科研进展--中国科学院广州分院

近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院许永团队针对溴结构域家族蛋白抑制剂选择性难题，报道了一种在急性髓系白血病（AML）治疗中具有显著疗效的BRD9选择性抑制剂Y22073（专利申请号：2025100176011.1），为AML 精准治疗提供了全新解决方案。近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院许永团队针对溴结构域家族蛋白抑制剂选择性难题，报道了一种在急性髓系白血病（AML）治疗中具有显著疗效的BRD9选择性抑制剂Y22073（专利申请号：2025100176011.1），为AML 精准治疗提供了全新解决方案。相关成果以“Key imidazolyl groups that induce phenylalanine flipping enhance the efficacy of oral BRD9 inhibitors for AML treatment”为题发表于药物化学领域Top期刊Acta Pharmaceutica Sinica B上。许永团队长期致力于创新药物靶点发现、作用机制解析及创新药物研究，特别是在肿瘤表观遗传治疗领域获得了系统性的研究成果（J Med Chem, 2022,65,5760;Bioorg Chem, 2024,142,106950;J Med Chem, 2024,67,6952;J Med Chem,2024,67,21577）。溴结构域蛋白9（BRD9）是哺乳动物SWI/SNF染色质重塑复合物家族中ncBAF的核心组分，该组分是目前癌症中频发突变的表观遗传调控复合物。BRD9通过特异性识别组蛋白上的乙酰化赖氨酸，招募转录复合物并介导下游转录调控与靶基因的表达。BRD9在AML等多种癌症中发挥关键表观遗传调控功能，已成为抗肿瘤药物研发的新兴靶点。然而现有BRD9抑制剂在AML治疗中始终未展现显著的体内外疗效，这严重制约其临床转化潜力。针对溴结构域家族蛋白结构高度相似导致的抑制剂选择性难题，团队通过优势骨架化合物库筛选、晶体结构解析以及基于结构的药物设计，成功开发出可用于AML治疗的新型BRD9选择性溴结构域抑制剂Y22073。研究人员从基于结构活性关系（SAR）的优化策略中发现了咪唑类化合物具有卓越的体外抗增殖活性。合作团队通过X射线晶体结构解析（分辨率最高达1.78 Å）精准捕捉到BRD9的ZA通道存在一个独特的“可调控开关”——Phe163翻转开关。抑制剂中关键的咪唑药效基团能够诱导BRD9蛋白的Phe163残基翻转并与其形成稳定的π-π相互作用。然而，其他溴结构域（如BRD7、BRD4、CECR2）中对应位置的残基无法与咪唑基形成有效相互作用，直接证明了该机制的特异性。这一分子层面的突破性发现不仅显著提升了化合物的体外活性，也使得Y22073成为首个在AML模型中展现明确疾病表型干预能力的BRD9抑制剂。研究团队还创新性地采用该修饰策略对现有BRD9抑制剂进行结构改造，结果表明，经此策略修饰后的化合物在体外的活性显著提升，进一步证实咪唑基团可通过调控独特的Phe163开关，在提高活性方面发挥关键作用。Y22073表现出良好的溴结构域选择性、代谢稳定性、溶解性并兼具理想的药代动力学特性，在MV4-11异种移植小鼠模型中表现出显著的口服抗肿瘤效果，且无明显毒性。综合其优异的体外活性、体内疗效及成药性特征，Y22073作为具有First-in-Class潜力的BRD9溴结构域选择性抑制剂，为急性髓系白血病的靶向治疗提供了极具临床转化价值的新型候选药物。许永课题组博士生陈智铭、助理研究员张成和沈慧为本论文的共同第一作者，许永研究员、吴锡山副研究员和张岩副研究员为通讯作者。该项目得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、广东省“一带一路”联合实验室基金、中国科学院自主部署项目、中国科学院青促会项目和广东省科技厅项目的支持。论文链接 BRD9抑制剂Y22073可作为候选化合物用于AML治疗

2025-09-02

华南植物园揭示传粉昆虫驱动植物交配系统演化机制

植物交配系统的演化是进化生物学的核心议题之一。在开花植物中，从异交（outcrossing）向自交（selfing）的转变代表了一个主要演化趋势。该这一过程通常被认为由生态因素（如传粉者缺乏）和繁殖保障机制共同驱动。然而，现有的研究鲜少通过移栽实验来检验生态因子与繁殖保障在交配系统演化中的作用。此外，少有研究从父本视角评估交配过程中个体对后代的遗传贡献。近日，华南植物园利用迎阳报春（Primula oreodoxa）这一理想研究系统，通过精巧的移栽实验揭示了这一过程的生态与遗传机制。研究团队在四川峨眉山海拔梯度上建立了6个移栽实验点（图1），将二型花柱（异交为主）和同型花柱（自交为主）植株在同一环境中栽培。通过野外观察与SSR分子标记相结合，系统分析了不同花型个体的繁殖适合度（结实率、种子数量）和交配模式（自交率、配偶多样性、花型间交配比例及子代遗传多样性）。主要发现包括：（1）在传粉资源受限的高海拔生境中，同型花柱表现出显著的繁殖优势，支持"繁殖保障"假说；（2）父母本自交率随海拔升高而增加，表明环境因素对交配系统具有调控作用（图2）；（3）长喙传粉者访花频率与二型花柱的父母本自交率呈负相关，与父母本配偶多样性呈正相关（图3）；（4）高海拔种群中交配模式趋于随机，反映了二型花柱多态性的瓦解（图4）。该研究创新性地从父本视角分析交配模式，并且首次证实长喙传粉昆虫的访花频率与植物父母本自交率呈负相关，而与父母本的交配多样性呈正相关，为“传粉驱动交配系统演化”提供了关键实证。该发现对理解全球变化下植物-传粉者互作的演变以及生物多样性的维持具有重要意义。相关研究成果以“Divergence of mating systems in Primula oreodoxa: Insights from transplant experiments and mating portfolios”为题，近期发表在植物学期刊Plant Diversity上。中国科学院华南植物园已毕业博士曾桂（现为西华师范大学讲师）为第一作者，中国科学院华南植物园袁帅副研究员和张奠湘研究员为共同通讯作者，海南师范大学张凯副教授参与了研究工作。该研究得到国家自然科学基金、中国科学院华南植物园青年人才项目及西华师范大学博士科研启动基金资助。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.pld.2025.08.005图1. 移栽实验设计示意图图2. 低海拔与高海拔生境中不同种群和花型的母本自交率 (A,B) 与父本 (C,D) 自交率（± 标准误）。不同小写字母和大写字母分别表示低海拔与高海拔生境内的显著差异，希腊字母表示生境间差异。图3. 交配系统参数与长喙传粉者访花频率在不同花型间的关系。母本自交率 (A–C)、父本自交率 (D–F)、母本配偶数 (G–I) 和父本配偶数 (J–L)。左、中、右三列分别对应 L、S 和 H 三种花型。图4. 不同种群和花型间雌性非选型交配（平均值 ± 95% 置信区间）的变异。虚线表示随机交配。

2025-09-02

“十四五” 国家重点研发计划课题“酸化瘠薄旱地综合调控与产能提升关键技术及产品”中期检查会议在亚热带生态所召开

8 月 27 日，“十四五” 国家重点研发计划课题 “酸化瘠薄旱地综合调控与产能提升关键技术及产品” 中期检查会议在中国科学院亚热带农业生态研究所召开。本次会议旨在检查课题中期进展、评估阶段性成果，为顺利完成项目中期检查奠定基础。项目首席科学家、广西壮族自治区农业科学院邓国富研究员，广西壮族自治区农业科学院水稻研究所陈韦韦研究员、农业资源与环境研究所区惠平研究员，广西壮族自治区农业科学院财务专家黄显河、亚热带生态所科技管理与规划处副处长李希和财务专家颜琼、课题负责人、子课题负责人和核心骨干共同参会。8 月 27 日，“十四五” 国家重点研发计划课题 “酸化瘠薄旱地综合调控与产能提升关键技术及产品” 中期检查会议在中国科学院亚热带农业生态研究所召开。本次会议旨在检查课题中期进展、评估阶段性成果，为顺利完成项目中期检查奠定基础。项目首席科学家、广西壮族自治区农业科学院邓国富研究员，广西壮族自治区农业科学院水稻研究所陈韦韦研究员、农业资源与环境研究所区惠平研究员，广西壮族自治区农业科学院财务专家黄显河、亚热带生态所科技管理与规划处副处长李希和财务专家颜琼、课题负责人、子课题负责人和核心骨干共同参会。会上，课题负责人何寻阳研究员对专家和项目组成员的到来表示欢迎，强调本次中期检查是课题推进的 “关键节点”，在凝聚共识、精准发力上发挥重要作用。李希简要介绍了研究所的学科布局、农业生态领域科研优势，以及近年来在旱地改良、作物产能提升等方向的成果积累，并特别感谢广西壮族自治区农业科学院长期以来对研究所科研工作的协同支持，为跨单位合作课题的顺利实施提供了重要保障。项目首席科学家邓国富在致辞中进一步明确了中期检查的核心意义。他指出，“酸化瘠薄旱地” 是我国南方丘陵区农业生产的主要瓶颈之一，课题聚焦这一问题开展技术研发与产品创制，直接关联国家粮食安全与农业绿色可持续发展目标；中期检查不仅要 “复盘进展”，更要 “排查问题”，确保课题严格对标国家重点研发计划的考核要求，避免研究方向偏差，为后续成果转化与大面积推广筑牢基础。课题负责人何寻阳从课题实施进展、苗头性成果、指标完成情况、经费执行情况、存在的问题和下一步工作计划等方面进行了汇报。课题已完成 3 类核心技术研发（含新型土壤酸化调理剂配方优化、兼具甘蔗抗病增产与肥厚耕层构建功能的生物有机肥研发、蚯蚓有机肥研发），并在广西来宾建立 3 个田间试验示范基地；研发的复合调理剂在试点区域可使土壤 pH 提升 0.3-0.5 个单位，甘蔗平均增产8%至12%，相关技术已申请发明专利2项，其中1项已授权。与会专家在听取汇报后，对课题阶段性成果给予高度肯定，认为课题技术路线清晰、课题研究进展顺利，已全面完成中期考核指标，尤其是田间试验数据扎实，为酸化瘠薄旱地改良提供了 “可落地” 的技术雏形。同时，专家们围绕课题深化推进提出两点建设性意见：一是建议加强各子课题间的技术集成，例如将土壤调理剂与节水栽培模式结合，形成 “一站式” 解决方案；二是细化 “三方应用评价” 体系，扩大评价主体（科研单位、地方农技部门、种植主体），重点增加不同气候区的田间验证数据，确保技术推广的普适性。何寻阳在表态发言时指出，课题组将以 “问题导向” 优化研究方案，针对专家提出的技术集成、评价体系等建议制定专项推进计划，力争最终形成 2-3 套 “易操作、低成本、高适配” 的酸化瘠薄蔗田综合调控技术包，切实服务蔗田产能提升与乡村振兴战略。何寻阳汇报会议现场

2025-09-01

华南植物园揭示大豆种子粒重及品质的调控机制

大豆（Glycine max L. Merr.）是全球重要的油料作物和经济作物，也是人类优质蛋白和饲料蛋白的重要来源。尽管大豆原产于中国，但当前我国大豆供需矛盾突出，国内产能无法满足实际需求，约85%的需求依赖进口。因此，提高大豆单产并改善品质已成为当务之急。种子大小和油脂蛋白含量是影响大豆产能的关键农艺性状，鉴定调控大豆种子性状的关键基因并解析其分子机制，对利用分子设计育种技术培育高产优质大豆新品种具有重要的意义。中国科学院华南植物园侯兴亮团队研究通过全基因组关联分析（GWAS）及QTL定位，在14号染色体上鉴定出一个与百粒重显著相关的稳定信号区间，并确定了一个调控大豆百粒重及品质的关键基因SW14。进一步研究发现，SW14与植物种子发育核心调控因子Leafy Cotyledon1（LEC1）在大豆中的同源基因GmLEC1a/b发生互作，抑制了GmLEC1在种子发育过程中介导的转录激活功能。进一步分析显示，优良等位基因SW14H3在大豆驯化过程中经历了人工选择，并展现出提高大豆产量的应用潜力。研究团队致力于大豆种子发育及环境适应性研究，并取得了一些重要进展（Yu et al., Nature Plants, 2023；Li et al., Molecular Plant, 2024；Lu et al., Nature Genetics, 2017）。该研究进一步揭示了大豆种子粒重与品质形成的分子调控机制。张春雨副研究员近年来聚焦NF-Y类转录因子在植物生长发育中的功能研究（Zhang et al., JIPB, 2021；Zhang et al., Plant Cell, 2023；Yao et al., Plant Journal, 2025），其研究方向已从模式植物拟南芥逐步拓展至重要农作物大豆。相关研究成果以“Natural allelic variation in SW14 determines seed weight and quality in soybean”为题近日在线发表在Nature Communications（《自然—通讯》）上。中国科学院华南植物园副研究员张春雨、已毕业硕士生李尉郡和博士后谭翠容共同担任第一作者，侯兴亮研究员与张春雨副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和广东省自然科学基金等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-63582-0图. 大豆SW14的定位及克隆

2025-09-01

华南植物园揭示未来气候CO2情景对藻源碳分配的影响

碳是生物必需的营养物质，也是元素循环过程的关键驱动因素。浮游植物作为水域生态系统中碳动态的主要调节者，通过碳固定和碳分配在调节水生生态系统碳循环中发挥着至关重要的作用。它们通过调节颗粒态有机碳（POC）和溶解性有机碳（DOC）的分配，决定了POC沉降到沉积物中的比例、DOC释放到周围水体中的比例以及被微生物同化的比例，最终影响藻源碳对水域碳汇的贡献途径及大小。因此，了解浮游植物碳分配有助于评估其对水域生态系统的长期储存能力的作用。然而，对未来高CO2场景下浮游植物碳分配变化及其调控机制的探索尚不充分。针对这一科学问题，本研究通过模拟三种不同CO2浓度情景（400 ppm、850 ppm和1370 ppm），系统探究了聚球藻FACHB-410株在碳分配方面的响应机制。研究发现，在中等CO2浓度（850 ppm）下，聚球藻的碳分配模式与当前水平（400 ppm）相比未发生显著变化。然而，在极端高CO2环境（1370 ppm）下，聚球藻的总有机碳含量显著降低47.05%，同时细胞外溶解性有机碳（DOCex）的比例显著上升，而POC和细胞内DOC（DOCin）则显著减少。DOCex在总DOC中的比例从22.66%上升至44.32%（图1、2）。这一结果表明，极端高CO2环境下，聚球藻更倾向于将碳以潜在惰性DOC的形式释放至水体中，而非用于构建细胞结构的DOCin和下沉性的POC。该研究首次揭示了聚球藻在极端CO2条件下碳分配的显著转变，表明其通过生物碳泵（BCP）途径贡献碳汇的能力可能减弱，而通过直接释放DOC对表层碳库的贡献增强。这一发现对准确评估未来气候背景下聚球藻在水体碳汇中的作用具有重要启示。相关研究成果近期以“Influence of simulated future climate CO2 scenarios on carbon allocation in a keystone cyanobacterium Synechococcus”为题发表在国际藻类学经典期刊Journal of Applied Phycology（《应用藻类学杂志》）上。中国科学院华南植物园联合培养硕士研究生张焱焱为第一作者，卢哲副研究员为通讯作者，小良站站长王法明研究员作为共同作者在研究方案设计及论文写作等方面给予指导意见。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和广东省自然科学基金等项目的支持。文章链接：https://doi.org/10.1007/s10811-025-03639-1图1. 三种不同CO2浓度对聚球藻不同碳馏分浓度的影响图2. 三种不同CO2浓度下DOC馏分占总DOC的占比

2025-09-01

广州地化所刘俊文、姜帆、张干等-PNAS：双碳同位素揭示我国《大气污染防治行动计划》对珠江三角洲不同来源大气黑碳的减排贡献

8月25日，中国科学院广州地球化学所张干研究员团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了一项合作研究成果。该研究利用双碳同位素技术，揭示了珠三角地区2008-2018年连续11年间大气黑碳（BC）浓度和来源变化，量化了我国《大气污染防治行动计划》执行以来燃煤、石油燃烧、生物质燃烧等三大类主要排放源对区域大气BC减排的贡献，发现当前广泛使用的排放清单系统性地低估了生物质燃烧对BC的贡献。这一研究对未来的空气污染治理和气候变化研究具有重要意义。 BC是PM2.5污染的主要成分之一，也是一种强效的短寿命气候污染物，吸收太阳辐射、加速全球变暖。BC主要来自化石燃料（如煤、石油）和生物质（如薪柴、农业废弃物）的不完全燃烧。为改善空气质量，我国自2013年起实施了《大气污染防治行动计划》（“大气十条”），并取得了显著成效。在此期间，BC的减排效果如何？不同来源的贡献度是多少？无疑是评估相关治理政策BC减排效力的首要问题。已有研究主要依赖基于排放因子和源活动水平的“自下而上”的排放清单进行，其结果的准确性一直受到挑战。针对这一问题，来自广州地化所、暨南大学、香港科技大学、香港科技大学（广州）、瑞典斯德哥尔摩大学等国内外多个研究机构的科研人员组成联合研究团队，对珠三角2008-2018年连续11年间的大气颗粒物样品进行了系统的放射性碳同位素丰度（¹⁴C）和稳定碳同位素组成（δ¹³C）测量，揭示出大气BC的浓度和来源变化趋势。研究结果显示，珠三角大气BC浓度在2008-2018年间呈显著下降趋势，尤其经“大气十条”的实施，BC浓度大幅降低了41% （图1），表明珠三角在BC减排上取得了重大成就。基于Δ14C-δ13C同位素数据集并结合贝叶斯模型，团队对2008-2018年间大气BC的来源进行了识别和量化（图2左）。结果表明，燃煤、石油燃烧和生物质燃烧对BC的贡献范围分别为31-44%、28-47%和11-40%。“大气十条”实施期间，不同来源的BC浓度贡献均发生显著下降，其中，燃煤和石油燃烧贡献的BC浓度均下降约43%，生物质燃烧贡献的BC浓度下降了约34%（图2右）。这表明，虽然对三大类BC排放源的管控均取得了显著效果，但珠三角对燃煤、燃油BC排放的管控效果，要更优于对生物质燃烧BC排放的管控。团队进一步对比了2008-2018年“自上而下”的同位素观测结果与“自下而上”的BC排放清单数据，发现两者存在显著的差异。其中，现有排放清单中生物质燃烧对BC的贡献仅为4%至9%，而双碳同位素源解析结果中生物质燃烧对BC的贡献则为21%至32% （图3）。这意味着，当前评估空气质量改善和制定减排策略时所依赖的排放清单，可能在较大程度上低估了生物质燃烧对大气BC的贡献。因此，政策制定者在集中精力于化石燃料燃烧减排的同时，也应及时确定和弥合现有BC排放清单中可能存在的 “盲区”，以保障对生物质燃烧BC排放的进一步精准管控。该研究得到国家自然科学基金重大项目“黑碳物质的地球化学行为与效应”（42192510/11）等资助。大气BC的Δ14C同位素分析由姜帆、汪琼琼在中国科学院广州地化所环境加速器质谱实验室（GIG-CAMS）完成。论文第一作者为暨南大学刘俊文，第一通讯作者为张干，共同通讯作者包括郑君瑜（香港科技大学（广州））、郁建珍（香港科技大学）和Örjan Gustafsson（瑞典斯德哥尔摩大学）。论文信息：J. Liu（刘俊文）,F. Jiang（姜帆）,Q. Wang（汪琼琼）,G. Zhang（张干）*,J. Li（李军）,W. Chen（陈伟华）,P. Ding（丁平）,S. Zhu（朱三元）,Z. Cheng（成志能）,X. Zhang（张向云）,Q. Sha（沙青娥）,Z. Huang（黄志烔）,X. Yuan（袁鑫）,J. Zheng（郑君瑜）*,Y. Zhang（章炎麟）,C. Yan（闫才青）,C. Tian（田崇国）,Y. Chen（陈颖军）,J.Z. Yu（郁建珍）*,& Ö. Gustafsson*,Substantial reductions in black carbon from both fossil fuels and biomass burning during China’s Clean Air Action,Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (35) e2500843122,https://doi.org/10.1073/pnas.2500843122.图1.2008-2018年间珠江三角洲大气黑碳浓度的变化（μg/m3）图2. 基于Δ14C-δ13C观测的珠三角大气黑碳来源解析（左）及“大气十条”对不同来源BC的减排效果。图3.双碳同位素源解析结果（红色）与现有排放清单（蓝色）中生物质燃烧对BC贡献对比图4. 团队成员广州地化所博士后姜帆（左）、研究员张干（中）和暨南大学副教授刘俊文（右）在广州地化所环境加速器质谱实验室。

2025-08-28

广州地化所张艳利、冉浩汎、王新明等-NC：高时空分辨率建模大幅改进森林边缘和城区BVOCs排放估算

陆地植被排放生物源挥发性有机物（BVOCs）排放占全球挥发性有机物（VOCs）总排放量90%左右，且大气反应活性强，在调控臭氧（O3）、二次有机气溶胶（SOA）以及大气氧化能力起着关键作用，深刻影响区域空气质量及全球气候变化。然而，影响BVOCs排放因素复杂，特别是在受人为活动干扰比较强烈的城市和森林边缘，植被覆盖类型等因素动态变化大，如何精确、快速在多尺度估算其排放是长期困扰科学界的难题之一。8月28日，由中国科学院广州地球化学研究所王新明研究员团队张艳利研究员和其博士生冉浩汎，与清华大学张强教授团队和加州大学尔湾分校的Alex Guenther教授合作，开发的GEE-MEGAN模型为解决这一难题取得了突破性进展。GEE-MEGAN以其高时空分辨率的BVOCs建模，揭示了关键区域与以往传统BVOCs模型估算的巨大差异(全球主要城市差异高达~25倍、在亚马逊毁林弧相差约80%）。该研究成果以“Improved modelling of biogenic emissions in human-disturbed forest edges and urban areas”为题发表在《Nature Communications》期刊。构建GEE-MGEAN模型GEE-MEGAN对于广泛应用的MEGAN2.1模型（Alex Guenther教授于2012年开发）做出了重大的改进。该模型利用Google Earth Engine（GEE）强大遥感云计算能力，融合多遥感卫星数据（如MODIS、Landsat、Sentinel等）和机器学习算法（图1），改进了静态的标准排放因子地图和叶面积指数（LAI）估计，实现了10-30米空间分辨率、近实时的BVOCs排放模拟，为研究BVOCs排放带来的空气质量与气候效应提供了有力工具。图1 GEE-MEGAN模型与传统BVOCs估算模型MEGAN的异同相较于传统MEGAN模型，GEE-MEGAN模型显著优化了城市和森林边缘这些受人为活动扰动相对较大地区的BVOCs排放估算。与已有站点通量观测比较，减少了均方根误差（RMSE）21.6-48.6%，同时观测与估算值相关性也得到提升。更重要的是，GEE-MEGAN展现了出色的空间分辨率能力，对城市区域的BVOCs排放热点捕捉与真实世界的绿地分布表现出高度一致（图2）。图2 GEE-MEGAN和传统MEGAN2.1模型在巴黎、洛杉矶、伦敦和北京针对异戊二烯排放模拟与Google地图影像植被空间分布的对比城市区域BVOCs排放被低估在北京、伦敦、巴黎和洛杉矶等大型城市，GEE-MEGAN模型估算夏季BVOCs排放量相较传统MEGAN2.1模型差异巨大，最高可达25倍（图3），这主要源于GEE-MEGAN能够识别城市中植被破碎的空间分布，精准捕捉城市中微小植被斑块，从而能更好地捕捉传统粗分辨率模型所未能分辨的BVOCs排放热点。因此，GEE-MEGAN可助力更好地定量研究评估BVOCs在城区排放占比、温度依赖性及其与人为源污染物相互影响等重要问题。图3 GEE-MEGAN（M2）与MEGAN2.1（M1）针对北京、巴黎、洛杉矶和伦敦的BVOCs排放估计对比亚马逊热带雨林毁林弧BVOCs排放被高估GEE-MEGAN具备全球无缝的模拟能力，在全球最大的BVOCs排放源区—亚马逊热带雨林，也表现出卓越的空间精度模拟能力（图4）。亚马逊森林边缘受人为影响强烈，存在著名的所谓“毁林弧”（Arc of Deforestation）。在此地区，传统MEGAN2.1模型相较于GEE-MEGAN，BVOCs排放量被显著高估，局部区域甚至相差达77%，整体平均高估幅度为31%。GEE-MEGAN模型通过高分辨率数据精准反映出扰动区域的真实BVOCs排放水平，整个亚马逊区域总排放量较MEGAN2.1降低了13%左右，这对准确评估人类活动对全球森林扰动产生的BVOCs变化及其空气质量和气候变化效应极为重要。图4 GEE-MEGAN与MEGAN2.1对亚马逊区域2019年8月异戊二烯排放估算的比较 GEE-MEGAN虽然展现出高时空分辨率模拟能力，但应用起来更加快捷便利。例如：在500米分辨率下针对南美洲（南纬60°–北纬13°，西经35–90°）进行BVOCs排放模拟，在本地Intel Xeon Gold 6230R CPU（2.1 GHz）上运行，传统MEGAN2.1每个物种需要约737秒才能完成模拟，而GEE-MEGAN每个物种仅需7-9秒即获得相当结果，处理速度提升100倍左右，数据传输量减少了97-99%，即使对更大规模或更高分辨率应用，也能实现高效处理。这种排放估算从“阳春白雪”飞入“寻常百姓家”，可成为城市绿化和气候缓解策略方面的辅助工具，从而为城市规划者提供精细到社区甚至街道级别的数据支持，帮助其在实施绿化项目时有效评估空气质量和气候效益，优化绿化策略。以美国洛杉矶为例，其251个社区中，GEE-MEGAN估算BVOCs排放量比传统MEGAN估算值平均约高23倍（图5），相应的大气反应性和二次产物生成潜势也会有很大不同。随着全球变暖加剧，由于BVOCs影响O3和SOA生成乃至甲烷大气化学寿命，在全球范围和城市尺度准确评估BVOCs这些短寿命活性气体排放的重要性正在日益凸显。GEE-MEGAN通过近实时、高精度的排放模拟，极大地提高了我们对植被与大气相互作用的理解，在BVOCs排放及气候反馈、人为活动对自然系统扰动、生物圈-大气圈相互作用研究中具有应用潜力。图5. 洛杉矶GEE-MEGAN与传统MEGAN模拟BVOCs排放空间分布对比本研究受到王新明研究员主持的国家自然科学基金创新研究群体项目、国家重点研发计划项目和彭平安院士主持的广东省基础与应用基础研究重大项目等联合资助。论文信息：Zhang Y.（张艳利）,Ran H.（冉浩汎）,Guenther A.,Zhang Q.（张强）,George C.,Mellouki W.,Sheng G.（盛国英）,Peng P.（彭平安）,Wang X.（王新明）*. Improved modelling of biogenic emissions in human-disturbed forest edges and urban areas. Nature Communications,16,8064 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-63437-8

2025-08-29

EPSL：深海渗漏型天然气水合物赋存区冷泉系统动态演化研究取得新进展

近日，中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员联合中国地质调查局广州海洋地质调查局张伟正高级工程师、青岛海洋地质研究所李昂副研究员以及中国石油大学（北京）等天然气水合物领域专家，在地球科学国际权威杂志《Earth and Planetary Science Letters》（Nature Index）上发表了题为“Sand encased by fine-grained sediment regulates methane migration through the gas hydrate stability zone”的研究成果。该研究系统分析了南海北部琼东南深水盆地活跃冷泉区甲烷渗漏系统的结构特征与演化规律，为天然气水合物（可燃冰）富集机制和深海冷泉活动碳循环机理提供了全新认识。近日，中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员联合中国地质调查局广州海洋地质调查局张伟正高级工程师、青岛海洋地质研究所李昂副研究员以及中国石油大学（北京）等天然气水合物领域专家，在地球科学国际权威杂志《Earth and Planetary Science Letters》（Nature Index）上发表了题为“Sand encased by fine-grained sediment regulates methane migration through the gas hydrate stability zone”的研究成果。该研究系统分析了南海北部琼东南深水盆地活跃冷泉区甲烷渗漏系统的结构特征与演化规律，为天然气水合物（可燃冰）富集机制和深海冷泉活动碳循环机理提供了全新认识。冷泉活动是地球系统中跨圈层物质循环和能量交换的重要方式，不仅支撑了独特的化能合成生态系统，其释放的甲烷还会导致海水酸化，并对全球气候变化产生潜在影响。近年研究表明，冷泉活动在深海环境（水深 > 500 m）中广泛发育。在细粒泥质沉积为主的深海浅地层，常发育水道砂体，形成“泥包砂”沉积结构。此类砂层的存在显著改变了地层的渗透性，促使流体超压扩散，并导致高饱和度天然气水合物的富集，对冷泉活动规律与天然气水合物资源勘查具有重要影响。然而，在天然气水合物稳定带内，“泥包砂”地层控制甲烷渗漏的具体机制及其与天然气水合物富集过程之间的成因联系，目前仍存在较大认知空白。针对上述问题，该研究在琼东南深水盆地松南低凸起一处活跃的甲烷渗漏区发现了一个12.5米厚的砂层，其中富含天然气水合物（图1a）。三维地震数据图像清晰显示，这里存在两个巨大的气烟囱：一个位于砂层下方，另一个则从砂层直通海底(图1b)。下方的气烟囱负责“供气”，其顶部与砂层接触处呈现出显著的地震异常，表明它正在向上方的砂层输运甲烷。上方的烟囱负责“排气”，它像一根导管，将砂层中的气体源源不断地输送至海底，形成冷泉渗漏。图1. （a）W01站位测井数据。图中方框（Unit A和B）为富含水合物的砂层，砂层上下泥岩层中发育高角度裂隙，砂层中未发现垂向裂隙。（2）过W01地震剖面。 S1和S1-1分别为砂层的顶界面和底界面，砂层上下分别发育两个气烟囱。研究发现，砂层在整个过程中扮演了极其重要的角色（图2）：（1）捕获与富集：砂层首先拦截了下伏气体烟囱的向上延伸，并将深部迁移来的甲烷气体“捕获”在自己体内。在高压低温的环境下，这些气体与水结合形成可燃冰，富集于砂层的孔隙中。（2）阻碍与增压：天然气水合物往往差异聚集，它们会优先在某些部位大量生成，堵塞砂层的孔隙，形成“自封盖”效应。此时，后续源源不断的甲烷气体被封堵在下部，导致其压力逐渐积聚。（3）水力压裂与逃逸：当被封闭的气体压力（超压）大到足以突破上覆泥质盖层的束缚时，便会在上覆泥岩盖层中发生二次水力压裂。这股强大的压力会突破上覆的细粒低渗沉积物，形成一个新的、直达海底的气体烟囱，从而开启新一轮的气体逃逸和冷泉活动。图2. 富甲烷超压流体在“泥包砂”地层垂向运移的演化过程该研究还表明上覆泥层中二次水力压裂的发生，须具备特定的超压与气体供给条件（图3）。当较低的甲烷通量在进入砂层后迅速形成天然气水合物，导致孔隙堵塞、渗透率降低，从而引发自封闭效应。该过程抑制了气体向上部的输运，致使砂层顶界孔隙压力无法有效累积至破裂压力临界值。这一机制很好地解释了实际地质现象：尽管部分砂层下伏气烟囱结构发育，但其对应上覆地层中并未形成贯穿至海底的气体逸出路径。原因在于低通量条件下气体运移路径被天然气水合物阻断，超压体系未能充分发育，达不到泥岩破裂所需的最小压力条件。图3. “泥包砂”地层中控制冷泉渗漏与天然气水合物富集的动态演化模型该成果对深化天然气水合物成藏理论和深海冷泉活动性认识具有重要意义，同时也为理解全球深部碳循环过程提供了关键科学支撑。论文第一作者为中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员，通讯作者为中国地质调查局广州海洋地质调查局张伟正高级工程师。该研究受海南省国际合作研发专项、国家自然科学基金、海南省“南海新星”项目、崖州湾科技城专项和天然气水合物勘查开发国家工程中心项目的共同资助。论文信息：Jiliang Wang,Ang Li,Wei Zhang*,Jin Sun,Jiecheng Zhang,Xueqing Zhou,Shiguo Wu. Sand encased by fine-grained sediment regulates methane migration through the gas hydrate stability zone,Earth and Planetary Science Letters,Volume 669,2025,119595.论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X25003930

2025-08-29

《新能源进展》连续入选中国科学引文数据库（CSCD）核心期刊

近期，广州能源所主办学术期刊《新能源进展》入选2025-2026年度中国科学引文数据库（Chinese Science Citation Database，简称CSCD）核心期刊。中国科学引文数据库来源期刊每两年遴选一次，经过定量遴选和专家定性评估，2025-2026年度中国科学引文数据库收录来源期刊1464种，其中核心库1098种，扩展库366种。《新能源进展》2023-2024年度、2025-2026年度连续入选核心库。近期，广州能源所主办学术期刊《新能源进展》入选2025-2026年度中国科学引文数据库（Chinese Science Citation Database，简称CSCD）核心期刊。中国科学引文数据库来源期刊每两年遴选一次，经过定量遴选和专家定性评估，2025-2026年度中国科学引文数据库收录来源期刊1464种，其中核心库1098种，扩展库366种。《新能源进展》2023-2024年度、2025-2026年度连续入选核心库。《新能源进展》是由中国科学院主管、中国科学院广州能源研究所主办的学术期刊，于2012年经国家新闻出版总署批准创刊（双月刊），2013年8月起出版。《新能源进展》主要刊登可再生能源和新能源（包括太阳能、生物质能、风能、氢能、海洋能、地热能、天然气水合物等）领域科学技术以及可再生能源集成互补和相关配套技术（如储能、智能电网、分布式能源系统）方面原创性学术论文和高水平的综述性文章。2013年，《新能源进展》创刊当年就被国内中国知网、万方数据、维普资讯三大数据库收录；2014年成为国家新闻出版广电总局第一批认定的学术期刊；2015年获科学出版社颁发的“期刊出版质量优秀奖”，同年获第五届“广东省特色期刊”荣誉称号；2016年被日本科学振兴机构（JST）收录；2017年获第六届“广东省特色科技期刊”荣誉称号；2018年获“广东省优秀期刊奖”；2019年被国际数据库EBSCO收录；2020年入选RCCSE中国核心学术期刊；2021年获评广东省优秀科技期刊；2021-2024年连续入选中国科技核心期刊，被授予专业内容知识聚合服务平台创新服务示范单位；入选“2022年度煤炭领域T2级高质量科技期刊目录”；2023年入选2023-2024年度CSCD核心库期刊；入编《中文核心期刊要目总览》2023年版（即第10版）之“能源与动力工程”类的核心期刊；2024年获第八届“广东省优秀科技期刊”；2025年入选2025-2026年度CSCD核心库期刊。

2025-08-26

南海海洋所 | 研究解密珊瑚礁共栖物种形成与适应进化的遗传调控机制

近日，中国科学院南海海洋研究所林强研究员团队在海龙科鱼类对珊瑚共栖的适应进化机制取得突破性进展，相关研究成果以“Symbiosis with and mimicry of corals were facilitated by immune gene loss and body remodeling in the pygmy seahorse”为题发表于国际著名综合性期刊PNAS，并入选封面论文和同期亮点推荐（Article Highlights：Extreme mimicry ties pygmy seahorses to symbiotic corals）。同时，The New York Times（纽约时报）发表了题为“How the Pygmy Seahorse Lost Its Snout”的长篇评述文章，系统介绍了该工作的创新价值和意义。中国科学院南海海洋研究所副研究员曲朦和博士后张颖懿为本文的共同第一作者，研究员林强和教授Axel Meyer为共同通讯作者。图1 豆丁海马对宿主柳珊瑚的拟态表型（图引自《纽约时报》，https://www.nytimes.com/2025/08/25/science/evolution-genetics-seahorses.html）海洋生命的起源与多样性演化是当前海洋科学基础研究领域的核心。在广阔的海洋中，珊瑚礁生态系统蕴含着极高的生物多样性，也驱动了诸多海洋新生命的出现。在漫长的演化历程中，珊瑚礁物种展现出多彩斑斓的体色，同时伴随了个体小型化的规律，进而更好地适应复杂的珊瑚礁环境。海龙科物种是典型的小型硬骨鱼类，主要栖息于珊瑚礁和海草床等生态系统。研究团队前期工作已明确了海龙科物种适应性进化过程中诸多复杂性状的进化与遗传调控机制（Qu et al.,Science Advances,2021;Liu et al.,Nature Communications,2022）。然而，近期调查发现部分海龙科物种因栖息珊瑚而发生了完美的拟态行为，以提高其生存机会，这种对珊瑚礁生态系统的特异性适应机理目前尚缺乏相关研究。豆丁海马（Hippocampus bargibanti）是已知体型最小的硬骨鱼类之一，成体全长仅有1-2厘米，其终生专性栖息在柳珊瑚（Muricella spp.）上生存。与其它海马相比，豆丁海马没有育儿袋结构，胚胎植入雄鱼体内发育，进化出一类“雄性体内怀孕”模式。为了更好融入宿主柳珊瑚环境，豆丁海马呈现出惊人的拟态特征：全身覆盖类似柳珊瑚的瘤状结节，“长吻”退化，使其与柳珊瑚在视觉上几乎“融为一体”（图1）。众所周知，柳珊瑚分泌的毒素属于自然界中最致命的天然毒素之一，这给豆丁海马与柳珊瑚的零距离接触也带来了严峻挑战；而两者之间这种独特的附生关系如何形成，或者柳珊瑚驱动豆丁海马体型演化的调控机制一直被学界所特别关注。为了解开这些谜题，研究团队对豆丁海马展开了多组学和生物实验解析，发现豆丁海马基因组中丢失了大量与体型大小和颌面骨骼发育相关的保守非编码区（CNE），结合RNA-seq、ATAC-seq等数据的比较研究，发现这些丢失的CNE可通过调控相关基因的表达模式，而影响颌面骨骼的生长发育过程。特别有趣的是 hoxa2b 基因发生了假基因化（即失去功能），据此，基于CRISPR基因编辑实验，进一步证实了敲除 hoxa2b 基因会导致鱼类颌面骨骼发育畸形。由此，我们认为CNE丢失和关键基因（如 hoxa2b）的功能突变，是驱动豆丁海马体型极度小型化和短吻表型的关键遗传因素。据此，本研究首次提出珊瑚能驱动其共栖物种小型化的新观点（图2）。图2 豆丁海马CNE丢失与hoxa2b基因的功能突变是驱动体型小型化和短吻表型的关键调控因素豆丁海马栖息于柳珊瑚过程中，珊瑚分泌物对其生存是一把“双刃剑”。一方面，豆丁海马的神经传导和离子通道相关基因发生了显著的快速进化，这表明它们可能衍生出对珊瑚毒素更强的耐受或抵抗能力；另一方面，豆丁海马能够利用宿主珊瑚分泌物的免疫保护功能来抵御外源病原体，这可能与豆丁海马大量丢失其免疫相关基因有协同演化关系。由此推断，这种“免疫精简”策略不仅可降低其能量消耗，更有助于其“雄性体内怀孕”模式的形成，有效避免了在胚胎着床过程中的免疫排斥反应（图3）。这种高度依赖宿主，并通过主动“精简”自身基因组来获取生存优势的过程，恰好符合了生物学中“黑皇后假说”（Black Queen Hypothesis）的典型例证——舍弃某些“昂贵”的功能，依赖“伙伴”提供。图3 豆丁海马对柳珊瑚适应的进化与遗传调控机制然而，在长期的演化过程中，珊瑚礁物种的适应辐射也可能带来潜在的生存风险，毕竟豆丁海马对柳珊瑚的依赖性已不可逆转。这意味着，未来全球气候变化和人类活动一旦威胁到其特定的珊瑚礁生态系统，将直接对豆丁海马等物种构成严峻的生存挑战。本工作一经发表即受到国际学界的高度关注。巴塞罗那大学著名遗传学家Cristian Cañestro指出：“在生命的演化中，基因丢失现象十分普遍。但这项出色的研究提供了一个清晰的例证，说明基因丢失有时反而能带来益处，从而促成进化上的创新和适应性变化”。海洋生物学家Richard Smith表示：“这项研究揭示了一种残酷的现象。这些海马之所以能够成功繁衍，正是得益于它们具备的一些特征，如完美的伪装能力、小巧的体型以及独特的生理结构，但如今这些特征恰恰成了它们应对环境变化最大的弱点”。上述研究工作由国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目共同资助完成。相关论文信息：Qu M#,Zhang YY#,Woltering J,Liu YL,Liu ZX,Wan SM,Jiang H,Yu HY,Chen ZL,Wang X,Zhang ZX,Qin G,Schneider R,Meyer A*,Lin Q*. Symbiosis with and mimicry of corals were facilitated by immune gene loss and body remodeling in the pygmy seahorse,PNAS,2025,122 (35):e2423818122.原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2423818122

2025-08-26