進(jìn)入濕地系統(tǒng)的廢水中污染物的組成和濃度在時(shí)間和空間上存在波動(dòng)。因此，濕地沉積物中的微生物群落經(jīng)常受到廢水的干擾。然而，微生物群落有必要保持相對(duì)穩(wěn)定的組成或生物量才能持續(xù)對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行去除。但是微生物群落在廢水波動(dòng)條件下如何保持穩(wěn)定的機(jī)制目前尚不清楚。探明人工濕地系統(tǒng)中微生物群落對(duì)廢水時(shí)空波動(dòng)的響應(yīng)機(jī)制，對(duì)進(jìn)一步了解濕地中微生物群落組成及其在凈化廢水的變化過(guò)程具有十分重要的意義。進(jìn)入濕地系統(tǒng)的廢水中污染物的組成和濃度在時(shí)間和空間上存在波動(dòng)。因此，濕地沉積物中的微生物群落經(jīng)常受到廢水的干擾。然而，微生物群落有必要保持相對(duì)穩(wěn)定的組成或生物量才能持續(xù)對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行去除。但是微生物群落在廢水波動(dòng)條件下如何保持穩(wěn)定的機(jī)制目前尚不清楚。探明人工濕地系統(tǒng)中微生物群落對(duì)廢水時(shí)空波動(dòng)的響應(yīng)機(jī)制，對(duì)進(jìn)一步了解濕地中微生物群落組成及其在凈化廢水的變化過(guò)程具有十分重要的意義。中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所流域農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中心吳金水研究員團(tuán)隊(duì)和福州大學(xué)劉樂(lè)冕研究員合作，對(duì)長(zhǎng)沙站多級(jí)表面流人工濕地系統(tǒng)處理農(nóng)村污水進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)13個(gè)月的連續(xù)觀測(cè)，并逐月采集分析濕地沉積物以評(píng)估細(xì)菌和微型真核生物群落結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，雖然進(jìn)水濃度隨季節(jié)有較大波動(dòng)，但是濕地系統(tǒng)出水總氮濃度能達(dá)到較好的處理效果，水質(zhì)指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB1989-2002)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水水質(zhì)的波動(dòng)導(dǎo)致沉積物細(xì)菌和微型真核生物群落組成會(huì)發(fā)生顯著的季節(jié)性變化，并且單個(gè)微生物分類群的抗性較低 (特別是放線菌和γ變形菌)。然而，16S rRNA、硝化和反硝化基因豐度卻能在不同季節(jié)保持相對(duì)穩(wěn)定。分析認(rèn)為其機(jī)理在于微生物類群間的高度異步性導(dǎo)致了群落組成發(fā)生變化，但卻維持了群落功能的穩(wěn)定性。此外，隨著廢水中氮濃度的降低，濕地系統(tǒng)的微生物群落組成也在由異養(yǎng)向自養(yǎng)轉(zhuǎn)變。同時(shí)，本研究還發(fā)現(xiàn)微型真核生物群落比細(xì)菌群落對(duì)廢水波動(dòng)的響應(yīng)更為敏感。本研究對(duì)于深入理解南方地區(qū)人工濕地系統(tǒng)微生物群落的功能穩(wěn)定維持機(jī)制具有重要理論價(jià)值，對(duì)于濕地系統(tǒng)功能提升技術(shù)的研發(fā)可能具有潛在指導(dǎo)意義。該項(xiàng)研究近期以題為Response of bacterial and micro-eukaryotic communities to spatio-temporal fluctuations of wastewater in full scale constructed wetlands發(fā)表在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域一區(qū)Top期刊Bioresource Technology（IF=11.4）上。本研究得到了“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接人工濕地沉積物中細(xì)菌和微型真核生物群落組成的變化細(xì)菌與微型真核生物共生網(wǎng)絡(luò)濕地微生物群落組成對(duì)廢水波動(dòng)的響應(yīng)機(jī)制
?花粉在花藥中產(chǎn)生，在植物個(gè)體發(fā)育中出現(xiàn)最晚，生活期短，受環(huán)境的影響小，其形態(tài)結(jié)構(gòu)變異豐富含有大量的演化信息，是解析被子植物多樣性成因的關(guān)鍵密碼。大多數(shù)被子植物產(chǎn)生單花粉，少數(shù)類群產(chǎn)生復(fù)合花粉，即花粉成熟時(shí)兩個(gè)或以上花粉粒聯(lián)合在一起的散粉單元。根據(jù)所結(jié)合花粉粒的多少，可以分為四合花粉、多合花粉和花粉塊。花粉單元的系統(tǒng)演化路徑為單花粉→四合花粉→多合花粉→花粉塊。花粉塊是進(jìn)化程度最高的復(fù)合花粉，與傳粉附屬結(jié)構(gòu)連接組成一種獨(dú)特的傳粉裝置——花粉器。?花粉器是繁殖器官的創(chuàng)新性狀，在蘭科和夾竹桃科植物中均有報(bào)道。已知研究表明，花粉器是傳統(tǒng)上將蘿藦科從夾竹桃科分出來(lái)的主要特征，也是將蘿藦科并入夾竹桃科建立現(xiàn)代夾竹桃科分類系統(tǒng)的有力證據(jù)。夾竹桃科花粉器在傳粉過(guò)程中與合蕊柱結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，促進(jìn)了生殖功能轉(zhuǎn)變，加速了物種形成及多樣化進(jìn)程。達(dá)爾文曾指出夾竹桃科花粉器結(jié)構(gòu)是“優(yōu)美的適應(yīng)”（beautiful adaptation）。?中國(guó)科學(xué)院華南植物園植物研究中心匡延鳳博士等人基于夾竹桃科多個(gè)類群的花粉器形態(tài)、發(fā)育和演化研究，揭示了球蘭屬花粉器的形態(tài)多樣性及其性狀演化歷程。球蘭屬花粉器最典型的類型為，花粉塊斜長(zhǎng)形或長(zhǎng)橢圓形，具透明邊緣，花粉塊柄具翅，著粉腺小（圖1）。祖先狀態(tài)重建分析表明，透明邊緣和花粉塊柄翅是球蘭屬花粉器的祖先性狀。該研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在經(jīng)典的國(guó)際植物學(xué)期刊Botanical Journal of the Linnean Society（《林奈學(xué)會(huì)植物學(xué)》）（Kuang et al. 2024）上。DOI: 10.1093/botlinnean/boae011?“透明邊緣”是劃分夾竹桃科花粉塊類型的重要特征，又稱萌發(fā)區(qū)域，是一個(gè)特化的傳粉適應(yīng)性結(jié)構(gòu)。傳粉時(shí)，透明邊緣與導(dǎo)軌精準(zhǔn)適應(yīng)形成獨(dú)特的“鎖鑰模型”，缺失透明邊緣的花粉塊則整體嵌入合蕊冠。球蘭屬花粉塊發(fā)育過(guò)程的對(duì)比研究顯示，“透明邊緣”由靠近藥隔處的小孢子逐漸凋亡而成（圖2），不具“透明邊緣”的花粉塊發(fā)育過(guò)程中小孢子不發(fā)生凋亡。此外，花粉塊中的花粉缺失外壁和固定萌發(fā)孔，四分體時(shí)期缺失胼胝質(zhì)，花粉塊的發(fā)育與早期階段缺失胼胝質(zhì)及晚期孢粉素的沉積模式發(fā)生改變相關(guān)。該研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在國(guó)際植物學(xué)期刊Plant Reproduction（《植物繁殖》）（Kuang et al. 2023）上。DOI: 10.1007/s00497-023-00460-z?相關(guān)研究得到中國(guó)科學(xué)院植物資源保護(hù)與可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)基金以及廣東省自然科學(xué)基金-面上項(xiàng)目的資助。圖1. 球蘭屬花粉器形態(tài)及演化圖2. 球蘭花粉塊發(fā)育及萌發(fā)
?菊科菊苣族約95屬2500種，廣布于北半球。中國(guó)約有35屬388種。此類植物多種具有重要的食用、藥用和觀賞價(jià)值，如萵苣、菊苣和蒲公英等。菊苣族植物分布廣泛，生境和形態(tài)變異式樣繁多，一些屬間界限有爭(zhēng)議，對(duì)該類植物進(jìn)行描述和分類具有一定挑戰(zhàn)。?還陽(yáng)參亞族（subtribe Crepidinae）是菊苣族最大的亞族，約有360種，主要分布于歐亞大陸，2011年的中國(guó)植物志英文版（Flora of China） 收錄了17個(gè)屬約230種，中國(guó)是還陽(yáng)參亞族的多樣性中心。由于還陽(yáng)參亞族植物形態(tài)特征的復(fù)雜、分子數(shù)據(jù)的缺乏及傳統(tǒng)（Sanger）測(cè)序手段獲取的基因數(shù)據(jù)無(wú)法提供足夠的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)，該類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系一直未能得到很好的解決。Cassini、Hoffmann和Stebbins等學(xué)者基于形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)等證據(jù)對(duì)該亞族作出了完全不同的界定及亞族下劃分，所以還陽(yáng)參亞族的系統(tǒng)分類學(xué)研究有待更具代表性的取樣、更有效的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)及分析方法。?中國(guó)科學(xué)院華南植物園植物中心陳又生研究員及其團(tuán)隊(duì)，通過(guò)標(biāo)本查閱和野外考察，廣泛收集還陽(yáng)參亞族重要類群及姐妹類群的研究材料，采用雜交捕獲獲取核基因組和葉綠體基因組數(shù)據(jù)，并進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，結(jié)合形態(tài)學(xué)等證據(jù)，提出了新的包括29個(gè)屬的還陽(yáng)參亞族分類框架。在這一系統(tǒng)中，粉苞菊亞族并入還陽(yáng)參亞族；另外墨江菊屬在發(fā)表之時(shí)尚不能確定系統(tǒng)位置，本研究確認(rèn)了墨江菊屬位于還陽(yáng)參亞族的基部，形成一個(gè)比較獨(dú)立的分支。此外，研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一種僅在中國(guó)四川省寶興縣分布的未知植物，其具有鮮明的還陽(yáng)參亞族植物特征，具有黃色舌狀花。該植物具有體積較大的總苞，數(shù)量較多的總苞片和舌狀花，總苞片邊緣波浪形并呈覆瓦狀松散排列，這一特征組合不屬于還陽(yáng)參亞族任何一屬。隨后，進(jìn)一步形態(tài)比較和分子系統(tǒng)發(fā)育分析確定該種植物是未被描述的新種，并構(gòu)成一個(gè)單種屬，與假還陽(yáng)參屬和黃鵪菜屬等類群親緣關(guān)系較近。?因此，綜合形態(tài)學(xué)、孢粉學(xué)和分子系統(tǒng)學(xué)證據(jù)，科研人員描述了一個(gè)新種——親二菊（Qineryangia baoxingensis Y. S. Chen & L. S. Xu ），并建立了一個(gè)新屬——親二菊屬（Qineryangia Y. S. Chen & L. S. Xu?）。屬名以致敬中國(guó)植物分類學(xué)家楊親二研究員，紀(jì)念他對(duì)中國(guó)植物分類研究的貢獻(xiàn)。該研究首次利用雜交捕獲獲取還陽(yáng)參亞族等類群的基因組數(shù)據(jù)，并得到了高分辨率的還陽(yáng)參亞族分子系統(tǒng)，為還陽(yáng)參亞族、菊苣族和菊科的系統(tǒng)發(fā)育研究提供了重要數(shù)據(jù)和資料。相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Systematics and Evolution（《植物分類學(xué)報(bào)》）上。華南植物園徐連升助理研究員為論文第一作者，陳又生研究員為論文通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和廣州市科技項(xiàng)目的支持。文章鏈接：https://www.jse.ac.cn/EN/10.1111/jse.13066圖1. 親二菊的形態(tài)特征圖2. 基于核基因組和葉綠體基因組數(shù)據(jù)構(gòu)建的還陽(yáng)參亞族系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，示親二菊屬（親二菊）的系統(tǒng)位置
范德華塊體材料，如六方氮化硼和石墨，在導(dǎo)熱和高溫結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。然而這類范德華塊體材料通常需要在高于1000°C的高溫下燒結(jié)制備、能耗巨大。3月15日晚，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、深圳理工大學(xué)（籌）、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所成會(huì)明院士與清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授蘇陽(yáng)團(tuán)隊(duì)合作，首次將六方氮化硼剝離為二維氮化硼納米片，然后對(duì)納米片進(jìn)行加壓密實(shí)化組裝，可以在近室溫條件下（室溫至60 °C）“自下而上”地制備氮化硼塊體材料。該方法將制備該類材料的能耗降低了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。該成果以“Near-room-temperature Water-mediated Densification of Bulk van?der Waals Materials from Their Nanosheets”為題發(fā)表在《自然—材料》（Nature Materials）上。該研究團(tuán)隊(duì)從范德華材料的結(jié)構(gòu)特性出發(fā)，由于該類材料的構(gòu)筑單元之間主要以范德華力結(jié)合，只要這些構(gòu)筑單元之間存在納米及亞納米尺度接觸，就可以激活范德華作用，實(shí)現(xiàn)無(wú)需高溫?zé)Y(jié)的范德華塊體材料的制備。為了驗(yàn)證這一想法，團(tuán)隊(duì)在近室溫條件下壓制了石墨烯、六方氮化硼、MXene、金屬硫化物等二維納米片，成功制備出一系列高密實(shí)化、高機(jī)械強(qiáng)度、納米片高度定向組裝的范德華塊體材料。同時(shí)，受益于溫和的制備工藝，該方法可用于大規(guī)模、快速制備范德華塊體材料，并可應(yīng)用于范德華塊體材料的修復(fù)、表面壓印等傳統(tǒng)燒結(jié)法難以實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用。二維納米片制備范德華塊體材料的示意圖、六方氮化硼塊體材料的機(jī)械強(qiáng)度及微觀結(jié)構(gòu)表征。研究進(jìn)一步揭示了納米片表面吸附水分子的誘導(dǎo)作用是近室溫組裝范德華塊體材料的關(guān)鍵機(jī)制。在組裝過(guò)程初期，水作為潤(rùn)滑劑，可降低納米片滑移和定向排列過(guò)程中的摩擦力，促進(jìn)密實(shí)化堆垛和高定向排列；這一過(guò)程同時(shí)將水分子限制于二維納米片形成的限域空間內(nèi)，導(dǎo)致水分子脫附并快速逃逸出材料，其產(chǎn)生的毛細(xì)作用力拉近納米片間的距離，誘導(dǎo)范德華作用的形成。該工作提出了采用二維納米材料為構(gòu)筑單元組裝傳統(tǒng)塊體材料的研究思想，為范德華塊體材料的高效、低能耗、高質(zhì)量制備及多組分設(shè)計(jì)提供了全新方案，這也是納米材料尤其是二維材料賦能傳統(tǒng)材料加工的有力實(shí)驗(yàn)及科學(xué)證據(jù)。成會(huì)明院士、蘇陽(yáng)副教授為論文通訊作者，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院博士后朱九一博士（現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所副研究員）、清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院2020級(jí)博士生李飛和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系博士研究生侯遠(yuǎn)震為共同第一作者。清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院為該研究第一單位。論文的其他重要合作者包括中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳恒安教授、王奉超教授、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所杜金紅研究員等。該研究得到了科技部、國(guó)家基金委、深圳市科創(chuàng)委等的支持。
