科研进展--中国科学院广州分院

2026年5月8日，中国医学科学院血液学研究所和中国科学院广州生物医药与健康研究院组成的联合团队在国际顶级血液学期刊Blood发表题为Procr+ endothelial progenitor cells govern hematopoiesis through fine-tuning mesenchymal stem cell niche signals的论文，明确了Procr⁺内皮细胞作为骨髓核心微环境调控者的作用，深化了对造血调控机制的理解，也为靶向骨髓血管微环境研发促进骨髓移植效率的新策略提供了重要的依据。2026年5月8日，中国医学科学院血液学研究所和中国科学院广州生物医药与健康研究院组成的联合团队在国际顶级血液学期刊Blood发表题为Procr+ endothelial progenitor cells govern hematopoiesis through fine-tuning mesenchymal stem cell niche signals的论文，明确了Procr⁺内皮细胞作为骨髓核心微环境调控者的作用，深化了对造血调控机制的理解，也为靶向骨髓血管微环境研发促进骨髓移植效率的新策略提供了重要的依据。造血干细胞能够分化为几乎所有类型的成熟血液细胞，造血干细胞移植（骨髓移植）已广泛用于临床白血病的治疗。在成年哺乳动物生理稳态下，造血干细胞主要长期定植于骨髓中。骨髓内的血管内皮细胞、间充质干细胞及神经等共同构成骨髓造血微环境，形成复杂的信号网络，调控造血干细胞的维持、增殖和迁移。项目团队前期发表在Cell Stem Cell和Nature Communications的研究表明，骨髓血管内皮细胞中存在Apln+和Caveolin-1+特异性亚群，在移植后参与骨髓血管再生和造血重建。但骨髓中是否存在其它功能性骨髓血管内皮亚群，目前尚不清楚。此次研究发现骨髓内存在一群具有祖细胞特性的Procr+内皮细胞新亚群，该亚群在辐照移植后大量扩增，是驱动移植后骨髓血管再生的关键。在内皮细胞中敲除Procr会严重损害骨髓血管的完整性及其正常功能，同时干扰间充质干细胞向成脂和成骨的谱系分化，最终导致造血功能受损，具体表现为造血干细胞自我更新能力下降及髓系偏好性分化。机制研究表明，Procr不仅是干细胞标志物，还在细胞通讯中作为功能性信号受体发挥双重作用：Procr通过结合HSPA8，促进Foxc2核转运，增强骨髓内皮细胞中Dll4表达，从而维持间充质干细胞与内皮细胞相互作用所需的Dll4-Notch3信号轴。中国医学科学院血液学研究所程辉研究员、程涛院长，Toshio Suda研究员，以及广州健康院陈奇研究员是这项工作的共同通讯作者。这项工作得到广州健康院自主部署项目的支持。论文链接论文模式图

2026-05-16

华南植物园揭示亚热带常见造林树种养分获取策略的协同-权衡机制

亚热带人工林建设中，氮肥施用普遍，但不同造林树种对氮添加的响应差异显著，其根系形态、根际微生物群落与羧酸盐分泌等养分获取策略的协同-权衡机制尚不明确，制约了树种特异性养分管理策略的制定及人工林碳汇功能的提升。中国科学院华南植物园全球变化生态学研究团队以马尾松（Pinus massoniana）、木荷（Schima superba）和海南红豆（Ormosia pinnata）三种亚热带常见造林树种为对象，开展了为期2年的氮添加盆栽控制实验，系统探究氮肥施用下根系形态、根际微生物、酶活性及羧酸盐分泌的响应及其与氮磷吸收的关系。结果表明：氮添加显著促进了马尾松和木荷的地上、地下生物量积累及氮磷吸收，但对海南红豆无显著影响。冗余分析进一步揭示，马尾松的氮磷吸收与根际羧酸盐分泌量正相关（羧酸盐介导的“挖掘”策略）；木荷与微生物生物量正相关（微生物介导的“协作”策略）；海南红豆则主要依赖豆科共生固氮，与根际功能性状的关联较弱。该研究揭示了三种树种在氮添加条件下截然不同的根际养分获取策略，表明人工林树种可通过功能互补（如羧酸盐分泌树种活化磷素、固氮树种供给氮素、菌根树种拓展吸收范围）缓解单一养分限制。这一发现扩展了根系空间经济型谱理论，将根系形态、微生物协作与根系分泌物纳入多维框架，深化了对植物养分获取种间分化机制的认知，为亚热带人工林树种配置优化与养分管理提供了科学依据。相关成果以“Species‑specific nutrient acquisition strategies in subtropical afforestation tree species under nitrogen fertilization”为题发表于国际期刊Plant and Soil（《植物和土壤》）上。中国科学院华南植物园博士研究生邱思慧为第一作者，闫俊华研究员与江军副研究员为共同通讯作者，澳大利亚CSIRO王应平研究员参与研究。该研究获国家自然科学基金重点项目、广东省基础与应用基础研究基金面上项目及广州市科技计划项目支持。论文链接：https://doi.org/10.1007/s11104-026-08498-4图1. 马尾松、木荷、海南红豆氮磷吸收与土壤性质及根系形态的关系图2.马尾松、木荷、海南红豆根际养分获取策略概念图

2026-05-15

广州能源所在锂离子电池健康状态在线评估方面取得进展

精准评估锂离子电池的健康状态并及时掌握其容量衰退趋势，是保障锂电储能系统安全、高效运行的关键。然而传统方法在识别容量衰退拐点（如“膝点”）时，往往高度依赖完整的容量退化曲线。此外，在实际运行工况中，在线估计的容量退化曲线极易受到噪声和波动的干扰，导致对特征突变点的实时准确捕捉面临巨大挑战。精准评估锂离子电池的健康状态并及时掌握其容量衰退趋势，是保障锂电储能系统安全、高效运行的关键。然而传统方法在识别容量衰退拐点（如“膝点”）时，往往高度依赖完整的容量退化曲线。此外，在实际运行工况中，在线估计的容量退化曲线极易受到噪声和波动的干扰，导致对特征突变点的实时准确捕捉面临巨大挑战。近期，中国科学院广州能源研究所储能技术研究团队针对上述难题取得新进展，提出了一种新颖的锂离子电池容量衰退特征突变点在线识别框架，在NCA（镍钴铝三元锂电池）、NCM（镍钴锰三元锂电池）及LFP（磷酸铁锂电池）三种类型电池上进行了验证。该研究首先聚焦于充电阶段的容量增量曲线，截取了恒流充电结束前的短时数据作为健康因子，实现了对电池当前可用容量的快速、准确估算。在此基础上，研究团队融合了动态窗口调整、加权滑动窗口以及多阶段验证与去重机制，开发出改进的累积和（CUSUM）算法，用于精准定位容量衰减曲线中的全局特征突变点。研究结果表明，该改进算法展现出了卓越的精确性与实时响应能力，对突变点识别的平均误差仅为 16.42 个循环，平均响应延迟低至 4.20 个循环。此外，该策略表现出极强的工况适应性，不仅能够有效识别常规的非线性老化衰退模式，还能敏锐捕捉早期的异常容量跳水现象。上述成果有效打破了传统算法对完整循环数据的依赖，其所实现的高效在线识别，将为电池的本体设计优化、动态运行策略制定以及退役电池的梯次利用等多种应用场景，提供重要的评估指标与科学的决策依据。相关研究成果以 Online identification of characteristic change points in capacity degradation trajectories of lithium-ion batteries 为题发表于国际能源领域学术期刊 Applied Energy。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2026.127581图1锂离子电池特征变化点在线识别策略框架图2 改进CUSUM算法框架

2026-05-15

中国科学院广州能源所车网互动V2G示范项目获广州市首批试点扶持

近日，中国科学院广州能源研究所联合广州公交集团下属捷电通综合能源公司建设的“车网互动V2G充放电设备及场站建设项目”入选广州市首批车网互动试点扶持项目，并获得广州市促进工业和信息化产业高质量发展专项资金支持。近日，中国科学院广州能源研究所联合广州公交集团下属捷电通综合能源公司建设的“车网互动V2G充放电设备及场站建设项目”入选广州市首批车网互动试点扶持项目，并获得广州市促进工业和信息化产业高质量发展专项资金支持。该项目面向新能源汽车与新型电力系统协同互动需求，聚焦车网互动灵活性资源关键技术研发与示范验证，旨在为广州市推动车网互动规模化应用提供技术支撑和示范基础。示范项目面向园区典型用能场景，依托广州能源研究所园区V2G示范场站，搭建集双向充放电、运行监测、数据采集与资源聚合管控于一体的综合验证平台。针对V2G灵活资源高效利用需求，项目提出“出行规律识别—V2G潜力评估—充放电管控优化”全链条智能决策方法，自主研发V2G资源聚合智能管控平台，并融合空中移动充电机器人等设备，探索更加灵活、高效的充放电服务模式。通过真实场景下的试验运行，项目将为车网互动技术在园区级应用中的运行特性分析、场景适配和优化调控提供数据支撑，并服务虚拟电厂、新能源就地消纳等应用场景。此次项目入选广州市首批车网互动试点扶持项目，将进一步推动广州能源所在车网互动与新型储能领域的技术积累、成果转化和产业应用，为新型电力系统建设及“双碳”目标实现贡献科技力量。广州能源研究所园区V2G示范场站

2026-05-15

Nature Geoscience：研究揭示极区冰下天然气水合物系统甲烷释放新机制

近日，中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员联合英国曼彻斯特大学、贝尔法斯特女王大学及丹麦和格陵兰地质调查局等国际团队，在‍‍‍‍‍Nature Geoscience上发表最新研究成果，揭示了甲烷水合物与气候变化之间的一种全新反馈机制。研究首次证实，在冰川消退期，融水驱动的地下水冲刷可导致海洋沉积物中的甲烷水合物发生快速“溶解”（扩散主导）。这一发现意味着，极地地区由气候变暖引发的温室气体释放，可能比此前科学界预期的来得更快、更剧烈。近日，中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员联合英国曼彻斯特大学、贝尔法斯特女王大学及丹麦和格陵兰地质调查局等国际团队，在Nature Geoscience上发表最新研究成果，揭示了甲烷水合物与气候变化之间的一种全新反馈机制。研究首次证实，在冰川消退期，融水驱动的地下水冲刷可导致海洋沉积物中的甲烷水合物发生快速“溶解”（扩散主导）。这一发现意味着，极地地区由气候变暖引发的温室气体释放，可能比此前科学界预期的来得更快、更剧烈。全球大陆边缘和多年冻土区储藏了约1800吉吨（Gt）的甲烷，构成全球碳循环中最大的甲烷储库之一。传统观点普遍认为，随着全球变暖或海平面下降，温度和压力变化会导致水合物发生热力学分解，进而释放大量甲烷。然而，由于热传导速率极低以及潜热效应，基于热力学模型的估算表明，升温引发的分解和释放过程可能需要上千年之久。因此，天然气水合物失稳被视为一种在百年尺度上影响不大的缓慢气候反馈过程。研究团队依托国际大洋钻探计划（IODP）400航次的岩心测试数据，结合三维反射地震资料，对格陵兰西北部陆架的天然气水合物系统开展了系统分析。地震剖面上清晰识别出似海底反射层（BSR）及其下伏的游离气，表明该区域具备充足的甲烷来源。然而，在理论上应当富含甲烷的水合物稳定带内，IODP钻孔却探测到大范围“低甲烷、低盐度”异常区。同时，冰川接地带向海一侧广泛发育的海底麻坑，也印证了该区域曾发生过大规模的流体逃逸。综合上述证据，研究团队提出了一种新的水合物失稳机制模型：在末次冰期旋回中，冰川消融形成的巨大冰下水力梯度驱动了局部地下水的流动。由冰川融水转化的大量淡水向下渗透，冲刷冰下沉积物。低盐度且甲烷未饱和的淡水直接进入水合物稳定带，如同“温水化糖”一般，绕过温度和压力的限制，引发水合物的快速“溶解”，进而将大量甲烷释放入海。冰川融水冲刷释放甲烷水合物模式图这一重大突破证实，水合物稳定带并不能完全“锁住”甲烷。相比于需要数千年尺度的水合物分解机制，融水冲刷机制的响应极其迅速——只要温度超过冰点即可启动。这意味着，储藏着巨量碳的极区水合物系统，对气候变暖的敏感程度远超现有模型的预测。随着当前格陵兰岛和南极洲冰盖消退速度的不断加快，冰下融水冲刷引发的水合物溶解，有望成为未来极地碳循环反馈中一条至关重要但迄今尚未被纳入评估的新路径。在预测未来极地气候反馈时，除传统的温压条件外，必须将高纬度地区的水文过程、盆地几何形态及冰盖动力学等要素一并考虑。这对于理解过去、现在及未来气候背景下温室气体的动态演化，具有重大的科学意义。该研究获得国家留学基金委资助（No.202304910164）。论文引用信息：Wang, J., Newton, A. M. W., Huuse, M., Cox, D. R., Perez, L. F., Knutz, P. C.. Gas hydrate dissolution triggered by subglacial groundwater flushing during deglaciation. Nature Geoscience （2026）. https://www.nature.com/articles/s41561-026-01978-3

2026-05-14

广州能源所在发展中国家电动汽车充电基础设施优化研究方面取得新进展

近期，中国科学院广州能源研究所能源战略与碳资产研究中心蔡国田研究员团队在发展中国家城市电动汽车充电基础设施优化规划方面取得新进展。近期，中国科学院广州能源研究所能源战略与碳资产研究中心蔡国田研究员团队在发展中国家城市电动汽车充电基础设施优化规划方面取得新进展。当前，发展中国家电动汽车充电基础设施部署仍不完善，制约了清洁交通发展及城市减排进程。例如，埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴正面临汽车保有量增长、交通拥堵和空气质量恶化等问题，科学规划充电基础设施成为推动电动汽车普及的重要环节。该研究以亚的斯亚贝巴为例，构建了一种面向发展中国家城市的电动汽车充电基础设施集成优化框架，结合Bass扩散模型和自适应遗传算法（AGA），对22 kW、50 kW和150 kW多功率充电站的空间与时间布局进行优化。其中，Bass 扩散模型用于预测电动汽车采用趋势及市场潜力（图1）。图1 Bass模型预测的2030年电动汽车普及率及模型拟合诊断结果研究表明，采用“居民区密集部署22 kW充电站、商业区设置50 kW充电设施、主要交通走廊沿线建设150 kW快充枢纽”的混合配置方案，可使约95%的用户距离充电站保持在4至7公里范围内（图2），并使接入距离、排队延迟和能源成本最高降低35%。结果表明，合理的站点选址和容量配置比单纯增加充电站数量更有助于提升网络运行效率。图2 各模式充电站的空间距离分布：从左至右(a)模式1、(b)模式2、(c)模式3该研究为资源受限城市提供了一种可复制、数据驱动的电动汽车充电基础设施规划工具，可为发展中国家城市开展公平、经济高效且兼顾电网约束的充电网络建设提供参考。研究成果面向非洲快速城市化地区的现实需求，展示了我国科研团队在低碳交通基础设施规划、可再生能源利用和城市能源系统优化方面的技术支撑能力，对拓展与非洲国家在绿色交通、城市能源规划和可持续发展领域的国际合作具有积极意义。研究获得了中国国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、中国工程院项目以及广东省发展和改革委员会能源局的资助。相关研究成果以论文Optimal siting of electric vehicle charging stations in a developing city using adaptive genetic algorithm: Addis Ababa case study为题发表于Sustainable Energy Technologies and Assessments期刊。博士研究生Gada Gashe Hora为第一作者，蔡国田研究员为通讯作者。原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213138826000445

2026-05-14

南海海洋所研究团队基于涡旋锋面观测揭示海洋内部亚中尺度对称不稳定形成机制

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）经志友团队，在海洋内部亚中尺度对称不稳定的形成过程与动力机制研究方面取得新进展。相关研究成果发表在国际期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上，LTO博士研究生王祎凡为第一作者，研究员经志友为通讯作者，合作者包括南京信息工程大学教授董济海、中国海洋大学教授陈朝晖和教授杨海源。海洋涡旋锋面亚中尺度过程（水平尺度100米~10公里、时间尺度数小时~数天）能够驱动高达百米每天的强烈垂向运动，是海洋内部及海洋与大气之间物质热量垂向交换的重要通道。“亚中尺度对称不稳定”是涡旋锋面海域的一类重要物理过程，它能从背景地转流汲取能量，引发沿等密度面的垂向翻转运动并增强垂向物质热量交换。传统观点认为，对称不稳定的发生需要存在反气旋位涡，而海洋内部无法直接大量产生反气旋位涡。关于真实海洋内部是否存在亚中尺度对称不稳定及其产生过程与物理机制等关键科学问题，长期以来缺乏现场观测和定量科学证据。本研究基于高分辨率现场观测并结合拉格朗日粒子追踪实验和诊断分析，揭示了海洋内部亚中尺度对称不稳定的形成机制，阐明了反气旋位涡从边界层向海洋内部输送的完整动力路径。研究结果表明，即使在大气向海洋注入气旋位涡阶段，在远离边界层的海洋内部仍存在反气旋位涡，有利于对称不稳定的发展。通过位涡收支和锋生趋势诊断分析发现，锋面通风和锋生次级环流能将表层反气旋位涡以超过100米/天的垂向速度沿等密面向下输运至200米以深（混合层深度约40米），为驱动海洋内部亚中尺度对称不稳定提供了关键条件。本研究基于高分辨率观测证据揭示了大气强迫与锋生次级环流耦合驱动海洋内部亚中尺度对称不稳定形成的物理机制，从亚中尺度动力学新视角，为深入理解海洋内部及海洋-大气之间垂向物质热量交换和收支平衡等基础难题提供了新的科学证据。该研究由国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目共同资助完成。相关论文信息：Wang, Y., Jing, Z., Dong, J., Chen, Z., & Yang, H. (2026). The subsurface symmetric instability at a Kuroshio extension submesoscale front. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2025JC023433.原文链接： https://doi.org/10.1029/2025JC023433图1 （a, b）分别为现场观测的温度和侧向浮力梯度；（c）拉格朗日粒子追踪轨迹，颜色表示PV。

2026-05-13

南海海洋所研究团队揭示季节性径流淡水调制亚中尺度过程的动力机制

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）经志友团队，在季节性径流淡水调制亚中尺度过程的动力机制方面取得新进展。相关研究成果发表在国际期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上，LTO博士后段玮为第一作者，经志友研究员为通讯作者，合作者还包括河海大学教授程旭华、河海大学博士研究生周益飞、法国布雷斯特大学物理与空间海洋学实验室（LOPS）教授Jonathan Gula、博士Dante Campagnoli Napolitano和教授Xavier Carton。在孟加拉湾北部，河口径流是该海域重要的淡水来源，通过产生强密度锋面和层结结构有效调控局地亚中尺度动力过程的形成和发展。亚中尺度过程能够驱动高达百米每天的强烈垂向运动，是海洋内部及海洋与大气之间物质热量垂向交换的重要通道。然而，河流淡水输入如何影响该海域亚中尺度过程变化及其物理机制，目前尚缺乏深入理解。本研究通过高分辨率数值模拟并结合动力诊断分析，系统探究了河口淡水注入对孟加拉湾北部亚中尺度动力过程的影响与机制。研究结果表明，河口淡水注入通过改变水平浮力梯度和混合层深度，调控混合层内的垂向速度，进而改变上层海洋的垂向浮力通量。具体而言，淡水注入抑制了混合层内的垂向热通量，同时增强表层垂向盐度通量，但也抑制了表层以下的垂向盐度通量。垂向浮力通量的变化，直接影响着斜压不稳定的能量转化过程，并调制亚中尺度不稳定的活跃程度。上述影响存在显著的区域性差异：西部海域的亚中尺度活动增强，而东部海域则被削弱。本研究揭示了河口淡水输入并非简单地增强或抑制区域亚中尺度过程，其影响取决于侧向浮力梯度与垂向混合及混合层深度变化之间的竞争关系。研究结果表明，准确刻画河口淡水注入是提升海洋数值模式对沿海多尺度动力过程模拟能力的关键。本研究由国家自然科学基金项目资助完成。相关论文信息：Duan, W., Jing, Z., Cheng, X., Zhou, Y., Gula, J., Napolitano, D. C., & Carton, X. (2026). Seasonal river discharge modulates submesoscale dynamics in the northern Bay of Bengal. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2025JC023844. 原文链接：https://doi.org/10.1029/2025JC023844图1 孟加拉湾海域主要动力过程示意图。图2 亚中尺度系数（SMI）与亚中尺度动能（SKE）的分布。（a、b）SMI的空间分布及有无径流差异；（c、d）R1、R2区域SMI垂向分布；（e、f）对应区域的SKE垂向分布。

2026-05-13

华南植物园揭示亚马逊森林碳周转时间的空间格局及气候驱动机制

中国科学院华南植物园武东海研究员团队联合康奈尔大学等多家国际科研机构，在量化亚马逊森林生物量碳周转及其对气候变化响应研究方面取得重要进展，成功揭示亚马逊森林碳周转时间的空间格局及气候驱动机制。热带森林储存了全球超过60%的植被生物量，是地球上最重要的陆地碳库之一，在调节全球碳循环和维持气候稳定方面发挥着关键作用。森林能否稳定地固碳，不仅取决于树木生长的速度，也受到树木死亡速率的影响。科学上，研究人员常用“碳周转时间”来衡量这一过程。简单来说，它反映的是碳在森林植被中的平均停留时间：停留时间越长，说明森林的长期碳储存能力越强；停留时间越短，则意味着森林中的碳流转更快，长期碳储存能力下降。长期以来，关于热带森林碳周转时间的研究多依赖站点观测。由于热带森林生态系统复杂、区域差异显著，有限的样地数据难以揭示大范围内碳周转时间的空间格局及其驱动机制。因此，亚马逊森林中碳究竟能停留多久，不同区域为何存在差异，一直缺乏系统认识。针对这一科学问题，研究团队以“地球之肺”亚马逊热带雨林为对象，融合卫星遥感和森林样地观测数据，提出了基于遥感的树木死亡尺度扩展方法，揭示了亚马逊森林树木死亡的空间分布特征。在此基础上，研究进一步构建了亚马逊森林生物量碳周转时间的空间分布图，并结合可解释机器学习模型，系统分析了气候和环境因子对碳周转时间的影响。研究发现，亚马逊森林碳周转时间在空间上存在明显差异，不同地区森林“留住碳”的能力并不相同。此外，研究还发现，对流风暴（常伴随短时强降水和强风等剧烈天气过程）是调控亚马逊森林生物量碳周转时间的重要气候因子，其相对重要性甚至超过了干旱胁迫指标。这意味着，除了之前科学家通常关注的极端干旱，风暴等极端天气事件同样会通过增加树木死亡和森林扰动，加快森林碳周转过程。在未来情景预测方面，研究进一步显示，到本世纪末，在低排放情景下，亚马逊森林碳周转时间平均将缩短约3%；在高排放情景下，平均缩短幅度可达约15%。这表明，随着未来大气干旱加剧和对流风暴活动增强，亚马逊森林中碳在植被中的停留时间可能进一步缩短，长期碳储存能力面临下降风险。研究人员认为，这项成果有助于深化对热带森林碳汇稳定性形成机制的认识，也为改进地球系统模型中有关生物量碳周转过程的参数化方案提供了科学依据，从而提升未来气候变化背景下森林碳汇的预测能力。相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Nature Climate Change（《自然-气候变化》）。论文链接：https://doi.org/10. 1038/s41558-026-02639-4图1. 亚马逊森林生物量碳周转时间的空间格局及其环境驱动因子

2026-05-13

华南植物园在豆科长柄山蚂蟥属的分类与演化研究获进展

在生物地理学中，东亚与北美东部之间存在着一种经典的间断分布模式：许多生物类群在东亚和北美东部均有分布，却在中间广阔地理区域“缺席”。这种令人着迷的分布格局究竟是如何形成的？近日，一项由中国科学院华南植物园和广东省林业科学研究院科研团队主导完成的研究，通过对豆科长柄山蚂蟥属（Hylodesmum）的系统发育基因组学分析，首次揭示了这一属植物“先西进后返乡”的复杂双向迁移历史。长柄山蚂蟥属的分布破解分类难题：基于基因组数据的系统重建长柄山蚂蟥属虽然物种数量不多（传统认知约13种），却是豆科植物中呈现东亚-北美东部间断分布的类群之一。然而，该属内部的亲缘关系，以及它与两个近缘属——单节豆属（Monarthrocarpus）和杯柱蚂蟥属（Verdesmum）之间的界限，长期以来争议不断，困扰着分类学家。为彻底澄清这一问题，研究团队整合了三类独立的基因组数据：叶绿体全基因组、核糖体DNA（nrDNA），以及353个低拷贝核基因。通过对全部已知分类单元的密集取样，团队首次在基因组尺度上重建了该属及其近缘类群的高分辨率系统发育树。与此前仅依赖少数几个DNA片段的研究相比，本研究的系统发育树均获得极高的统计支持，为分类修订奠定了坚实框架。研究结果明确显示：杯柱蚂蟥属（Verdesmum）实际上嵌套于长柄山蚂蟥属内部，而单节豆属（Monarthrocarpus）则与二者亲缘关系较远。形态学上，杯柱蚂蟥属与长柄山蚂蟥属共享一系列关键特征：稀疏的假总状花序、初级和次级苞片的存在、无花盘、单体雄蕊、荚果的荚节之间严重缢缩、具柄的荚果以及种子缺少边状假种皮等。杯柱蚂蟥属的分布区（马来西亚及巴布亚地区）也与长柄山蚂蟥属的生态偏好高度吻合。值得注意的是，用于区分两属的“扩张柱头”可能实际上并不可靠——研究者在长柄山蚂蟥属中也偶尔观察到扩张柱头。据此，团队提出分类修订新方案：将杯柱蚂蟥属并入长柄山蚂蟥属，同时保留单节豆属的独立属级地位。长柄山蚂蟥属的形态花色与叶缘：比传统性状更自然的属下划分性状在长柄山蚂蟥属内部，研究进一步发现了两个主要分支（Clade H1和H2）。令人惊讶的是，传统上用于属下划分的三个分类性状——花萼裂片长度、初级苞片形状和花大小——并不自然。此前被广泛接受的二分系统未能得到分子数据支持，其中sect. Repanda被证实为非单系类群。相比之下，花色和叶缘特征在界定两个分支时表现出完美的一致性：· Clade H1：橙红色花 + 小叶边缘不规则波状· Clade H2：粉紫色至紫粉色花（罕见白色）+ 小叶边缘全缘基于这些形态与分子整合证据，团队提出了新的属下分类系统：重新定义了浅波叶组sect. Repanda（仅保留H. repandum和H. longipes），而将原浅波叶组的H. williamsii以及新并入的H. hentyi共同归入长柄山蚂蟥组sect. Hylodesmum。澄清物种复合体：核-质冲突揭示“叶绿体捕获”事件对于长期困扰分类学家的长柄山蚂蟥复合体（H. podocarpum complex）和疏花长柄山蚂蟥复合体（H. laxum complex），研究团队进行了较大规模的全面取样：在两复合体中，核基因（nrDNA）数据强烈支持各亚种的单系性，而叶绿体基因组数据却显示它们并非单系。这种核-质冲突的最佳解释是近期发生的“叶绿体捕获”事件——即不同物种在杂交后，通过反复回交，一方捕获了另一方的叶绿体基因组。该解释得到了以下证据的支持：全属一致的二倍体染色体数（2n = 22）、叶绿体在被子植物中的母系遗传特性，以及各亚种同域分布的地理格局。更重要的是，研究团队在野外观察到，长柄山蚂蟥复合体的不同成员（如fallax、oxyphyllum、podocarpum）在同一栖息地中共存的场景，例如浙江天目山和湖南张家界，它们各自保持鲜明的形态特征和核基因谱系。这符合现代物种概念中“即使存在基因流动，种群仍可演化为能够共存而不融合的独立单元”的观点。综合以上证据，团队将两个复合体中的各亚种全部提升为物种等级，分别处理为4个和5个独立物种。此外，研究还澄清了多个名称的分类地位：将H. lancangense、H. duclouxii、H. podocarpum var. japonicum、H. taiwanianum作为异名；并将贵州特有种H. laxum subsp. lateraxum提升为种级H. guizhouense。至此，长柄山蚂蟥属全球共确认包含18个物种。基于完整nrDNA和ITS序列的长柄山蚂蟥属及近缘类群的系统发育关系穿越白令陆桥的“返乡”之旅：哺乳动物介导的双向扩散基于分子钟定年和祖先分布区推演，研究团队揭示了长柄山蚂蟥属的迁移史：· 早中新世（约18.50百万年前）：该属起源于全球生物多样性热点——喜马拉雅-横断山区。这一时期恰逢亚洲季风系统的初次增强，为喜湿的林下草本植物提供了理想的扩散条件。· 晚中新世（约7.35百万年前）：该属通过当时连接亚洲与北美的白令陆桥，首次扩散至北美大陆，形成了经典的东亚-北美东部间断分布格局。· 上新世初期（约5.67百万至4.98百万年前）：戏剧性的一幕发生了——部分北美祖先类群竟然两次“折返”，重新扩散回亚洲。研究表明，长柄山蚂蟥属的果实为具钩状毛的节荚，高度适应动物体表传播（epizoochory）。晚中新世至早上新世（约7.50-4.90百万年前）正是东亚与北美之间通过白令陆桥发生大规模哺乳动物交流的活跃期，栖息于林地环境、拥有厚实毛皮的中型哺乳动物（如熊科动物）是理想的传播载体。长柄山蚂蟥属分化时间估计和生物地理历史重建研究意义：为理解现代生物间断分布提供新视角该研究不仅为长柄山蚂蟥属建立了一个稳固的自然分类系统，解决了分类学混乱，更重要的是，它揭示了东亚-北美东部间断分布形成机制：双向、多阶段的扩散，而不是单纯的单向迁移。这种属级的双向迁移在被子植物中鲜有报道——此前仅在Nyssa（蓝果树属）的古近纪历史中观察到类似模式。本研究的发现将这种生物地理复杂性延伸到了新近纪。正如研究者在讨论中指出：长柄山蚂蟥属的演化历史深刻地受到了亚洲季风系统扩张与增强的塑造。这一研究为理解全球植物多样性分布格局的形成，以及应对未来气候变化背景下物种分布区的变迁，提供了重要的历史借鉴。相关研究成果以“Phylogenomics and Biogeography of the Eastern Asian–Eastern North American Disjunct Genus Hylodesmum (Fabaceae)”为题近期发表在国际学术期刊 Biological Diversity（《生物多样性》）上。中国科学院华南植物园宋柱秋助理研究员为论文第一作者，华南植物园李世晋研究员和广东省林业科学研究院许东先副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和广东省基础与应用基础研究旗舰项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1002/bod2.70020

2026-05-11