科研进展--中国科学院广州分院

天坑是喀斯特地貌中一种极具代表性的大型陷坑状负地形。在我国西南的喀斯特山地中，巨大的天坑像深嵌于石灰岩地貌中的天然庇护所。由于内部环境相对封闭、微气候独特，天坑常形成与外围景观高度隔离的特殊生境斑块，陡峭的崖壁之下，常年保持着阴湿、凉爽的森林环境，为许多珍稀植物提供了逃避高温、干旱和外界环境胁迫的避难空间（图1）。在喀斯特岛屿生境的宏观背景下，天坑常被视为嵌套其中的“微避难所”（microrefugia）。然而，这种“避难所中的避难所”对物种长期演化究竟意味着什么？它是为濒危物种提供了关键庇护，还是也会因长期隔离而带来遗传衰退风险？图1. 典型的喀斯特天坑景观——广西乐业大石围天坑（唐健民摄）近日，中国科学院华南植物园植物进化与保护研究团队与广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所广西特色植物资源保育及利用创新团队科研人员联合研究发现，喀斯特天坑能够为濒危植物香木莲（Magnolia aromatica）提供微环境庇护，但同时也会限制种群间的基因流，导致遗传多样性降低和有害突变累积，从而削弱其应对未来环境变化的能力。相关成果以“Karst tiankengs preserve but constrain evolutionary potential in the endangered tree Magnolia aromatica”为题（封面文章），发表于生物学主流期刊Current Biology（《当前生物学》）（图2）。图2. Current Biology第36卷15期封面（香木莲在喀斯特天坑）香木莲是国家二级重点保护野生植物，是我国西南喀斯特地区特有的珍稀濒危树种，主要分布于广西、贵州和云南等地破碎化的石灰岩生境中。部分种群生长在天坑内部，那里阴暗、潮湿且气候相对稳定，与天坑外部干旱、裸露、环境波动更强的喀斯特地表形成鲜明对比。长期以来，天坑究竟主要是植物的“避难所”，还是同时也会因地理隔离带来遗传风险，一直缺乏系统的研究。图3-4. 生长在天坑里的香木莲（唐健民摄）该研究首先构建了香木莲近乎端粒到端粒（T2T）的高质量参考基因组。在此基础上，研究团队对分布于天坑内外的26个自然种群开展群体基因组学分析，系统解析了该物种的遗传结构、演化历史及环境适应机制。基于单核苷酸多态性（SNP）、插入/缺失变异（InDel）和结构变异（SV）的综合分析，研究共识别出四个主要地理遗传谱系：云南谱系（YN）、贵州—广西谱系（GG）、广西乐业天坑群外围谱系（TK1）以及天坑内部谱系（TK2）。研究发现，从整个物种分布范围内，天坑相关谱系整体维持了中等水平的基因组多样性和突变负荷，支持了天坑作为“嵌套微避难所”在不利气候时期为物种延续提供庇护的理论预期。然而，在更精细的空间尺度上，天坑内部谱系TK2相较于邻近的天坑外围谱系TK1，表现出显著降低的遗传多样性和显著升高的有害突变负荷，但两者近交水平相当。这一模式更符合“长期有效种群缩小叠加强化遗传漂变”的演化过程，而非近期近亲交配所导致的遗传衰退。这表明，天坑内部种群如同孤岛：稳定的微环境有助于维持种群短期存续，但长期封闭的地理环境也会限制基因交流、增强遗传漂变，并促进有害突变积累，从而削弱物种应对未来环境变化的长期演化潜力。种群历史重建进一步支持“伴随基因流分化”的模型，即各谱系在分化过程中仍存在少量基因交流，但这种连通性受到喀斯特地形屏障的强烈约束。天坑内部最显著的环境特征之一是光照极度不足。研究团队通过基因组扫描发现，天坑内部谱系中与光合作用和碳固定相关的基因受到强烈自然选择。进一步的遮荫处理实验也证实，来自天坑种源的香木莲幼苗在强光条件下迅速死亡，而在深度遮荫环境中能够良好存活和生长。这一结果从基因组和生理实验两个层面揭示了香木莲对天坑弱光生境的特殊适应机制。为评估香木莲在未来气候变化下的生存风险，研究团队进一步整合物种分布模型、基因组偏移分析和突变负荷预测，对不同气候情景下的种群命运进行了多维预警。结果显示，在高排放情景下，至本世纪末，约三分之一的现有栖息地将面临严重气候错配；天坑群边缘的基因流屏障区将成为适应性滞后的高风险热点；与此同时，多数种群的有害突变负荷预计将持续上升。基于上述发现，研究团队认为，香木莲及其他喀斯特濒危植物的保护策略应从单一的就地保护转向更加精细化的景观管理。一方面，天坑内部作为重要微避难所，应继续作为优先保护对象；另一方面，天坑外围种群、景观过渡带及潜在扩散廊道也应受到重视，以维持或恢复种群间连通性，促进适应性基因流。对于长期隔离的小种群，还需持续监测其遗传健康状况，并在必要时考虑基于遗传评估的辅助基因流措施。该研究为喀斯特地区濒危植物保护提供了新的管理思路。总之，该研究突破了“避难所皆有益”的简单叙事，强调在气候变化背景下，微避难所既可能是物种存续的“生命线”，也可能成为限制其长期演化潜力的“遗传陷阱”（图5）。图5. 喀斯特天坑的基因组遗产以及香木莲的基因组多样性、局域适应和未来脆弱性（Graphical abstract）中国科学院华南植物园已毕业博士生朱显亮、广西植物研究所唐健民副研究员为论文共同第一作者，中国科学院华南植物园康明研究员、广西植物研究所韦霄研究员为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发项目、广东省重点研发项目、国家自然科学基金、广西自然科学基金及广东省特支计划等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.06.051中国科学院华南植物园康明团队长期从事我国华南热带亚热带地区重要植物类群系统演化、珍稀濒危植物遗传多样性保护及利用研究。近年来先后开展了水松、桫椤、木兰科等濒危植物的基因组学和保护基因组学研究。近5年在Nature Plants、Nature Communication、Current Biology、Systematic Biology、Molecular Biology and Evolution、New Phytologist、Cell Reports、Plant Biotechnology Journal、Integrative Journal of Plant Biology、Horticulture Research、The Plant Journal等国际主流期刊上发表SCI论文30篇。目前承担科技部重点研发课题、国家自然科学基金、广东省重点研发等项目，团队2027年招收博士研究生1名、硕士研究生2名，欢迎有志于珍稀濒危植物基因组学及进化生物学的学生报考。

2026-07-15

华南植物园在同域栎树的气候适应性策略研究中取得新进展

探究同域分布近缘种在不同气候区共存的适应性机制，是预测物种分布范围变化和群落组装的核心问题之一。以往研究多关注植物特定功能性状的分化，忽略了不同气候梯度下功能性状的变异性及其与植物性状网络、生态策略等多维度的协同，限制了对同域广布种共存机制的认知。华南植物园恢复生态学团队以我国温带、亚热带区同域分布的麻栎（Quercus acutissima）和栓皮栎（Q. variabilis）为对象，系统探究了植物功能性状的种间与种内变异、植物性状网络拓扑结构及其生态策略沿气候梯度的分异规律。发现：同域栎树通过植物功能性状的显著分化，调整其资源获取与保守策略的权衡，麻栎的形态变异性低于栓皮栎，但其生理变异性高于栓皮栎；两个树种的植物性状网络在连通性与模块度呈现协同变化，但在低温、高温及降水梯度上发生显著分异；两种栎树均以竞争-胁迫耐受策略为主，与麻栎相比，栓皮栎在其分布边缘具有更强的竞争性和更弱的耐逆性。该研究揭示了同域栎树通过调整性状层面可塑性与网络整合，实现局域分化与趋同的适应性共存，为预测气候变化下植物群落组成的动态变化提供了新视角。研究成果以“Sympatric oaks exhibit local divergence and convergence in adaptive strategies along climate gradients”为题近日发表在国际学术期刊Plant, Cell & Environment（《植物、细胞与环境》）上。中国科学院华南植物园博士后赖媛和已毕业博士生林谕彤为论文共同第一作者，华南植物园旷远文研究员和中国林业科学研究院刘建锋研究员为共同通讯作者。该研究得到广东科技项目、广西自然科学基金联合特别项目、广东省基础与应用基础研究旗舰项目、广东科技计划项目和国家自然科学基金的联合资助。论文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70742图. 麻栎和栓皮栎的植物性状网络及网络边密度与模块度沿气候梯度的变化

2026-07-15

南海海洋所 | 深海青霉菌来源新颖混源萜的发现及其促血管生成活性研究取得新进展

近日，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马俊英研究员团队联合山东大学鞠建华教授团队在海洋真菌来源活性次级代谢产物研究领域取得新进展。相关研究成果“Dfpenicimeroterpenoid A, Meroterpenoids with 6/6/6/4/5 polycyclic Skeletons from the Marine-Derived Fungus penicillium sp. DF71”以封面论文形式发表于国际学术期刊《有机化学通讯》（Organic Letters）。图1 文章概要图和封面图片真菌是活性天然产物的重要来源，能够产生结构丰富、类型多样的次级代谢产物。其中，聚酮-萜类杂合来源的混源萜因融合了聚酮和萜类两类生物合成途径的特征，形成了高度多样化的复杂骨架，并展现出广泛的生物活性。根据结构特征及生物合成来源，真菌混源萜可分为多种类型，代表性类别包括andrastin类、austalide类、austin类、berkeley类、breviane类、chrodrimanin类、arisugacin类以及dhilirolide类等。尤其值得关注的是，andrastin类和austalide类混源萜，因具骨架结构新奇、生物活性广泛，一直受到国际天然产物研究领域的高度关注。海洋真菌长期生存于高盐、无光照、低温、低氧及营养匮乏等极端环境中，在长期适应过程中形成了独特的代谢调控机制，合成多样化的次级代谢产物成为其重要的生态适应策略。因此，海洋来源真菌被视为海洋药物及其药物先导化合物发掘的重要战略资源。马俊英研究员团队和鞠建华研教授团队长期致力于海洋微生物来源的活性次级代谢产物的发现及其生物合成研究。本研究中，团队针对一株大亚湾来源真菌Penicillium sp. DF71开展了系统的次级代谢产物挖掘研究。通过发酵培养基优化和多种色谱分离技术，从Penicillium sp. DF71的发酵产物中获得12个化合物。研究人员结合核磁共振波谱、电子圆二色光谱（ECD）及单晶X射线衍射等技术，确定了化合物的平面结构及立体构型。其中，化合物1 （Dfpenicimeroterpenoid A）具有罕见的6/6/6/4/5五环稠合骨架，属于新骨架化合物；化合物2–5为具有6/6/6/5四环骨架的andrastin类新杂萜化合物。此外，研究团队还基于同系物的结构特征与生物合成逻辑，推导了化合物1的生源合成途径，为深入理解该类复杂天然产物的形成机制提供了新线索。图2 海洋真菌Penicillium sp.DF71来源的新颖混源萜的化学结构和单晶结构基于斑马鱼模型的体内活性评价显示，新化合物Dfpenicimeroterpenoid B (2)在20 mmol/L浓度下能够显著促进血管生成。该发现为进一步开发具有促血管生成作用的活性分子，并探索其在心血管疾病及慢性难愈合创面修复领域的应用价值提供了新的研究基础。图3 杂萜类化合物促进斑马鱼血管的生成活性中国科学院南海海洋研究所为第一单位，中国科学院南海海洋研究所博士后林立武博士为论文第一作者，山东大学药学院鞠建华教授与中国科学院南海海洋研究所马俊英研究员为文章的共同通讯作者，齐鲁工业大学（山东省科学院）生物研究所山东省人类疾病斑马鱼模型与药物筛选工程技术研究中心李培海副研究员和硕士研究生刘长宇为文章的共同作者。本研究得到了国家重点研发项目、NSFC-山东联合基金重点项目、NSFC重点项目、广东省基础研究和应用基础研究基金粤莞联合基金重点项目和中国科学院南海新星计划项目的联合资助。论文信息：Liwu Lin, Yingying Chen, Changyu Liu, Peihai Li, Jianhua Ju*, Junying Ma*, Dfpenicimeroterpenoid A, Meroterpenoids with 6/6/6/4/5 Polycyclic Skeletons from the Marine-Derived Fungus Penicillium sp. DF71. Organic Letters, 2026, doi/10.1021/acs.orglett.6c01506.文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.orglett.6c01506

2026-07-13

南海海洋所 | 含肉桂酰基非核糖体肽类天然产物：从经典发现到理性挖掘与工程化拓展

受国际天然产物研究领域权威综述期刊 Natural Product Reports 邀请，中国科学院南海海洋研究所马俊英课题组与山东大学鞠建华、尚卓教授团队合作，于近日在线发表了题为“Cinnamoyl-containing non-ribosomal peptides: discovery, bioactivity and biosynthesis”的综述文章。该文系统梳理截至2025年10月已报道的含肉桂酰基非核糖体肽（cinnamoyl-containing non-ribosomal peptides, CCNPs）的化学多样性、生物活性、生物合成基因簇、关键酶学机制和理性发现策略，全面总结了这一类微生物天然产物从经典分离鉴定走向理性基因组挖掘与工程化设计的研究进展。中国科学院南海海洋研究所为本文第一完成单位。中国科学院南海海洋研究所2023届硕士毕业生王裕阳和2025届博士毕业生李艳青为本文并列第一作者，中国科学院南海海洋研究所研究员马俊英和山东大学教授鞠建华、教授尚卓为共同通讯作者。中国科学院南海海洋研究所副研究员陈盈盈在本文写作和修改过程中提出了大量宝贵意见。图1 综述内容概要：CCNPs 的化学多样性、生物活性、生物合成与结构拓展策略CCNPs是一类源于放线菌的特殊肽类天然产物，其独特之处在于非核糖体肽骨架上连接了一个邻位带烷基侧链的肉桂酰基单元，通过酯键或酰胺键实现链接。与植物中常见的简单肉桂酸类化合物不同，CCNPs具有更为狭窄的微生物来源和复杂的装配逻辑。目前报道的成员已展现出抗结核、抗真菌、抗病毒、抑制肿瘤血管生成、抑制细菌生物膜及激活STING免疫通路等多重药理活性，使其成为抗感染与抗肿瘤先导化合物挖掘的重要来源。近五年来，随着关键生物合成基因簇与核心酶功能的逐步解析，CCNPs研究正加速步入由机制认知驱动的新阶段。自1992年首个CCNP成员WS9326A被报道以来，全球研究者已从土壤、海洋及动植物共生体等环境中，先后在链霉菌属、小单孢菌属、北里孢菌属和拟无枝酸菌属等4个放线菌属中，累计发现并鉴定了超过90个CCNPs成员。然而，该家族中肉桂酰基苯环的形成机制长期悬而未决，成为制约其生物合成认知的关键瓶颈。该综述系统归纳了CCNPs中肉桂酰基结构单元生物合成的“统一法则”：高度还原型II型聚酮合酶（hrPKS II）以乙酰辅酶A为起始单元，以丙二酰单酰辅酶A为延伸单元、在酮基还原酶、脱水酶共同作用下组装多烯前体，随后在异构酶和环化酶（三类不同酶）的级联催化下，发生关键的6π电环化与芳构化反应，最终精准构筑带邻位侧链的肉桂酰基骨架。这一保守生物合成机制的破解，不仅填补了领域内长达数十年的关于肉桂酰基中苯环合成机制的认知空白，更为从海量基因组数据中高效挖掘潜在CCNPs生物合成基因簇，提供了可靠的“分子探针”。图2 肉桂酰结构单元的生物合成途径除肉桂酰基形成机制外，该综述还系统梳理了CCNPs中多种非蛋白源氨基酸的生物合成路径，以及非核糖体肽合成酶（NRPS）装配线上涌现的“非常规催化策略”。其中，部分硫酯酶（TE）结构域展现出令人瞩目的多功能性——它们能在同一活性中心内，连续完成末端氨基酸的手性翻转与大环内酯化；II型硫酯酶（TEII）则犹如“氨基酸穿梭机”，将特定氨基酸精准递送至缺失相应模块的装配位点；更有甚者，某些TE可催化两条肽链的选择性环二聚化，从而构筑出结构更为复杂的假二聚体大环。这些发现极大地拓展了人们对NRPS装配线可塑性与催化边界的认知边界，也为后续天然产物的工程化改造提供了新思路。尤为值得关注的是，Dong-chan Oh教授团队基于异构酶系统发育关系，创新性地提出了M-Z-E三型分类框架，首次实现了基因序列与化学结构的直接关联。该策略的核心在于：通过解析生物合成基因簇中关键异构酶的序列特征，即可精准预测肉桂酰基邻位侧链类型及双键构型，从而将传统的“随机分离”式发现，升级为以生物合成标志酶为导航的“定向挖掘”式基因组扫描。依托这一策略，研究人员已成功锁定kitacinnamycins、grisgenomycins、luxocinnamycins等多个全新CCNPs家族成员；其中，kitacinnamycin H已被证实为一种新型STING免疫通路激活剂，在肿瘤免疫治疗领域展现出良好应用前景。图3 基于异构酶序列特征的肉桂酰侧链类型与 CCNPs 分类在结构拓展层面，该综述充分展示了组合生物合成策略在CCNPs理性改造中的非凡潜力。研究人员通过在不同CCNPs生物合成基因簇间，对肉桂酰基合成模块与肽链装配模块进行跨簇“混编”，成功获得了非天然类似物atratumycin B。尤为亮眼的是，该化合物的抗结核活性较其母体atratumycin提升了约6倍，验证了模块化重组的可行性。这一案例有力证明，CCNPs中高度保守的生物合成模块，恰如一套可自由组合的“生物合成零件”，为未来定向设计结构新颖、活性显著优化的非天然类似物开辟了可行路径。在系统梳理成果的同时，该综述也指出了CCNPs迈向深度开发的三大瓶颈：目前，多数CCNPs的生物活性仍停留于初步筛选阶段，明确的分子靶点与作用机制尚待揭示；系统性的构-效关系数据仍显匮乏；更为棘手的是，其生物合成基因簇普遍超过50 kb，给基因簇捕获、重构及异源表达带来了较高的技术壁垒。但挑战亦意味着机遇— 随着人工智能辅助的NRPS腺苷化结构域底物特异性预测、合成生物信息学天然产物（syn-BNP）策略的兴起、稀有放线菌基因组挖掘的深入以及高效底盘菌株设计的突破，这些新技术有望加速新型CCNPs的发现进程，推动其规模化生产、成药性优化与系统活性评价迈上新台阶。中国科学院南海海洋研究所为本文第一完成单位。中国科学院南海海洋研究所2023届硕士毕业生王裕阳和2025届博士毕业生李艳青为本文并列第一作者，中国科学院南海海洋研究所马俊英研究员和山东大学的鞠建华教授、尚卓教授为共同通讯作者。中国科学院南海海洋研究所陈盈盈副研究员在本文写作和修改过程中提出了大量宝贵意见。该论文得到了国家自然科学基金委NSFC-山东联合基金重点项目、重点项目和青B项目，广东省重大人才工程项目和国家重点研发计划和广东省基础与应用基础研究等项目支持。文章信息：Yuyang Wang#, Yanqing Li#, Yingying Chen, Jianhua Ju*, Zhuo Shang*, Junying Ma*; Cinnamoyl-containing non-ribosomal peptides: discovery, bioactivity and biosynthesis. Nat. Prod. Rep. 2026论文链接：https://doi.org/10.1039/d5np00084j

2026-07-13

Nano Letters｜东莞材料所研制可重构二维激活神经元器件，为高能效人工智能硬件部署提供新方案

近日，中国科学院东莞材料所/松山湖材料实验室梁齐杰研究员与中山大学侯仰龙教授在二维激活神经元器件领域取得重要进展。研究团队提出一种可重构的二维激活神经元，通过二维异质结构实现数字-模拟混合处理功能。在二维通道内采用栅极-漏极重叠设计，使同质结中带间隧穿效应得以实现，从而使得激活神经元能够动态调节亚阈值摆幅和阈值电压。相关研究成果以“Reconfigurable two-dimensional activation neuron device”为题发表于《Nano Letters》。随着人工智能加速向边缘计算终端延伸，神经网络硬件正朝着高能效、高集成方向快速发展。然而，作为神经网络的重要组成部分，激活函数目前仍主要依赖CMOS外围电路实现，不仅增加了系统面积和功耗，还带来了频繁的数据转换与搬运开销，成为制约类脑芯片进一步发展的关键瓶颈。如何利用器件本身直接完成非线性激活，并兼顾数字逻辑处理能力，是神经网络硬件领域的重要科学问题。针对上述问题，研究团队提出了一种基于二维范德华异质结构（hBN/MoS2/hBN）的可重构二维激活神经元器件。该器件创新性引入栅极-漏极重叠（GDO）结构，在单个二维器件中实现Softplus激活函数，并首次将数字逻辑与模拟激活两种计算模式集成于同一器件，为神经网络硬件提供了新的器件架构。图1. 可重构二维激活神经元器件。(a)-(b) 生物大脑和神经元结构的示意图。(c) 具有突触和激活神经元的神经网络硬件实现。(d) 二维激活神经元的示意图。(e) hBN/MoS2/hBN异质结的透射电子显微镜图像及其对应的EDS分析结果。(f) 模拟Softplus激活函数的输出电流曲线。(g) 不同激活神经元性能的对比。实现激活函数的关键，在于构建连续、可调的非线性输出特性。研究团队利用GDO结构在漏端形成可调控同质结，通过顶栅、底栅与漏极偏压的协同调控，引入带间隧穿（Band-to-Band Tunneling，BTBT）机制，实现亚阈值摆幅与阈值电压的动态重构，使器件输出自然逼近Softplus激活函数。结合能带分析、TCAD数值模拟及解析模型，系统揭示了BTBT主导非线性激活行为的物理机制，实现了器件结构设计与理论模型之间的相互印证。图2. GDO结构实现可重构非线性激活。(a) 实线：初始能带结构（记为I型）；虚线：施加较大负值底部栅极电压时的能带结构（记为II型）。(b) 虚线：施加漏极电压时的能带演化（记为III型），导致源极/漏极和横向电场出现非对称的能带分布。(c) 虚线：施加负值顶部栅极电压时的能带演化（记为IV型）。(d) 虚线：施加正值顶部栅极电压时的能带演化（记为V型），在漏极处形成BTBT窗口。(e) GDO结构的转移曲线显示，随着Vd增大，亚阈值摆幅将增加且阈值电压向左移动。(f) 分析模型与实验结果具有良好的一致性。得益于二维材料优异的载流子调控能力和GDO结构设计，该器件表现出优异的综合性能。器件漏电功耗低至10 pW，较传统模拟CMOS方案降低约九个数量级，单次运行能耗仅19.31 pJ。此外，研究团队进一步验证了该器件能够与多种二维突触器件稳定集成，无需改变神经元结构即可完成激活处理，展现出良好的通用性和兼容性。在神经网络应用中，该器件拟合得到的Softplus激活函数分别应用于LeNet-5卷积神经网络和多层感知机（MLP）中，分类准确率分别达到98.84%和98.26%，验证了器件满足神经网络训练对激活函数连续可导、梯度稳定等要求。图3. 激活神经元的性能与神经网络验证。(a)-(b) 用于模拟二维激活神经元的LeNet-5和MLP网络示意图。(c) 将归一化输出电流与Softplus激活函数特性进行拟合。(d)-(e) 使用LeNet-5网络中Softplus层激活函数的神经网络和MLP网络的准确率。为进一步验证GDO结构的重要作用，研究团队设计了底部重叠栅（BOGD）和传统双栅（DGD）等对照器件。实验结果表明，对照器件均难以实现亚阈值摆幅和阈值电压的协同调控，无法稳定拟合Softplus激活函数，在神经网络训练中出现梯度爆炸、梯度消失等问题。相比之下，GDO结构能够稳定调控BTBT过程，为器件实现可重构非线性激活提供了关键支撑。图4. GDO结构对器件性能的关键作用。(a) 带GDO结构的2D激活神经元。(b) BOGD器件，其漏极下方和MoS2沟道下具有重叠栅极1的结构。(c) DGD器件，无漏极重叠栅结构。(d) BOGD结构中栅极1的转移曲线（对数形式）。(e) 将归一化输出电流（BOGD）拟合到函数上。(f) 使用拟合函数（BOGD）训练CNN网络。(g) DGD结构中栅极1的转移曲线（对数形式）。(h) 将归一化输出电流（DGD）拟合到函数上。(i) 使用拟合函数（DGD）训练CNN网络。除模拟激活外，该器件还可通过双栅协同调控实现OR逻辑等数字运算，在同一器件中实现数字逻辑与模拟激活之间的动态切换，构建数字-模拟混合处理模式。基于这一特性，研究团队搭建了由7个二维激活神经元组成的硬件图像边缘检测系统，实现数字图像向模拟信号转换及边缘增强处理，展示了其在边缘智能、存算一体和类脑计算中的应用潜力。图5. 数字-模拟混合处理及应用验证。(a) 示意图展示了当前3位DAC的结构及扫描电镜图像。(b) 边缘检测处理单元的电路结构。(c) 当Vd = 1V和Vd = -1V时，带位输入的DAC波形。(d) 使用V1作为门控输入的正负电流3位DAC的转移曲线。(e) 正负电流3位DAC的数字到模拟输出。(f) 用于边缘检测的原始图像。色标表示图像中3位像素的强度。(g) 整个图像中3位DAC的输出电流。色标表示3位DAC输出电流的总和。(h) 在横向方向上进行3位DAC与自动对焦（AF）操作期间，边缘检测单元的输出电流。文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.6c02085来源：前沿与交叉科学研究部

2026-07-14

南海海洋所 | 研究揭示基于表层漂流浮标与OSCAR的黑潮延伸体和湾流观测变化

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室海洋动力热力过程及其环境效应研究团队在黑潮延伸体与湾流变化研究中取得进展。基于漂流浮标与OSCAR数据，揭示1998–2023年间两股西边界流强度存在显著年代际振荡，振幅远超长期趋势，并与北大西洋海温异常跨盆地相关，湾流同步响应，黑潮延伸体滞后约23个月。同时，两股流均呈向极地迁移趋势，尤其在流速增强期（2011–2023年）更为突出。该成果以“Observed Changes in the Kuroshio Extension and Gulf Stream Based on Surface Drifter and OSCAR”为题发表在国际地学期刊《Journal of Geophysical Research: Oceans》上。该论文第一作者为博士生龚文豪，通讯作者为研究员杜岩，核心研究成员包括同单位的博士生郑宇航、副研究员王闵杨、博士后吴炜、研究员张玉红、副研究员陈泽生。黑潮延伸体与湾流是北半球最强劲的两支西边界流，通过经向热量输运和海气交换深刻影响区域气候与大气环流。在全球增暖背景下，这两支流系的强度变化和空间位移受到广泛关注。以往研究多依赖卫星高度计或再分析资料，揭示出长期增强和向极移动的趋势。然而，由于缺乏长期连续的原位流速观测，这些变化信号在不同数据源之间尚存争议，尤其是长期趋势与年代际变率的贡献难以厘清，制约了对黑潮延伸体与湾流变化实质的准确认识。本研究基于NOAA全球漂流浮标直接观测与OSCAR卫星遥感流场数据，系统分析了1998–2023年间黑潮延伸体（KE）与湾流（GS）的变化特征，主要发现如下：过去26年间，KE和GS均表现出强烈的年代际尺度振荡，其振幅远超长期线性趋势（图1）。两支流系的流速约在2001年达到峰值，2010年左右降至谷底，此后逐步回升。来自漂流浮标的直接观测未检测到显著线性趋势，OSCAR网格数据虽显示微弱正趋势但不显著，表明内部年代际变率而非单调趋势是观测期内影响这两支西边界流表层流速变化的主导因素。图1 1998–2023年KE与GS区域流速时间序列（漂流浮标与OSCAR）KE和GS的年代际振荡与北大西洋中纬度（NAM）海表温度（SST）异常呈显著相关。GS强度与NAM SST近乎同步变化（相关系数0.94），而KE滞后约23个月（相关系数0.69）。EOF分析表明，NAM SST的主导模态与北太平洋中纬度海面高度异常和纬向风的第一模态在相位上紧密锁扣（图2）。研究提出，NAM SST异常激发准定常罗斯贝波列沿西风急流波导向下游传播，调制北太平洋风应力旋度和纬向风场；该大气强迫通过埃克曼泵送改变海面高度梯度，进而调控KE地转流速。图2 （a）NAM海表温度与（b）北太平洋纬向风、（c）海面高度EOF第一模态及（d）对应主成分KE和GS均表现出显著的向极（北向）迁移，且在流速增强期（2011–2023年）较减弱期（1998–2010年）更为突出。KE呈现经向偶极子结构（北侧加速、南侧减速），GS则表现为一致的北侧加速（图3）。这些空间变化与北半球副热带纬向风和风应力旋度的北移高度一致，证实了大气强迫的驱动作用。图3 2011–2023年KE（a）与GS（b）流速趋势空间分布（漂流浮标）该研究获得国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、广东省自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广州市科技计划项目等联合资助。论文信息：Gong, W., Zheng, Y., Wang, M., Wu, W., Zhang, Y., Chen, Z., & Du, Y.*. Observed changes in the Kuroshio Extension and Gulf Stream based on surface drifter and OSCAR. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2026JC024135 (2026). 原文链接：https://doi.org/10.1029/2026JC024135

2026-07-09

会“说话”的鲸：南海抹香鲸的歌声里藏着什么秘密？

近日，中国科学院深海科学与工程研究所（简称中国科学院深海所）海洋哺乳动物与海洋生物声学研究团队在《Journal of the Acoustical Society of America》在线发表题为《Acoustic characterization of sperm whale population structure and social organization in the South China Sea》的研究论文。该研究以南海抹香鲸为研究对象，揭示了南海抹香鲸的发声及群体结构特征，提出了南海抹香鲸的太平洋起源假说。深海里的“摩斯密码”在南海深处，一种巨大的生物正在用“咔哒”声（clicks）彼此交流着。这些声音短促而有力，像敲击声，又像某种神秘的摩斯密码。它们就是现今地球上体型最大的齿鲸——抹香鲸。抹香鲸的头部巨大，约占体长的三分之一，内部有一个非常特殊的名为“鲸脑油”的器官。这不仅是它们深潜的浮力调节器，更是一台精密的“声呐发射器”。抹香鲸可以通过它发出短促的“咔哒”声，用于回声定位——在黑暗的深海中探测猎物并避开障碍物。但抹香鲸的“咔哒”声不仅仅只是导航工具，在社交场合，抹香鲸会将几个咔哒声组合成短促而有节奏的序列进行对话，这类序列被称为“密码曲”（Codas），又称“尾声”。之所以起这个名字，是因为早期研究人员发现，它总是出现在长串回声定位咔哒声的末尾，宛如交响乐章结尾的“尾声”。一段密码曲通常持续 0.5 到 2 秒，由 3 到十几个咔哒声组成，拥有独特的节奏与间隔。正如人类语言中的词汇一样，密码曲是抹香鲸交流信息、确认彼此身份的基本单元。更有趣的是，不同群体不同海域的抹香鲸会使用不同的密码曲集合，就像不同地方的人讲着不同的方言。这些方言并非天生，而是通过后天学习代代传承的。抹香鲸宝宝会经历一段“牙牙学语”的时期，尝试各种曲型，直到逐渐掌握所属群体的方言。方言系统相似的不同抹香鲸群体，被研究人员称为“声音氏族”（vocal clans）。在太平洋地区，研究人员已经归纳出了至少七个这样的声音氏族，每个氏族都有自己最典型的发声节奏。这些氏族规模庞大（太平洋约30万头抹香鲸分属七个氏族），其社会组织类似于人类的民族语言群体。然而，关于南海抹香鲸的社会结构和氏族归属，长期以来一无所知。直到最近，一项为期七年的研究终于揭开了答案。七年追鲸：用声音“测量”南海抹香鲸2019年至2025年间，中国科学院深海所的研究团队在南海开展了八次“深潜/远海鲸类”科考航次。他们使用水下声学记录系统，在抹香鲸出没的海域进行被动声学监测。研究区域主要集中在西沙-中沙海域，这里拥有大陆架边缘和陡峭的大陆坡，是深潜鲸类的理想栖息地。2022至2023年，科考进一步扩展至南沙群岛和东沙群岛附近水域。每次航次持续两周到两个月，在海况良好的夏秋季进行。七年间，团队共目击到13次抹香鲸，同时获取了超过1200分钟的声学数据。这些数据包含两种关键的声音信号：用于回声定位的常规咔哒声，以及用于社交交流的密码曲。从常规咔哒声估算体长：谁住在南海？抹香鲸的咔哒声有一个特殊的物理特征，即多脉冲结构。当咔哒声从鲸的头部发出时，会在不同部位产生多次反射，形成多个脉冲（p0、p1、p2、p3……）。这些脉冲之间的时间间隔被称为 “脉冲间间隔”（IPI）。IPI与抹香鲸的体长之间存在稳定的数学关系：抹香鲸越长，IPI越大。研究人员使用机器学习工具CABLE 1.0自动检测和分析了2163个符合标准的常规咔哒声，并根据IPI估算了每头鲸的体长。结果显示估算的动物体长范围在7.74米至12.48米之间，平均体长8.84米，其中90%的个体体长小于10米。而成年雄性抹香鲸通常可达15至18米，而成年雌性一般在11至12米左右。因而体长数据也意味着南海出现的绝大多数抹香鲸是个体较小的雌性和未成年个体。这一结果与研究团队此前发表的目视研究结果相呼应：南海局部海域被证实是抹香鲸的繁育场。雌性抹香鲸和它们的幼崽组成稳定的“社会单元”，共同迁徙、合作育幼、集体防御天敌。南海这片温暖的热带-亚热带海域正是它们的“育儿所”。从密码曲追溯族谱：南海抹香鲸属于哪个“氏族”？如果说咔哒声回答的是“谁在这里”，那么密码曲回答的则是 “它们是谁的族人” 。研究团队从五次目击事件中记录了641段密码曲。这些密码曲大多由4到7个咔哒声组成，其中六咔哒的密码曲最为常见（占比42.28%）。通过3种聚类算法（K-means，OPTICSxi和IDCall）的分析，这641段密码曲被划分为至少20种不同的密码曲类型，其中两个特定的“4+1++1”密码曲类型占据了绝对主导地位。这种“4+1++1”节奏（前四个咔哒声间隔均匀，后两个咔哒声间隔逐渐拉长），正是太平洋地区 “4++氏族”（four-plus clan）的典型特征。“4++”氏族是太平洋七个声音氏族之一，其分布范围从东太平洋的加拉帕戈斯群岛、秘鲁、智利，一直延伸到西太平洋的汤加和巴布亚新几内亚。南海种群的密码曲与这些遥远地区的抹香鲸高度相似，表明南海抹香鲸属于同一个横跨太平洋的“声音氏族”。此外，在菲律宾巴拉望岛西部海域记录的密码曲中并未出现“4+1++1”类型，提示南海不同海域可能存在不同的抹香鲸社会单元。这些发现意味着什么？该研究系统证实，南海是抹香鲸的重要繁育和育幼场所。大量雌性和未成年个体的存在，加上此前多个航次持续观察到抹香鲸育幼群体，使南海符合IUCN“重要海洋哺乳动物区域”（IMMA）的标准。这一结论对于抹香鲸的保护具有重要意义。抹香鲸被世界自然保护联盟（IUCN）红色名录列为 “易危”物种。它们面临船舶碰撞、渔网缠绕和水下噪声等人类活动的威胁。南海作为全球最繁忙的航运通道之一，保护这片抹香鲸繁育海域尤为迫切。抹香鲸的密码曲方言是通过社会学习代代传承的文化特征，而非遗传。不同声音氏族之间即使生活在同一片海域，也保持文化隔离，彼此不混合。南海抹香鲸属于太平洋“4++”氏族，表明这个跨越数千公里的海洋种群拥有共享的声音文化。这为理解抹香鲸的社会结构、迁徙模式和文化传播提供了关键线索。声音氏族是文化定义的社会单元，其规模超越了单纯的地理限制和血缘家族。未来展望这项研究为南海抹香鲸的保护提供了重要的基线声学数据。展望未来，研究者计划扩大时空覆盖，开展跨季节、跨年度的长期连续记录，评估发声行为的季节性变化；拓展空间范围，更广泛的海域覆盖以识别种群结构和迁徙模式；多方法整合，结合声学数据与照相识别、遗传分析和卫星标记，更全面地理解个体和群体的社会结构。南海两千多米深的海底，抹香鲸正在用它们的“咔哒”声交谈、导航、养育后代。这些声音穿越千米海水，被水听器捕获，被算法解析，最终告诉我们，这片海域不仅是鲸类的家园，更是一个承载着声音文化的社会舞台。雌性抹香鲸带着幼崽在这片温暖的海域中成长，用代代相传的密码曲维系着跨越太平洋的氏族纽带。而人类，才刚刚开始听懂它们的语言。论文第一作者为中国科学院大学博士研究生陈浩忠与中国科学院深海所董黎君副研究员。该研究得到国家自然科学基金项目（42225604，42376132，42494883）和海南省科技人才创新项目（KJRC2023B03）的资助。图1. (a)利用无人机从动物正上方拍摄并手动估计抹香鲸体长, (b)南海抹香鲸体长分布情况图2. 南海抹香鲸两种典型“4+1++1”密码曲时频图图3. (a) K-means，OPTICSxi聚类分析结果，(b)加入太平洋氏族数据后的IDCall聚类分析结果

2026-07-09

eLife｜深圳先进院定量合成生物学全国重点实验室开发LUNA自动对焦系统，揭示细菌冷休克新机制

细菌冷休克反应是微生物应对环境温度骤降的核心适应性机制，但其复杂的生理调控过程至今未被充分理解。长期以来，相关研究主要依赖群体水平测量，虽能揭示“生长停滞”等宏观特征，却难以通过在单细胞水平上开展高时空分辨的动态观测来深入解析冷休克反应的调控机制。然而，诱导冷休克所需的快速大幅降温会导致显微镜焦平面发生严重漂移，远超现有自动对焦技术的补偿能力，严重限制了对细菌低温适应机制的研究。细菌冷休克反应是微生物应对环境温度骤降的核心适应性机制，但其复杂的生理调控过程至今未被充分理解。长期以来，相关研究主要依赖群体水平测量，虽能揭示“生长停滞”等宏观特征，却难以通过在单细胞水平上开展高时空分辨的动态观测来深入解析冷休克反应的调控机制。然而，诱导冷休克所需的快速大幅降温会导致显微镜焦平面发生严重漂移，远超现有自动对焦技术的补偿能力，严重限制了对细菌低温适应机制的研究。7月7日，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/合成生物学研究所黄术强研究员团队，在eLife期刊发表了题为"A coma pattern-based autofocusing method resolves bacterial cold shock response at single-cell level"的重要研究成果。团队创新性地开发了一套名为LUNA（Locking Under Nanoscale Accuracy）的自动对焦系统，利用检测光的彗差图案来精确锁定焦平面，将显微镜的聚焦精度提升至3纳米以内，并将有效工作范围扩展至物镜焦深的40倍以上。借助LUNA，研究团队首次在单细胞水平下完整记录了细菌从37°C到14°C冷休克后的全过程动态，颠覆了“冷休克后细菌进入生长停滞期”的传统认知，揭示了细菌持续分裂、经历三阶段适应过程的真实图景，并阐明了其背后的生理机制。细菌的冷休克反应是一种在温度骤降时启动的保守适应性机制。研究这一过程，对于理解微生物在临床和工业环境中的生存策略，以及开发新型抗菌药物和优化低温保存技术等应用，都具有重要意义。过去数十年来，人们对冷休克反应的认识主要来源于种群水平的分析。普遍认为，细菌在冷休克后会立即进入一个生长停滞阶段，表现为光密度（OD）值保持不变，随后再以降低的生长速率重新进入稳态。虽然通过组学方法已鉴定出许多与冷休克相关的关键蛋白，但这些蛋白如何协同调控并最终帮助细胞适应低温，仍尚不清晰。这种局限性的根源在于，传统的种群水平研究掩盖了单个细胞可能存在的异质性行为。基于成像的单细胞生理学分析，凭借其高时空分辨率和通量，已在微生物学研究中取得重要进展，例如揭示持留菌的起源、表型异质性的产生以及细菌“加法器”的尺寸调控模式等。然而，将这类成像方法应用于冷休克反应的定量分析，却面临着独特的技术挑战：诱导冷休克需要在几分钟内将细菌培养基从37°C迅速降至15°C以下，而普通商用显微镜的标准温控系统并不具备这种快速降温的能力。更关键的是，这一剧烈的降温过程会导致严重的热漂移，使显微镜的焦平面发生机械位移，最终造成无法挽回的失焦。在一般的显微成像实验中，要获取统计可靠的单细胞数据，需要在数小时甚至数天内对多个视野维持精确聚焦，因此必须依赖自动对焦系统来补偿无法避免的焦平面漂移。现有的自动对焦方法，无论是基于图像堆栈分析的成像法，还是利用辅助光反射来测量物镜与样品距离的反射法，都存在精度或工作范围的限制，难以满足冷休克研究中快速、大幅温度变化所带来的严苛要求。而计算扩展景深技术虽能在一定程度上扩展轴向范围，但其对分辨率的要求和远超其范围的漂移量，使其同样难以满足本研究的需求。为突破上述局限，本研究开发了名为LUNA的新型反射式自动对焦方法。该方法首次将彗差引入反射激光的衍射图案中，通过分析光斑质心的位移来直接锁定焦平面，无需引入额外的偏移距离，从而从根本上降低了机械噪声。经测试，LUNA实现了低至3纳米的聚焦精度，其有效工作范围更达到物镜焦深的40倍以上，足以应对冷休克研究所需的快速、大幅度温度变化。借助LUNA技术，本研究得以在单细胞水平上连续监测数千个大肠杆菌在冷休克后长达十多个小时的动态变化。结果首次揭示，在传统认知的“生长停滞”阶段内，细菌实际上持续增殖，并经历了一个精细调控的三阶段适应过程：第一阶段（冷休克后约3分钟内）：随着温度的骤降，细菌的生长速率迅速下降，其下降规律与描述化学反应速率的阿伦尼乌斯定律完美吻合，表明这主要是低温对基础生化反应速率的物理性抑制。第二阶段（约3至10分钟）：当温度降至20°C以下（已知的冷休克触发阈值）时，生长速率的下降趋势显著减缓。这可能得益于细菌在常温下就预先储备的一些“冷休克蛋白”开始发挥作用，维持了部分关键的生命活动。第三阶段（10分钟至约2小时）：温度稳定在14°C，生长速率的下降进一步放缓，最终建立起一个新的、稳定的低速生长状态。这一阶段的特征与文献中报道的冷休克蛋白大规模合成、蛋白质翻译效率逐步恢复的分子过程高度一致，首次在单细胞层面为这些分子机制提供了动态、可视化的生理学证据。这种单细胞层面的持续生长与种群水平上的OD值“停滞”现象看似矛盾。为此，研究团队基于光散射理论构建的模型，指出OD值不仅取决于细菌的数量，还受单个细菌的体积和折光率影响。冷休克后，虽然细菌数量在增加，但其个体体积在减小，二者的综合效应导致OD值在一段时间内保持平台期。这一理论模型完美地解释了单细胞与种群数据之间的“悖论”，并通过蛋白总量测量实验得到了验证。本研究不仅颠覆了细菌冷休克反应的传统认知，揭示了三阶段适应过程以及细菌群体在环境压力下的高度协同性与稳健性，更展示了一项核心技术的突破如何直接推动基础生物学研究的边界。LUNA技术凭借其卓越的精度和超大的工作范围，已从物理原理和实测性能上充分证明了其应对极端热漂移的可靠性。该技术不仅解决了冷休克研究的关键难题，更有望广泛应用于超分辨率成像、单分子定位、大体积三维成像等前沿领域，为生命科学研究提供一种稳定、通用且可无缝集成的核心工具。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/合成生物学研究所研究员黄术强为本文通讯作者，课题组的项目高级工程师李思宏、博士生马智鑫、助理研究员于跃为论文共同第一作者。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/合成生物学研究所傅雄飞研究员、香港大学崔晓冬教授为本研究提供了重要指导。本工作获得国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金以及深圳合成生物学创新研究院等项目支持。原文链接文章上线截图图1.基于LUNA的冷休克反应单细胞成像平台及光学原理图示图2.基于LUNA的冷休克反应单细胞动力学研究图3.群体实验分析及散射模型

2026-07-09

Cell Host & Microbe | 深圳先进院定量合成生物学全国重点实验室戴磊团队提出解码肠道菌群的"涟漪效应"

7月8日，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、合成生物学研究所戴磊研究员团队受邀在国际权威期刊Cell Host & Microbe发表题为“Understanding ripple effects in the gut microbiome”的观点文章（Forum article）[1]。文章从系统生物学视角出发，深入阐述了肠道菌群研究中被忽视的“涟漪效应（Ripple Effects）”：在高度互联的肠道微生态系统中，针对单一物种的靶向干预通过复杂的生态互作网络传播，可能引发群落结构与代谢功能的系统性重塑。文章从分子机制与生态机制两个层面系统阐述涟漪效应的形成规律，提出实验与模型相融合的研究范式，为微生物组精准调控提供了新的理论框架。近年来，靶向肠道菌群的调控已成为疾病治疗和健康干预的重要策略之一。然而，在肠道微生态这一复杂系统中，针对特定物种的扰动可能引起整个群落稳态的转变。如何理解和预测这一现象，是微生物组工程的重要科学问题之一。7月8日，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、合成生物学研究所戴磊研究员团队受邀在国际权威期刊Cell Host & Microbe发表题为“Understanding ripple effects in the gut microbiome”的观点文章（Forum article）[1]。文章从系统生物学视角出发，深入阐述了肠道菌群研究中被忽视的“涟漪效应（Ripple Effects）”：在高度互联的肠道微生态系统中，针对单一物种的靶向干预通过复杂的生态互作网络传播，可能引发群落结构与代谢功能的系统性重塑。文章从分子机制与生态机制两个层面系统阐述涟漪效应的形成规律，提出实验与模型相融合的研究范式，为微生物组精准调控提供了新的理论框架。人体肠道是一个高度复杂且动态变化的微生物生态系统，数万亿微生物通过资源竞争、代谢互养、空间占据以及宿主介导调控等方式形成紧密互联的生态网络。随着菌群移植、益生菌、工程菌、合成菌群、噬菌体等不同的菌群干预技术进入临床研究，人们对肠道菌群的调控手段正在不断拓展。然而，大多数微生物组干预策略主要关注目标物种或功能本身的变化，缺乏对整个群落层面生态响应的系统性评估。由于微生态系统具有非线性、动态性和复杂互作的特征，一个微小的扰动对系统的影响，可以通过复杂的种间互作网络不断扩散，如同一颗小石子投入湖面所造成的涟漪，引发远超预期的群落组成和功能变化（图1a）。作者从分子机制和生态机制两个层面阐述了“涟漪效应”的形成与传播规律：在分子机制层面，扰动在微生物群落中的传播主要依赖于代谢互养、生态位重塑以及宿主介导的微生物互作等过程；在生态学层面，涟漪效应可能由少数关键物种（keystone species）主导，其传播强度取决于种间互作强度、网络拓扑结构等特征。为实现对肠道菌群进行系统生物学层面的精准预测与调控，作者提出了实验与模型互相融合的研究范式：一是发展以噬菌体及其裂解酶等为代表的精准干预技术，二是建立人工智能驱动的群落响应预测模型。研究人员通常利用自下而上构建的合成菌群，通过物种移除实验结合多组学时间序列分析，解析特定成员缺失所引发的群落响应。然而，合成菌群与天然菌群在物种复杂度、生态冗余性和宿主关联性等方面仍存在差异，难以完全模拟复杂生态系统。因此，在实验技术方面，需要开发能够在复杂群落中精准移除特定微生物的新方法，例如噬菌体[2]、噬菌体裂解酶[3]等（图1b）。通过对复杂菌群中的特定微生物实施精准扰动，有望解析扰动在肠道菌群生态网络中的传播过程，构建“扰动—响应”的定量映射关系。在预测模型方面，通过神经元微分方程等人工智能方法，学习微生物群落的组装规律[4]，进而预测物种移除或环境扰动对群落组成和功能的影响[5]（图1c）。未来，“涟漪效应”的理解将重塑微生态干预的思路。基于高通量实验数据和人工智能方法，微生物组工程有望实现从针对单一物种的干预，转变为对复杂微生物群落结构和功能的精准预测和调控。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/合成生物学研究所戴磊研究员为本文的通讯作者，课题组的左文龙副研究员为第一作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市医学研究专项资金以及深圳合成生物学创新研究院等项目的资助。原文链接[1] Zuo, W et al. Understanding ripple effects in the gut microbiome, Cell Host & Microbe (2026)[2] Shen, J. et al. Large-scale phage cultivation for commensal human gut bacteria. Cell Host & Microbe31, 665-677.e7 (2023).[3]Liu, H. et al. Exploring functional insights into the human gut microbiome via the structural proteome. Cell Host Microbe34, 167-185.e9 (2026).[4]Wang, X.-W. et al. Identifying keystone species in microbial communities using deep learning. Nat Ecol Evol8, 22–31 (2024).[5]Wu, L. et al. Data-driven prediction of colonization outcomes for complex microbial communities. Nat Commun15, 2406 (2024).文章上线截图图1：微生物互作网络引发的涟漪效应

2026-07-09

南海海洋所|我国深海中低频海底底质声学特性原位测量设备研制成功

近日，在中国科学院战略性先导科技专项（A）的支持下，中国科学院南海海洋研究所海底探测技术研发团队自主研制的深海中低频海底底质声学特性原位测量设备，圆满完成海试。该设备在浅水至2200米水深海域开展了系统测试，测量频段覆盖1kHz~10kHz，并同步实现沉积物柱状采样，填补我国深水海域中低频底质声学特性原位测量设备的空白。近日，在中国科学院战略性先导科技专项（A）的支持下，中国科学院南海海洋研究所海底探测技术研发团队自主研制的深海中低频海底底质声学特性原位测量设备，圆满完成海试。该设备在浅水至2200米水深海域开展了系统测试，测量频段覆盖1kHz~10kHz，并同步实现沉积物柱状采样，填补我国深水海域中低频底质声学特性原位测量设备的空白。团队攻克深水中低频换能器设计、声学探杆贯入机构及多通道同步信号采集等多项关键技术，集成研发深海中低频海底底质声学原位测量设备。该设备利用液压贯入模块将阵列式声学接收换能器平稳贯入海底沉积物内部，同时将中低频声学发射换能器布放至海底沉积物表层，根据换能器激发与采集的声波信号，直接精准获取深海原位底质声速、声衰减系数等核心数据。该设备成功研制，可为深远海海底声学特性建模、海洋工程安全评估、海底资源勘探等提供关键支撑，进一步完善了我国海洋声学原位测量装备体系，服务于海洋科学研究与高质量发展事业。设备海试布放

2026-07-07