科研进展--中国科学院广州分院

Cell Reports Methods | 深圳先进院开发微生物组自动化空间成像平台SEER-Map

微生物群落的空间结构深刻影响着物种间的相互作用及宿主的健康状态，是解析微生态功能的关键。然而，主流高通量测序技术往往无法保留微生物的原位空间信息；荧光原位杂交（FISH）技术虽能在单细胞分辨率下实现微生物的原位可视化分析，但受限于传统光学成像的性能瓶颈与繁琐的人工操作流程，其在高复杂度物种标记、高通量实验、多重检测及规模化应用方面面临显著挑战。因此，突破人工操作依赖，在单细胞分辨率下对复杂微生物群落实现高通量、自动化的原位空间全景成像与分析，是当前空间微生物组学领域亟待突破的关键问题。2026年4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课题组在Cell Press旗下期刊Cell Reports Methods上发表研究论文《Spatial mapping of microbial communities by an integrated automation platform of sequential FISH》。团队在前期开发的SEER-FISH技术基础上，进一步构建了序贯容错荧光原位杂交自动化空间成像平台SEER-Map。该平台可在无人值守条件下连续完成40轮杂交成像，同时依托优化的样品前处理方案，大幅降低了试剂成本，为系统解析微生物群落在微米尺度的空间生物地理分布和物种互作关系提供了强有力的技术工具。01 从SEER-FISH到SEER-Map：序贯FISH技术的全自动化戴磊课题组此前开发的基于容错编码的序贯荧光原位杂交（SEER-FISH）技术，已成功突破了传统光学成像在荧光通道数量上的限制（成果回顾：Nature Communications | SEER-FISH成像技术：解析微生物组空间结构的新利器）。然而，该技术依赖手动操作完成每一轮的杂交-成像-解离循环，在实际应用中仍面临标准化、复用性与规模化推广的挑战。针对这一核心瓶颈，研究团队搭建了一套集流体控制与显微镜成像于一体的自动化平台（图1）。硬件方面，该系统配备数十个独立可控的试剂端口，通过蠕动泵与流体歧管，将杂交缓冲液、洗涤液及探针解离试剂精准输送至样本腔室。软件层面，流体控制软件与显微镜成像系统协同运作，通过程序化编程精准调控多通道试剂的选择、流速与孵育时间，并与显微镜的图像采集软件联动，实现从样本预处理到多轮序贯杂交成像的自动运行。该系统的稳定性在实验中得到了充分验证。在累计时长约15小时的连续40轮自动化原位杂交实验中，定量分析结果显示，FITC、Cy3、Cy5等荧光通道的杂交信号均保持高度稳定。每轮解离步骤后的背景残留信号均被控制在5%以下，充分验证了该系统的稳定性及实验结果的可靠性，为大规模空间微生物组学研究提供了坚实的硬件支撑。02 优化样品前处理方法：降本增效，检测效率显著提高在荧光原位杂交中，样品前处理的质量直接影响了微生物的检测效率。研究团队通过系统梯度实验，评估了溶菌酶处理与杂交反应中探针使用浓度的协同作用。结果表明，在复杂的植物根际样品中，采用溶菌酶预处理并结合12 nM低浓度探针的优化方案，细菌细胞检出量较未处理组提升111%。探针浓度由常规200 nM大幅降至12 nM后，在显著降低试剂成本的同时，实现了更优异的单细胞图像分割效果。低浓度探针在保证有效信号强度的前提下，可有效避免信号过饱和与扩散问题，显著提升密集细菌簇的单细胞图像分割精度。这一优化使SEER-Map在大规模应用中更具经济性与可行性。03 解析复杂微生物群落在宿主环境下的空间图谱为验证SEER-Map的应用能力，研究团队对由30株菌株组成的合成微生物群落（SynCom30）在拟南芥根系的定殖情况进行了全面的空间解析（图3）。实验比较了两种拟南芥基因型：野生型（Col-0）和香豆素合成缺陷突变体f6'h1。F6'H1基因是拟南芥根系分泌香豆素的关键基因，这类代谢物在促进铁吸收和选择性调控根际微生物组成方面发挥双重作用。实验旨在揭示宿主的化学信号对微生物群落空间结构的精细调控。研究团队采用系统化的探针设计策略，基于全长16S rRNA序列进行系统发育聚类、共识序列生成和特异性探针筛选，并构建了R8HD4（8轮、汉明距离4）的纠错编码方案，确保了多轮杂交过程中物种的精准识别与信号解码。借助SEER-Map，研究团队在距根尖约4 mm的区域内绘制了群落内28种定殖细菌的高分辨空间分布图谱，展现出高检测分辨率与灵敏度。通过空间生态学分析发现，根表定殖的微生物并非随机分布。线性偶极分析算法显示，其在约20 μm范围内呈现显著的非随机聚集模式，形成了具有结构化特征的微小聚集体。在更微观的10 μm尺度下，不同分类群之间表现出复杂的正向与负向空间共现关系。需要指出的是，微生物这种微尺度的空间关联，不仅暗示其可能存在营养互养、竞争抑制等直接生态互作关系，也反映出微生物受宿主环境驱动形成的共性或差异化生态位偏好。此外，研究进一步揭示了宿主基因型对定殖偏好的精细调控：尽管农杆菌（Agrobacterium sp.）在不同基因型中均倾向于定殖在根分化区，但溶杆菌（Lysobacter sp.）在f6'h1突变体中表现出根尖富集趋向。这些空间分布差异显示，宿主分泌的香豆素类代谢物正在重塑根际微生物的空间分布格局。04 总结与展望SEER-Map平台的构建，依托自动化的流体-成像集成系统与优化的样品前处理方案，成功突破了原有序贯荧光原位杂交技术在检测通量、实验成本及标准化推广方面的瓶颈。研究团队在拟南芥叶片与水稻根系等多种典型植物-微生物互作界面的验证实验，充分展现了该平台的广谱适用性与广阔应用前景。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通讯作者，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所博士生曹朝辉为本文第一作者，深圳先进院为第一完成单位。本研究获深圳医学研究专项和国家自然科学基金的资助，并依托深圳合成生物研究重大科技基础设施顺利完成。文章上线截图图1. SEER-Map自动化平台实现稳健、高扩展性的微生物群落空间成像图2. 样品前处理优化显著提升细菌检测效率图3. 拟南芥根系定殖微生物群落的高分辨率空间解析原文链接

2026-04-09

高钙环境增强跨营养级生物协作促进喀斯特土壤碳氮累积研究取得进展

中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站张伟和王克林研究员团队在喀斯特植被恢复驱动土壤碳氮累积的微生物机制方面取得进展中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站张伟和王克林研究员团队在喀斯特植被恢复驱动土壤碳氮累积的微生物机制方面取得进展，相关研究成果近期分别以Increased soil carbon and nitrogen stocks associate with stronger calcium–microbial and multi-trophic interactions under warming和Bedrock-soil geochemistry dominates free-living nitrogen fixation in soils but not in litter via interspecific microbial associations为题发表在Global Change Biology和Communications Earth & Environment期刊上，肖丹副研究员为第一作者。基岩地球化学性质通过影响土壤矿物和养分供给塑造不同的微生物群落结构和功能，进而影响土壤碳氮累积。在全球气候变化和植被可持续恢复背景下，喀斯特区快速碳酸盐岩风化伴随的钙输入如何通过影响微生物过程调控碳氮积累仍缺乏系统认识。针对这一问题，本研究基于中国西南区域尺度野外采样，通过对比石灰岩与碎屑岩森林生态系统，从岩性差异与温度变化两个角度，系统探讨土壤与凋落物自生固氮速率及其与微生物互作网络的关系；结合温度升高条件，深入解析喀斯特植被恢复促进碳氮积累的微生物调控路径，从而揭示高钙环境下多营养级生物互作在土壤碳氮循环及气候变化应对中的关键作用。结果表明：（1）与碎屑岩相比，石灰岩土壤较高的pH和交换性钙显著提高固氮菌和解磷菌丰度，增强了固氮菌、解磷菌和丛枝菌根真菌协作关系及网络稳定性，提升了土壤固氮速率。在磷有效性受限的喀斯特土壤中，解磷菌通过与固氮菌和丛枝菌根真菌的紧密互作构建复杂稳定的微生物网络，是促进土壤固氮的关键机制，强调岩性通过调控关键功能微生物类群及其互作网络促进土壤氮输入；（2）在碳氮积累方面，人工林的矿物结合有机碳、总有机碳和总氮均显著高于耕地，且碳氮耦合更为紧密。升温促进人工林中碳氮储量的增加，而耕地有机碳则随温度升高而下降；（3）这一差异主要与人工林更高的交换性钙水平、微生物残体碳氮积累以及更强的钙-微生物和跨营养级互作密切相关。富钙土壤提升土壤碳氮累积的作用机制主要体现在两个方面：其一，高钙环境通过促进微生物生长与代谢，提高微生物残体的形成与稳定，凸显钙-微生物互作在碳氮累积调控中的重要作用；其二，钙通过强化微生物之间及跨营养级生物的协同作用，构建更紧密稳定的微生态网络，从而在气候变暖背景下促进土壤碳氮的协同积累。本研究深化了钙通过促进微生物生长及其群落间互作驱动土壤碳氮累积的机制认识，并提出了“钙-微生物-微食物网”调控模式，为喀斯特地区生态恢复及全球变化背景下碳汇提升提供了新的理论框架。该研究得到国家自然科学基金联合基金项目、国家基金重点项目、湖南省优秀青年基金、中国科学院青年创新促进会会员等项目的资助。论文链接：1 2喀斯特和非喀斯特森林土壤和凋落物自生固氮速率的微生物驱动机制喀斯特人工林和耕地土壤碳氮累积对温度升高的响应机制

2026-04-10

广州能源所研发“电转冰”储能技术为规模消纳深远海绿色电能提供新途径

中国科学院广州能源研究所地热能与节能技术研究中心储能技术科研团队针对深远海绿色电力面临缺少本地负荷、并网成本高、输送损耗大等挑战，构建一种新型“电转冰”（Power-to-Ice，P2I）系统，为深远海可再生能源的就地消纳与远洋渔业冷链低碳转型提供新路径。中国科学院广州能源研究所地热能与节能技术研究中心储能技术科研团队针对深远海绿色电力面临缺少本地负荷、并网成本高、输送损耗大等挑战，构建一种新型“电转冰”（Power-to-Ice，P2I）系统，为深远海可再生能源的就地消纳与远洋渔业冷链低碳转型提供新路径。研究团队设计了一套集海水冰浆、电池储能与碳捕集于一体的P2I系统，直接将海上风电与光伏的绿色电能，就地利用海水转化为可泵送、可储存的流态化冰浆，以冷能形式存储在作业平台或水下柔性囊式冰袋中，服务于海上渔业冷链物流。以100 MW海上风电+50 MW海上光伏的混合发电场为例，研究团队采用NSGA-II算法对系统关键参数进行多目标协同优化。结果表明优化后的系统配置为冰浆制取系统电负荷功率为98 MW，配置容量为42 MW/163.8 MWh的电池储能系统可使发电场高效且稳定运行；冰浆制备系统的能效比EER可达5.74，冰浆平准化成本为50.7元/吨，投资回收期为4.65年。与“电转氢”（P2H）和“电并网”（P2G）方案相比，“电转冰”（P2I）系统的度电碳减排强度达1.32 kg CO2/kWh，分别为P2H和P2G系统的37.9倍和2.9倍。近日，该研究成果发表于期刊Applied Thermal Engineering（原文链接：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2026.130285）。近年来，研究团队围绕P2I系统的技术经济性发表了多篇学术论文，围绕深远海场景下的冰浆制备、冰浆存储、系统控制与高效计量等环节布局了多项发明专利。研究工作得到国家重点研发计划、“一带一路”国际科学组织联盟（ANSO）学者访问计划等项目支持。用于海上可再生能源消纳利用的Power-to-Ice（P2I）系统海水冰浆“制备-储存”系统

2026-04-10

广州能源所在海上可再生能源互补开发评估方面取得进展

近日，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海上可再生能源互补开发评估领域取得新进展。近日，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海上可再生能源互补开发评估领域取得新进展。海上风能、太阳能和波浪能具有资源丰富、靠近沿海负荷中心等优势，是未来沿海地区绿色低碳转型的重要方向。然而，现有研究多侧重于资源潜力或单一互补类型分析，缺乏将空间适宜性、时间稳定性和技术经济性统一纳入同一框架进行综合评估。针对这一问题，蔡国田团队构建了栅格尺度的海上风—光—波互补时空技术经济评估框架，以中国海域为对象，系统评估了不同互补组合的开发潜力、稳定性和经济可行性，为海上多能互补开发提供了新的分析框架和决策依据（图1）。图1 研究框架研究结果表明，中国海域海上可再生能源开发潜力巨大，在未来漂浮式技术情景下，多能互补可显著提高海域空间利用效率。其中，风波互补使用约70%的风电适宜海域，但可实现风电单独开发约2.8倍的装机潜力和98%的发电潜力；风光互补使用约31%的风电适宜海域，也可实现风电单独开发约1.7倍的装机潜力和73%的发电潜力，体现出明显的空间协同优势（图2）。图2 不同海上可再生能源类型的开发潜力在稳定性方面，研究发现三种能源的时间输出特征差异明显。风光互补可较风电单独开发降低15%的波动幅度、63%的波动速率和70%的间歇性；风波互补则在降低波动速率和间歇性方面更为突出，分别可降低88%和91%，但会带来一定波动幅度上升。对应的最优风电占比在空间上表现出明显差异：风光互补中风电占比总体在32%-48%之间，南部海域更高；风波互补中风电占比整体更低，并呈现由近岸向远海增加的趋势（图3）。图3 稳定性优化情景下最优风电占比空间分布在技术经济性方面，研究对2025、2030和2050年不同成本情景下的互补方案平准化度电成本进行了评估。结果显示，两类互补的LCOE均随时间显著下降，但风光互补始终具有更优的经济性。风光互补在2025年的LCOE中位数约为127-155 €/MWh，到2050年可下降至43-51 €/MWh。风波互补虽然降幅更大，但绝对成本仍明显高于风光互补，但在技术进步情景下其竞争力有望明显提升，部分海域成本同样可降至50 €/MWh以下（图4）。此外，相对于“海上风电+储能”参考方案，风光互补在大部分适宜海域可显著降低平滑相关成本（约为-83%），而风波互补的成本优势主要集中在特定海域。图4 风光互补与风波互补的LCOE变化（第一排：旧技术；第二排：新技术）研究表明，总体来看，以风电为基础的互补系统是未来海上多能互补开发的关键方向。其中，风光互补总体上最具经济性，适宜在近海优先布局；风波互补则在南部深水、远海海域展现出较大发展潜力（图5）。该研究有助于推动海上可再生能源从“证明存在互补性”走向“支撑空间规划与开发决策”，也为波浪能通过多能互补路径实现更高效、更经济开发提供了新思路，并为其他海域开展类似研究提供了可迁移的方法框架。图5 最优开发策略该研究获得中国科学院战略性先导科技专项、中国南方电网有限责任公司科技项目以及中国工程科技发展战略海南研究院咨询研究项目的资助。相关成果以An integrated spatiotemporal techno-economic assessment of offshore renewable energy complementarity: A case study in China’s maritime zones为题发表于Applied Energy期刊。博士研究生杜文杰为第一作者，蔡国田研究员为通讯作者。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261926001650

2026-04-08

亚热带生态所揭示喀斯特地区造林后微生物残体碳主导颗粒态与矿物结合态有机碳的积累

土壤有机碳（SOC）动态变化是全球碳循环和气候反馈的关键调控因子。造林被广泛认为是促进SOC固持的基于自然的气候解决方案。但其对土壤木质素和微生物残体碳的动态影响，以及在颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MAOC）积累中的作用尚未明确。近日，中国科学院亚热带农业生态研究所李德军团队在这一领域取得新进展：研究揭示了在钙质土壤中，造林通过微生物残体碳显著促进了POC和MAOC的同步积累，而非传统认为的植物残体主导POC、微生物残体主导MAOC的分离路径。土壤有机碳（SOC）动态变化是全球碳循环和气候反馈的关键调控因子。造林被广泛认为是促进SOC固持的基于自然的气候解决方案。但其对土壤木质素和微生物残体碳的动态影响，以及在颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MAOC）积累中的作用尚未明确。近日，中国科学院亚热带农业生态研究所李德军团队在这一领域取得新进展：研究揭示了在钙质土壤中，造林通过微生物残体碳显著促进了POC和MAOC的同步积累，而非传统认为的植物残体主导POC、微生物残体主导MAOC的分离路径。研究发现，与玉米地相比，人工林POC和MAOC含量分别增加了265%和136%。此外，土壤微生物残体碳在POC中增加224%，在MAOC中增加96%，均超过木质素的增幅（POC中100%，MAOC中66%）。通过随机森林模型与结构方程模型揭示了造林促进土壤碳积累的三条协同路径：其一，通过增加植物残体输入和降低木质素氧化促进木质素的积累；其二，通过增加微生物生物量驱动微生物残体碳的积累；其三，交换性钙含量显著上升，强化了对SOC的物理化学保护。多项证据一致表明，造林后驱动POC和MAOC积累的主导因素是微生物残体碳，而非木质素。本研究聚焦钙质土壤，修正了传统SOC形成的“双路径”框架，提出在富钙土壤中，造林并非简单地将植物残体分配给POC、将微生物残体分配给MAOC，而是通过微生物碳泵机制，将植物源碳转化为微生物源碳，同时贡献于两类碳库。这一发现强调了地球系统模型需整合微生物介导的POC与MAOC积累机制，以提高对全球变化下土壤碳动态的预测准确性。该成果已发表在Journal of Applied Ecology期刊，第一作者为朱梓弘博士后，标题为Microbial necromass dominates particulate and mineral-associated organic carbon accumulation in calcareous soil following afforestation。论文链接研究区域14个采样点的空间分布示意图

2026-04-11

Biosens. Bioelectron. | 深圳先进院开发C反应蛋白的超灵敏阴极电化学发光免疫新策略

中国科学院深圳先进技术研究院科学仪器研究所（筹）惠允副研究员、罗茜研究员团队与深圳职业技术大学王陶教授成功构建了一种基于掺硼金刚石（BDD）电极和量子点纳米球（QDNs）的超敏阴极电化学发光（ECL）免疫传感器，用于C反应蛋白（CRP）的超灵敏检测。相关成果以Ultrasensitive cathodic electrochemiluminescence immunoassay for C-reactive protein enabled by boron-doped diamond electrodes and quantum dot nanospheres为题，发表于生物传感领域顶刊Biosensors and Bioelectronics（IF: 10.5）。捕捉极微量的生物标志物浓度变化，往往意味着对疾病早期发生与微小病灶的精准识别，这不仅是精准医学的迫切需求，也是当前检测技术面临的核心挑战。以临床上常用标志物C反应蛋白（CRP）为例，血清中CRP水平可评估炎症水平和心血管疾病风险，而其高灵敏检测尤其是针对局部微环境、微量样本的检测，则在早期预警心血管疾病中具有重要价值。在现有的免疫检测技术中，电化学发光（ECL）免疫分析凭借其信噪比高、时空可控性好和系统集成度高等优势脱颖而出。然而，常用的商品化电极如金、铂、玻碳电极存在电子转移动力学迟缓的固有缺陷，成为进一步提升检测灵敏度的瓶颈。阳极ECL免疫分析（如Ru(bpy)₃²⁺/TPrA体系）在实际临床样本检测中，易受抗坏血酸、尿酸等电活性物质的氧化干扰，也使高灵敏度、宽动态范围与强抗干扰能力这三者如同“不可能三角”较难以在同一平台上兼得。基于此，研究团队设计采用一套“组合拳”新策略（图1）。首先，团队摒弃了传统易受干扰的商品化电极，转而采用自制的掺硼金刚石（BDD）电极。通过热丝化学气相沉积工艺，在硅片上生长出一层致密的掺硼金刚石薄膜（图2a），并精确调控硼掺杂浓度至3000 ppm——这一最优配比在拉曼光谱、X射线衍射和电化学测试中均展现出卓越性能（图2b–e）。得益于掺硼金刚石在水相中独特的宽电位窗口、低背景电流和高稳定性，BDD电极极大促进了与共反应试剂间的电子转移，将电化学发光信号强度提升了约5倍，同时凭借阴极工作模式，屏蔽了血清中尿酸、抗坏血酸等物质的氧化干扰。其次，团队引入了量子点纳米球作为发光标签——每颗直径约120纳米的纳米球内密集封装了大量CdSe@ZnS量子点，结合磁珠富集技术，将血清中稀少的CRP靶蛋白精准捕获并高效富集至电极表面，随即在BDD电极触发的阴极电化学发光反应中释放出强烈光信号（图3）：BDD电极在阴极电位下同时将过硫酸根（S₂O₈²⁻）还原为强氧化性硫酸根自由基（SO₄⁻•）、将量子点纳米球（QDN）还原为带电自由基（QDN⁻•），二者反应使量子点跃迁至激发态，随后弛豫发光，产生电化学发光信号。最终，这款传感器在真实人血清样本中表现卓越，检测范围横跨8个数量级（350 fg/mL至35 μg/mL），既能捕捉健康人体内的微量水平，也能覆盖重症患者的高浓度情况。其检测性能更远超临床金标准化学发光法（图4），同时具备优异的选择性、稳定性与重现性。该工作不仅深入揭示了BDD增强阴极电化学发光的物理化学机制，更为临床疾病标志物的精准定量提供了高性能通用平台。未来，随着集成BDD电极的微流控芯片进一步小型化自动化，有望从一滴血中捕捉到极微量的早期炎症波动，为超早期诊断和干预争取宝贵的黄金时间。深圳先进院科仪所罗茜研究员、惠允副研究员、深圳职业技术大学王陶教授为论文通讯作者，深圳先进院为第一单位。研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科技计划等项目支持。图1 基于QDNs/K2S2O8/BDD体系的CRP电化学发光免疫传感器示意图图2 不同掺硼量BDD电极性能表征图3 ECL过程中的电子转移机制图4商用化学发光（CL）方法原理示意图及与本ECL方法对比论文链接

2026-04-03

Ageing Research Reviews｜深圳先进院重新解读脑疾病中的胶质细胞：从炎症参与者到病程调度者

长期以来，当人们谈论阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症，或是缺血性卒中、缺氧缺血性脑损伤时，最先想到的往往是神经元：它们受损、退变、死亡，最终导致认知、运动或感觉功能障碍。长期以来，当人们谈论阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症，或是缺血性卒中、缺氧缺血性脑损伤时，最先想到的往往是神经元：它们受损、退变、死亡，最终导致认知、运动或感觉功能障碍。但越来越多研究提示，真正决定脑疾病如何持续演进的，并不只有神经元本身。那些曾长期被视为“支持者”或“配角”的胶质细胞——尤其是小胶质细胞（microglia）和星形胶质细胞（astrocytes）——正在被重新认识。它们不仅参与炎症反应，还深度介入能量代谢、脂质稳态、血脑屏障调控以及神经血管单元功能维持，并在疾病过程中不断改变脑内微环境，影响损伤扩展与组织修复。近日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所马寅仲副研究员团队在老年医学领域权威期刊 Ageing Research Reviews 发表综述文章"Metabolic and inflammatory roles of glial cells in neurodegenerative and cerebrovascular diseases"，系统梳理了小胶质细胞和星形胶质细胞在神经退行性疾病与脑血管疾病中的代谢与炎症作用，并从“代谢重编程—炎症放大—神经血管失衡”这一主线出发，提出了重新理解胶质细胞病理角色的整合视角。文章指出，胶质细胞并非单纯的“炎症参与者”，而是连接代谢失衡、免疫激活和血脑屏障异常的关键枢纽。从“辅助者”到“调度者”：胶质细胞的角色正在被重新定义在传统认知中，小胶质细胞常被视为脑内免疫细胞，星形胶质细胞则更多被理解为神经元的“支持细胞”。然而，随着单细胞转录组学、代谢组学、脑成像以及神经血管研究的快速发展，这种相对静态的认识正在被改写。综述指出，在健康状态下，小胶质细胞和星形胶质细胞共同维持中枢神经系统稳态：前者持续监测局部微环境，参与吞噬清除、突触修剪和免疫调控；后者则在神经递质回收、胆固醇转运、乳酸供给、血脑屏障维持以及神经血流调节中发挥重要作用。而在疾病状态下，胶质细胞并不是被动响应损伤，而是会发生高度动态的状态转变。小胶质细胞可以从稳态监视状态转向促炎或修复相关状态，星形胶质细胞也可在不同病理背景下转变为具有神经毒性或神经保护性的反应性亚型。正因如此，胶质细胞不再只是疾病“发生之后”的伴随反应者，而更像是决定病程如何推进、损伤如何被放大或限制的关键调度者。不只是炎症：代谢失衡如何把胶质细胞推向致损状态？这篇综述最值得关注的一个核心观点，是将胶质细胞从“炎症细胞”进一步提升为代谢—炎症枢纽来理解。在小胶质细胞中，炎症激活往往伴随显著的代谢重编程。正常情况下，它们更多依赖氧化磷酸化（OXPHOS）维持稳态；而在病理刺激下，小胶质细胞会转向以糖酵解为主的能量代谢模式。这种转变并不仅仅是供能方式变化，更会直接推动炎症介质释放、活性氧（ROS）积累以及促炎信号持续激活，从而加重局部神经损伤。综述进一步指出，这种代谢状态变化广泛存在于阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化、卒中及缺氧缺血性脑损伤等多种疾病背景中。相比之下，星形胶质细胞的关键问题更多体现在脂质代谢和胆固醇稳态紊乱。作为脑内重要的代谢支持者，星形胶质细胞本应向神经元提供脂质和能量底物，维持膜结构、突触功能及神经活动稳定。然而在疾病过程中，它们常出现胆固醇外排受损、脂滴堆积、脂质过氧化增强等异常变化。这些变化不仅削弱了它们对神经元的支持能力，还会进一步触发炎症信号、氧化应激和神经毒性反应。换言之，炎症并非孤立事件，而是和代谢改变深度耦合。胶质细胞一旦陷入异常代谢状态，往往会从“稳态维持者”转变为“损伤放大器”。从单个细胞到病理网络：胶质细胞如何彼此放大损伤？如果说代谢失衡让胶质细胞进入易损状态，那么真正推动病程持续恶化的，则是胶质细胞之间不断强化的相互作用。综述系统梳理了小胶质细胞与星形胶质细胞之间的多重反馈环路。活化的小胶质细胞可释放 IL-1α、TNF-α、C1q、ROS 等因子，诱导星形胶质细胞进入更具神经毒性的反应状态；而反应性星形胶质细胞又可通过C3/C3aR轴、代谢产物释放、谷氨酸失衡以及细胞外囊泡等方式，反过来维持或强化小胶质细胞的促炎激活。这种双向反馈意味着，脑疾病中的慢性神经炎症并不是由某一个细胞类型单独驱动，而是由一个彼此放大、持续演化的胶质网络所塑造。一旦这一网络形成，自限性损伤就更容易演变为持续性病理过程，进而推动神经功能进一步恶化。这也解释了一个重要现象：许多脑疾病虽然起点不同，但在中后期却常常共享一些相似的病理特征，例如慢性炎症持续、组织修复受阻、神经血管功能下降以及认知或运动功能进行性恶化。其背后，很可能都存在胶质细胞之间自我维持的病理回路。不止于神经元：血脑屏障与神经血管单元也被卷入其中过去在很多疾病研究中，神经血管功能异常常被视为神经损伤之后的继发结果。但这篇综述强调，胶质细胞本身就是血脑屏障（BBB）和神经血管单元（NVU）功能的重要调控者。星形胶质细胞足突几乎包裹着脑内绝大多数毛细血管，其水通道极化、分泌信号以及与内皮细胞的相互作用，共同决定血脑屏障稳态。小胶质细胞则通过感知局部损伤信号、调节炎症级联反应和影响内皮紧密连接状态，参与屏障稳定性的维持或破坏。综述指出，在阿尔茨海默病、帕金森病以及卒中等疾病中，胶质细胞状态变化与 BBB 失衡之间存在密切联系。这意味着，脑疾病中的问题并不只是“神经元受损”，而更可能是一个跨细胞类型、跨结构层次的系统失衡：代谢改变推动胶质激活，胶质激活加剧炎症放大，炎症进一步破坏神经血管稳态，而神经血管功能下降又反过来加重神经元应激与组织脆弱性。神经元、胶质细胞和血管系统因此被卷入同一个不断强化的病理网络之中。不止于单一疾病：一套理解脑疾病的新整合框架这篇综述的价值，并不在于单独总结某一种疾病，而在于尝试回答一个更深层的问题：阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化、肌萎缩侧索硬化症、缺血性卒中以及缺氧缺血性脑损伤等看似不同的疾病，是否存在共同的胶质病理逻辑？作者给出的答案是肯定的。虽然这些疾病的诱因、病程和临床表现不同，但它们在多个层面呈现出高度相似的胶质细胞改变：包括小胶质细胞的代谢重编程与炎症放大、星形胶质细胞的脂质稳态失衡与神经支持能力下降、两类细胞之间的反馈回路持续化，以及由此引发的神经血管功能异常。这种整合视角意味着，未来脑疾病研究或许需要从“单一病种—单一分子—单一通路”的线性分析，转向“代谢—免疫—神经血管”交织网络的系统理解。对于基础研究而言，这有助于发现不同疾病之间更深层的共性病理机制；对于临床转化而言，这也提示我们，真正有效的干预策略可能不仅是压制炎症本身，更是要重塑胶质细胞状态、打断异常反馈回路，并重新建立神经血管稳态。从“抗炎”到“重塑”：脑疾病干预思路正在拓展在治疗意义上，这篇综述传递出的另一个重要信息是：针对脑疾病的干预思路，正在从传统的“是否抗炎”扩展到“如何重塑胶质细胞功能状态”。文章最后系统讨论了几类潜在方向，包括抑制 NF-κB、NLRP3 inflammasome、C3/C3aR 等关键炎症通路，利用基因与细胞策略调节胶质状态，以及通过代谢调节手段恢复胆固醇转运、限制脂滴异常积累、改善小胶质细胞能量代谢模式等。这些思路共同指向一个趋势：未来脑疾病干预，可能不再局限于“拦截最终炎症产物”，而是更进一步地从代谢、细胞互作和神经血管稳态层面入手，争取在病程更早阶段打断恶性循环。对于老龄化相关脑疾病和脑血管病研究而言，这种从单点靶向走向系统重塑的思路，或许正是推动下一阶段突破的重要方向。从“神经元中心论”到“神经元—胶质—血管协同失衡”，脑疾病研究正在经历一场深刻的认知升级。这篇发表于 Ageing Research Reviews 的综述提醒我们：胶质细胞并不是脑疾病中的背景板，也不只是炎症反应的被动执行者。它们更像是连接代谢、免疫与神经血管功能的关键中枢，决定着脑内微环境如何被重塑，也决定着疾病是走向放大、僵持，还是修复。当我们重新理解胶质细胞，也就在重新理解脑疾病本身。深圳先进院尼日利亚留学生Femi Abiola Ogunleye博士、中国科学院大学硕士研究生周玉美、严兰为论文第一作者，深圳先进院马寅仲副研究员、方程副研究员，以及新加坡国立大学Gautam Sethi教授为论文共同通讯作者。文章上线截图胶质细胞激活机制示意图胶质细胞代谢重编程示意图小胶质细胞和星形胶质细胞反馈环路

2026-04-08

粤北南岭首次发现“植物国宝”大黄花虾脊兰野生种群

中国科学院华南植物园植物分类与多样性研究团队在执行“广东植物多样性全域调查与评估”项目期间，于2026年3月底至4月初在广东省乐昌市南岭地区开展野外调查时，首次在广东省内发现国家一级重点保护野生植物——大黄花虾脊兰的野生种群。该重要发现由陈又生研究员带队完成，是该项目开展华南植物资源本底调查的标志性成果之一。1. 调查中的珍贵邂逅 “当时我们正在乐昌南岭山区开展系统性植物调查，在溪谷边偶然注意到一丛开着鲜黄色花朵的兰科植物，在湿润的林下格外醒目。”参与此次调查的团队成员回忆道。调查组立即进行了详细的现场观察、形态记录与影像采集。经团队初步鉴定，并结合权威兰科专家复核，确认该植物正是素有“植物界金丝猴”之称的大黄花虾脊兰（Calanthe sieboldii）。这是广东省首次记录到该物种的野生分布，刷新了我省野生保护植物名录，具有重要的区系地理学意义。2. 认识“植物国宝”：大黄花虾脊兰大黄花虾脊兰是兰科虾脊兰属的多年生地生草本，以每年春季3–4月盛开的鲜黄色花朵而闻名，形态优雅。它是一种对生境要求极为严苛的珍稀植物，通常生长在海拔800–1500米、湿润荫蔽、腐殖质深厚的常绿阔叶林下。其珍稀濒危性主要体现在：种群规模极小：此次发现的乐昌种群个体数量稀少，呈零星分布，初步评估认为其在广东处于极度濒危状态。分布区极为狭窄：此前该物种仅在我国湖南、台湾、安徽、湖北、江西、浙江及日本等地有零星记录。此次在南岭的发现，将其已知分布范围向南显著扩展，进一步印证了南岭山脉作为我国古老珍稀植物“避难所”和演化关键区域的重要地位。3. 源于持之以恒的“绿色家底”调查这一重要发现是华南植物园承担的“广东植物多样性全域调查与评估”项目的直接成果。该项目旨在系统、全面地摸清广东省植物资源的种类、分布及受威胁状况，为广东省生物多样性保护政策的制定提供坚实的科学依据。多年来，科研团队持续深入粤北、粤西等生物多样性热点区域开展野外工作。值得骄傲的是，大黄花虾脊兰是本项目开展以来，团队记录到的第10种广东省新分布的国家重点保护野生植物。“许多珍稀植物如同自然界中的‘隐士’，藏于人迹罕至之处。没有系统性、长期性的深入调查，很难与之相遇。”团队成员感慨道。这一发现再次证明，持续性的本底调查是认知和保护生物多样性的基石。4. 亟需关注的保护现状由于该发现地目前尚未纳入任何自然保护地范围，这一珍贵的野生种群面临着潜在威胁，保护状况紧迫。科研团队计划与林业部门的沟通协作，计划共同筹划设立临时保护点，并加强该区域的巡护与监测工作。大黄花虾脊兰的存在，本身就是生态系统健康完好的“天然指标”。它对生境质量极为敏感，其出现表明该区域森林生态系统保存完好、水源清洁、人为干扰极小。这一发现也提示我们，即使在广东这样高度发展的区域，依然保存着具有全球保护价值的生物多样性关键区域。5. 从科学发现走向科学保护针对这一珍贵种群的发现，科研团队已规划了系统的后续保护与研究方案，旨在实现从“发现”到“有效保护”的跨越：强化就地保护：与地方部门协作，推动实施就地保护措施，开展长期定位监测，掌握种群动态。启动迁地保护与人工繁育研究：在我园内尽快启动迁地保护试验和人工繁育技术攻关，目标是建立可自我维持的“备份”种群，降低其灭绝风险。开展关键科学研究：深入研究其繁殖生物学，为制定科学有效的保护策略提供支撑。发现只是保护的起点，如何让这个极度脆弱的种群在野外长期存续，是我们面临的真正挑战。这一过程需要科研机构、政府部门、保护地管理方乃至社会公众的共同努力。此次大黄花虾脊兰野生种群的发现，不仅是广东省植物资源调查工作的重要突破，也为重新评估和强化南岭地区的生物多样性保护提供了新的关键科学证据。华南植物园将继续发挥国家战略科技力量的作用，为摸清我国植物“家底”、保护珍稀濒危植物物种贡献智慧和力量。大黄花虾脊兰野生种科研人员开展野外调查

2026-04-08

Neuron | 减肥药也能抑制酒精成瘾？深圳先进院团队破解背后科学奥秘

近年来，以司美格鲁肽、利拉鲁肽为代表的 GLP-1类药物因显著的减肥和降糖效果被广泛应用。最新的一项研究发现，这类减肥药也能抑制酒精成瘾，减少饮酒行为。3月27日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所/深港脑科学创新研究院研究员朱英杰、副研究员陈子君团队联合多所高校及医院研究人员在国际学术期刊《神经元》发表最新成果。团队在大脑神经环路层面揭示了GLP-1类减肥降糖药在降低饮酒冲动、抑制饮酒行为的关键机制，为理解GLP-1信号调控酒精奖赏提供了重要线索，也为酒精成瘾的干预提供了新的理论依据和潜在靶点。深圳先进院研究员朱英杰、副研究员陈子君，湖南师范大学教授罗宜孝为共同通讯作者，深圳先进院与香港城市大学联合培养博士生田雨、深圳先进院助理研究员柳昱彤为共同第一作者。深圳先进院为该研究第一单位。酒精使用障碍（俗称“酒精成瘾”）是一种慢性且易复发的脑疾病，目前临床上缺乏有效的精准治疗方法，对个体健康和社会公共卫生构成长期挑战。此前已有临床小样本研究发现，GLP-1 类药物可能降低饮酒行为，目前已有以司美格鲁肽为代表的GLP-1类药物开展针对酒精使用障碍的大规模临床研究。但GLP-1类药物究竟如何在大脑中调控酒精带来的愉悦感，从而减少饮酒冲动，一直缺乏清晰的神经机制解释。在该研究中，研究团队在多种饮酒行为的小鼠模型中发现，GLP-1类药物——利拉鲁肽显著降低了小鼠主动摄入啤酒和酒精的动机和摄入量。进一步观察小鼠大脑中的多巴胺动态变化发现，正常情况下，腹腔注射酒精可迅速诱发小鼠大脑中的多巴胺显著升高，而在注射利拉鲁肽后，通过激活小鼠大脑中的外侧隔核GLP-1R神经元，酒精诱发的多巴胺释放明显减弱，并降低饮酒行为。这表明，GLP-1类药物并非仅通过改善体重或代谢状态间接降低饮酒，而是能够在中枢奖赏系统直接抑制酒精诱发的多巴胺信号，从而削弱酒精的奖赏效应。进一步研究表明，小鼠大脑的外侧隔核内部存在一条关键的抑制性微环路：背侧外侧隔核（dLS）中的GLP-1R神经元，能够释放神经递质GABA，从而抑制位于腹侧外侧隔核的Esr1神经元。“Esr1神经元就像‘油门’，它们一旦被激活，就会向大脑的‘奖励中枢’（VTA脑区）发送信号，促进多巴胺释放，让小鼠产生愉悦感，并推动它不断去寻求奖赏，比如饮酒。”论文通讯作者朱英杰解释，而团队发现，dLS区域中GLP-1R神经元通过这一抑制性通路，限制Esr1神经元的活动，从而抑制酒精诱发的多巴胺释放和饮酒行为，在神经环路层面发挥“刹车”作用。研究人员指出，该研究在基础研究和临床转化层面均具有重要意义。在基础研究方面，揭示了大脑中的外侧隔核在代谢信号与高强化奖赏行为整合中的关键作用，为理解大脑如何调控奖赏驱动力提供了新的视角。在临床应用层面，该研究阐明了GLP-1类药物抑制饮酒行为的神经机制，为其在酒精使用障碍及其他成瘾性疾病中的应用提供了理论依据，也为开发靶向奖赏环路的干预策略提供了新思路。文章上线截图GLP-1信号通过外侧隔核抑制性微环路限制酒精奖赏和饮酒行为团队成员合影：最后通讯作者朱英杰（右四），共同通讯作者陈子君（右三），共同第一作者田雨（右一）、柳昱彤（右二）

2026-03-30

我国科学家破解稀土成矿谜题：岩浆侵位深度控制稀土成矿潜力

稀土是新能源、高新技术等领域不可或缺的关键原料。全球一半以上的稀土储量来自一种名为“碳酸岩”的火成岩，但奇怪的是，仅有不到10%的碳酸岩体真正形成了有经济价值的稀土矿床。为什么有的碳酸岩富集稀土，有的却不能？2月3日，中国科学院广州地化所薛硕副研究员、杨武斌研究员及其合作团队在国际学术期刊《自然·通讯》上发表的最新研究给出了关键答案：碳酸质岩浆的侵位深度（即压力）是控制稀土能否超常聚集的关键因素。研究团队用高温高压实验模拟了碳酸质岩浆在中上地壳（约地下6-20公里）的冷却结晶过程，发现以大约地下10公里（对应压力约0.3 GPa）为界，岩浆的演化会呈现两条截然不同的“命运之路”：当碳酸质岩浆侵位较浅（<0.3 GPa）时：磷灰石会较早结晶，此时形成的磷灰石富含硅和钠，其晶体结构如同一种特殊的“牢笼”，能将稀土元素牢牢固定在晶格内，导致稀土元素在早期就被锁定，难以继续迁移和聚集。同时，低压环境促使岩浆释放出大量低盐度热液。这类热液搬运稀土元素的能力很弱，无法将残余稀土有效聚集起来，因此难以驱动晚期形成具有经济价值的矿床。当碳酸质岩浆侵位较深（>0.3 GPa）时：橄榄石最先结晶，大量消耗岩浆中的“硅”，使得后续结晶的磷灰石无法构建“牢笼”，难以容纳和锁死稀土元素。同时，高压环境使岩浆能溶解更多的水，延迟了热液流体的分离，促使体系向富碱和富挥发分的“盐熔体”演化；稀土元素在这类盐熔体中具有较高的溶解度，因此能在残余熔体中持续富集，并结晶出大量过渡性的黄锶碳钠矿等矿物，为晚期氟碳铈矿等经济矿物的大规模沉淀奠定坚实基础。这一发现完美地阐释了全球碳酸岩型稀土矿床的分布规律（图1）：世界级稀土矿床，如中国的白云鄂博、牦牛坪等，其成矿岩体侵位深度均大于10公里；而许多侵位较浅的碳酸岩体，如瑞典的Alnö、坦桑尼亚的伦盖伊等，虽然岩石中也可能含稀土，但往往分散不富集，不具备开采经济价值。该研究首次构建了“压力‒矿物结晶顺序‒熔体性质‒稀土富集”的完整因果链条，不仅深化了对稀土超常富集机制的认知，也为碳酸岩型稀土矿床的勘查提供了新启示。图1 岩浆侵位深度与碳酸岩型稀土矿床的形成图2：在电子探针实验室，薛硕副研究员（左）与杨武斌研究员（右）一同进行实验样品的微区成分分析，以获取关键的地球化学数据论文信息标题：Formation of giant carbonatite rare earth deposits controlled by deep-seated magma chambers作者：Shuo Xue*(薛硕), Wubin Yang*(杨武斌), Hecai Niu(牛贺才), Hongping He(何宏平), Jianxi Zhu(朱建喜), Xiaoliang Liang(梁晓亮), Weidong Sun(孙卫东), Ming-Xing Ling(凌明星), Xing Ding(丁兴), Wanzhu Zhang(张婉珠)论文网址：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68785-7

2026-02-10