科研进展--中国科学院广州分院

“红豆生南国，春来发几枝。”王维笔下的红豆，千年以来寄托着中国人的相思之情。如今，就在诗中所说的“南国”——粤港澳大湾区，科研团队揭开了两种全新红豆属植物的神秘面纱。这两个新物种一经确认，便自动进入国家保护名录，成为广东新增的两种国家二级保护野生植物。近日，中国科学院华南植物园陈又生研究员领衔的团队，在国际期刊《植物分类》（Phytotaxa）上发表论文，正式描述并命名了阳江红豆（Ormosia yangjiangensis）与台山红豆（Ormosia taishanensis）。二者的模式产地均位于珠三角及邻近区域，处于粤港澳大湾区范围内。根据2021年版《国家重点保护野生植物名录》，红豆属所有物种均已纳入保护范围，这意味着这两个新种一经发表，即自动受国家二级保护。它们为何被“认错”了几十年？此次发现源于《广东植物红皮书》的编纂工作。野外调查中，科研人员多次发现形态与韧荚红豆、木荚红豆等相近的植株，但其花和果实特征始终与已知物种不符。问题的关键在于，红豆属开花结实周期长，科研人员难以采集到带花带果的完整标本。以往分类研究主要依赖叶片和干燥荚果，但这恰恰最容易导致误判：同一物种在不同环境下叶片形态差异显著，而不同物种的叶片却可能高度相似；干燥荚果则会丢失许多关键形态特征。为厘清真相，团队历时多年，反复前往阳江、台山等地跟踪调查，最终成功采集到从开花到结果的完整标本。结合形态学比较与DNA分子系统学分析，团队确认这批长期被误认的植株，实为两个从未被描述过的新物种。图1.基于IQ-TREE对2185个基因位点进行串联分析获得的系统发育树阳江红豆：花大果扁，成熟个体不足500株阳江红豆为常绿小乔木，主要分布于阳江市阳西县，江门恩平市也有零星种群。其花朵长达2.5厘米，约一枚硬币大小，在红豆属中属于花型较大的类群；荚果扁平如微型刀鞘，区别于常见的圆润果荚。与近亲木荚红豆和柔毛红豆相比，阳江红豆小叶更薄，花序侧生或顶生，荚果腹缝线无棱脊。然而，该物种仅存3个野生种群，成熟个体不足500株。由于多生长于低海拔河岸边，雨季洪水易冲毁根系，加之人为砍伐，种群自然更新受限。依据IUCN标准，阳江红豆被评估为濒危（EN）等级。图2.阳江红豆台山红豆：荚果厚如硬币，现存不足百株如果说阳江红豆是“扁平派”，台山红豆则是“厚实派”。其荚果果瓣厚度达6至11毫米，相当于数枚硬币叠加；腹缝线具明显棱脊，种子种脐长3至4毫米。这些细节是区分物种的关键线索。台山红豆的处境更为严峻：仅发现3个野生种群，成熟个体不足100株，被评定为极危（CR）等级，已推荐列入极小种群野生植物名录，存在野外灭绝风险。图3.台山红豆花和新鲜荚果：更可靠的鉴定依据这项研究带来了重要的科学启示：对于豆科植物而言，花和新鲜荚果的形态特征比叶片和干燥荚果更可靠。长期以来，研究人员因叶片易得而依赖其形态，但红豆属花期短暂，多数标本缺乏花部记录。本次研究证明，花部形态是关键“指纹”——阳江红豆的花蕾尖如陀螺，萼片内侧混生褐白绒毛；台山红豆的花蕾则为卵形或陀螺形。这些特征在干燥标本中难以呈现，必须通过活体观察才能捕捉。同样，新鲜荚果的厚度、腹缝线棱脊等特征在干燥后会丢失，而这些恰恰是区分两个新种的重要线索。“仅仅依赖有限数量的标本进行物种鉴定，很容易导致错误分类。”论文中的这句话，正是整个研究的最佳注脚。图4.阳江红豆（陈又生摄）图5.台山红豆（陈又生摄）保护行动：从“新种”到“国保”的无缝衔接两个新种一经发表，即自动纳入国家二级保护。目前，它们已在华南植物园得到迁地保护，团队还建立了全球物种最丰富的红豆属种质资源圃。研究团队呼吁立即开展栖息地原生境保护，建立种群动态监测机制，重点关注自然更新情况——没有幼苗长大，再多的成年树也只是“最后的晚餐”。论文同步更新了广东省红豆属物种分种检索表，为野外识别提供了标准化工具。两个新物种的发现印证了一个事实：即使在粤港澳大湾区这样的人口密集地区，仍有未知生命等待发掘。每一株红豆树都是一个独特的基因库，每一个新物种都是一扇通往未知世界的窗口。保护它们，就是保护我们共同的家园。

2026-08-31

南海海洋所 | 研究团队在全球海洋热浪次季节至季节尺度预测方面取得新进展

近日，中国科学院南海海洋研究所中国-斯里兰卡热带海洋环境“一带一路”联合实验室（CSTO）与热带海洋环境实验室（LTO）研究团队在全球海洋热浪次季节至季节（Subseasonal-to-Seasonal, S2S）尺度预测研究方面取得新进展。相关成果以“Global Subseasonal-to-Seasonal Marine Heatwave Forecasts Boosted by Explainable Deep Learning”为题，发表于《Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation》。博士研究生郭明辉为论文第一作者，研究员徐康为通讯作者，研究员张磊和研究员王卫强为合作作者。海洋热浪（Marine Heatwaves, MHWs）是指海表温度持续异常升高的极端事件，会对海洋生态系统和区域气候产生显著影响。已有研究表明，海洋热浪通常持续数周甚至数月，且其发生、发展和消退涉及天气尺度与气候尺度之间的海气相互作用过程。S2S尺度作为连接天气预报与气候预测的重要时间尺度，能够覆盖海洋热浪发生前数周至数月的关键预警窗口，为提前预警和刻画海洋热浪演变提供重要支撑。然而，在该尺度上，大气初始条件的可预测性快速衰减，而海洋等缓变过程的可预测信号尚未充分显现，导致数值模式仍存在较明显的系统性偏差，预报技巧也随提前期增加而快速下降。因此，如何有效识别并订正模式预测偏差，是提升S2S尺度海洋热浪预测能力的关键科学问题之一。传统统计订正方法难以刻画模式误差中的复杂非线性时空特征，深度学习虽为极端事件预测后处理提供了新途径，但其“黑箱”特征仍限制了对订正机制及区域差异来源的深入理解。针对上述问题，CSTO研究团队构建了一种可解释深度学习后处理框架MHWCorrNet，用于订正ECMWF S2S模式的海洋热浪预测偏差。研究结果表明，MHWCorrNet在提前1–6周均表现出稳定的订正效果，全球平均临界成功指数（Critical Success Index, CSI）较原始ECMWF模式提高约6%–12%，6周平均提升约9%，表明深度学习后处理能够有效缓解数值模式在全球海洋S2S尺度预测中的系统性偏差。进一步的空间分析表明，MHWCorrNet在南印度洋、阿拉伯海、北太平洋和西北大西洋等多个关键海域均实现了明显的预测技巧提升（图1）。其中，南印度洋的改善尤为突出：原始ECMWF模式在该海域的海洋热浪预测技巧整体较低，部分区域甚至接近无技巧状态，而经过MHWCorrNet订正后，CSI提高超过0.2，显著增强了该海域S2S尺度海洋热浪的预测能力。更值得关注的是，MHWCorrNet带来的预测改进呈现出显著的纬向差异（图2a）：热带区域的预测提升主要来自误报率（False Alarm Ratio, FAR）的降低，而中高纬区域则主要依赖于命中率（Probability of Detection, POD）的提高（图2b）。进一步研究发现，这种差异与不同海域的气候背景和物理过程密切相关。热带海域受到ENSO等大尺度气候模态的显著调制，同时具有较高的背景海温，使海洋热浪与非热浪状态之间的温度差异减弱（图2c），模式更容易产生误报，因此MHWCorrNet主要通过降低误报提升预测能力。相比之下，中高纬海域受中尺度涡、西边界流等局地动力过程影响，而数值模式对这类高频过程的刻画能力有限，导致海洋热浪事件漏报增加。同时，中高纬海域海洋热浪与非热浪状态之间具有更大的温度对比度，热浪信号更加明显（图2d，e），使MHWCorrNet能够更有效地识别被模式遗漏的海洋热浪事件，从而主要通过提高命中率改善预测技巧。这一结果表明，MHWCorrNet并非简单地对模式结果进行统一校正，而是能够针对不同区域的预测偏差特征进行自适应订正。上述结果表明，深度学习后处理的效果不仅取决于模型结构和学习能力，还受到区域物理环境和模式误差特征的共同调制。这一发现不仅拓展了传统后处理研究主要关注“预测技巧提升了多少”的视角，而且还进一步揭示了“为什么不同海域能够以不同方式获得预测改进”的潜在原因，为认识数值模式在S2S尺度海洋热浪预测中的局限性，以及发展面向不同物理环境的智能后处理方法提供了新的思路。该研究由国家自然科学基金合作创新研究团队项目、国家自然科学基金面上项目、广东省基础与应用基础研究基金项目和广州市科技计划项目共同资助完成。图1 提前1–6周S2S海洋热浪预测的临界成功指数（CSI）空间分布。（a–c）、（d–f）、（g–i）、（j–l）、（m–o）和（p–r）分别对应提前第1、2、3、4、5和6周的预报结果。对于每个提前期，三列分别展示了原始ECMWF预报结果的CSI（左列）、MHWCorrNet订正后预报结果的CSI（中间）以及对应的CSI提升幅度（右列）。图2 预测改进的纬向依赖性和海表温度异常分布特征。（a）提前1–6周预报期平均的临界成功指数（CSI，红色）和对称极值依赖指数（SEDI，蓝色）的纬向平均提升幅度。图中数字表示北半球中高纬（23.5°N–60°N）、热带（23.5°S–23.5°N）和南半球中高纬（23.5°S–60°S）区域平均提升幅度。（b）同（a），展示的是命中率（POD，橙色）和误报率（FAR，绿色）的变化。（c）–（e）分别展示热带、北半球中高纬和南半球中高纬区域海洋热浪日（MHW，红色）与非海洋热浪日（non-MHW，蓝色）的海表温度异常概率密度函数（PDF），基于OISST v2资料（1982–2023年）计算得到。垂直虚线表示PDF峰值位置，并标注对应的异常温度值。相关论文信息：Guo, M., Xu, K.*, Zhang, L., & Wang, W. (2026). Global Subseasonal‐to‐Seasonal Marine Heatwave Forecasts Boosted by Explainable Deep Learning. Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation, 3(4), e2026JH001380. https://doi.org/10.1029/2026JH001380原文链接：https://doi.org/10.1029/2026JH001380

2026-08-27

南海海洋所 | 研究团队揭示三大洋海温协同驱动孟加拉湾夏季风爆发次季节可预报性机制

近日，中国科学院南海海洋研究所中国-斯里兰卡热带海洋环境“一带一路”联合实验室（CSTO）与热带海洋环境实验室（LTO）研究团队在三大洋海温协同调控孟加拉湾夏季风（BoBSM）爆发的次季节至季节尺度（S2S）可预报性研究方面取得重要进展。相关成果发表于《Climate Dynamics》。博士研究生周雄为论文第一作者，研究员徐康为通讯作者。合作者还包括印度海得拉巴大学教授Karumuri Ashok，CSTO研究员王卫强和博士研究生金正睿，中国气象科学研究院副研究员鄢钰函，斯里兰卡佩拉德尼亚大学博士Mahlon P. Rambukkange，以及中国科学院深海科学与工程研究所研究员徐洪周。孟加拉湾夏季风（BoBSM）是亚洲季风系统中最早爆发的组成部分，其爆发时间与南亚及东南亚雨季起始密切相关，并对我国主汛期降水进程具有重要指示意义。然而，BoBSM爆发具有显著的次季节变率，使其在次季节尺度上的准确预报面临较大挑战，其可预报性来源也尚未得到充分认识。已有研究表明，热带印度洋、太平洋与北大西洋的海表温度（SST）异常均可通过大气遥相关影响BoBSM爆发，并在在特定时期形成次季节预报的“机会窗口”。但现有研究大多聚焦于单一海域的影响，对于BoBSM爆发前不同海域海温异常如何协同作用、共同调节大气环流并影响季风爆发，以及这种协同信号能否被S2S预报系统有效捕捉，仍缺乏系统认识。针对上述问题，研究团队基于欧洲中期天气预报中心（ECMWF）S2S回报数据，系统评估了BoBSM爆发的次季节预报技巧，并进一步揭示了三大洋SST异常协同调控BoBSM爆发及其可预报性的物理机制。研究发现，BoBSM爆发可在提前3候（约15天）的时间尺度上被有效预测，其可预报性主要来自热带印度洋-太平洋和北大西洋SST异常的协同作用。三大洋SST异常通过不同的大气遥相关路径，共同调制孟加拉湾中高层大气的经向温度梯度（Meridional Temperature Gradient, MTG），维持季风爆发前的“南暖北冷”热力结构，从而影响BoBSM的爆发进程。热带印度洋-太平洋SST异常主要通过Walker环流调整维持MTG的“南暖”特征。在ENSO衰减阶段，太平洋SST异常通过调节Walker环流，引发印度洋海盆增暖，并进一步增强热带对流和大气非绝热加热，从而维持孟加拉湾南侧较高的对流层温度（图1）。与此同时，北大西洋SST异常通过两条不同的大气遥相关路径共同影响MTG的“北冷”特征。第一条路径与北大西洋三极型SST异常有关，其能够激发向欧亚大陆传播的中高纬Rossby波列，并在孟加拉湾北侧形成高层气旋性环流异常；第二条路径则与热带北大西洋增暖有关，可激发赤道Kelvin波响应，并在孟加拉湾北侧形成低层东风和高层西风异常。两条大气遥相关路径相互协同，增强孟加拉湾北侧的高层气旋性和低层反气旋性环流配置，有利于冷空气向南输送，从而维持季风爆发前的“北冷”热力结构（图1）。由此，热带印度洋-太平洋和北大西洋海温异常分别从南、北两侧共同调制孟加拉湾的MTG，为BoBSM爆发提供持续的可预报信号。研究还发现，不同大气遥相关路径的可预报性存在显著差异。其中，热带印度洋-太平洋Walker环流路径和热带北大西洋Kelvin波路径具有较高且相对稳定的可预报性，其强迫信号能够在较长预报提前期内被S2S预报系统持续捕捉，为BoBSM爆发提供稳定的次季节可预报性。相比之下，北大西洋三极型SST异常引起的中高纬Rossby波列路径可预报性明显较弱，其预报技巧在提前2候后迅速衰减，主要受限于模式对北大西洋三极型SST异常的模拟能力，也是制约BoBSM爆发次季节预报能力进一步提高的关键瓶颈。该研究揭示了热带印度洋-太平洋与北大西洋SST异常通过多条遥相关路径协同调制BoBSM爆发可预报性的物理机制，明确了不同遥相关路径对预报技巧的相对贡献及其可预报性衰减特征。这些认识为改进S2S预报系统中的关键海温强迫和大气遥相关过程、提升亚洲夏季风延伸期预测预警和风险防范能力提供了重要科学依据。本研究由国家自然科学基金项目、广东省基础与应用基础研究基金项目、广州市科技计划项目、中国科学院战略性先导科技专项及海南省自然科学基金项目共同资助。图1 三大洋SST异常影响BoBSM爆发可预报性的机制示意图。绿色和红色箭头分别表示异常Walker环流的上升和下沉支；标注“A”（“C”）的红（蓝）圆圈分别指示反气旋（气旋）式环流异常中心；灰色箭头表示Rossby波列传播路径，紫色箭头表示Kelvin波向东传播路径。相关论文信息：Zhou, X., Xu, K.*, Ashok, K., Jin, Z., Yan, Y., Rambukkange, M. P., et al. (2026) Subseasonal predictability of the bay of bengal summer monsoon onset tied to three-ocean sea surface temperature anomalies. Climate Dynamics, 64: 385. https://doi.org/10.1007/s00382-026-08352-4原文链接：https://doi.org/10.1007/s00382-026-08352-4

2026-08-27

南海海洋所 | 三元毒素-抗毒素系统研究取得新进展

中国科学院南海海洋研究所王晓雪研究员团队联合法国图卢兹大学，于2026年8月26日在微生物学领域国际权威期刊Trends in Microbiology在线发表论文“Tripartite Toxin-Antitoxin Systems: Expanding the Paradigm of Molecular Interplay and Antiphage Defense”。该研究在团队发现的双毒素的三元TA的基础上，系统的梳理了原核生物中新发现的三元毒素-抗毒素（TA）系统。基于毒素的功能和抗毒素中和方式，提出四大功能类型（TA-分子伴侣、TA-调控子、双抗毒素、双毒素），揭示了毒素调控从二元开关向多元智能网络演化的规律，为理解微生物环境适应、噬菌体防御及基因组进化提供了重要支撑，并为精准抗菌和噬菌体疗法开辟了新的设计思路。论文第一作者为研究员郭云学，通讯作者为研究员王晓雪，法国图卢兹大学教授Pierre Genevaux为共同作者。TA系统作为细菌和古菌中普遍存在的遗传模块，一般由两个相邻的基因，毒素基因和抗毒素基因组成，参与应激响应、持留态形成、生物被膜发育等过程。然而，近年来大量证据表明，许多TA位点进化出第三个功能元件：分子伴侣、调控蛋白或额外效应因子，从而形成功能远超经典二元体系的三元系统。面对这一快速增长却缺乏统一认知的领域，团队将散在的发现整合为完整的“四类型”体系：TAC（伴侣依赖型）、TAR（辅助调控型）、双抗毒素型（以Retron为代表）和双毒素型（以团队发现的KKP为代表）（图1）。这一分类不仅厘清了多样化的组分关系，更揭示了不同系统共用模块化整合这一核心策略，实现了毒素活性从被动的毒性释放到环境感知-信号整合-精准输出的跃升，是TA研究领域向系统化、功能化迈出的一步。图1 三元TA系统的类型及毒性拮抗机制在机制层面，论文阐明了三元系统之所以具备更强适应优势，在于其将噬菌体感知、抗毒素稳定性控制和效应激活解耦为独立可调的模块。例如，TAC系统通过分子伴侣直接感知噬菌体衣壳蛋白，触发抗毒素降解；Retron利用噬菌体酶破坏msDNA复合物激活毒素；而KKP系统则凭借噬菌体复制蛋白介导的抗毒素降解，启动激酶对宿主关键蛋白的广谱磷酸化，通过生长抑制高效阻断噬菌体增殖（图2）。这些发现改变了领域对TA系统仅作为静态防御元件的认知，将其重塑为动态、条件性、可被噬菌体“劫持”或“驯化”的活性网络，加深了对宿主-噬菌体军备竞赛分子机制的理解。图2 三元TA系统的噬菌体防御机制此外，该论文提出了基于丝氨酸/苏氨酸激酶（STK）的防御系统从单激酶到二联体再到三元复合体的渐进进化模型，并指出这一路径并非单向，噬菌体也可逆向劫持同源激酶用于免疫逃逸。这一辩证观点打破了“宿主获益”或“噬菌体获益”的二元对立，将三元TA系统置于协同进化与互惠博弈的宏观生态学视角下，为解析水平基因转移、原噬菌体调控及微生物群落抗性演化提供了理论锚点。论文还系统评估了三元TA系统在合成生物学和抗菌治疗中的工程化瓶颈与突破方向，为将基础发现转化为可控的“可编程防御模块”提供了路线图，对进化生物学、噬菌体学和合成生物学均具有重要启发。本研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家科技基础资源调查专项、广东省自然科学基金及ONCE等项目的资助。相关论文信息： Guo, Y., Genevaux, P., Wang, X.* Tripartite toxin-antitoxin systems: expanding the paradigm of molecular interplay and antiphage defense. 2026, Trends in Microbiology. https://doi.org/10.1016/j.tim.2026.08.001.论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0966842X26002179

2026-08-27

南海海洋所 | 研究团队揭示CMIP6模式中ENSO冬季南海海温模拟偏冷的偏差来源

近日，中国科学院南海海洋研究所中国-斯里兰卡热带海洋环境“一带一路”联合实验室（CSTO）与热带海洋环境实验室（LTO）研究团队在第六次耦合模式比较计划（CMIP6）气候模式对ENSO影响下南海海表温度（SST）变化的模拟偏差及其动力机制研究方面取得新进展。相关成果以“Origins of Cold Sea Surface Temperature Biases in the South China Sea During ENSO Winters in CMIP6 Models”为题，发表于国际期刊Journal of Climate。博士研究生张茜娅为论文第一作者，研究员徐康为通讯作者，合作作者包括英国埃克塞特大学教授Matthew Collins、CSTO研究员王卫强、研究员张磊和副研究员陈梦燕。南海是连接热带太平洋与印度洋的重要边缘海，其海温变化不仅受到区域海气相互作用的影响，也对ENSO等大尺度气候模态具有显著响应。观测表明，南海SST异常对ENSO的响应存在显著的季节演变特征，呈现典型的“双峰”型增暖结构：第一次增暖出现在El Niño成熟期冬季，主要与热带太平洋异常Walker环流及其引起的南海上空大气环流变化有关；第二次增暖则出现于次年夏季，主要受到印度洋“电容器效应”及其诱发的西北太平洋反气旋影响。已有研究对观测中这两个增暖阶段的物理机制开展了较为系统的分析与诊断，但气候模式能否准确再现南海SST对ENSO的季节性响应，以及不同模式之间为何存在显著差异，仍缺乏深入认识。基于CMIP6中24个模式的历史模拟数据，研究团队系统评估了ENSO影响下南海SST的季节演变特征。结果表明，尽管大多数CMIP6模式能够较好地模拟ENSO次年夏季南海的第二次增暖，但普遍低估了ENSO冬季南海第一次增暖的幅度。进一步分析发现，冬季南海增暖偏弱的直接原因，是模式对前期秋季南海SST增暖过程的模拟不足，而这一偏差又可追溯至热带太平洋“冷舌”偏差，即模式模拟的热带中-东太平洋气候态SST系统性偏低。热带太平洋“冷舌”偏差改变了赤道太平洋的气候态纬向SST梯度和相应的大气海洋环流场，并通过与ENSO相关的异常风场和SST梯度相互作用，增强了赤道中东太平洋暖水的纬向平流过程（图1a、b）。两个纬向平流过程相互协同，使暖水在赤道西太平洋堆积，并促使ENSO相关的暖SST异常向西扩展（图1c，红色过程）。由此产生的赤道西太平洋暖海温异常进一步通过Gill响应影响其西北侧的大气环流，在西北太平洋-南海区域形成低层气旋性环流偏差，导致模式模拟的南海反气旋位置明显偏西（图1c，绿色过程）。南海反气旋位置偏西进一步改变了局地秋季的海气热量交换过程。一方面，气旋性环流偏差伴随上升运动增强，使云量增加、到达海面的短波辐射减少，从而削弱太阳辐射对海表的加热作用；另一方面，异常气旋式环流增强Ekman抽吸和垂向混合，使混合层下方的冷水向上输送；同时，异常风场与气候态东北季风叠加，增强海表风速和潜热通量损失。短波辐射减弱、垂向混合增强和潜热损失增加三个过程共同抑制了南海秋季热量积累（图1c，蓝色过程），最终导致CMIP6模式在ENSO冬季模拟出明显的南海SST冷偏差。该研究从气候态海温模拟偏差这一视角出发，揭示了CMIP6模式中ENSO冬季南海海温模拟偏冷的重要来源，建立了从热带太平洋气候态“冷舌”偏差到南海局地海温模拟偏差的完整动力联系，即太平洋气候态冷舌偏差增强赤道暖水向西输运和ENSO暖SST异常西伸，进而导致南海反气旋位置偏西，并通过改变南海秋季海气热量收支抑制海温增暖，最终形成冬季SST冷偏差。研究表明，CMIP6模式对ENSO-南海遥相关的模拟能力不仅取决于ENSO本身的模拟，还受到热带太平洋气候态海温及赤道海洋环流模拟偏差的显著影响。因此，改进热带太平洋，尤其是中东太平洋气候态SST及相关纬向平流反馈过程的模拟，是降低ENSO-南海遥相关偏差、提高南海区域气候预测和未来气候预估可信度的重要途径。该研究由国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广州市科技计划项目和国家留学基金委奖学金等项目共同资助完成。图1 太平洋气候态冷舌偏差导致ENSO冬季南海SST冷偏差的机制示意图。（a）ENSO相关异常东向流对气候态冷舌偏差的纬向平流作用（uatc）；（b）增强的气候态西向流对ENSO异常暖海温的纬向平流作用（ucta）；（c）ENSO暖海温西伸通过Gill响应引起南海气旋式环流偏差，并通过削弱短波辐射、增强潜热损失和垂向混合抑制秋季海洋热量积累，最终导致南海SST模拟偏冷。相关论文信息：Zhang, X., K. Xu*, M. Collins, W. Wang, L. Zhang, and M. Chen, 2026: Origins of Cold Sea Surface Temperature Biases in the South China Sea During ENSO Winters in CMIP6 Models. J. Climate, e250508, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0508.1.原文链接：https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0508.1

2026-08-27

广州能源所揭示有序金属间化合物催化剂动态自优化机制

近日，广州能源所王晨光、罗密团队构建了一种具有动态自优化特征的 L10-PtCo@Co-shell核壳催化剂，通过有序 L10-PtCo金属间化合物核与超薄Co富集壳的协同设计，实现了催化剂工作过程中的可控结构演化。研究团队利用原位X射线吸收精细结构谱（operando XAFS）、原位拉曼光谱和密度泛函理论（DFT）计算，从原子尺度揭示了工作条件下Co原子迁移、表面合金化及活性位点演变过程，阐明了“稳定有序核—动态重构表面”的协同机制。该研究以Dynamic Self-Optimization in an Ordered L10-PtCo Core-Shell Catalyst Decouples Activity and Stability for Acidic Hydrogen Evolution为题发表于Advanced Functional Materials。近日，广州能源所王晨光、罗密团队构建了一种具有动态自优化特征的 L10-PtCo@Co-shell核壳催化剂，通过有序 L10-PtCo金属间化合物核与超薄Co富集壳的协同设计，实现了催化剂工作过程中的可控结构演化。研究团队利用原位X射线吸收精细结构谱（operando XAFS）、原位拉曼光谱和密度泛函理论（DFT）计算，从原子尺度揭示了工作条件下Co原子迁移、表面合金化及活性位点演变过程，阐明了“稳定有序核—动态重构表面”的协同机制。该研究以Dynamic Self-Optimization in an Ordered L10-PtCo Core-Shell Catalyst Decouples Activity and Stability for Acidic Hydrogen Evolution为题发表于Advanced Functional Materials。图1. Operando-XAFS 测试示意图。质子交换膜水电解（PEMWE）具有高效率和高电流密度等优势，但酸性工作环境对催化剂的活性与结构稳定性的要求较为严苛。传统催化剂设计通常强调维持稳定的静态结构，但实际工况下催化剂不可避免会发生元素迁移、原子重排和表面重构。上述动态变化既可能导致结构失稳，也可能形成更加有利的工作态结构。因此，如何捕获催化剂工作条件下的动态结构演化，并揭示其与催化性能之间的内在关联，是电催化领域的重要科学问题。针对这一问题，研究团队提出“动态预催化剂”设计理念，构建了以有序 L10-PtCo为核、Co富集层为壳的核壳结构，使稳定核与动态表面实现功能分工，在工作条件下发生可控重构。依托上海光源BL20U1，研究团队实时追踪了催化剂工作过程中的局域结构变化。结果显示，随着工作电位施加，Co–Pt配位逐渐增强，而Co–Co配位持续降低，表明表面Co原子逐步向颗粒内部迁移，并与Pt形成更加充分的异原子配位，最终使表面由初始Co富集结构向高度合金化的PtCo结构演变。结合原位拉曼和DFT计算，进一步证明动态重构形成的Pt–Co邻位结构能够优化氢中间体吸附并促进反应动力学。图2. Operando XAFS谱。 (a) Pt L3边原位XANES光谱。(b) Co边原位XANES光谱。(c) Pt L3边和(d) Co K边原位EXAFS光谱拟合。(e) 工作条件下L10-PtCo@Co-shell的拟合结构参数和合金化程度。同时，理论计算发现，L10-PtCo核具有较高的Co原子扩散能垒，可有效抑制Co无序迁移与溶出，从而保持核结构稳定。由此，催化剂在工作条件下形成了“动态表面—稳定核”的协同结构。该研究表明，催化剂工作过程中的结构重构并非会导致其必然失活。通过合理设计初始非平衡结构，可以将原本不可控的原子迁移转化为有方向、可利用的动态自优化过程，使催化剂由初始预催化结构逐步演化为更加稳定和优化的工作态结构。该研究将催化剂设计理念从传统的“静态结构优化”拓展至工作条件下“动态结构优化”，为深入理解真实工作状态下催化剂的结构演化及其催化机制，并进一步指导高活性、高稳定催化材料的理性设计提供了新思路。论文第一单位为中国科学院广州能源研究所，第一作者罗密特任副研究员，通讯作者王晨光研究员。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金青年项目和广州市科技计划项目的支持。论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.77600

2026-08-27

南海海洋所 | 海洋热浪“避风港”为何反成其生态危害重灾区？

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海洋热浪生态效应研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Unexpected Ecological Vulnerability in Tropical Pacific Heatwave Refuge”为题发表于国际知名学术期刊 Global Change Biology（IF=12.5）。论文第一作者为中国科学院南海海洋研究所副研究员詹伟康，通讯作者为研究员詹海刚和研究员何庆友，合作者包括副研究员张莹。海洋热浪是指海表温度异常偏暖且持续数天至数月的极端高温事件。在全球变暖的背景下，此类事件的发生频率和强度持续增加，对海洋生态系统造成了从浮游植物到顶级捕食者的跨营养级冲击。浮游植物作为海洋食物网的基础，通过光合作用支撑着海洋绝大部分初级生产力，其变化会通过级联效应深刻影响渔业资源和海洋碳汇。赤道中西太平洋此前一直被认为受海洋热浪影响轻微。该区域年均热浪天数仅22天，平均强度仅1.2°C，远低于全球大多数海域，因此被视为海洋热浪的“避风港”（图1a，c）。研究团队利用1998至2024年的卫星观测数据，并结合BGC-Argo和TAO/TRITON锚系浮标的长期现场观测，系统评估了全球各海域浮游植物对热浪的响应强度。研究定义了一个“浮游植物敏感性指数”（PSI），用以量化单位热浪强度（每1°C海表温度异常）所引发的表层叶绿素浓度相对变化率。结果显示，赤道中西太平洋的PSI高达约-50%/°C，显著高于东边界上升流区等传统认知中的生态敏感海域（图1b，d）。这意味着，当热浪导致海水升温1°C时，这片海域近表层的浮游植物生物量将锐减一半，而同等升温幅度在其它海域引发的响应幅度要小得多。出乎意料地，这片“避风港”反而是全球浮游植物对海洋热浪响应最敏感的区域。为什么热浪发生频率和强度都低的地方，浮游植物响应反而最剧烈？针对这一悖论，研究团队通过多源观测数据揭示了其潜在物理-生化耦合机制。关键结论是：热浪期间，浮游植物的水平与垂向营养盐供给通道同时受到抑制，二者叠加效应导致了表层叶绿素浓度的剧烈下降。赤道太平洋东部存在一条高营养盐海水向西输送的传送带，维持着中西太平洋浮游植物的生长。但热浪期间，东向的流场异常削弱了这条西向传送带，使纬向营养盐输送率减少了约72%。与此同时，热浪伴随的强降水使表层海水盐度显著降低（图2）。盐度层化作用使混合层变浅（约20m），叠加上层海水的增温效应，导致了更强的垂向层化结构，阻挡了深层营养盐向上补给。水平与垂直两条营养供给通道同时受限，共同导致了表层浮游植物的急剧减少（图3）。不同于表层的是，次表层浮游植物在热浪期间反而出现了显著的增长。BGC-Argo观测数据显示，热浪期间该海域海洋次表层存在明显的温度负异常，指示温跃层抬升，这一过程改善了混合层底部的营养盐可获得性（图2）。同时，表层浮游植物锐减大幅削弱了水体自遮蔽效应，使更多阳光能够穿透至深层，真光层平均深度加深约25m（图2）。两者协同作用下，混合层底部至真光层底部之间形成了一个适宜浮游植物生长的窗口，使热浪期间次表层叶绿素浓度显著上升（图3）。这一发现的影响远不止于浮游植物本身。赤道中西太平洋是全球最大的热带金枪鱼渔场所在地，其渔获量可占全球金枪鱼总捕捞量的50%以上。浮游植物是海洋食物网的基础，其生物量的急剧减少及向小型化的群落结构转变，会从根本上降低食物网的能量传递效率，并沿营养级逐级放大。值得注意的是，已有研究表明该海域50-300m深处的次表层热浪强度约为表层的5倍，而该深度范围恰是鲣鱼和黄鳍金枪鱼等经济鱼类的关键觅食栖息地。表层浮游植物减少与次表层热浪叠加的双重压力，可能通过压缩适宜栖息地、改变饵料可获得性等途径，对赤道太平洋金枪鱼资源产生深远影响。该研究获国家自然科学基金、广东省自然科学基金及广东省重点人才等项目联合资助。论文信息：Weikang Zhan, Ying Zhang, Haigang Zhan* and Qingyou He* (2026). Unexpected Ecological Vulnerability in Tropical Pacific Heatwave Refuge. Global Change Biology, 32, 8: e71065.原文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.71065图1 （a）海洋热浪年均发生天数及（b）浮游植物响应海洋热浪的敏感性指数（PSI）空间分布特征。白色方框指代赤道中西太平洋海域（WCP）。（c）全球热浪平均强度与年均发生天数散点分布图，其中白色点为WCP海域平均值。（d）全球热浪平均强度与PSI散点分布图。图2 赤道中西太平洋（WCP）BGC-Argo与TAO/TRITON浮标的次表层观测。(a) BGC-Argo（编号：5906238）轨迹，叠加在海洋热浪期间平均近表层叶绿素浓度（CHL）异常场之上。轨迹中的红色圆点表示BGC-Argo经过时有发生海洋热浪的位置。黄色方框标示了两个TAO/TRITON站点（TAO-2n180w和TAO-0n180w）的位置。(b-e) BGC-Argo观测的温度（Temp）、盐度（Sal）、叶绿素（CHL）和颗粒后向散射系数（BBP）剖面。黑色实线表示混合层深度（MLD），青色线为卫星观测的真光层深度（Zeu）。红色和灰色圆点分别代表WCP内海洋热浪和非海洋热浪的位置。(f) TAO-2n180w站位观测的温度异常图3 赤道中西太平洋（WCP）浮游植物响应海洋热浪示意图。

2026-08-25

南海海洋所 | 研究团队揭示印度洋偶极子的两种不同类型及其气候影响

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）、全球海洋和气候研究中心（GOCRC）以及中国-斯里兰卡热带海洋环境“一带一路”联合实验室（CSTO）的王春在研究员团队，在印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole, IOD）多样性研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Two distinct types of the Indian Ocean Dipole”为题，发表于国际高水平综合性学术期刊 National Science Review（IF=18.196）。论文第一作者为副研究员郑佳喻，通讯作者为研究员王春在。印度洋偶极子是热带印度洋重要的海气耦合模态之一，对全球气候系统和区域气候变化具有重要影响。长期以来，科学界通常根据西印度洋和东印度洋海温异常差异来描述这一现象，并将其视为一种典型的海温偶极型模态。然而，印度洋偶极子是否存在不同的空间类型，以及不同类型是否具有不同的形成机制和气候影响，长期以来并未得到系统认识。为揭示印度洋偶极子空间结构的多样性，研究团队对传统IOD指数识别出的典型事件进行了分析，发现这些事件对应的海温异常分布并不相同，主要表现为两种不同的空间结构：一种为西印度洋与东印度洋海温异常反向变化的西-东型IOD，另一种为中印度洋与东印度洋海温异常反向变化的中-东型IOD。进一步分析发现，夏-秋季印度洋海温异常存在西印度洋、中印度洋和东印度洋三个主要变率中心，其中西印度洋和中印度洋海温异常均可与东印度洋海温异常形成偶极子结构。在此基础上，研究团队结合经验正交函数组合（EOF combinations）方法，识别并定义了两类印度洋偶极子空间模态。进一步研究发现，西-东型IOD和中-东型IOD具有不同的海气耦合演变特征。西-东型IOD受到较强的风-温跃层-海温（Bjerknes）反馈影响，异常东风增强并向西印度洋扩展，推动暖海水向西输送，使西印度洋暖海温异常逐渐增强。同时，中-西印度洋温跃层加深，而东印度洋温跃层变浅，进一步强化东西向海温异常梯度，使其于秋季达到峰值。相比之下，中-东型IOD的暖海温异常较早形成于中印度洋，其海气耦合反馈和温跃层响应相对较弱，峰值时间相对提前。这些差异导致两类IOD具有不同的空间结构和季节演变特征。在气候影响方面，两类IOD也存在明显差异。西-东型IOD的对流上升中心位于西印度洋，与东非秋季降水异常联系更为密切；相比之下，中-东型IOD的对流上升中心主要位于中印度洋，对东非降水异常的影响相对较弱。更为重要的是，传统IOD指数识别出的事件同时包含两类IOD，因此传统IOD与东非降水异常之间的年际对应关系存在约20%的错配，即部分IOD事件未表现出预期的降水响应。相比之下，将IOD区分为不同类型后，西-东型IOD与东非降水异常表现出比传统IOD更好的年际对应关系，说明将IOD进行分类有助于更准确理解IOD的区域气候影响。该研究突破了传统IOD单一海温分布型的认知，基于多种方法对IOD进行分类识别，揭示了具有不同物理机制和气候影响的两类IOD。相关成果拓展了对印度洋偶极子多样性及其气候影响的认识，为理解印度洋变率及其区域气候影响提供了新的科学视角。该研究得到了国家自然科学基金委重大项目、国家自然科学基金委合作创新研究团队项目和广东省基础与应用基础研究基金等项目资助。图1 两类IOD的海气耦合演变机制示意图相关论文信息：Zheng, J., & C. Wang*, 2026: Two distinct types of the Indian Ocean Dipole. National Science Review, 10.1093/nsr/nwag519原文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag519

2026-08-26

深圳先进院 | 合作构建人类子宫内膜全月经周期免疫图谱

8月21日，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学重点实验室、合成生物学研究所李汉杰研究员团队联合国内外多家医疗机构完成的研究论文以"An endometrial immune atlas across the female menstrual cycle reveals lymphoid aggregates compromise pregnancy"为题发表在Nature Communications上。该成果构建了人类子宫内膜全月经周期免疫图谱，揭示淋巴细胞聚集体损害妊娠结局。8月21日，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）定量合成生物学重点实验室、合成生物学研究所李汉杰研究员团队联合国内外多家医疗机构完成的研究论文以"An endometrial immune atlas across the female menstrual cycle reveals lymphoid aggregates compromise pregnancy"为题发表在Nature Communications上。该成果构建了人类子宫内膜全月经周期免疫图谱，揭示淋巴细胞聚集体损害妊娠结局。子宫内膜每个月经周期都要经历一轮增生、分泌与脱落，其中的免疫细胞也随之改变。哪一类细胞在什么阶段增多、又在什么阶段退场，决定了子宫内膜微环境能否在着床窗口期为胚胎做好准备，是生殖免疫领域长期关注的核心问题。以往的单细胞研究多取增殖期和分泌期的少数几个时间点。正常月经周期中免疫细胞如何逐阶段演变，一直缺少细致的刻画，缺少参照图谱会使得各类子宫内膜疾病偏离生理免疫状态的部位与程度均难以判定。慢性子宫内膜炎即为典型：这一与不良妊娠结局密切相关的慢性炎症，目前仍以内膜间质检出CD138⁺浆细胞为诊断依据，其免疫学本质与影响妊娠的环节长期不明。免疫细胞图谱向生殖免疫领域的延伸李汉杰团队长期从事人体免疫细胞图谱与发育免疫学研究，此前在人类巨噬细胞产前发育、肿瘤免疫微环境等方向建立了系统性的图谱工作。先摸清生理状态下的免疫图景，再以此为标尺衡量疾病，是这项研究的基本思路，也是团队把图谱方法带入生殖免疫领域的切入点。子宫内膜是人体中少数会周期性重建的组织，要看清其中免疫细胞的动态，必须按精确分期逐段取样，这对临床端的样本采集提出了很高要求。2020年，深圳先进院与深圳中山妇产医院共建生殖免疫联合实验室，本研究依托该平台开展，主要实验工作由双方联合培养的博士后承担。研究采集53名健康女性的子宫内膜样本，覆盖月经期至经前期共8个阶段，分期由末次月经、组织学评估、经阴道超声与血清激素水平综合判定。采用MARS-seq 2.0对分选后的CD45⁺免疫细胞逐个建库，经质控获得147,468个免疫细胞，采用MetaCell算法解析为334个metacell、8大谱系、38种免疫细胞亚型或状态。NK细胞与T细胞合计约占内膜免疫细胞的80%。周期中NK细胞比例持续升高、T细胞相应下降；单核细胞、巨噬细胞与树突状细胞在分泌期明显扩增；B细胞、肥大细胞与固有淋巴细胞始终维持低水平。三个主要NK亚群走势相反：CD103⁺NK细胞在增殖期升高、分泌期急剧回落；CD11c⁺NK细胞在增殖期稳定、分泌期显著上升，并在早孕期继续升高；CD16⁺NK细胞全程维持低水平。CD11c⁺NK细胞表达LILRB1、KIRs与KLRC家族蛋白，即绒毛外滋养细胞表面HLA-G、HLA-C、HLA-E的受体；后者负责侵入母体蜕膜、重塑螺旋动脉并介导母胎免疫耐受。在5例早孕蜕膜中，多重免疫荧光显示该亚群选择性富集于HLA-G⁺滋养细胞密集区域，2D与3D成像确认两者存在直接接触，转录组层面其与经典蜕膜dNK1细胞高度相似。这说明内膜免疫细胞的周期变化是为着床做准备的功能性转变，而非被动波动。慢性子宫内膜炎的三项标志性免疫扰动以健康图谱为参照，研究刻画了34名慢性子宫内膜炎患者的内膜改变，识别出三项标志性扰动。其一，参与滋养细胞互作的CD11c⁺ NK细胞在增殖期和分泌期均显著减少。其二，Tfh驱动的生发中心反应过度活化。Tfh样细胞表达BCL6、CXCR5、CXCL13、IL21等经典标志，并经CXCL13-CXCR5、IL21-IL21R促进B细胞增殖分化为IgG⁺。研究据此提出，慢性子宫内膜炎患者子宫内膜相关浆细胞主要源自组织局部的生发中心反应，而非外周循环招募。其三，形成类三级淋巴结构样的淋巴细胞聚集体。此类结构常见于肿瘤与自身免疫病，健康内膜偶见少量聚集，患者子宫内膜中其数量与面积均显著增加。鉴于各机构诊断标准不一，研究还以严格CD138阴性样本作限定性分析，排除健康对照中低水平CD138浸润可能造成的混杂，上述改变均保持稳健。针对此前缺乏合适动物模型的问题，研究通过宫腔灌注临床相关菌株混合物建立小鼠模型，重现了慢性子宫内膜炎的多项关键免疫病理特征。模型鼠交配后活胎数与总胎数显著减少，胎吸收率中位数达60%，为假手术组的15倍。采用Bcl6fl/fl;CD4-cre小鼠特异性去除Tfh细胞后，淋巴细胞聚集体形成显著减少，胎吸收率由60%降至20%，存活胎仔数增加一倍。该模型也可用于后续解析慢性子宫内膜炎相关生殖失败的机制。多中心队列中的预测价值研究联合中德五家生殖中心，纳入229名接受IVF-ET的不孕患者发现，着床失败或未能活产者的内膜淋巴细胞聚集体数量与面积均显著更高，且在五家中心一致重现；经年龄、BMI、激素水平、移植胚胎数量与质量校正后，聚集体仍是妊娠结局的独立预测因子。ROC分析中，聚集体预测临床妊娠的AUC为0.73与0.75、预测活产均为0.78，同一组织的CD138⁺浆细胞密度仅为0.52与0.49。研究团队认为，浆细胞的生成与消退可能存在时间延迟，而淋巴聚集体更接近慢性炎症的实时指标。综上，本研究的主要价值体现在以下三个方面：一份正常女性月经周期免疫细胞参照图谱。跨越全部八个阶段的纵向样本极为罕见，把免疫细胞图谱的时间分辨率推进到一个完整的人体生理周期，可作为生殖免疫学的一项基础工具。有了这一参照，研究者可以比对子宫内膜异位症、子宫内膜癌等各类内膜疾病相对于生理状态的免疫改变，进而探索其机制。图谱已面向全球研究者开放访问。慢性子宫内膜炎是这一参照的首个应用。小鼠模型与多中心队列共同给出了内膜炎症不利于胚胎着床和妊娠维持的直接证据。据此，该病被重新定义为一种T细胞与B细胞驱动的免疫病理，而不再只是一个以浆细胞存在为特征的诊断，淋巴细胞聚集体则可望用于生殖失败人群的风险分层。证据分级清晰。人体队列建立的是稳健的关联关系，因果结论严格限定于小鼠模型试验。小鼠不具有月经周期，其子宫免疫构成、蜕膜化与着床机制与人类存在本质差异，外推需审慎；进入临床应用之前，大规模前瞻性研究与随机对照试验是必要的下一步。该研究中，杨玲桃、杨静、李玉叶、苏依依、马欢为论文共同第一作者，其中杨玲桃为中国科学院深圳先进技术研究院与深圳中山妇产医院联合培养博士后。李汉杰、刁梁辉、李奇渊、曾勇为共同通讯作者。研究由深圳先进院、深圳中山妇产医院、厦门大学、南京大学医学院附属鼓楼医院、广东省妇幼保健院、广西壮族自治区生殖医院、广西医科大学第一附属医院、深圳市宝安区妇幼保健院、武汉大学人民医院、德国杜塞尔多夫大学和德国耶拿大学共同完成。本研究获得国家自然科学基金、深圳市医学研究专项资金、深圳市科技计划、德国联邦教育与研究部（BMBF）项目资助。数据与代码人类转录组数据及个体层面临床元数据已存入国家基因组科学数据中心GSA-Human数据库，登录号HRA008952，BioProject编号PRJCA030911，按参与者知情同意、伦理审批和数据保护要求实行受控访问，由数据访问委员会审核（DAC编号HDAC004810，联系人李汉杰）。经处理的数据与Source Data随论文提供。GitHub：https://github.com/YJ-STU/endometrium_scRNAZenodo：https://doi.org/10.5281/zenodo.21216175DOI：10.1038/s41467-026-76937-y文章上线截图

2026-08-27

深圳先进院 | 破解低计数PET成像难题：新型AI框架实现快速精准成像

2026年8月，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室胡战利研究员等，联合上海交通大学医学院附属瑞金医院李彪教授团队、华中科技大学同济医学院附属同济医院朱小华教授团队、山东第一医科大学第一附属医院（山东省千佛山医院）程召平教授团队、珠海市人民医院许杰华教授团队，在低计数PET成像领域取得重要进展。相关成果以"Count-Aware Diffusion with Autoregressive Inference for Low-count PET Reconstruction Enhancement"为题，发表在医学图像分析领域知名期刊Medical Image Analysis（IF=14.0）上。2026年8月，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室胡战利研究员等，联合上海交通大学医学院附属瑞金医院李彪教授团队、华中科技大学同济医学院附属同济医院朱小华教授团队、山东第一医科大学第一附属医院（山东省千佛山医院）程召平教授团队、珠海市人民医院许杰华教授团队，在低计数PET成像领域取得重要进展。相关成果以"Count-Aware Diffusion with Autoregressive Inference for Low-count PET Reconstruction Enhancement"为题，发表在医学图像分析领域知名期刊Medical Image Analysis（IF=14.0）上。研究团队提出了计数感知扩散与门控自回归推理的新型AI框架，针对性解决了低剂量、超快速PET扫描中有效信号不足引发的图像噪点多、细节模糊、定量数据偏差等关键问题，提升了PET图像清晰度与检测准确度。PET能够观察人体代谢和分子活动，在肿瘤诊断和疗效评估中发挥重要作用。临床希望在保证图像质量的同时，尽可能降低示踪剂用量并缩短扫描时间。但采集时间缩短或注射活度降低后，可利用的信号随之减少，容易造成图像噪声增加、细节模糊和定量结果不稳定。针对这些问题，研究团队提出了“计数感知扩散与门控自回归推理”新型AI框架（图1）。简单来说，第一步是给扩散模型加上一把反映PET采集条件的“计数尺”。模型不再只依赖通用的噪声设定，而能够根据不同低计数程度选择更合适的恢复路径。第二步，是让图像恢复过程具备“记忆能力”。模型在恢复图像时不再“每一步都从头判断”，而是能够参考前面已经找到的结构和对比信息，逐步减少噪声、恢复细节，使生成的PET图像更加稳定地接近标准计数参考。研究共纳入四家医院的全身PET/CT数据，并通过不同采集时长构建不同程度的低计数PET。结果（图2）显示，对于3秒采集的低计数图像，该方法能够明显降低噪声、改善图像清晰度和定量准确性；即使面对训练阶段未使用过的1秒极低计数图像，也保持了较好的增强效果。在山东、珠海和武汉3个独立中心的测试中，该方法在不同采集时长下同样表现稳定，显示出一定的跨医院、跨数据分布适应能力（图3）。未来，研究团队将进一步在真实低注射活度PET数据、不同型号扫描设备以及不同示踪剂中开展验证，并继续提升三维图像处理和推理速度，让低计数PET在减少辐射剂量、缩短检查时间的同时，仍能提供稳定可靠的影像信息，为更加安全、高效的PET检查提供技术支持。深圳先进院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室胡战利研究员与上海交通大学医学院附属瑞金医院王瀚中医生为论文共同通讯作者。中国科学院深圳先进技术研究院博士生高云龙和副研究员谢行雨为论文共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（数学天元重点专项）、国家重点研发计划（重大科学仪器设备研发重点专项）和中国科学院科研仪器研制项目等项目的资助。图1：计数感知扩散与门控自回归推理框架图2：瑞金医院3秒PET图像增强效果对比图3：多中心外部数据上的跨平面连续性评估

2026-08-27