科研进展--中国科学院广州分院

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

深圳先进院揭示SHANK3突变扰乱嗅觉效价编码：跨物种行为证据与小鼠环路机制

Phelan-McDermid综合征（Phelan-McDermid syndrome，PMS），又称22q13缺失综合征，是孤独症谱系障碍（Autism spectrum disorder, ASD）的一种，通常由22号染色体长臂远端缺失引发。该区段内的SHANK3基因被确认为致病的主效基因。SHANK3缺陷患者表现出智力障碍、语言缺失、发育迟缓及孤独症样表型等核心临床症状。近年来，感知觉异常已被逐渐认为是ASD的关键表征之一，并被正式纳入DSM-Ⅴ诊断标准。既往研究发现，SHANK3缺陷个体对视觉、触觉和听觉等多模态物理刺激存在反应减弱现象。然而，针对承载重要社会和生存信息的化学感觉（尤其是嗅觉）是否同样受累，以及损害哪些嗅觉功能维度，目前仍缺乏系统性研究。5月6日，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路中华团队联合中国科学院心理研究所周雯、深圳湾实验室张勃团队，在Science Advances上在线发表了题为SHANK3 mutations disrupt olfactory valence coding across species, with cortical amygdala mechanisms identified in mice的研究论文，该研究首次在跨物种层面对SHANK3在嗅觉效价编码中的关键作用进行了系统揭示，并解析了其小鼠模型中的神经环路机制。研究团队首先在人类受试者中发现，携带SHANK3突变的儿童在暴露于不同效价（愉悦或厌恶）的气味时，其嗅探行为和脑电（EEG）反应均出现显著异常。相较于正常发育儿童，患儿无法根据气味的情绪属性（愉快vs.不愉快）调节嗅探强度，具体表现为平均嗅探流速、峰值流速和嗅探体积等指标均缺乏效价依赖性调节。此外，气味诱发的theta-alpha频段EEG能量变化亦未受到气味效价的调节。上述结果共同提示其嗅觉效价加工能力存在缺损。同样地，在Shank3基因敲除小鼠也表现出对显著效价气味的反应钝化：不仅对捕食者气味（如TMT）等厌恶性气味回避减弱，对食物相关吸引性气味的趋近行为也下降，甚至在部分情况下出现效价反转（图1）。这一结果表明，SHANK3缺失所导致的嗅觉效价异常具有跨物种保守性。为解析其神经机制，研究团队综合运用免疫荧光染色、在体钙成像、神经电生理记录及病毒介导的基因操作等技术，聚焦于嗅觉情绪加工关键脑区皮层杏仁核（Cortical amygdala, CoA）。结果显示，Shank3缺失显著削弱CoA神经元对气味诱发的神经元活性，并损害其兴奋性突触传递功能（图2）。研究人员进一步发现，借助AAV介导的CRISPR-Cas9特异性敲除，在野生型小鼠CoA区域急性敲除Shank3即可复现前述行为和神经活动异常；而在Shank3条件性敲除小鼠中回补CoA区域的Shank3表达，则能显著挽救其气味趋避行为以及突触功能缺陷（图3）。该研究首次揭示SHANK3在嗅觉效价编码中具有跨物种保守的关键作用，并明确了CoA神经元突触传递异常为其核心神经环路基础。SHANK3相关的嗅觉效价缺陷不仅为解析ASD感知觉加工异常提供了全新视角，更具备潜在的转化医学价值。由于嗅觉效价反应具有客观且可量化的特征，该表型有望成为评估SHANK3相关ASD患者药物或基因治疗效果的生物标志物。同时，基于嗅觉、情绪与社会行为的紧密关联，靶向修复CoA中SHANK3功能，或为改善患者情绪及社会功能障碍提供创新干预策略。该研究由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、深港脑科学创新研究院路中华团队，联合中国科学院心理研究所认知科学与心理健康全国重点实验室周雯团队及深圳湾实验室/北京大学深圳研究生院张勃团队共同完成。路中华团队的胡昱博士、周雯团队的毋愚力博士及张勃团队的韦命余（于2023年加入深圳先进院脑所）为论文共同第一作者。研究受到国家自然科学基金委，深圳市医学研究专项资金、深港脑科学创新研究院项目等支持。图1. SHANK3缺陷导致跨物种的嗅觉效价编码异常图2. Shank3缺失削弱CoA神经元对气味刺激诱发的神经活动及兴奋性突触传递图3. CoA中Shank3的区域特异性因果作用

2026-05-09

“别让压力压垮你，享受美食”——深圳先进院揭示美食抗应激缓解焦虑的神经环路机制

或许大家都有过这样的体验：当陷入繁琐的工作与日常琐事时，一杯奶茶、一包薯片或一块巧克力，往往能让阴郁的心情瞬间放晴，驱散压力带来的沉闷。那么，享用美味食物究竟是如何缓解压力的呢？5月10日，中国科学院深圳先进技术研究院屠洁课题组在国际期刊Advanced Science上发表了题为Palatable-Food–Driven Top-Down Circuit Inhibits PVNCRF Activity to Mitigate Stress via peri-PVNCRFR1 Neurons的研究论文，揭示了这一现象的精细神经环路机制。研究发现，摄入美食时，奖赏信号通过一条由PFCD1R→peri-PVNCRFR1→PVNCRF构成的三级的神经环路，有效抑制因慢性压力而过度激活的 PVNCRF神经元活动，从而阻止慢性压力诱发的焦虑行为。研究人员使用3D精细行为和传统行为分析，证实慢性压力造模可诱导小鼠产生焦虑样行为，而摄入美食则能逆转这一表型，使小鼠行为恢复正常。而相对的，与压力反应密切相关的PVNCRF神经元也呈现受压力造模异常激活，摄入美食恢复正常的活动模式。通过在体神经元活动监测发现，在摄入美味食物时，多巴胺释放至PFC脑区，激活兴奋性的D1R神经元，而这些D1R神经元的激活则显著地抑制了与压力反应密切相关的PVNCRF神经元。那么兴奋性的PFCD1R神经元是如何抑制PVNCRF神经元的？研究人员通过进一步的电生理验证发现抑制性的peri-PVNCRFR1神经元在该抑制作用中起到关键的中继换元作用，PFCD1R神经元激活了该类神经元，后者的激活抑制了PVNCRF神经元。此外，PFCD1R→peri-PVNCRFR1→PVNCRF神经环路的激活可以起到与摄入美味食物相似的作用，缓解因压力导致的焦虑样行为。本研究首次阐明了美味食物通过特异性神经环路机制抵抗压力、缓解焦虑的作用原理，为压力诱发的负性情绪障碍提供了新颖的预防策略与辅助治疗的理论依据。深圳先进院脑所屠洁研究员为本文唯一通讯作者，洪育川博士、助理研究员隽诗芮博士、河北医科大学邓天骄博士为共同第一作者。本研究得到了深圳先进院杨帆研究员、黄天文研究员和河北医科大学王升教授的大力支持；获得科技部国家重点研发计划、深圳市医学研究专项资金、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目等资助。研究工作得到深圳市脑解析与脑模拟重大科技基础设施的设备与技术支持。近年来，屠洁课题组突破传统的神经元中心模型，将胶质细胞纳入情绪调控的核心框架。在前期研究中，团队系统解析了慢性应激诱发焦虑样行为的中枢神经环路机制，发现特定脑区的星形胶质细胞通过调控突触谷氨酸稳态参与环路兴奋性重塑，从而驱动风险回避等情绪行为由适应性状态向病理状态的转化（Molecular Psychiatry 2021；Cell Reports 2017；Neural Regeneration Research 2025）。进一步研究表明，在特定神经环路中，“星形胶质细胞—神经元”相互作用的功能受损会导致风险认知与回避行为异常（Neuron 2024），并揭示神经细胞自噬流受泛素稳态调控，其失衡是情绪与认知功能异常的重要分子基础（Autophagy 2025）。目前，该团队正致力于阐明星形胶质细胞在机体应激敏感与韧性差异化表达中的作用，并积极探索靶向胶质细胞以增强应激适应的策略，为情绪障碍的精准干预提供理论与应用基础。图1. 美味食物逆转压力造模导致的行为学和PVNCRF神经元活动变化图2. 多巴胺释放至PFC并激活D1R神经元，抑制PVNCRF神经元发放图3. PFCD1R通过peri-PVNCRFR1抑制PVNCRF活动图4. 美味食物通过PFCD1R→peri-PVNCRFR1→PVNCRF环路抵抗压力缓解焦虑论文链接

2026-05-13

深圳先进院研发可穿戴微针贴片赋能超声波实现连续血糖监测

近日，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孟龙研究员联合香港理工大学苏众庆教授、韩国科学技术先进院Jeong Jae-Woong教授开发出一种无酶、可穿戴、声学可读的微针贴片（ARMPatch），通过耦合葡萄糖响应水凝胶与超声检测技术，赋能通用的超声探头以生化监测的功能。ARMPatch可以作为商用超声设备的“智能血糖监测配件”，实现微创、长效、稳定的连续血糖监测，为无酶连续血糖监测技术提供了全新解决方案，拓宽了超声技术在健康监测领域的应用范畴。相关成果以"Augmenting Ultrasound for Continuous Glucose Monitoring via A Wearable Acoustically Readable Microneedle Patch"为题发表在Science Advances期刊上。连续血糖监测是糖尿病诊疗与长期管理的关键手段。然而，当前商业化连续血糖监测设备多依赖酶促氧化还原反应特异性检测葡萄糖，存在需周期性更换、储存条件严苛、成本高昂等固有局限；而许多创新的无酶监测方案，常采用光学读取方式，这种方法依赖定制化的精密检测装置，测量易受环境干扰，且光学造影剂存在生物安全性隐患。近日，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孟龙研究员联合香港理工大学苏众庆教授、韩国科学技术先进院Jeong Jae-Woong教授开发出一种无酶、可穿戴、声学可读的微针贴片（ARMPatch），通过耦合葡萄糖响应水凝胶与超声检测技术，赋能通用的超声探头以生化监测的功能。ARMPatch可以作为商用超声设备的“智能血糖监测配件”，实现微创、长效、稳定的连续血糖监测，为无酶连续血糖监测技术提供了全新解决方案，拓宽了超声技术在健康监测领域的应用范畴。相关成果以"Augmenting Ultrasound for Continuous Glucose Monitoring via A Wearable Acoustically Readable Microneedle Patch"为题发表在Science Advances期刊上。在材料结构方面，ARMPatch以苯硼酸功能化葡萄糖响应水凝胶为核心基材，无需酶分子即可实现葡萄糖的特异性识别；微针阵列仅穿透表皮层，接触组织间液完成微创采样；其内部掺杂生物相容性二氧化硅微球，显著提升超声成像对比度，成功解决了水凝胶与生物组织声阻抗相近、难以辨识的核心问题，实现超声波对微针的精准监测，开创了微针结构设计的全新方向。在传感机制方面，微针水凝胶与组织间液接触后，葡萄糖分子与苯硼酸基团特异性结合，触发水凝胶发生可逆溶胀，微针长度变化与葡萄糖浓度呈现定量关联；通过标准超声探头即可无创读取微针长度变化，将血糖水平转化为可量化的声学信号，实现利用超声探头对血糖的连续、微创检测，有力推动便携式/穿戴式超声设备向家庭健康监护领域拓展。在转化前景方面，研究团队开展了系统的体外与体内实验，ARMPatch的血糖监测展现出出色的转化前景。体外模拟条件下，ARMPatch在0-40 mM血糖浓度范围内呈现良好线性相关性，检测分辨率达mM级，响应时间为30-60分钟；同时，其对生理范围内常见干扰物质表现出优异选择性，且能稳定实现56天的葡萄糖响应，长效性远超传统酶促连续血糖监测。在裸鼠模型中，ARMPatch成功实现7天连续监测，期间小鼠佩戴贴片正常活动；超声校准的微针变化与商用血糖仪测量的血糖值高度相关；此外，生物相容性测试证实，水凝胶生物安全性高，皮肤组织仅出现轻微免疫反应，7天内可完全恢复，其安全性与微创性得到充分验证。ARMPatch的研发，摆脱酶活性限制，将血糖浓度转化为超声可读的微针形变信号，相比现有酶基产品的使用寿命提升数倍，大幅降低制备与使用成本，开辟了宏观超声成像检测微观血糖变化的新思路，为长效连续血糖监测提供了全新的技术路径。同时，毫米级微针仅穿透表皮层，无明显痛感与组织损伤，并且微针随血糖浓度产生的微小体积变化，可直接被超声探头"看见"并量化，发展了超声在可穿戴生物传感领域的应用路径。此外，ARMPatch兼容各类标准超声设备，无需额外定制化硬件，可无缝对接便携式、可穿戴超声系统，大幅降低家用与临床血糖监测的技术门槛，推动超声从影像诊断工具向生理参数监测平台转型。通过对水凝胶组分进行改性优化，该技术可延伸至pH、蛋白质等其他生物标志物的检测，进一步拓宽超声技术在生物传感领域的应用边界，构建多指标集成监测平台。中国科学院深圳先进技术研究院、医学成像科学与技术系统全国重点实验室孟龙研究员与香港理工大学苏众庆教授、韩国科学技术先进院Jeong Jae-Woong教授为论文共同通讯作者。香港理工大学博士生张王霖翰、徐健刚，中国科学院深圳先进技术研究院博士生李昕珈，韩国科学技术先进院张艺智为论文共同第一作者。该项目获得中国国家自然科学基金委-香港研究资助局联合基金，香港研究资助局优配研究基金，中国国家自然科学基金，韩国国家研究基金的联合资助。使用标准超声探头结合开发的ARMPatch的连续血糖监测系统示意图以及葡萄糖调节下合成水凝胶葡萄糖响应机制示意图ARMPatch传感器的膨胀率随典型糖尿病患者血糖水平模拟波动的变化情况在体实验中，ARMPatch的膨胀率随体内血糖水平变化情况

2026-05-09

慢速-超慢速大洋中脊动态洋壳增生机制研究新进展

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林间院士团队在慢速-超慢速大洋中脊动态洋壳增生机制研究方面取得重要进展，相关成果发表于国际地学顶级期刊《Geology》。副研究员查财财为论文第一作者兼通讯作者，林间院士为共同通讯作者，合作者包括自然资源部第二海洋研究所研究员张涛，中国科学院南海海洋研究所研究员徐敏、副研究员张旭博和研究员张帆。大洋中脊系统是地球最长的海底山脉，绵延6万5千多公里，是地球海洋地壳出生地。此处两个板块背向而行，诱发地幔上涌并减压熔融，形成新洋壳并完成海底扩张。全球洋脊按扩张速率分为快速、中速、慢速和超慢速四类。观测表明，快速扩张洋壳厚度相对均一，而慢速-超慢速洋壳厚度变化极大：既可以无洋壳产出（地幔出露），也可厚达近十公里（图1B）。这种巨大差异既源于岩浆沿脊轴的空间聚集（Lin et al., 1990; Zhang et al., 2024），也来自数百万年尺度的准周期性时间变化（图1C–1D），但后者的成因长期不明。本研究建立了二维洋中脊扩张模型，耦合含水地幔流变参数，系统探讨了离轴小尺度地幔对流对洋中脊动态地幔上涌与洋壳增生过程的影响。研究发现：周期性小尺度对流可能在近脊轴处产生并随板块远离，因此间歇性扰动洋中脊地幔上涌，导致熔融通量发生变化，进而产生洋壳厚度准周期性波动。研究团队进行了大量的参数测试，进一步揭示了两个定量规律：（1）地幔含水量越高，其黏度越低，小尺度对流产生间隔越短，且横向迁移速率越大，洋壳厚度波动周期越短；（2）扩张速率越慢，小尺度对流距洋脊越近，对脊轴地幔上涌扰动越强，洋壳厚度波动幅度越大（图2）。该成果在扩张速率控制地幔对流模式的理论框架下，将慢速-超慢速洋壳增生模式的认识从三维提升到四维，阐明了"强时间变化"与"强空间变化"（Lin & Phipps Morgan, 1992; Choblet & Parmentier, 2001）共同导致其洋壳厚度变化幅度巨大的动力学机制（图3）。此外，这一动态演化模型突破了经典大洋岩石圈静态冷却模式，为解释大洋岩石圈下方广泛观测到的富熔体层及软流圈地震波速异常等现象提供了新视角。图1 全球不同扩张速率洋壳的厚度变化特征。（A）全球地形图。（B）展示了洋壳厚度随扩张速率的变化规律。（C–D）展示了洋壳厚度随时间的变化剖面。图2 动力学模型预测的洋壳厚度变化的参数敏感性测试。HSR：半扩张速率；CH2O：地幔含水量；Tp0：初始地幔潜温。图3 慢速-超慢速洋壳和大洋岩石圈的增生演化模型示意图。沿轴方向的三维聚集效应造成洋脊段尺度的洋壳厚度变化，离轴方向的小尺度地幔对流触发动态地幔上涌造成洋壳厚度的准周期性波动。LSV & HSV分别对应低和高地震波速；HEC对应高电导率。NTD为非转换不连续带（洋脊段边界）。研究得到国家自然科学基金、科技部重点研发计划和广东省自然科学基金项目等联合资助。文章信息：Zha, C., Lin, J., Zhang, T., Xu, M., Zhang, X., & Zhang, F. (2026). Small-scale convection drives oscillatory crustal formation at slow-spreading ridges. Geology. https://doi.org/10.1130/G54364.1.原文链接：https://doi.org/10.1130/G54364.1

2026-05-07

广州能源研究所在The Innovation期刊发表“地热计算器”研究成果

近日，中国科学院广州能源研究研究所联合中国科学院地质与地球物理研究所、中国石油大学（北京）、西安交通大学等国内外10家科研单位和企业共同开发了“地热计算器（GeothermalKits）”数值模拟软件。近日，中国科学院广州能源研究研究所联合中国科学院地质与地球物理研究所、中国石油大学（北京）、西安交通大学等国内外10家科研单位和企业共同开发了“地热计算器（GeothermalKits）”数值模拟软件。图1 “地热计算器”发布会软件基于应用场景，将繁复的模拟流程整合起来，由计算机自动完成概念模型、地质模型剖分、目标优化等，使地热模拟变得像使用“傻瓜相机”一样简单。同时，软件集成研究团队近年来自主开发的多个计算模块，如地热储能模拟模型、动态地热资源量评价算法、二氧化碳地质封存等，将研发的新技术以菜单操作的便利方式呈现在用户面前，转化为现实的计算能力。在设计“地热计算器”软件的过程中，团队突破传统的思维模式，提出两种设计范式，首先是“基于场景模拟（scenario-based modeling）”范式。将每次执行单次正向模拟（forward simulation）发展为内置多种地热技术应用场景模块，如井距优化、资源评价、模型参数优化等，可以实现参数自动化扫描以实现连续多次模拟。例如，在优化地热对井间距时，用户只需设置储层基础物性参数、开采时间等信息，软件便会自动完成在不同井距下所有参数组合的模拟计算，并直接输出如最优井距、水位变化、温度变化等工程决策所需的计算结果。这相当于为地热数值模拟建立了一条“自动化流水线”，将工程师从重复性劳动中解放出来，极大地提升了不确定性量化分析和参数优化的效率。其次是“免手动建模（physical model-free）”的设计思路，这并非意味着模拟过程中不需要地质模型，而是软件内部针对许多工程场景，如均质储层井距优化、地埋管系统设计等，预置了经过验证的、标准化的地质模型模板，用户只需输入核心的工程参数，如岩石属性、初始温度、井控条件等，即可获得仿真结果。该设计简化了操作流程，使非数值建模背景的技术人员也能快速上手，进行可靠的工程技术评估与方案优化比选。为了覆盖从产业实践到前沿科研的全链条需求，“地热计算器”采用了“基础版”与“专业版”两个版本并行发布的发行模式。其中，基础版集成了八大“开箱即用”的模块，涵盖井距优化、资源评价、浅层地热、中深层同轴地埋管换热、中深层U型井换热、静态地层温度预测、碳减排量计算、ORC地热发电等地热应用场景（图2），主要面向企业工程师，追求极致的易用性与解决问题的高效性。而“专业版”则专注于水热型地热模拟，主要包含单次地下模拟、地热资源量评估-体积法、动态地热资源量评估、地热优化设计，此外还包含二氧化碳地质封存、地热储能等特殊场景模拟，主要面向高校和科研机构，允许用户导入精细的Petrel、Gmsh等地质模型数据体、或者离散裂缝DFN网络，进行高分辨率的水－热耦合模拟，以解决地质非均质性、裂缝内流体流动、组分闪蒸计算等复杂的地热模拟问题。图2 “地热计算器”原理、架构与应用场景示意图“地热计算器”的可靠性经过了严格验证，其模拟结果与国际公认的解析解及野外实测数据吻合度好，例如中深层同轴地埋管的模拟误差仅为2.2%，证明了其在追求“易用”的同时保证了模型的精度。研究成果以GeothermalKits for modeling geothermal energy: A scenario-based and physical model-free simulation platform为题发表于The Innovation期刊（五年影响因子40.2）。广州能源所地热能与节能技术研究中心地热能科研团队田小明副研究员为共同通讯作者，龚宇烈研究员为主要作者。目前软件“基础版”已有200多家使用单位，服务1000多名用户；“专业版”下载量达2000多次。软件相关模块和算法已与中石油勘探开发研究院及中石油深圳新能源研究院通过委托技术开发合同的形式转化落地，成果转化经费达191万元。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2026.101350专业版下载地址：https://doi.org/10.5281/zenodo.17231957基础版下载地址：https://xiaomingtian-1.github.io/archives/

2026-05-09

华南植物园对香蕉采后病害发生机制研究取得重要进展

香蕉是全球最重要的经济作物之一，对热带、亚热带国家的粮食安全至关重要。但香蕉采后易遭受病害，香蕉冠腐病是其采后贮藏期间的主要真菌病害之一，导致果实品质劣变并造成商业价值损失。层出镰刀菌（Fusarium proliferatum）是引发香蕉冠腐病的病原真菌之一，该菌产生的伏马毒素可污染全球多种作物，对人类和牲畜健康均构成威胁。目前，针对这一病害，尚缺乏有效的防治手段。因此，亟需鉴定和解析层出镰刀菌的毒力因子，为有效控制采后病害提供关键靶标。中国科学院华南植物园果蔬保鲜与加工团队在前期研究伏马毒素生物意义过程中，发现伏马毒素生物合成是层出镰刀菌响应氧化胁迫的重要机制，并促进层出镰刀菌对香蕉果实的侵染；而Activator Protein-1（AP-1）在层出镰刀菌中的同源基因（FpAP1）可能参与这个过程（Xie et al., 2023,Journal of Agricultural and Food Chemistry）。然而，FpAP1在维持氧化还原平衡中的作用，及其对层出镰刀菌致病性的调控机制目前仍不明确。近日，研究团队发现FpAP1属于bZIP转录因子家族，具有bZIP家族保守的DNA结合结构域，并表现出转录激活活性。遗传学实验表明，与野生型菌株相比，FpAP1缺失突变体（ΔFpap1）的伏马毒素含量显著升高，但对香蕉果实和本氏烟草的毒力明显减弱。值得注意的是，FpAP1可调控层出镰刀菌对活性氧及杀真菌剂胁迫的耐受性，这揭示了胁迫反应与层出镰刀菌毒力之间的内在联系。进一步基于团队前期对层出镰刀菌全基因组信息的研究（Li et al., 2025, Journal of Agricultural and Food Chemistry），通过DNA亲和纯化测序（DAP-seq）与转录组分析，共鉴定出393个受FpAP1直接调控的靶基因；进一步结合双荧光素酶报告实验（DLR）与电泳迁移率变动实验（EMSA），发现FpAP1可通过新的调控网络，调节与层出镰刀菌生长（FpGH和FpGNAT）、氧化应激反应（FpTRX和FpGST）及毒力（FpCCO和FptoxD）相关的基因表达。该研究揭示了FpAP1介导的层出镰刀菌生长与毒力调控网络，为有效防控镰刀菌病害及真菌毒素污染提供了潜在的关键靶点。图1. FpAP1是层出镰刀菌侵染香蕉过程中的重要致病因子图2. 层出镰刀菌中FpAP1介导的调节网络相关研究成果以“Deciphering a novel regulatory network of FpAP1 that impacts Fusarium proliferatum virulence to plant host”为题，发表在国际植物学领域知名期刊Plant, Cell & Environment（IF5-year=7.7）上。中国科学院华南植物园李涛涛研究员为通讯作者，博士研究生王悦安为第一作者。中国科学院华南植物园蒋跃明研究员、博士研究生叶晓筠、广西农科院谢丽红助理研究员共同参与了此项研究。该研究得到国家重点研发计划、广东省重点实验室项目和广州市科技计划项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70591

2026-05-07

南海海洋所研究团队揭示2024年珊瑚礁区最强海洋热浪成因

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，在珊瑚礁区海洋热浪研究方面取得新进展。相关研究成果以“Record-Breaking Marine Heatwaves Across Global Coral Reefs in 2024”为题，发表于国际期刊Geophysical Research Letters。论文第一作者为副研究员姚玉龙，通讯作者为研究员王春在。世界气象组织已确认，2024年成为有气象记录以来最暖的一年，全球平均地表温度较1850‒1900年平均值高出1.55°C。海洋升温对此次温度创新高起到了关键作用。研究表明，当前海洋温度已达到人类观测史最高水平。在创纪录海温的影响下，2023年2月至2024年4月期间，南北半球主要海洋盆地均出现了严重的珊瑚礁白化现象。海洋热浪是引发珊瑚白化的重要热胁迫来源，但此前对2024年全球珊瑚礁区海洋热浪的时空特征及其驱动机制缺乏系统定量研究。针对上述问题，研究团队基于两套高分辨率海温数据及海洋再分析资料，系统揭示了2024年暖季全球珊瑚礁区海洋热浪的变化特征及其物理机制。研究发现：暖季期间，珊瑚礁区海洋热浪的总天数和累计强度均超过历史平均值的三倍标准差，发生了自1985年以来最严重的海洋热浪事件（图1），从侧面印证了第四次全球珊瑚大白化事件的到来。与历史平均水平相比，2024年第二等级和第三等级的海洋热浪事件显著增多，对珊瑚礁造成更为严重的热胁迫。研究进一步指出，海洋快速增温及上层海洋热含量的变化，源于2020‒2023年多重拉尼娜事件向2023‒2024年强厄尔尼诺事件转变所产生的累积效应，这一过程给赤道西太平洋和热带大西洋带来了尤为严重的珊瑚礁白化风险。本研究得到国家自然科学基金面上项目及重大项目的共同资助。图1 年均暖季海洋热浪指数随时间的变化趋势：（a）热浪总天数，（b）热浪累积强度，（c）热浪平均强度，（d）热浪最大强度。相关论文信息：Yao, Y., & Wang, C. (2026). Record-breaking marine heatwaves across global coral reefs in 2024. Geophysical Research Letters, 53, e2026GL122086.原文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2026GL122086

2026-05-06