要的是，为肿瘤表观遗传的理解提供了一种新的思路。组蛋白遗传被破坏后，子代细胞不能完全继承亲代细胞的转录记忆模式，从而造成肿瘤细胞基因表达的多样性，从而为肿瘤的进化提供驱动力。该机制的发现也为针对表观遗传的肿瘤治疗提供了新的理论依据。
中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所、深圳合成生物学创新研究院甘海云研究员为论文的唯一通讯作者。助理研究员田聪聪、周嘉琦、博士生李欣然为论文的共同第一作者。该工作获得了国家合成生物学重点研发计划，国家自然科学基金重大项目，中国科学院战略性先导科技专项，国家自然科学基金面上项目、青年项目、广东省自然科学杰出青年基金及深圳合成生物学创新研究院等项目的支持。
图1. 组蛋白遗传受损导致肿瘤细胞的表观遗传谱剧烈改变
图2. 破坏组蛋白遗传重构h3k27me3分布，并导致肿瘤进展相关基因的去抑制
图3. 组蛋白遗传受损促进乳腺肿瘤生长和转移
图4. 组蛋白遗传受损促进肿瘤进化
图5. 组蛋白遗传受损通过重构h3k27me3的分布促进肿瘤进化
2023-06-12
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紫花红豆（ ormosia purpureiflora ）为豆科红豆属植物，是我国二级重点保护野生植物，其模式标本于1935年采自广东龙门，模式标本仅一份带花标本，残破。1981年，南昆山调查队在广东龙门县南昆山林场竹坑墇采集到了紫花红豆标本（带果） ，现存放于中国科学院华南植物园标本馆。但1981年之后的40多年时间里，多个植物调查团队都未在南昆山保护区找到该物种。目前，紫花红豆引证标本少。紫花红豆和博罗红豆为广东省特有分布种，野生资源稀少，此次调查，将为红豆属植物的分布及生境研究提供新资料，同时也是特有植物博罗红豆、紫花红豆种群研究的重要材料。南昆山野外考察。
紫花红豆（ormosia purpureiflora）为豆科红豆属植物，是我国二级重点保护野生植物，其模式标本于1935年采自广东龙门，模式标本仅一份带花标本，残破。1981年，南昆山调查队在广东龙门县南昆山林场竹坑墇采集到了紫花红豆标本（带果），现存放于中国科学院华南植物园标本馆。但1981年之后的40多年时间里，多个植物调查团队都未在南昆山保护区找到该物种。目前，紫花红豆引证标本少。
为推动中国珍稀濒危植物的保护和广东省红豆中心创建工作，中国科学院华南植物园生物多样性与生态安全研究组余恩萍和郭腾辉，在“广东省重点领域研发计划”项目子课题“华南珍稀濒危植物繁育技术与野外回归”、广东省林业局“全省植物迁地保护体系规划和国家重点保护植物迁地保护扩繁”项目和“广东珍稀特有野生植物及药用植物调查、监测、保育与应用示范”项目的资助下，于2023年5月底～6月初，在广东龙门南昆山省级自然保护区开展紫花红豆的调查。
通过此次调查，华南植物园科研人员重新发现了紫花红豆在南昆山保护区内的天然分布点。这一分布点处于保护区边缘，数量少，干扰大，需要加强保护。同时，调查还发现南昆山有博罗红豆ormosia boluoensis分布，这是南昆山保护区的新记录物种，此物种之前仅在广东象头山国家级自然保护区内有分布记录。此次博罗红豆新发现分布点的记录，刷新了博罗红豆分布纬度的最北端。
红豆属植物具有重要的经济和观赏价值，均为我国的重点保护野生植物。紫花红豆和博罗红豆为广东省特有分布种，野生资源稀少，此次调查，将为红豆属植物的分布及生境研究提供新资料，同时也是特有植物博罗红豆、紫花红豆种群研究的重要材料。
博罗红豆 ormosia boluoensis
紫花红豆 ormosia purpureiflora
紫花红豆 ormosia purpureiflora
南昆山野外考察
2023-06-09
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燃气热泵（ghp）是一项可同时提供空间制冷、制热及生活热水的先进节能技术。与电热泵（ehp）相比，具有一次能源利用率（per）高、所需配电容量小，低温下制热性能几乎不衰减等优势。中国科学院广州能源研究所储能技术研究室冯自平研究员团队自2006年主持科技部863计划项目“燃气热泵（ghp）研制关键技术”起，就燃气热泵技术开展了系列研究，近3年累计公开发表专利12项、软著7个，制定企业标准91项。
燃气热泵（ghp）是一项可同时提供空间制冷、制热及生活热水的先进节能技术。与电热泵（ehp）相比，具有一次能源利用率（per）高、所需配电容量小，低温下制热性能几乎不衰减等优势。中国科学院广州能源研究所储能技术研究室冯自平研究员团队自2006年主持科技部863计划项目“燃气热泵（ghp）研制关键技术”起，就燃气热泵技术开展了系列研究，近3年累计公开发表专利12项、软著7个，制定企业标准91项。
近期中国科学院广州能源研究所储能技术研究室冯自平研究员团队在ghp技术的多模式性能实验研究、数值模型构建及控制技术等方面取得了多项创新性研究成果，并在此基础上实现了ghp技术的产业化。数十余篇科技论文成果在applied thermal engineering、international journal of refrigeration, thermal science and engineering progress, 《化工进展》《太阳能学报》等国内外知名专业期刊上相继发表。主要研究成果简介如下：
1. 开发了国内首套使用燃气发动机驱动r410a制冷剂开启式涡旋压缩机的高能效ghp系统实验平台（含空气源及水源），开展多模式运行的性能实验研究。在空气源ghp系统上开展制冷、制热、制冷 生活热水联供、制热 生活热水联供及纯生活热水共计5种模式运行的性能实验研究，在水源ghp（wghp）系统上进行冷热联供特性的实验研究；在不同运行模式中考察了出水温度、发动机转速、环境温度、进水流量、制冷负荷率等因素对ghp系统性能的影响。研究将ghp系统的一次能效（per）解耦成热泵能效（cop）与发动机热效率（ηeng）两个参数进行研究，得到了per变化的本质原因；在-20 ℃超低温环境下针对多种余热回收方式（mode-1~mode-4）进行了具体对比分析，补充了低温制热实测数据空白；wghp系统的总per和余热回收率（rrec,res）分别为2.479~3.532和70.90%~83.50%，表明了系统具有较高能效的同时还具有良好的余热回收效果。相关成果链接如下：
原文链接：
（1）https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.118863
（2）https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2022.10.017
（3）https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120538
（4）https://doi.org/10.1016/j.tsep.2023.101726
（5）10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-1340
2. 开展了ghp系统的数值模拟研究，包含动力系统数值模拟研究和无外输电力的ghp系统模型模拟研究。研究首次建立了燃气热泵余热回收系统的多元回归模型，并创新性地设计出一种实验过程及通用算法，可以有效分析缺乏厂商信息参数的压缩机的内部深层耦合规律。研究发现涡旋压缩机的机械效率和？效率在典型工况下分别为68.20%~97.52%和55.71%~77.12%。针对缺电和完全无电场景，创新性首次提出了一种无外输电力的热泵系统（nehp），包含发动机变转速与定转速的两种nehp系统。对比nehp-g与电热泵（ehp）两系统经济性时需要考虑当地气电比rge，rge小于等经济气电比（rge,eq）时，nehp-g具有比ehp更优的经济性。相关成果链接如下：
原文链接：
（6）https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120015
（7）10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0854
3. 提出了一种ghp嵌入式控制系统，可以实现系统的灵活精准控制。研究介绍了多输入输出控制模块、发动机控制模块、蒸发温度控制模块、人机交互模块等ghp核心控制模块的设计原则和方法，阐述了ghp控制器如何与发动机ecu实时可靠通讯，进而实现发动机转速、启停等控制。随着外部环境和热负荷的不断变化，ghp系统具有滞后、非线性和时变特点，需要实时调整发动机档位，通过精细化控制实现ghp系统的出水温度快速逼近并稳定在目标值。通过主控制器对发动机转速和蒸发器过热进行双闭环控制，可以保证ghp冷热水机系统出水温度的稳定性和准确性。
原文链接：
（8）https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2022.09.020
（9）10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1776
ghp系统多模式运行原理示意图
（通过相关阀体调节便可实现5种运行模式自由切换）
2023-06-09
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该工作首次鉴定出一系列未知的宽宿主范围（broad host range，bhr）质粒，并发现bhr质粒能携带适应性基因在全球各种环境中广泛传播，提供了认识肠道生态系统及耐药性基因传播的新见解。
北京时间6月8日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所马迎飞课题组在国际期刊核酸研究（nucleic acids research）发表题为 “global transmission of broad-host-range plasmids derived from the human gut microbiome” 的文章。该工作深度分析并揭示了大量人肠道质粒，首次鉴定出一系列未知的宽宿主范围（broad host range，bhr）质粒，并发现bhr质粒能携带适应性基因在全球各种环境中广泛传播，提供了认识肠道生态系统及耐药性基因传播的新见解。
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质粒是微生物染色体外可移动的遗传元件。肠道微生物组中含有庞大的肠道质粒组，是肠道生态系统中水平基因转移事件的重要参与者。携带适应性基因的bhr质粒可以大幅度地跨系统发育类群转移，促进不同的宿主适应不同环境。研究bhr质粒的传播机制及其携带的元件对理解菌群演化、抗生素抗性的全球传播以及质粒元件工程化等方面具有重要意义。
过去，科学家们从临床等各种环境中零星分离表征了少数bhr质粒，但因缺乏大规模且系统的研究，人们对其的理解依旧缺乏。生物信息学的发展令研究者可以从宏基因组中大规模分析并组装质粒序列，但现有工具仍不足以准确解析肠道质粒的宿主范围而辨别bhr质粒。本研究基于培养组学所得的人类肠道细菌分离株的基因组草图，鉴定并表征了分离株所携带的质粒样序列（plasmid-like sequences，plss），并分析其准确的宿主范围、环境稳定性与普遍性、携带基因以及传播和进化轨迹。
在该研究中，科研团队开发了一套鉴定plss的分析方法（图1a）。以人类肠道细菌分离株的基因组草图为样本，团队筛选得到大量的plss，并发现其广泛分布在不同属的细菌宿主中（图1b）。这些plss可以进而被分组为拟质粒簇（plasmid-like clusters，plcs），并进一步检查负责复制、动员、接合或稳定的质粒骨架基因，并鉴定其大小与完整性（图1c）。团队进一步将高完整性(＞60%)的plcs与公共数据库中的质粒序列进行了比较，构建了全序列相似网络，并将序列划分为103个网络分型组（图1d与1e），结果表明网络布局与复制子类型一致。分析的plcs存在数种复制子类型，其中有许多plcs复制子未知，形成了多个独立网络分型组，显示了在人类肠道微生物组中鉴定的plcs的新颖性和多样性。
以不同国家的肠道宿主样本为参考，团队在前述plss集中鉴定了402个能跨属传播的plcs，其中部分plcs在不同国家的样本中均有检出。以多样性为前提，对代表的175个宽宿主范围plcs分析，团队发现拟杆菌属、埃希菌属和双歧杆菌属是这些宽宿主范围plcs最常见的宿主，并且不同的组别（group）显示出不同的宿主分布差异（图2a、2b与2c）。其中宿主范围最宽的plcs（clstr_417）可以横跨5个门、24个属传播。团队还发现，对于测试的宽宿主范围plcs，有61.2%的plcs可以稳定存在至少150天，或是其广泛传播的基础（图2d）。
由于质粒常携带适应性基因，团队重点分析了人肠道质粒编码的抗生素耐药性基因，毒力基因和碳水化合物活性酶基因（图3）。结果发现，在分析的plcs中，有6.3%（339个）的plcs携带耐药性基因，个别plcs甚至携带多达7种耐药性基因。不同种类的抗生素基因显示出不同的宿主分布差异也提示肠道微生物组可以作为抗性基因库。类似的宿主特异性分布现象也在碳水化合物活性酶基因上出现，其中，拟杆菌是该类基因最常见的宿主。大肠杆菌是携带拥有毒力基因plcs最多的宿主(95.8%)。有趣的是，可能是由于拥有更大的基因组，接合型的bhr质粒携带这三类适应性基因的频率高于可移动型的bhr质粒。
以不同国家人肠道、猪肠道以及污水厂的宏基因组样本为参照，团队发现22.91%的plcs可以在不同环境生态位中存在（图4a）。plcs也广泛的跨人群存在（图4b），且不同生活习惯能造成plcs种类分布差异（图4c）。其中，13个bhr质粒在不同人群中高度流行（流行率>10%），其中代表性的bhr质粒clstr_599，以大于16.5%的流行率存在于所有人群中，并出现在所有环境生态位中（图4d）。bhr质粒也携带了抗生素抗性基因广泛出现在不同的人口和环境样本中，可能极大地促进了args以及其他适合基因在各种环境中的传播（图4e）。通过构建单倍型网络，团队还分析了代表性质粒clstr_599的进化和传播轨迹，发现其在细菌门与环境之间的传播极为迅速，所有传播时间都发生在0 ~ 10年前，并在人群中定植多次。团队还强调，正是clstr_599复制机制的通用性介导了clstr_599大幅的跨宿主转移。
综上，本研究对人类肠道质粒进行了系统挖掘，鉴定了一系列具有宽宿主范围且在全球广泛传播的质粒，为深入了解人体肠道质粒组多样性与新颖性提出全新见解，并突出了质粒对全球人类健康的潜在影响。此外，由于人肠道细菌多为非模式菌，当前对于肠道细菌的编辑缺少合适的基因编辑工具。本研究发现的广宿主质粒在肠道细菌和噬菌体基因组编辑领域将具有巨大的应用潜力。
中科院深圳先进院马迎飞研究员为该文章的通讯作者，杨丽丽为文章第一作者。该研究得到中科院先导b（xdb29050501）、深圳合成生物学创新研究院等项目的资助。该研究也得到先进院周豪魁、胡政、戴磊以及华大基因邓子卿的支持和帮助。
图1 人肠道细菌分离株中plss的鉴定与特性分析
图2 人类肠道质粒跨系统发育和地理地域的分布和持久性
图3 plcs附属基因在plss中的分布
图4 plcs在不同生态位和人群中的流行率
2023-06-09
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印度与亚洲大陆新生代持续的汇聚挤压，在藏南形成了一系列东西向（如拉萨地区的冈底斯山、特提斯喜马拉雅的康马-库拉岗日山）及南北向（如拉萨地区的念青唐古拉山和隆格尔山和特提斯喜马拉雅的雅拉香波-空布岗山）的山脉（图1）。目前普遍认为这些东西向山脉的形成主要与南北向汇聚下的挤压变形和伸展挤出有关。然而，南北向山脉的形成机制尚不清楚。 大量的野外观察发现，南北向山脉主要位于高地形区域，且多为南北向裂谷的肩部（图1），表明其形成与地表隆升及东西向伸展密切相关。值得注意的是，很多南北向山脉出露有新生代淡色花岗岩，显示了二者可能具有密切的成因联系：南北向构造（山脉 裂谷）的形成很可能与地壳深熔有关。因此，深熔花岗岩则可能是解决南北向山脉形成机制的关键对象。
针对上述科学问题，中国科学院广州地球化学研究所的博士后范晶晶、张修政副研究员、马林研究员和王强研究员等人合作，选择对东特提斯喜马拉雅雅拉香波-空布岗南北向山脉（错那裂谷肩）进行研究，并且识别出沿该山脉分布的一条新生代长英质侵入岩带（图2a）。锆石、独居石年代学和全岩地球化学研究表明，该带岩石主要发育三期：47-42 ma、35-34 ma和24-14 ma。其中，中始新世侵入岩主要分布在裂谷带北部，而渐新世、中新世侵入岩则出露于整个裂谷带（图2c）。中始新世和早渐新世花岗岩类具有埃达克质特征，表明在印度-欧亚大陆碰撞以来在南北向挤压作用下喜马拉雅地块地壳持续增厚，而中新世淡色花岗岩和南北向英安质岩脉的侵位很可能与地壳韧性伸展有关。早渐新世以来，深熔形成的花岗岩出露于整个裂谷带（图2c），表明早渐新世可视为造山带由南北向挤压向东西向伸展的转折期。喜马拉雅地区强烈的中始新世和中新世岩浆活动以及同期变质作用，表明两期地壳弱化事件。弱化的地壳在持续地印度-亚洲汇聚下会局部隆升，而隆升造成的重力梯度会促使地壳侧向流动，从而引发初始东西向伸展；随后，弱带的持续挤出并伴随着岩浆侵出最终可形成南北向山脉（图3）。该研究为藏南地区地表隆升和东西向伸展机制提供了新的认识。
图1 喜马拉雅及藏中南构造-地形及研究区位置图
图2 雅拉香波-空布岗南北向山脉新生代长英质岩浆岩及其年龄分布
图3 青藏高原初始东西向伸展及南北向山脉形成模式图
本研究成果近期发表在地学著名期刊《 geological society of america bulletin》上。本项研究受到国家自然科学基金（42021002和42202046）和青藏高原第二次科考（2019qzkk0702）等项目的联合资助。
论文信息：fan, j.-j.(范晶晶), zhang, x.-z.* (张修政), ma l. (马林), wang q. (王强), jiang, z.-q. (姜子琪), xia, x.-p. (夏小平), wei, g.-j. (韦刚健), wang, z.-l. (王子龙), zhou, j.-s. (周金胜), li, q.-w. (李奇维), liu, x. (刘潇), huang, t.-y. (黄彤宇), zhang, m.-y. (张妙燕), liu, j.-h. (刘金恒), 2023. formation of eocene–miocene felsic magmatic rocks along n–s-trending yardoi-kongbugang mountain ranges in the eastern himalaya: new insights into surface uplift and the initiation of e–w extension in southern tibet. geological society of america bulletin, https://doi.org/10.1130/b36617.1.
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2023-06-09
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喜马拉雅新生代花岗岩的岩石成因是理解喜马拉雅造山带演化的关键。然而，这些花岗岩是否能代表原生熔体尚不清楚，且其岩浆源区的性质也存在较大争议。放射性成因同位素（如sr-nd同位素等）已被广泛用于识别岩浆源区以及岩浆侵位过程中可能混染的组分，但这些数据可能存在多解性。近年来研究表明，一些稳定同位素体系（如b和mo等）在揭示花岗岩的源区组成及岩浆产生、演化过程等方面具有较大的潜力。
针对上述科学问题，中国科学院广州地球化学研究所的博士后范晶晶、王强研究员与张修政副研究员等人合作，选择对东特提斯喜马拉雅雅拉香波穹隆新生代花岗岩（图1）进行b-mo同位素研究。这些花岗岩可主要划分为低硅（sio 2< 70wt.%）和高硅（sio 2 > 70 wt.%）两类，形成时代包括中始新世、早渐新世和中新世，整体上相比典型喜马拉雅淡色花岗岩具有较富na特征，部分具有高sr/y特征，且两类花岗岩具有相似的sr-nd同位素组成。本次研究主要取得了以下进展：
1. 低硅花岗岩和高硅花岗岩具有明显不同的b同位素组成（图2），分别为-10.6‰ ~ -6.89‰ 和 -19.4‰ ~ -11.4‰，表明两者具有不同的源区组成。低硅花岗岩的b同位素组成相比喜马拉雅变沉积岩和淡色花岗岩偏重，结合其不富集的sr-nd同位素及埃达克质地球化学特征，我们认为低硅花岗岩主要形成于下地壳变基性岩的部分熔融。高硅花岗岩与喜马拉雅变沉积岩的b同位素变化范围相近，但其与低硅花岗岩相似的sr-nd同位素比值表明高硅花岗岩的源区组成可能主要为含有相对不富集组分的变沉积岩（朗杰学群）；
2. 高硅花岗岩的δ 11b与k 2o、rb、zr和rb/sr呈负相关，与sr/y和δ 98/95mo 呈正相关（图2），反映了变泥质岩熔融过程中外部变质流体的参与（图3），因为变质流体相对原岩很可能富集重的b-mo同位素组成，而且流体参与的地壳深熔通常会导致熔融温度降低，并促进长石分解。
上述工作表明喜马拉雅新生代花岗岩组分多样性主要受源区控制，可为研究大型造山带演化过程中的物理和地球化学响应提供线索。
图1 喜马拉雅造山带地质及采样位置图
图2 雅拉香波穹隆新生代低硅及高硅花岗岩b-mo同位素特征
图3 雅拉香波穹隆新生代高硅花岗岩源区流体参与b同位素模拟
本研究成果近期发表在地学著名期刊《geochemistry, geophysics, geosystems》上。本项研究受到国家自然科学基金（42021002）和青藏高原第二次科考（2019qzkk0702）等项目的联合资助。
论文信息：fan, j.j. (范晶晶), wang, q.* (王强), wei, g.j. (韦刚健), li, j.(李杰), ma, l. (马林), zhang, x.z.* (张修政), jiang, z.q. (姜子琪), ma, j.l. (马金龙), zhou, j.s. (周金胜), li, q.w. (李奇维), wang, z.l. (王子龙), liu, x. (刘潇), huang, t.y. (黄彤宇), zhang, m.y. (张妙燕), 2023. boron and molybdenum isotope evidence for source-controlled compositional diversity of cenozoic granites in the eastern tethyan himalaya. geochemistry, geophysics, geosystems，in press.
2023-06-09
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近期，鼎湖山国家级自然保护区在开展日常鸟类监测过程中，发现厚嘴绿鸠（ treron curvirostra ）和楔尾绿鸠（ t . sphenurus ） 。经查阅文献，确认厚嘴绿鸠和楔尾绿鸠是鼎湖山鸟类新纪录，也是广东省鸟类新纪录，两者均属国家二级重点保护野生动物。相关成果已于2023年6月6日发表在《陆地生态系统与保护学报》 （ http : / / www . ldstxtybhxb . com/cn/article/doi / 10.12356 / j . 2096-8884 . 2023-0002 ）上，鼎湖山保护区志愿者梁晓慧和练育芳最早在鼎湖山拍摄到这两种鸟类新纪录，并给保护区提供精美照片。楔尾绿鸠（雄性）和厚嘴绿鸠（雌性）。
近期，鼎湖山国家级自然保护区在开展日常鸟类监测过程中，发现厚嘴绿鸠（treron curvirostra）和楔尾绿鸠（t. sphenurus）。经查阅文献，确认厚嘴绿鸠和楔尾绿鸠是鼎湖山鸟类新纪录，也是广东省鸟类新纪录，两者均属国家二级重点保护野生动物。
厚嘴绿鸠和楔尾绿鸠均为鸟纲鸽形目鸠鸽科绿鸠属的鸟类。2022年12月9日，一只厚嘴绿鸠雌性个体最早在鼎湖山保护区被拍摄到；该鸟体型中等（体长约 25 cm），其外侧覆羽的宽形黄色边缘特征明显，上下嘴基有红色；虹膜外圈橙红色、内圈灰蓝色，嘴短而厚、淡黄绿色，嘴基两侧珊瑚红色；眼周裸皮蓝绿色，额至头顶灰色，上体橄榄绿色（雄性翅上覆羽有紫栗红色斑块）；初级飞羽黑色，内侧覆羽具狭形黄白色边缘、外侧覆羽具宽形黄色边缘；尾下覆羽黄白色，最长覆羽具橄榄绿色横斑，较短的羽基绿色；脚珊瑚红色。而楔尾绿鸠雄性个体于次日（12月10 日）被记录，发现时正与厚嘴绿鸠雌性个体在一起活动觅食；该鸟体型中等（体长约 33 cm），其肩部紫红色斑块明显，再加上尾下覆羽棕黄和腹部黄绿色等特征；虹膜外圈红色、内圈浅蓝色，嘴淡蓝色；眼周裸皮淡蓝色，头、颈及下体黄绿色，胸略带橙色；上背、肩灰色沾紫红色，中、小覆羽有大块紫红色斑；尾呈楔形、橄榄绿色，尾下覆羽淡棕色；脚红色。
相关成果已于2023年6月6日发表在《陆地生态系统与保护学报》（http://www.ldstxtybhxb.com/cn/article/doi/10.12356/j.2096-8884.2023-0002）上，鼎湖山保护区志愿者梁晓慧和练育芳最早在鼎湖山拍摄到这两种鸟类新纪录，并给保护区提供精美照片。\
鼎湖山保护区作为中国第一个自然保护区，经过67年的精心保护，森林覆盖率长期保持在98%以上，生物多样性富集度高。近年来，鼎湖山的物种新纪录不断涌现，包括有蓝歌鸲、斑尾鹃鸠、黑冠鳽、黑眉柳莺、大波矍眼蝶、三色波带花蚤和丽罗花金龟等。此外，鼎湖山保护区也是我国生物多样性就地保护的启航地，正在不断探索生物多样性保护的新举措和谱写人与自然和谐共生的绿色发展新篇章。
厚嘴绿鸠（雌性）
楔尾绿鸠（雄性）
楔尾绿鸠（雄性）和厚嘴绿鸠（雌性）
2023-06-09