科研进展--中国科学院广州分院

深圳先进院 | 跨尺度理论体系揭示微生物基因流动的核心定量规律（MSB，eLife & Communications Biology）

水平基因转移作为微生物进化与生态适应的核心驱动力，深刻影响着基因组结构、功能多样性及群落动态，深入解析这一过程的调控机制，将为合成生物学和微生物组工程提供突破性的研究工具与理论框架。水平基因转移作为微生物进化与生态适应的核心驱动力，深刻影响着基因组结构、功能多样性及群落动态，深入解析这一过程的调控机制，将为合成生物学和微生物组工程提供突破性的研究工具与理论框架。然而，该领域仍面临重大挑战：微生物间通过质粒、转座子和噬菌体等载体形成的基因流动网络不仅结构复杂，更在生态演替过程中呈现动态变化特征。这种复杂性使得精确调控基因流动成为当前研究的难点，其根本原因在于我们对这一复杂过程的基本定量规律缺乏理性认知。针对这一科学瓶颈，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所王腾研究员发表系列研究，构建了跨尺度研究体系：通过整合定量实验、计算模型和组学大数据，从个体细胞、单一群落、集合群落三个复杂度层次，时空两个维度，系统探索了水平基因转移的定量规律。这一多尺度研究框架为理解微生物基因流动提供了全新的理论基础和方法学支撑。5月1日，王腾研究员课题组在Molecular Systems Biology上发表了题为"Spatial entropy drives the maintenance and dissemination of transferable plasmids"的研究论文。该工作首次将物理学中“熵”的概念引入微生物生态学，揭示了空间结构驱动基因水平转移的普适机制。质粒作为可转移遗传元件，是抗生素耐药基因（ARGs）传播的主要载体，其扩散机制的研究对遏制耐药性爆发至关重要。经典理论基于均匀混合环境假设，提出质粒维持需高转移率阈值，但自然微生物群落普遍存在空间异质性（如生物膜、微塑料聚集），现有模型难以解释复杂环境中质粒的稳定性。传统理论预测与实际观测的差距（如自然质粒转移率常低于理论阈值）表明，空间结构对基因流动的影响尚未被充分解析，亟需建立整合空间异质性的理论框架。本研究通过构建集合群落动力学模型，结合实验验证与基因组大数据分析，揭示空间熵（量化空间异质性的指标）对质粒传播的核心作用。理论模拟表明，空间熵越低（即空间异质性越高），质粒的扩散速度和全局维持能力越强。低熵环境通过增加局部细胞密度波动，提升了质粒的有效转移率，从而突破了经典理论预测的质粒维持阈值，使得低转移效率的质粒也能长期存在。在大肠杆菌的合成微生物群落中，人为调控空间熵（通过调整细胞密度分布）证实了低熵环境显著提高质粒传递效率。进一步分析34,688个原核基因组大数据发现，携带生物膜形成相关基因（BFGs，低熵环境标志）的原核生物基因组中，质粒、抗生素抗性基因（ARGs）、转座酶和毒素/抗毒素系统基因更丰富，验证了低熵环境促进可移动遗传元件（MGEs）的进化优势。本研究首次将物理学“熵”概念引入微生物生态学，揭示了空间结构驱动基因水平转移的普适机制，挑战了均匀环境假设下的经典理论，为耐药性传播预测提供了新思路，推动生态学与进化理论的整合。实际应用中，提出通过调控环境熵（如破坏生物膜、减少微塑料污染）抑制ARGs扩散的策略，为公共卫生管理及微生物组工程提供了关键理论工具，为抗生素抗性管理提供新靶点（如干预生物膜形成）。此外，跨学科整合模型构建-实验-大数据的方法，为解析复杂生态系统中的进化动力学树立了范例。3月3日，王腾课题组在eLife上发表了题为“Emergence of alternative stable states in microbial communities undergoing horizontal gene transfer”的研究论文。该工作基于多尺度微生物生态学模型，系统揭示了复杂微生物生态系统中多稳态的涌现机制。微生物群落在相同环境中常呈现不同的稳定状态，但其多稳态的起源机制尚不明确。以往研究聚焦于物种互作和资源竞争，而水平基因转移（HGT）作为微生物进化的重要驱动力，其作用长期被忽视。HGT通过可移动遗传元件（MGEs）改变宿主生长速率和种间相互作用，可能重塑群落稳定性，然而HGT如何影响多稳态的形成仍缺乏系统性研究。理解这一机制对揭示微生物群落动态及调控具有重要意义。本研究构建数学模型，结合数值模拟分析HGT对微生物群落稳定性的影响。结果显示，HGT通过促进物种间基因交流，显著增加两物种及多物种群落的稳态数量，尤其在生长速率相近且竞争激烈的物种中更为显著；MGEs的表型效应（如增强生长或改变竞争强度）决定HGT对多稳态的促进或抑制作用，正向表型效应扩大稳态区域，而负向效应削弱；在抗生素选择压力下，HGT使耐药基因扩散，创造新稳态；集合群落模拟表明局部多稳态通过空间异质性提升区域多样性。研究还探讨了稀释率、质粒互作等参数的影响，验证了模型的稳健性。本研究首次系统揭示了HGT驱动微生物群落多稳态的机制，填补了生态与进化理论的空白。结果为预测群落状态转变（如肠道菌群失调）、设计微生物工程策略（如通过抑制HGT稳定有益群落）提供了理论依据。同时，阐明了局部多稳态对区域多样性的贡献，为生态保护和生物修复提供了新思路。这一框架将促进跨尺度微生物动态研究，助力精准调控复杂微生物系统。此前不久，王腾团队在Communications Biology上发表了题为“The evolutionary landscape of prokaryotic chromosome/plasmid balance”的研究论文。该工作解析了原核生物染色体/质粒平衡的多层次选择机制，为质粒的演化动力提出了全新的理论框架。质粒作为原核生物中广泛存在的可移动遗传元件，在微生物进化、抗生素抗性传播及病原毒力扩散中扮演核心角色。依据传统达尔文进化理论，质粒的存续依赖于宿主表型选择（如宿主生长负担的降低），但近年研究发现，非表型选择（如质粒自身复制效率、水平转移能力）同样显著影响其稳定性。例如，人类肠道中广泛存在的pBI143质粒虽无明确功能基因且面临强选择压力，挑战了传统表型选择范式。然而，现有研究多聚焦单一选择压力，对两种力量如何共同塑造染色体/质粒平衡缺乏系统性定量模型，尤其缺乏对代谢资源分配、宿主基因组规模等内在因素的动态解析。这一理论空白限制了对质粒多样性的进化解释，也阻碍了临床耐药基因传播的精准干预。本研究构建了一个代谢通量模型，模拟染色体与质粒基因在细胞内资源竞争中的动态平衡。通过粗粒化随机网络和通量平衡分析，模型量化了表型选择（宿主生长负担）与非表型选择（质粒自我维持能力）的强度，揭示二者随质粒/染色体大小变化的权衡关系。模型预测了质粒进化中的“最优平衡点”，并通过分析NCBI数据库中15,713个含质粒的原核基因组数据验证：染色体增大推动质粒规模上限提升，而小质粒因非表型选择压力易被淘汰，与理论预测的进化景观一致。该研究提出“多层次选择”理论框架，首次将表型与非表型选择的动态拮抗关系定量化，为质粒多样性起源提供了普适性解释。理论层面，模型揭示了原核生物基因组可塑性的进化边界，即染色体规模通过代谢网络复杂度调控质粒存续阈值，这为理解古菌-细菌质粒分布差异提供了新视角。实践层面，研究对临床控制耐药基因传播（如优化质粒干预策略）和合成生物学（如设计稳定工程质粒）具有应用价值。此外，研究强调代谢网络复杂度对质粒动态的影响，为评估病原菌风险提供了新思路。中国科学院深圳先进技术研究院的博士后薛文智（MSB共同一作，Communications Biology一作）和研究助理洪居恳（MSB共同一作，eLife一作）为系列论文的第一作者。这些研究获得了科技部合成生物学重点研发计划，国家自然科学基金面上项目，青年项目，深圳合成生物学创新研究院科研计划等多个项目的支持。文章上线截图文章链接：https://doi.org/10.1038/s44320-025-00110-8图1 本工作的核心研究思路文章上线截图文章链接：https://doi.org/10.7554/eLife.99593.3图2 水平基因转移促进群落多稳态的涌现文章上线截图文章链接：https://www.nature.com/articles/s42003-024-07167-5图3 染色体与质粒基因在细胞内资源竞争与动态平衡理论

2025-05-08

华南植物园发现长期氮添加下氮饱和热带森林植物功能性状趋于稳定

随着全球氮沉降持续加剧，其对氮限制区域生态系统的影响已有广泛研究和报道；然而，长期氮输入如何塑造氮饱和森林中不同生活型植物的生态策略仍不清楚。中国科学院华南植物园鼎湖山站研究团队依托广东鼎湖山长期氮添加实验平台（0、50、100、150 kg N ha⁻¹ yr⁻¹），系统分析了18年氮添加后氮饱和季风常绿阔叶中乔木、灌木、草本共8种植物的15项叶片和22项细根功能性状响应。研究发现，长期氮添加对乔木、灌木和草本叶片（图1）和细根功能性状（图2）均无显著影响。叶片经济谱比根经济谱更能有效区分植物生活型；然而，长期氮添加没有改变植物的养分获取策略（图3）。长期氮添加下植物叶片和细根性状的表型可塑性均保持稳定，然而高氮添加导致草本叶片性状的整合性上升和细根性状的整合性下降。该研究揭示了长期氮添加下氮饱和森林中植物功能性状可能趋于稳定，为基于植物功能性状的模型预测长期氮沉降对生态系统功能的影响提供了重要的数据支撑，同时也完善了氮限制生态系统中“性状-环境”耦合关联的传统认知。相关研究以“Plant morphological and physiological traits are stable in a nitrogen-saturated tropical forest after 18-year nitrogen additions”为题于近期发表在国际学术期刊Plant and Soil（《植物和土壤》）。中国科学院华南植物园博士后余光灿为论文第一作者，郑棉海研究员为通讯作者。该研究获广东省杰出青年基金等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1007/s11104-025-07484-6图1.长期氮添加对乔木、灌木和草本植物叶片功能性状的影响图2.长期氮添加对乔木、灌木和草本植物细根功能性状的影响图3.氮添加处理下15个叶片（a）和22个细根性状（c）的主成分分析。（b）和（d）分别是叶片和细根功能性状的贡献值

2025-05-09

亚热带生态所印遇龙院士团队受邀发表关于外泌体与自噬交互作用的前沿论述

优质猪肉产品已成为养猪业高质量发展的重要追求目标。猪肉肌内脂肪含量和肌纤维类型组成是影响肌肉性状的关键因素，肌肉和脂肪组织作为机体重要的代谢与分泌器官存在互作，外泌体作为介导细胞互作的媒介也因此被广泛研究。优质猪肉产品已成为养猪业高质量发展的重要追求目标。猪肉肌内脂肪含量和肌纤维类型组成是影响肌肉性状的关键因素，肌肉和脂肪组织作为机体重要的代谢与分泌器官存在互作，外泌体作为介导细胞互作的媒介也因此被广泛研究。近期，由中国工程院院士、中国科学院亚热带农业生态研究所研究员印遇龙领衔的科研团队受邀在国际期刊The Innovation Life发表题为Intracellular and intercellular crosstalk between exosomes and autophagy的前沿论述，并被选为期刊封面。硕士研究生李奇隆为第一作者，李凤娜研究员为通讯作者。该论文聚焦“自噬依赖的分泌如何调节自噬”这一主线思路，立足于两者的稳态作用，从细胞内和细胞间两个维度，全面系统地总结了外泌体与自噬的交互作用。在细胞内，两者的联系主要取决于多囊泡体和自噬体的命运走向以及自噬相关蛋白的囊泡转运功能；在细胞间，供体细胞分泌的外泌体被靶细胞内化后，通过其内容物miRNA和蛋白激活或抑制自噬相关信号，并同时关注在细胞器层面的基于选择性自噬而形成的自噬体与多囊泡体的相互关系及其分泌后如何去调节细胞器自噬，为理解肌肉与脂肪互作及营养素对胞内细胞器的命运决定提供崭新思路。该工作得到了国家自然科学基金委创新发展联合基金重点项目（U22A20516）、生物育种国家科技重大专项(2023ZD04072)和国家生猪产业技术体系（CARS-35）等项目的联合资助。论文链接外泌体与自噬的细胞内和细胞间交互机制

2025-05-09

广州地化所 | 王宁、丁平等-SA：珠三角地区埋藏古森林消亡原因研究新进展

沼泽森林可以提供多种生态服务功能，包括吸收并储存二氧化碳及保持生物多样性等。珠江三角洲地区曾广泛分布着水松（Glyptostrobus pensilis）为优势种的沼泽森林，在全新世晚期突然消失。关于珠三角地区水松森林消失的原因争议很多。近日，国际学术期刊《Science Advances》在线发表了中国科学院广州地球化学研究所副研究员王宁、高级工程师丁平及其合作者共同完成的，关于珠三角地区全新世中晚期植被演化的研究成果。提出古代战争及其带来的人类活动激增事件对脆弱的沼泽森林生态系统产生了深远影响，这是环境研究中经常被忽视的因素。图1. 埋藏古森林野外照片。（左：高要剖面；右：顶层成片的水松直立树桩）研究团队结合孢粉记录、14C年代学和沉积学等多种证据，揭示水松森林系统的消亡发生在距今约 2.1千年前（2.1 ka），与秦征百越（公元前221-214年）和汉征南越（公元前111年）的两次战争行动相吻合。泥炭沉积上层保存有许多直立的水松树桩，其顶部发现有燃烧痕迹（图1），与汉征南越中火攻南越都城的历史记录吻合，用火事件也被当地碳屑重建记录所佐证。此外，2.1ka开始，孢粉中禾本科植物及先锋植物的比例显著增加（图2），印证了人类农业活动增强，可能是秦、汉帝国为巩固战争成果进行的大规模人口迁移及引入先进农业技术的结果。这一结论与近海地球化学记录中铜和铅（人类活动相关金属元素）的变化一致。图2. 高要剖面的有机碳及孢粉重建记录。同时，孢粉结果的主成分分析揭示了水松种属对人类活动极为敏感，而水松森林的消亡标志着人类活动导致的珠三角地区生物多样性丧失的开始。此外，花粉和有机碳记录显示，珠三角地区在3.5ka和 4.2ka发生了两次气候事件，导致当地森林退化，但这类气候影响的变化并未导致森林彻底消亡。4.2ka事件是广为人知的全球性的极端气候事件。而3.5ka事件很可能是未被发现的一个区域气候事件，这一事件在低纬度和南半球地区的许多记录中都有体现。该事件可能由深地过程火山活动引起，极有可能是距今 3550-3577 年前爆发的圣托里尼（Santorini）火山爆发的结果。该研究不仅揭示了深地过程驱动的气候变化对低纬度自然景观的影响，更强调了战争导致的人类活动增强对脆弱生态系统的破坏力，有助于我们对过去环境变化原因复杂性的理解。该研究获得国家自然科学基金面上项目、山东省泰山学者计划的支持。论文信息：Wang, Ning, Ping Ding, Xingfang Ding, Yongqiang Zong, and Weidong Sun. 2025. “Collapse of Fragile Chinese Swamp Cypress Forest.” Science Advances 11(17):eadt1736. doi: 10.1126/sciadv.adt1736.

2025-05-08

广州地化所 | 胡仲发、邓阳凡等-JGR：揭示塔里木及邻域的地幔过渡带界面性质及其对新生代再活化热过程启示

地幔过渡带（MTZ）是地球深部的重要组成部分，其上下界面（410-km间断面和660-km间断面）的形态和厚度受到局部温度、物质组分和水等因素的共同影响。因而刻画其三维结构对理解地球内部物质循环、板块俯冲过程以及地幔对流模式具有决定性意义，是揭示地球动力学过程的重要窗口。塔里木盆地作为中国最大的稳定克拉通，位于青藏高原、天山造山带与帕米尔高原之间，其深部构造反映印度-欧亚板块碰撞所引起的远程动力学响应。因此对其MTZ的精细刻画将为理解周缘板片俯冲、地幔对流模式等深部演化过程以及地球内部物质循环提供关键证据。然而，塔里木盆地内部恶劣的自然环境使得该区长期缺乏足够的地震学观测，导致前人在此开展的MTZ成像研究主要集中在青藏高原、天山造山带以及帕米尔高原等周缘地带，而对塔里木盆地下方的MTZ结构认知有限。中国科学院广州地球化学研究所博士生胡仲发在导师邓阳凡研究员指导下，通过与中国科学院地质与地球物理研究所梁晓峰研究员等合作，利用最近部署的塔里木地震台阵（TASTE）数据、结合周边中国地震台网及GEOFON和IRIS等公开台网数据，共收集了334个地震台站（图1）的远震波形数据，获得超过48,000条高质量接收函数。通过共转换点叠加成像技术，最终得到了研究区域410-km和660-km间断面的深度和MTZ厚度。研究中分别使用区域和全球三维速度模型（区域体波速度模型，图2d-2f和全球伴随成像模型，图2g-2i），对地壳和上地幔速度异常进行了系统校正。详细的合成实验以及实际数据测试，认为沉积层和地壳速度结构对MTZ厚度的影响很少。本研究同时利用速度扰动与MTZ厚度，使用最新参考文献的实验参数，联合估算了区域的温度异常和相对水含量分布。研究结果（图2）显示整个研究区域的MTZ 结构有显著横向变化：天山造山带西段和东段MTZ较薄，中段较厚，与前人的研究结果相似。与此同时，帕米尔和兴都库什地区表现出明显不同的410-km和660-km间断面深度，表明这两个区域之间存在不同的板块俯冲深度。塔里木地块下方的MTZ呈现出明显的横向非均一性：塔里木东部和西部的MTZ较厚，可能源于已拆沉或俯冲断离的岩石圈板片；而中部区域则表现出明显减薄，对应的高温异常（图3）低于典型地幔柱所导致的异常值，结合古地磁证据和板块运动历史排除了MTZ减薄源自二叠纪地幔柱活动的可能性，认为是由向下俯冲的板块引起的局部地幔上升流造成。此外，向下的板块还将水引入 MTZ，导致塔里木大部分地区下方的水含量高于全球平均值（图3）。这项研究有助于更好地理解塔里木、天山、帕米尔、兴都库什以及青藏高原的深部动力学（图4）过程以及新生代的再活化热过程。本研究给出了水含量的分布，但来源于地幔过渡带温度、水含量与厚度的经验公式，受限于没有考虑组分以及岩石物理实验的不确定性，研究结果没有对水含量进行更多的讨论。未来课题组会根据温度、组分、水含量对地幔过渡带的影响进行更深入的研究。图1 本研究中使用的地震台站和远震事件的分布，台站覆盖塔里木及周边天山、帕米尔等区域。图2 （a-c）使用 1-D IASP91 模型计算的D410 和 D660 的深度，和MTZ厚度。（d-f）与（a-c）相同，但使用区域体波速度模型（Koulakov, 2021）。（g-i）与（a-c）相同，但使用 GLAD-M25模型。（j-l）三个模型的均值。图3 不同地区的温度异常分布（a）和相应的水含量分布。图4 塔里木MTZ动力学卡通图。塔里木中部下方存在由周围俯冲板块引起的局部热地幔上升流。相关成果发表于国际知名学术期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》。本研究得到了中国科学院战略先导专项（B）（XDB0840200、XDB18000000）、国家自然科学基金（92479204）和地球深部探测与矿产资源勘查国家科技重大专项（2024ZD1001103）的支持。论文相关信息：Hu, Z., Deng, Y.*, Liang, X.*, Zhang, Z., Xu, M., & Yuan, X. (2025). The heterogeneous mantle transition zone beneath the Tarim craton and adjacent region: Insight into the thermal processes by the Cenozoic reactivation. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 130, e2024JB030831. https://doi.org/10.1029/2024JB030831

2025-05-12

广州能源所在生物质转化钙单原子增强类芬顿氧化效率方面取得新进展

新能源器件解构过程往往伴随大量阻燃剂、塑化剂、全氟化合物等二次污染的发生。典型氯代有机磷阻燃剂磷酸三（2-氯乙基）酯（Tris(2-chloroethyl) phosphate, TCEP）具有化学稳定、长距离迁移、致突变性等性质，现有的吸附技术和光催化技术难以将其完全降解和低能耗修复。基于过二硫酸盐（PDS）活化的类芬顿催化技术已经广泛用于难降解污染物的去除，但仍存在活性位点聚集、传质效率低等瓶颈。在资源循环和节能环保的背景下，亟需开发新的绿色技术应对二次污染（如TCEP污染）。新能源器件解构过程往往伴随大量阻燃剂、塑化剂、全氟化合物等二次污染的发生。典型氯代有机磷阻燃剂磷酸三（2-氯乙基）酯（Tris(2-chloroethyl) phosphate,TCEP）具有化学稳定、长距离迁移、致突变性等性质，现有的吸附技术和光催化技术难以将其完全降解和低能耗修复。基于过二硫酸盐（PDS）活化的类芬顿催化技术已经广泛用于难降解污染物的去除，但仍存在活性位点聚集、传质效率低等瓶颈。在资源循环和节能环保的背景下，亟需开发新的绿色技术应对二次污染（如TCEP污染）。针对上述问题，广州能源所城乡矿山集成技术科研团队提出将富含钙、氮元素的废弃虾壳生物质转化为兼具高比表面积和Ca-Nx位点的多孔生物炭载体材料，实现纳米零价铁（nZVI）的均匀分散负载和TCEP的快速吸附。结果表明，研制的钙单原子生物炭负载纳米零价铁复合材料（Fe@Ca-N-C），通过TCEP吸附（Ca-Nx位点）和PDS活化（Fe位点）的协同作用实现了TCEP的高效去除（下图）；Ca-Nx位点对TCEP具有较高的吸附能（尤其是Ca-N1位点，-0.894 eV），高于Nx位点的10倍；Fe位点（Fe0和Fe2+）将PDS活化为表面键合的羟基自由基（HO•free），通过C-O键断裂和C-Cl键羟基化完全去除TCEP，且在连续流动反应柱中运行72小时零检出。本研究为钙单原子应用和TCEP污染修复提供了理论与技术见解。Ca-Nx位点和Fe位点协同实现TCEP降解示意图该研究得到了国家自然科学基金面上项目和广东省自然科学基金面上项目的资助。相关研究以The isolated Ca-Nx sites in biochar boosting Fe catalyzed Fenton-like oxidation of Tris(2-chloroethyl) phosphate: Properties,mechanisms,and applications为题发表于Applied Catalysis B: Environment and Energy。论文通讯作者为广州能源所李良忠研究员，第一作者为阳宸煜研究实习员。论文连接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125056

2025-05-12

南海海洋所 | 海龙科物种全球扩散与性状创新演化研究取得重要进展

中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态实验室林强研究员团队在海龙科物种形态演化与地理扩散方面取得重要进展。相关研究成果以“Phylogenetic diversifications linked to the morphological traits and global phylogeographic pattern of closed pouch fishes in Syngnathidae”为题，于2025年4月29日在线发表于The Innovation Geoscience。中国科学院南海海洋研究所博士后张颖懿、副研究员王信为共同第一作者，副研究员曲朦与研究员林强为共同通讯作者。海龙科鱼类是一类具有独特“雄性怀孕”特征的奇特物种，广泛分布于全球热带和温带海域，因其奇特形态与繁殖方式而被视为研究全球扩散与定殖模式的重要旗舰类群。研究解析了海龙科物种的形态性状演化及其祖先状态变化。具有闭合育儿袋的海马属（Hippocampus）和海龙属（Syngnathus）类群普遍展现出更高的物种多样性和更广的地理分布。复杂的育儿袋不仅能实现胚胎的氧气交换与渗透压调节，还增强了胚胎的生存概率。这一策略可能为海马属与海龙属适应复杂的近岸环境提供了生理保障。此外，对海龙科物种的关键形态特征进行分析显示，海龙和管口鱼的吻部最长并且多活跃于水体中上层，适合捕捉游速较快的猎物；海马类群头部前倾，角度更大，有助于提高伏击精度；同时具缠绕尾，便于附着在海草或珊瑚上完成捕食。这些特征在不同类群中曾多次独立演化，体现了形态适应的多样路径与方向性。进一步谱系地理比较显示，海马属与海龙属物种具有不同的起源中心，但均在中新世期间经历了广泛的扩散事件。海龙属起源于西大西洋，随后逐步扩散至全球。扩散路径受到洋流、气候变化与地理障碍的共同影响，不同物种的扩散能力差异显著。这一过程为理解海洋鱼类的全球扩散与谱系分化提供了典型案例。本研究整合基因组、性状和分布数据，揭示了海龙科类群在不同生态与地理背景下的全球扩散与性状创新演化，为理解海洋鱼类的适应性进化提供了新视角。本研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目支持。论文信息： Zhang Y., Wang X., Zhang Z., et al. (2025). Phylogenetic diversifications linked to the morphological traits and global phylogeographic pattern of closed pouch fishes in Syngnathidae. The Innovation Geoscience 3:100137. 文章链接：https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2025.100137图1 图文摘要图2 海龙科物种祖先状态估计和系统发育分析图3 海马属与海龙属的物种分布与丰富度地图

2025-05-12

广州地化所 | 广东省重点研发计划项目“基于固定化真菌-细菌的石油污染土壤修复新技术”顺利通过验收

2025年4月25日，广东省重点研发计划项目“基于固定化真菌-细菌的石油污染土壤修复新技术”在广州顺利通过验收。中国科学院广州地球化学研究所所长王强出席会议并致辞，广东省生产力促进中心主持验收会议。验收会现场王强所长在致辞中对各位专家的莅临指导表示衷心感谢，并简要介绍了研究所在环境修复领域的科研布局及本项目的顺利实施对研究所的重要意义。项目负责人罗春玲研究员系统汇报了项目研发历程、核心成果及产业化进展。该项目取得两大创新突破：一是创新性地建立了国际领先的高效石油类污染物降解微生物资源探查方法，突破了传统微生物分离培养的局限，区别于依赖实验室筛选的常规思路，从土壤原位体系出发，系统挖掘和利用具备实际降解能力的微生物资源；二是研发了包封固定化技术，将高效降解真菌细胞包裹成固体菌剂，能有效提供营养支持，营造适宜微环境，避免与土著菌、噬菌体及有害物质的恶性竞争，大幅提升微生物存活力和降解稳定性。专家组审阅了项目总结报告、技术资料及财务审计报告，听取了项目组的详细汇报，并现场考察了菌剂标准化生产线，经过充分质询与讨论，专家组一致认为项目承担单位提供的验收材料完整且规范，技术指标达到任务书要求，经费使用合理合规，全面完成了既定研究目标，验收专家组一致同意项目通过验收。会前，专家组在项目参与单位慕恩（广州）生物科技有限公司副总裁陈娟、武云鹏的陪同下，实地考察了菌剂标准化生产线，对该项目所展现出的良好产业化前景给予了高度的期望与充分的肯定。本项目顺利通过验收，标志着我所科研团队在石油污染土壤绿色修复技术领域取得重要进展，为生态文明建设与污染治理协同发展提供了创新性解决方案。随着固定化真菌-细菌修复技术的进一步优化与推广应用，将有力推动我国土壤修复技术体系的完善，助力生态文明建设和绿色低碳发展。

2025-04-28

广州地化所鲍厚银、李杰等-AC：高精度Os同位素分析技术

187Re-187Os（187Re通过β-衰变形成187Os）和190Pt-186Os（190Pt通过α衰变形成186Os）同位素体系作为重要的地球化学定年和示踪手段,在研究地幔、金属矿床、富有机质沉积地层和油气藏年代以及示踪核-幔物质交换、壳-幔相互作用及太阳系早期演化等领域展现出其他亲石性同位素体系无法比拟的优势。目前 187Re-187Os同位素分析测试手段已相当成熟，然而，190Pt-186Os 同位素分析测试方面仍极具挑战，这主要是因为地质样品中铂（Pt）和锇（Os）的含量极低，而190Pt的天然丰度比较低（为0.0014%），且其半衰期极长（4.495 × 1011 years），因此，地质样品中的186Os /188Os的变化范围非常小，这就要求186Os /188Os测试精度极高（外部精度优于8 ppm）。在过去的几十年中，Carius管溶样法因其溶样的密闭性和低空白的特点，成为Os同位素分析最为广泛的样品消解方法。由于Carius管单次样品消解量有限，为了达到高精度186Os /188Os分析，需要富集足够量的Os。对于Os含量低的样品，往往需要使用多只Carius管进行样品消解，这不仅耗时，还增加了操作难度。此外，锍镍火试金具有取样量大的优点，通常被用于Os的富集以进行同位素分析，但其捕集剂（锍粉和镍粉）具有较高的本底，这也极大地限制了该方法在Os同位素分析中的应用。目前Os的质谱测定主要是采用负离子热电离质谱（N-TIMS），Os以OsO3-的形式被检测，然而，由于存在氧同位素的多原子干扰问题（如184Os16O218O和184Os16O17O2对186Os16O3的干扰），不同的氧同位素干扰校正方法会对186Os /188Os比值产生较大的影响（21 ppm）。针对上述问题，中国科学院广州地球化学研究所博士研究生鲍厚银在李杰正高级工程师的指导下，建立了锑试金预富集Os的方法，实现了高精度186Os/188Os和187Os/188Os同位素比值测定（图1）。锑试金方法具有取样量大的优点，一次可以富集20~40g样品。锑试金以Sb2O3作为捕集剂，在高温熔融阶段，Os会进入到锑扣中，从而实现对Os的富集，形成的锑扣还可以通过灰吹的方式进一步缩小锑扣的体积，便于后续的化学分离。我们通过SbCl3水解制备Sb2O3的方法，获得了高纯的Sb2O3捕集剂，极大降低了空白，并使用高纯石英坩埚进行实验，成功将全流程Os本底控制在<10pg的水平，较传统方法降低了两个数量级（图2）。图1. 高精度186Os/188Os，187Os/188Os分析流程图2.锑试金Os空白在Os同位素测试中，仪器灵敏度是实现高精度Os同位素测试的关键因素，本研究采用了Nu plasma 3（Aridus Ⅲ+1012Ω放大器）和Neptune plus（配置Aridus Ⅱ+ 高灵敏度组合锥）两种型号的MC-ICPMS。其中，Nu Plasma 3和Neptune plus的灵敏度分别达到564 v/ppm和1226 v/ppm。此外，为了有效克服Os记忆效应对测试结果的影响，我们还采用2% 盐酸-乙醇混合试剂作为清洗液，在3分钟之内即可将Os的信号降低至背景值， Os参考标样（DROsS）的多次测量结果的外精度均优于8ppm（2SD）(图3）。利用建立的化学富集和质谱测量技术，我们对国内外地质标样进行了高精度Os同位素测定，其中WPR-1和GPt-5的测定结果与前人报道的一致，并首次报道了4个国内岩石标样（GPt-6，GPt-4，GPt-3，GBW07102）的Os同位素组成，186Os/188Os的测试精度均优于8ppm (2SD)。该分析技术为低Os含量的地质样品的186Os/188Os和187Os/188Os比值分析提供了一种简便、高效的方法，也为190Pt-186Os同位素在地球科学中的应用提供了有力的技术支持。图3. N-TIMS和MC-ICPMS (Nu Plasma 3、Neptune Plus)对DROsS Os溶液标准186Os/188Os测量结果相关成果发表在分析化学领域权威期刊《Analytical Chemistry》上。该研究受到了国家重点研发项目和国家自然科学基金的资助。论文信息：Bao Houyin（鲍厚银）,Li Jie*（李杰）,Ni Wenshan（倪文山）,Wang Tiantian（王甜甜）,Shen Nengping（沈能平）,Chu Gaobin（初高彬）,Liu Jingao（刘金高）,Liu Junjie（刘俊杰）,Xu Jifeng（许继峰）. High-Precision Determination of 186Os/188Os and 187Os/188Os Isotope Ratios via an Antimony Fire Assay and Multi-collector ICP–MS. Anal. Chem. 2025,97,14,8048–8055 论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c00563.

2025-05-06

国家重点研发计划 “生物质化学链气化制汽柴油关键技术与示范”和“生物质高效分离并解聚制备结构单元关键技术” 项目启动会在广州召开

4月29日，国家重点研发计划“可再生能源技术”专项“生物质化学链气化制汽柴油关键技术与示范”和“生物质高效分离并解聚制备结构单元关键技术”项目启动会暨实施方案论证会在广州召开。中国工程院院士陈勇、蒋剑春，中国科学院重大科技任务局材料能源处处长何京东，广州能源研究所所长、党委书记吕建成，广州能源所副所长黄宏宇、孙永明、袁浩然，责任专家武汉大学定明月教授、四川大学李乙文教授、北京化工大学秦培勇教授，咨询专家东南大学马隆龙教授、河南农业大学张全国教授、常州大学雷廷宙研究员、东南大学肖睿教授、广东工业大学王铁军教授、桂林理工大学何方教授、中国科学院工程热物理研究所任强强研究员以及项目负责人、课题负责人、项目骨干等50余人参加会议。广州能源所科技处副处长黄振主持会议。4月29日，国家重点研发计划“可再生能源技术”专项“生物质化学链气化制汽柴油关键技术与示范”和“生物质高效分离并解聚制备结构单元关键技术”项目启动会暨实施方案论证会在广州召开。中国工程院院士陈勇、蒋剑春，中国科学院重大科技任务局材料能源处处长何京东，广州能源研究所所长、党委书记吕建成，广州能源所副所长黄宏宇、孙永明、袁浩然，责任专家武汉大学定明月教授、四川大学李乙文教授、北京化工大学秦培勇教授，咨询专家东南大学马隆龙教授、河南农业大学张全国教授、常州大学雷廷宙研究员、东南大学肖睿教授、广东工业大学王铁军教授、桂林理工大学何方教授、中国科学院工程热物理研究所任强强研究员以及项目负责人、课题负责人、项目骨干等50余人参加会议。广州能源所科技处副处长黄振主持会议。吕建成在致辞中指出，此次广州能源所牵头承担的两项重点研发项目，是落实研究所“十四五”规划中生物质高值化利用方向的重要成果。他表示，研究所将压实承担单位法人责任，并做好项目管理与协调、支撑与服务等工作，保障项目顺利实施。何京东对项目启动表示了热烈祝贺，并肯定了广州能源所在生物质能源领域的技术优势与长期积淀。他强调，此次获批的国家重点研发计划项目深度契合中国科学院科技支撑“双碳”战略行动计划，并表示推荐单位会持续为项目实施提供全方位的保障，确保项目高效、高质量完成。会上，项目负责人李孔斋教授、廖玉河研究员以及各课题负责人分别从背景与研究思路、目标与任务分解、进度安排与经费分配、组织与管理机制、成果形式及评测等五方面进行了详细汇报。专家组经质询与讨论后一致认为，项目目标明确，研究内容全面，实施方案合理，技术路线可行，任务安排合理，保障措施完善，一致同意两个项目实施方案通过论证。同时专家组也建议项目需进一步强化课题间协同联动，优化阶段性目标节点设计，注重全链条技术验证，加快形成可推广的示范成果。“生物质化学链气化制汽柴油关键技术与示范”项目由中国科学院广州能源研究所牵头，联合昆明理工大学、华南农业大学、太原理工大学、中国科学院上海高等研究院等10家单位协同开展攻关。“生物质高效分离并解聚制备结构单元关键技术”（青年科学家）项目由中国科学院广州能源研究所牵头，联合东南大学、华南农业大学等3家单位协同开展攻关。“生物质化学链气化制汽柴油关键技术与示范”启动会现场“生物质高效分离并解聚制备结构单元关键技术”启动会现场

2025-04-30