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        科研進展
    
    

    


                        
    
                            
      
                                
                                    
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                                                廣州地化所：碎屑斜長石元素和Sr同位素組成示蹤嫦娥五號月壤來源
                                                
      
                                                    研究月壤的物源對于認識月表在外動力地質作用下物質遷移過程具有重要的意義。斜長石是月殼中含量最豐富的礦物。早期的研究利用月壤中的碎屑斜長石的An值頻譜來示蹤月壤的物源。然而，月表不同巖石類型（如高地斜長巖、鎂質巖套、月海玄武巖等）中的斜長石An值具有較大的變化范圍，且相互重疊（圖1），僅依靠斜長石An值來示蹤月壤物源存在較大的不確定性。    圖1 月海玄武巖（a）高地斜長巖和鎂質巖套（b）中的斜長石An值分布    　　針對該問題，中國科學院廣州地球化學研究所月球樣品研究小組的張樂高級工程師及合作者統(tǒng)計了前人報道的月表不同巖石類型中斜長石的元素和初始Sr同位素組成，發(fā)現Sr含量和Sr同位素在不同的月表巖石類型中存在顯著的差異：高地斜長巖和鎂質巖套中的斜長石具有低的Sr含量和初始Sr同位素；克里普巖中的斜長石具有高的初始Sr同位素；月海玄武巖具有高的Sr含量和中等的初始Sr同位素（圖2）。這些特征暗示聯合使用碎屑斜長石的元素含量和Sr同位素組成可更有效地示蹤月壤的來源。    圖2 月表不同巖石類型(a)和嫦娥五號樣品（b）中的斜長石的初始Sr同位素組成    　　該研究首次對嫦娥五號月壤中的碎屑斜長石開展了主量元素和微量元素以及Rb-Sr同位素的分析。根據Sr含量和An值之間的相關性，嫦娥五號碎屑斜長石可分為三組（圖3）：normal-Sr（group A）、high-Sr（group B）和low-Sr（group c）。    圖3 嫦娥五號碎屑斜長石（圓形）和玄武巖屑中的斜長石（三角形）Sr（a）和La（b）含量與An值相關性    　　A組和B組的斜長石與嫦娥五號玄武巖碎屑中的斜長石的元素和Rb-Sr同位素組成一致，表明A組和B組的斜長石來源于原地玄武巖的風化破碎（圖4）。在分析的82個碎屑斜長石中，只有兩顆斜長石（~2.4%）被歸類為C組，其Sr同位素與A組和B組斜長石顯著不同，表明其具有不同的來源。    圖4 嫦娥五號碎屑斜長石Rb-Sr同位素    　　其中一顆C組斜長石具有高的 87Sr/ 86Sr比值（0.70242）和稀土元素含量（圖3），可能來源于富含KREEP成分的Sharp B撞擊坑或Aristarchus撞擊坑（圖5）。另一顆C組斜長石具有極低的 87Sr/ 86Sr比值（0.69908）和中等偏高的An值（92.3），暗示其母巖可能為鎂質巖套，可能來自于Pythagoras撞擊坑。該項研究表明，碎屑斜長石的元素和Sr同位素組成是示蹤月壤物質來源的有效工具。    圖5 嫦娥五號著陸區(qū)周邊地質概況圖；藍色線展示了C組碎屑斜長石可能來自的撞擊坑    　　該研究主要受中國科學院廣州地球化學研究所所長基金和中國科學院重點部署科研專項的資助，已發(fā)表于國際期刊《Icarus》。    　　論文信息：Zhang Le* (張樂), Yang Ya-Nan (楊亞楠), Chen Zhi-Ming (陳志銘), Wang Cheng-Yuan (汪程遠), Cui Ze-Xian (崔澤賢), Zhang Yan-Qiang (張彥強), Xu Yi-Gang (徐義剛). 2024. Elemental and Sr isotopic compositions of plagioclase as an indicator of lunar source-rock type: Insights from Chang'e 5 plagioclase fragments. Icarus, 413: 116002.    　　 論文鏈接翻譯搜索復制
                                                
      
                                                
      
                                                    2024-03-06
                                                
      
                                            
      
                                        
      
                                    
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                                                廣州地化所：電氣石微區(qū)B-Sr同位素分析標樣研制
                                                
      
                                                    電氣石是一種硼硅酸鹽礦物，廣泛分布于多種巖石類型和熱液礦床中。其元素和同位素組成是反演巖漿-熱液演化歷史、示蹤成巖成礦過程和指示沉積物物源的有效指標。電氣石具有高的B含量，使其成為開展原位B同位素分析的理想礦物。最近的研究表明，一些電氣石含有中等的Sr含量和極低的Rb含量，具有開展原位Sr同位素分析的潛力。基體匹配的天然電氣石標樣是開展微區(qū)B-Sr同位素的必要條件。然而，目前國內外各實驗室報道的電氣石標樣相對匱乏，且這些標樣都沒有Sr同位素數據。    　　為此，中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室陳綺靜博士在張樂高級工程師、任鐘元研究員和夏小平研究員的指導下，并與桂林理工大學余紅霞工程師合作，篩選了三個新的厘米級天然電氣石晶體GIGT、XJ-1和XJ-3（圖1），采用多種分析測試手段詳細評價了這些礦物晶體的B和Sr同位素的均一性。激光剝蝕多接收電感耦合等離子體質譜（LA-MC-ICP-MS）分析顯示，GIGT、XJ-1和XJ-3均具有均一的B同位素組成，且激光分析結果（  11B = -12.63   0.51，-11.90   0.64，-11.91   0.64；圖2）與MC-ICP-MS溶液測定的結果（  11B = -12.65   0.12，-11.90   0.24，-11.89   0.19）一致。XJ-1的Sr含量相對較高（~160 ppm），Rb/Sr <0.0005。LA-MC-ICP-MS分析獲得的XJ-1的平均87Sr/86Sr為0.70827   0.00021（圖3），與溶液MC-ICP-MS測定結果（0.70825 0.00002）在誤差范圍內一致。該研究表明，GIGT、XJ-1和XJ-3均可作為原位B同位素分析的外部校正標樣，XJ-1可作為原位Sr同位素分析的監(jiān)控標樣；可滿足國內外數十家實驗室長期使用。    圖1 GIGT、XJ-1和XJ-3電氣石晶體照片    圖2 激光微區(qū)和溶液法獲得的GIGT、XJ-1和XJ-3電氣石的B同位素組成     圖3 激光微區(qū)和溶液法獲得的XJ-1電氣石的Sr同位素組成    　　該研究成果在線發(fā)表于國際分析期刊《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》，該研究受到中國科學院廣州地球化學研究所所長基金和中國科學院相關項目資助。    　　論文信息： Chen Qijing (陳綺靜), Wang Ri-Jing (王日晶), Yu Hong-Xia (余紅霞), Zhu Guan-Hong (朱冠虹), Zhang Yan-Qiang (張彥強), Xia Xiao-Ping (夏小平), Ren Zhong-Yuan (任鐘元), Zhang Le* (張樂). Potential tourmaline reference materials for microbeam B and Sr isotopic analyses. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. DOI: 10.1039/D3JA00395G.翻譯搜索復制
                                                
      
                                                
      
                                                    2024-03-05
                                                
      
                                            
      
                                        
      
                                    
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                                                廣州地化所：攀枝花層狀巖體Mo同位素研究揭示鐵鈦氧化物分離結晶對巖漿Mo同位素分餾的影響
                                                
      
                                                        　　鉬是一種多價態(tài)難熔且中等親鐵元素。自然界不同樣品存在較大的Mo同位素分餾。例如，相對于Mo標準溶液NIST SRM 3134，硅酸鹽地球和大陸地殼的  98/95Mo分別為-0.20‰和0.00‰-0.40‰；黑色頁巖和海相碳酸鹽巖具有相對較重的Mo同位素（-1‰ – +2‰）。代表俯沖板片的洋中脊玄武巖型榴輝巖具有相對較輕的Mo同位素（-1.0‰ – -0.13‰）；俯沖沉積物通常具有輕但相對變化大的Mo同位素（-2‰ – 0.16‰）。盡管Mo同位素在不同的地質儲庫之間表現出大的差異，但利用Mo同位素示蹤巖漿起源仍存在諸多的不確定性。其中一個重要的爭論點是巖漿分異過程是否可以造成顯著的Mo同位素分餾。已有的研究主要集中在探討硅酸鹽礦物分離結晶對Mo同位素的影響。除了硅酸鹽礦物外，鐵鈦氧化物（如磁鐵礦和鈦鐵礦）在巖漿分異過程中也發(fā)揮著重要的作用，并且其Mo含量遠高于許多硅酸鹽礦物。由于缺乏相關研究，鐵鈦氧化物分離結晶對Mo同位素分餾的影響目前尚不清楚。針對該問題，中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室張樂高級工程師聯合李杰正高級工程師、任鐘元研究員和王志兵副研究員等人選擇峨眉山大火成巖省中的攀枝花鎂鐵質層狀巖體為研究對象，系統(tǒng)測定了全巖樣品和分選的主要造巖礦物（單斜輝石、斜長石、磁鐵礦和鈦鐵礦）的Mo同位素組成和含量，并獲得以下認識：    　　（1）攀枝花全巖樣品Mo含量變化較大（圖1）：0.06 – 0.35 ppm；整體具有與硅酸鹽地球類似的Mo同位素特征（–0.20‰   0.20‰）。主要造巖礦物Mo含量為：斜長石≈單斜輝石（~0.05 ppm）< 磁鐵礦≈鈦鐵礦（~0.5 ppm）；并展示出顯著的Mo同位素分餾：磁鐵礦（–0.57‰   0.26‰）<單斜輝石（–0.23‰   0.16‰）<鈦鐵礦（0.19‰   0.20‰）<斜長石（0.54‰   0.32‰）。    　　（2）基于磁鐵礦和鈦鐵礦間的Mo同位素差異（  98/95Mo Mt–Ilm = –0.76‰），推測Mo在這兩種礦物間的分餾系數為0.99924。結合前人關于攀枝花巖體Fe同位素的研究（ 56/54Fe Mt–Ilm ~ 0.75‰），可獲得如下Fe-O鍵強順序： IVFe Mt 3+ > IVFe I1m 2+ > VIFe Mt 3+ > VIFe Mt 2+ 。    　　（3）瑞利分離結晶模擬顯示（圖2），由于斜長石和單斜輝石具有低的Mo含量，這兩種礦物的分離結晶并不能顯著改變巖漿的Mo同位素組成。相反，Mo含量較高的磁鐵礦和鈦鐵礦的分離結晶將顯著改變巖漿的Mo同位素組成。由于Mo的分配行為以及鈦鐵礦和磁鐵礦的結晶順序與巖漿的氧逸度相關，氧逸度也是控制巖漿Mo同位素分餾的一個關鍵因素。    　　該研究對俯沖帶巖漿和月海玄武巖Mo同位素研究也具有一定啟示意義：俯沖帶重Mo同位素的巖漿一般歸因于板片俯沖過程釋放的流體具有重的Mo同位素特征，而板片內殘留的金紅石具有輕的Mo同位素組成。俯沖帶巖漿一般具有高的氧逸度，磁鐵礦是巖漿晚期重要的結晶相。由于磁鐵礦具有輕的Mo同位素特征，磁鐵礦的分離結晶也將促使巖漿具有重的Mo同位素組成。月幔具有低的氧逸度，鈦鐵礦是月海玄武巖的主要造巖礦物。前人的數據顯示月海高鈦玄武巖的Mo同位素略重于月海低鈦玄武巖（  98/95Mo highTi_lowTi = 0.04）。由于鈦鐵礦具有重的Mo同位素特征，高鈦玄武巖和低鈦玄武巖的Mo同位素差異可以解釋為高鈦巖石受到了鈦鐵礦堆晶作用的影響，或者高鈦玄武巖重的Mo同位素特征是繼承自其受鈦鐵礦堆晶作用影響的月幔源區(qū)。需要注意的是目前報道的月海玄武巖Mo同位素數據十分有限（3個低鈦+1個高鈦），需要開展更多的月海玄武巖Mo同位素研究來厘清高鈦和低鈦玄武巖的差異。    圖1 攀枝花層狀巖體柱狀圖（a）,全巖和主要造巖礦物的Mo含量（b）和Mo同位素（c）組成    圖2 瑞利分離結晶模擬    　　該研究主要受中國科學院廣州地球化學研究所所長基金和中國科學院相關項目的資助，已發(fā)表于國際期刊《American Mineralogist》。    　　論文信息：Zhang Le* (張樂), Li Jie (李杰), Zhang Yan (張艷), Peng Bing-Yu (彭冰玉), Wang Zhi-Bing (王志兵), Ren Zhong-Yuan (任鐘元). 2024. Molybdenum isotopic fractionation in the Panzhihua mafic layered intrusion in the Emeishan large igneous province, southwest China. American Mineralogist, 109: 328-632.    　　 論文鏈接翻譯搜索復制
                                                
      
                                                
      
                                                    2024-03-05
                                                
      
                                            
      
                                        
      
                                    
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                                                喀斯特生境異質性對灌叢土壤關鍵功能微生物的影響取得新進展
                                                
      
                                                    灌叢在西南喀斯特地區(qū)分布廣泛，是植被恢復的重要階段。喀斯特裸巖率高、土層淺薄且不連續(xù)導致該區(qū)生境異質性高，特殊的生境及養(yǎng)分環(huán)境決定關鍵功能微生物如叢枝菌根真菌（AMF）、固氮菌、細菌和真菌及功能菌群內部間的相互作用驅動的養(yǎng)分循環(huán)有別于非喀斯特區(qū)域。然而，喀斯特不同小生境、坡位和土壤深度如何影響“功能微生物-植被恢復-養(yǎng)分累積”之間的互饋機制仍不清楚，嚴重限制灌叢生態(tài)系統(tǒng)的演替。灌叢在西南喀斯特地區(qū)分布廣泛，是植被恢復的重要階段。喀斯特裸巖率高、土層淺薄且不連續(xù)導致該區(qū)生境異質性高，特殊的生境及養(yǎng)分環(huán)境決定關鍵功能微生物如叢枝菌根真菌（AMF）、固氮菌、細菌和真菌及功能菌群內部間的相互作用驅動的養(yǎng)分循環(huán)有別于非喀斯特區(qū)域。然而，喀斯特不同小生境、坡位和土壤深度如何影響“功能微生物-植被恢復-養(yǎng)分累積”之間的互饋機制仍不清楚，嚴重限制灌叢生態(tài)系統(tǒng)的演替。基于此，中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所王克林研究員團隊依托環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站，以喀斯特灌叢生態(tài)系統(tǒng)不同小生境類型（巖土面、土面、石溝）、坡位（上、中、下）和土層深度（0-20 cm、20-40 cm、巖土混合層）為研究對象，在調查地上灌叢植被的基礎上，系統(tǒng)研究不同生境對灌叢群落關鍵功能微生物與養(yǎng)分周轉的協(xié)同演變機制。研究結果發(fā)現：（1）巖土界面增強AMF群落間協(xié)作以及增加灌叢群落多樣性。盡管土壤有機碳、全氮、速效磷、交換性鈣鎂在石溝生境比土面和巖土面生境高20-70%。然而，巖土面由于生境異質性較高導致灌叢多樣性和AMF豐度均高于土面和石溝，進而加強巖土面AMF類群間的協(xié)作關系（圖1）（2）坡位顯著影響微生物間的相互作用。中下坡位相比上坡顯著提高的土壤養(yǎng)分含量和灌叢群落多樣性，通過加強下坡位菌根侵染強度、AMF群落間協(xié)作關系及細菌、真菌和原生生物間的相互作用有助于植被群落養(yǎng)分的吸收傳遞，導致下坡位呈現更高的生態(tài)系統(tǒng)多功能性（圖2）。（3）土壤深度顯著影響微生物群落。盡管表層土壤中固氮菌豐度較高，但由于巖土混合層土壤pH的增加以及增強固氮菌與AMF類群之間的互惠協(xié)作導致固氮速率比0-20 cm高30%（圖3）。此外，表層土壤由于豐富的植物根系生物量和碳源增強真菌和原生生物群落間的相互作用。然而，隨著深度的增加，養(yǎng)分的減少加強了細菌和原生生物類群之間的捕食關系及細菌內部群落間的競爭。因此，本研究凸顯在喀斯特灌叢群落植被恢復過程中關鍵功能微生物的相互作用對土壤養(yǎng)分周轉的重要性，同時強調需要考慮生境異質性和巖土結構對功能微生物-植被恢復-養(yǎng)分累積的調控作用。上述系列研究成果分別發(fā)表在農林領域TOP期刊Catena、Plant and Soil、Forest Ecology and Management、Geoderma和Journal of Environmental Management上，研究得到國家自然科學基金聯合項目、湖南省自然科學優(yōu)秀青年基金、中國科學院青年創(chuàng)新促進會等項目的資助。論文鏈接：1 2 3 4 5圖1 叢枝菌根真菌和灌叢群落對不同小生境的響應圖2 不同坡位微生物介導的生態(tài)系統(tǒng)多功能性圖3 不同土壤深度叢枝菌根真菌和固氮菌調控的自生固氮速率翻譯搜索復制
                                                
      
                                                
      
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                                                華南植物園揭示大豆Dt1介導蔗糖轉運調控種子粒重的新機制
                                                
      
                                                    大豆是一種光周期敏感的短日照作物，其生育期和產量受光周期變化的影響非常大。種子粒重是決定大豆產量的關鍵性狀之一，然而，控制大豆種子粒重的關鍵基因及其光周期效應的機制尚不清楚。華南植物園農生中心侯興亮課題組研究利用大豆重組自交系群體，通過圖位克隆的方法鑒定到一個控制種子粒重的關鍵基因Dt1 。華南植物園李曉明副研究員、陳中惠博士、廣州大學李海洋博士和岳琳博士為該論文的共同第一作者，華南植物園侯興亮研究員和廣州大學孔凡江教授為共同通訊作者。圖. Dt1調控光周期依賴的大豆種子重量\大小的模型。       大豆是一種光周期敏感的短日照作物，其生育期和產量受光周期變化的影響非常大。種子粒重是決定大豆產量的關鍵性狀之一，然而，控制大豆種子粒重的關鍵基因及其光周期效應的機制尚不清楚。華南植物園農生中心侯興亮課題組研究利用大豆重組自交系群體，通過圖位克隆的方法鑒定到一個控制種子粒重的關鍵基因Dt1。進一步研究發(fā)現，長日照條件下，Dt1在種子發(fā)育過程高表達，其蛋白與蔗糖轉運蛋白GmSWEET10a相互作用，負向調節(jié)蔗糖從種皮向胚的輸入，從而調節(jié)種子發(fā)育。然而，短日照光周期條件下，Dt1的轉錄水平非常低，不參與種子發(fā)育調控。此外，研究還發(fā)現了Dt1 的一種新自然等位基因（H4單倍型），該單倍型可以解耦其對種子大小和生長習性的多效性作用，即在種子發(fā)育調控中保持功能，但不影響大豆的莖生長習性。研究結果為揭示不同緯度大豆種子發(fā)育對光周期的響應提供了新的見解，也為通過控制種子粒重和生長習性來提高大豆產量提供了新的基因資源。相關研究進一步揭示了光周期通過Dt1介導蔗糖轉運調控大豆種子發(fā)育的重要功能，研究結果已在線發(fā)表在Molecular Plant（《分子植物》）上。華南植物園李曉明副研究員、陳中惠博士、廣州大學李海洋博士和岳琳博士為該論文的共同第一作者，華南植物園侯興亮研究員和廣州大學孔凡江教授為共同通訊作者。楊子銀研究員課題組和華南農業(yè)大學的林飛博士提供了實驗技術支持。侯興亮課題組近年來在大豆光周期調控低緯度適應性及種子發(fā)育的研究中取得了一系列進展（Lu et al., Nature Genetics, 2017；Yu et al., Nature Plants, 2023）。該研究得到了國家自然科學基金重大項目、國家重點研發(fā)計劃和中科院先導專項的資助。論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.molp.2024.02.007圖. Dt1調控光周期依賴的大豆種子重量\大小的模型翻譯搜索復制
                                                
      
                                                
      
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                                                廣州健康院揭示乙酰轉移酶HBO1調控中內胚層分化新機制
                                                
      
                                                    近日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦課題組在Nucleic Acids Research期刊發(fā)表了題為“HBO1 determines SMAD action in pluripotency and mesendoderm specification”的文章。該研究揭示了乙酰轉移酶HBO1在人胚胎干細胞多能性維持及中內胚層譜系特化中的作用及分子機制。近日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦課題組在Nucleic Acids Research期刊發(fā)表了題為“HBO1 determines SMAD action in pluripotency and mesendoderm specification”的文章。該研究揭示了乙酰轉移酶HBO1在人胚胎干細胞多能性維持及中內胚層譜系特化中的作用及分子機制。HBO1屬于MYST乙酰轉移酶家族，通過介導組蛋白乙酰化修飾，在胚胎發(fā)育、細胞命運及腫瘤發(fā)生中發(fā)揮關鍵作用。前期研究發(fā)現MYST-HBO1乙酰轉移酶復合物的骨架蛋白BRPF1在人胚胎干細胞多能性的維持過程中發(fā)揮重要作用（Zhang C., et al., iScience, 2023）。但是該復合物中具有乙酰轉移酶活性的亞基-HBO1在人胚胎干細胞命運決定中的作用尚不清楚。該研究發(fā)現缺失乙酰轉移酶HBO1的人胚胎干細胞喪失多能性，并自發(fā)分化為神經外胚層細胞。通過高濃度的BMP4誘導早期原腸胚形成和畸胎瘤實驗發(fā)現缺失HBO1的人胚胎干細胞其中、內胚層分化能力存在缺陷，表明HBO1對于中、內胚層的形成很重要。HBO1含有多個結構域，為了驗證這些結構域的功能，研究者設計多種HBO1截短突變體進行回補實驗，發(fā)現HBO1的乙酰轉移酶活性對于多能性的維持是必須的。為了研究HBO1主要調控何種乙酰化修飾，研究者在野生型和缺失HBO1的人胚胎干細胞中進行了免疫印跡和CUT&Tag-seq實驗，發(fā)現乙酰轉移酶HBO1介導H3K14ac共同定位在多能性相關基因的啟動子上。通過之前的CUT&Tag-seq實驗，研究者發(fā)現發(fā)現HBO1富集的motif中包含SMAD motif，通過Co-IP實驗也驗證HBO1和SMAD4存在相互作用。SMAD4是TGF 信號傳導入核的關鍵蛋白，TGF 信號通路在干細胞多能性維持和早期胚胎譜系分化過程中發(fā)揮重要作用，然而TGF 信號通路是如何介導靶基因表達的還有待研究。該研究發(fā)現，在TGF 存在的情況下，乙酰轉移酶HBO1的缺失導致TGF 信號通路下游靶基因的表達顯著性降低。表明HBO1對于TGF 信號通路下游靶基因的表達是必需的。為了研究HBO1與SMAD4相互依賴性，研究者在野生型和缺失HBO1的人胚胎干細胞中進行了CUT&Tag-seq實驗，發(fā)現HBO1的缺失，不影響SMAD4與染色質的結合。但是通過TGF 信號通路抑制劑（SB431542/Dorsomorphin, 2I）處理一天，導致HBO1與染色質的結合明顯減少。表明SMAD4對于HBO1與染色質的結合至關重要。為了進一步明確HBO1在胚層分化中的作用機制，研究者通過定向誘導人胚胎干細胞分化為神經干細胞（外胚層）和原條（中胚層）細胞，結合CUT&Tag-seq實驗，發(fā)現在神經干細胞中SMAD4和HBO1與染色質的結合基本上檢測不到，在中胚層細胞中SMAD4與HBO1高度富集在與中胚層譜系發(fā)育相關基因的啟動子區(qū)。表明在多能性退出過程中SMAD4-HBO1共同定位在中胚層譜系相關基因上。綜上，該研究揭示了乙酰轉移酶HBO1在人胚胎干細胞命運決定中的作用及機制，拓展并豐富染色質重塑因子調控細胞命運轉變的生物學功能，為優(yōu)化高效獲得神經譜系細胞的技術體系提供了新的思路。中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士后張聰為該論文的第一作者，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦研究員為該論文的通訊作者。該研究成果得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、廣東省科技計劃項目、廣州市重點研發(fā)計劃等項目的資助。 論文鏈接乙酰轉移酶HBO1通過SMAD4決定多能性和中內胚層譜系分化示意圖
                                                
      
                                                
      
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                                                廣州地化所：河口系統(tǒng)中早期成巖作用對陸地向海洋輸入Mo同位素組成的降低影響
                                                
      
                                                    精確限定陸地向海洋輸入Mo同位素組成對于利用Mo同位素準確重建地質歷史時期全球海洋的氧化和缺氧事件至關重要。作為陸地與海洋物質及能量交換的關鍵節(jié)點，河口系統(tǒng)可能會顯著影響河流輸入海洋的Mo同位素組成。因此，揭示河口系統(tǒng)中Mo同位素分餾的機制，并量化其對河流Mo同位素組成的影響程度，是精確確定河流向海洋輸入Mo同位素組成的核心任務。然而，目前對于河口系統(tǒng)中Mo同位素分餾的程度和機制尚不完全明確，特別是缺乏對沉積物早期成巖孔隙水釋放對Mo同位素影響的直接評估。    　　針對這一問題，中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學學科組王志兵副研究員、韋剛健研究員等聯合南京大學洪清泉博士，選擇中國第二大河流河口—珠江口為研究對象，系統(tǒng)地開展了河口系統(tǒng)溶解態(tài)和顆粒物  98Mo的季節(jié)性與空間分布變化的調查研究。研究結果顯示，不論是冬季還是夏季，珠江口水體  98Mo的值都明顯偏離了河水與海水理論混合線的預期（圖1）。通過估算表層沉積物孔隙水釋放Mo通量和分析其同位素組成，該研究提出早期成巖過程中孔隙水的釋放是導致珠江口水體  98Mo值低于預期的主要原因（圖2）。鑒于全球河口以及沿海地區(qū)普遍存在著低氧或缺氧沉積環(huán)境，這種成巖過程的釋放可能對全球河流輸入海洋的Mo同位素產生顯著的降低效應。同時，隨著鹽度的增加，珠江口顆粒物  98Mo值顯示出上升趨勢（從0.02‰增至1.62‰），這表明陸源輸入到海洋顆粒物  98Mo值超過了上地殼（UCC）的平均值。這一趨勢主要受到鐵（氫）氧化物吸附和解吸作用的影響（圖3）。這項研究為理解河口系統(tǒng)中Mo同位素的分餾機制提供了新的見解，并對深入探究地球表生過程中Mo同位素循環(huán)及精確確定河流向海洋輸入的Mo同位素組成具有重要意義。    　　該研究成果近期發(fā)表于國際知名地學刊物《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》。該項研究獲得了國家重點研發(fā)計劃，國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金重大項目、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項等項目支持。    　　論文信息： Zhibing Wang*(王志兵), Feng Ye(葉豐), Jie Li(李杰), Jinlong Ma(馬金龍), Yiwei Chen(陳怡偉), Xi Liu(劉熙), Chao Huang(黃超), Ti Zeng(曾提), Gangjian Wei(韋剛健), Qingquan Hong(洪清泉). Diagenesis decreasing the Mo isotopic composition in estuarine systems: Implications for constraining its riverine input to ocean. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2024, 25, e2023GC011251. https://doi.org/10.1029/2023GC011251    　　 論文鏈接     圖1（a）珠江口水體Mo濃度與鹽度相關性圖，（b）珠江口水體1/Mo比值與  98Mo值的關系圖。理論混合線由珠江河流水體（含西江、北江、東江）和中國南海海水端元確定。    圖2珠江口水體線性圖（a）(Mo/S)–(Mn/S); （b）？  98Mo Mea-Mix–(Mn/S); （c）？  98Mo Mea-Mix–(Mo/S)。    圖3珠江口顆粒物相關性圖：（a）夏季 Mo/Al與Fe/Al比值; （b）夏季  98Mo值與Fe/Al比值；（c）冬季和夏季  98Mo值與 13C POC值；（d）冬季Fe Fe-Ox/Fe Bulk和Mo Fe-OX/Mo Bulk比值與鹽度; （e）冬季Fe Fe- Ox/Fe Bulk和Mo Fe-OX與  98Mo值; （f）冬季 Fe Fe-Ox/Fe Bulk與Mo Fe-OX/Mo Bulk的對比。Fe Fe- Ox/Fe Bulk和Mo Fe-OX/Mo Bulk比值分別表示Fe氧化物相中的Mo的Fe和Mo與全巖中的比值。翻譯搜索復制
                                                
      
                                                
      
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                                                廣州地化所：交代地幔的鋯同位素組成
                                                
      
                                                        　　在地球的形成與演化過程中，地幔的化學組成隨著相應的地質事件和地質過程發(fā)生改變。這意味著地幔及其派生熔體的地球化學成分記錄了大量的地球演化信息，是地質學家了解地球的形成與演化的重要手段。其中，地幔交代作用對地幔的礦物組成以及地球化學成分的改造均有重大影響。因此，限定地球化學指標在地幔交代過程中的行為及交代地幔的地球化學組成，是利用該指標的基本前提條件。    　　高場強元素是一類難融、化學性質穩(wěn)定，且不易受低溫蝕變和風化過程改造的元素（如Nb，Ta，Zr，Hf，Ti）。這些特性使得行為相似的高場強元素比值（Zr/Hf和Nb/Ta比值）及其同位素（如Hf-Ti同位素）被廣泛應用于示蹤高溫巖漿過程。近年來，得益于分析方法的改善，Zr同位素也開始被應用于研究地球高溫巖漿過程。然而，目前對Zr同位素的研究主要集中于殼內巖漿演化過程，地幔交代過程中Zr同位素如何變化，以及交代地幔的Zr同位素組成仍然不清楚。    　　來自地幔的熔體能夠獲取不同時空背景的地幔源區(qū)信息，是了解深部地幔物質組成和過程的主要窗口。由于Zr是強不相容元素（K d<1），因此交代地幔部分熔融產生的玄武巖能夠高效抽取源區(qū)的Zr儲庫。為此，中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室地幔地球化學學科組鄒宗琪博士、徐義剛院士聯合中國地質大學（武漢）汪在聰教授對來自受不同介質（碳酸鹽熔體、硅酸鹽熔體和流體/含水熔體）交代的地幔源區(qū)的玄武巖進行Zr同位素分析。主要取得以下認識：    　　（1）  俯沖地殼物質的輸入對地幔Zr同位素組成的影響有限。    　　（2）  雖然來自不同構造背景的循環(huán)交代介質具有顯著不同的物質組成（如Zr/Hf比值），但是受這些不同介質交代的地幔源區(qū)熔融產生的玄武巖具有一致的Zr同位素組成。這說明交代過程及后續(xù)的熔融過程對熔體的Zr同位素組成的影響有限。這些熔體的Zr同位素代表地幔熔融源區(qū)的平均Zr同位素組成。    　　（3）  來自不同交代地幔的玄武巖和其他地幔儲庫的Zr同位素組成在分析誤差范圍內一致。這說明在長期的演化過程中，雖然地幔受到了復雜的殼幔相互作用的影響，但是地幔的Zr同位素組成保持不變。    　　（4）  基于已經報道的幔源巖漿的Zr同位素數據，我們估算交代地幔的Zr同位素組成為  94Zr NIST = 0.013   0.053‰(2 SD, n = 96)。該值也代表硅酸鹽地球和地球的Zr同位素組成。    　　該研究已發(fā)表在國際地球科學領域著名期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上，本研究受自然科學基金基礎科學中心項目(42288201)、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項以及國家自然科學基金青年基金項目等基金的聯合資助。    　　論文信息：Zou, Zongqi* (鄒宗琪), Xu, Yi-Gang* (徐義剛), Wang, Zaicong (汪在聰), Hu, Chuyu  (胡楚玉), Feng, Lanping (馮蘭平), Guo, Jing‐Liang (郭京梁), Zhang, Wen (張文), Ma, Liang (馬亮), Hu, Zhaochu (胡兆初), Liu, Yongsheng (劉勇勝) (2024). Stable zirconium isotopic compositions of the metasomatized mantle. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129, e2023JB028137. https://doi.org/10.1029/2023JB028137      論文鏈接     圖1，研究樣品為來自中國東部的中生代玄武巖和中國東部新生代堿性和拉斑玄武巖。中生代玄武巖來自受富含流體的大陸地殼物質交代的地幔源區(qū)。而新生代拉斑玄武巖和堿性玄武巖則分別來自受硅酸鹽熔體交代形成的輝石巖源區(qū)和碳酸鹽化榴輝巖源區(qū)。    圖2，交代過程和部分熔融過程可以造成玄武巖樣品的高場強元素之間發(fā)生顯著分異。如具有類似離子半徑、相同價態(tài)以及不相容性的元素對Nb/Ta和Zr/Hf。然而，不同玄武巖樣品的Zr同位素組成極其均一，且與高程度部分熔融成因的科馬提巖的Zr同位素組成一致。    圖3，Ba/Th和Nd同位素的巨大變化表了玄武巖源區(qū)的地球化學組分受到了不同程度的地殼循環(huán)物質的改造。Zr/Hf和La/Sm比值的變化也進一步表了源區(qū)巖性和部分熔融過程多熔體地球化學組分的影響。雖然大陸上地殼具有相對偏重的Zr同位素組成，且熔融過程可以造成地球化學性質的Zr-Hf分異，但是這兩種機制均未對熔體的Zr同位素組成造成顯著變化。    圖4，地幔的不同儲庫均具有一致的Zr同位素組成。翻譯搜索復制
                                                
      
                                                
      
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                                                廣州地化所：俯沖洋殼中親銅元素的深部循環(huán)
                                                
      
                                                    地球圈層相互作用不僅為生命活動提供了適宜的大氣環(huán)境和營養(yǎng)物質，同時也為人類社會文明的繁榮發(fā)展提供了大量的Au、Cu和Ag等貴金屬資源。通過板塊構造運動，大量的碳和硫等揮發(fā)分可以通過蝕變洋殼再循環(huán)到深部地幔，引起深部地幔的氧逸度和熔融行為的顯著改變，進而影響硫化物的穩(wěn)定性。而硫化物作為地幔中親銅元素的主要載體，其穩(wěn)定性是影響親銅元素遷移進入熔體的關鍵因素之一。因此，了解富含揮發(fā)分的循環(huán)洋殼中硫化物的穩(wěn)定性，以及循環(huán)洋殼熔/流體如何影響地幔Cu-Ag-Au-PGEs 等親銅元素的釋放、遷移和富集過程至關重要。    　　富含碳揮發(fā)分的漢諾壩堿性玄武顯示出強烈的再循環(huán)蝕變洋殼印記（圖1），且攜帶大量的地幔包體快速噴發(fā)至地表，表明未經歷顯著的分離結晶，是研究上述問題的理想樣品。由于玄武巖的硫元素經歷了脫氣過程，很難直接通過硫元素約束源區(qū)親銅元素的釋放效率。而親銅金屬元素及其比值受控于硫化物，具有反演源區(qū)硫化物類型以及判別源區(qū)硫化物是否穩(wěn)定存在的潛力。為此，中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室地幔地球化學學科組鄒宗琪博士、徐義剛院士聯合中國地質大學（武漢）汪在聰教授對漢諾壩堿性玄武巖進行親銅元素分析，主要取得以下認識：    　　（1）碳酸鹽化榴輝巖的初始熔體具有虧損Cu-Ag-Au-Re-PGEs的特征（圖2）。同時，該熔體的Cu和Ag顯著分異，具有低Cu/Ag的特征（<1000），與MORB具有明顯的區(qū)別（3600）。這些特征表明源區(qū)的結晶態(tài)硫化物（MSS）穩(wěn)定存在（圖2-3）。因此，俯沖板片中親銅金屬元素的釋放受控于結晶態(tài)硫化物和熔體/流體之間的分配。    　　（2）由于源區(qū)大量硫化物的穩(wěn)定存在，大部分強親銅性金屬元素（如Cu，Ag，Au，PGE等）儲存在硫化物中，并隨著洋殼高效地循環(huán)至深部地幔。循環(huán)洋殼低程度熔融形成硫化物飽和的初始巖漿。該熔體可以富集碳和硫等揮發(fā)分（取決于溶解度），但是貧強親銅性金屬元素（圖4-5）。雖然在熔體遷移過程中榴輝巖熔體由于減壓等因素導致不飽和，從而與橄欖巖反應可以消耗小部分圍巖的硫化物，但是反應熔體仍然具有相對MORBs和原始地幔虧損的強親銅元素特征（圖2，5）。這些結果說明強親銅元素從俯沖板片中釋放和遷移的效率低。    　　（3）來自俯沖板片的熔/流體在遷移過程中會與上覆地幔反應，形成交代富集地幔。該富集地幔或者來自該源區(qū)的富金屬巖漿通常被認為是形成大型Au，Cu，Ag，Mo等礦床的關鍵。由來自俯沖板片的交代介質的親銅元素組成特征可知，該交代作用可以使交代地幔顯著富集揮發(fā)分但不一定富集強親銅金屬元素（圖5）。即便該交代過程可以導致交代地幔的氧逸度升高，交代地幔中的硫元素仍然可以以硫化物的形式存在。由于交代地幔中硫化物的增加（親銅元素分配系數增加），強親銅金屬元素不顯著增加，因此需要一些能導致硫化物消耗的過程（如高程度部分熔融或者高的氧逸度）或者促進金屬元素與熔/流體中揮發(fā)分絡合的條件來高效提取交代地幔的強親銅金屬元素，進而促進金屬元素富集成礦（圖4）。    　　該研究已發(fā)表在國際地球科學領域著名期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上，本研究受自然科學基金基礎科學中心項目(42288201)、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項以及國家自然科學基金青年基金項目等基金的聯合資助。    　　論文信息：Zou, Zongqi (鄒宗琪), Wang, Zaicong (汪在聰)*, Xu, Yi-Gang (徐義剛), Foley, Stephen, Cheng, Huai (程懷), Ma, Liang (馬亮), Wang, Xiang (汪翔), Chen, Kang (陳康), Hu, Zhaochu (胡兆初), Liu, Yongsheng (劉勇勝), Liu, Yanhong (劉艷紅), (2024) Deep mantle cycle of chalcophile metals and sulfur in subducted oceanic crust. Geochim. Cosmochim. Acta. https://doi.org/10.1016/j.gca.2024.02.007.      論文鏈接    圖1，研究樣品為漢諾壩堿性玄武巖。低MgO，低CaO/Al2O3和高Dy/Yb特征的樣品來自碳酸鹽化榴輝巖部分熔融，該熔體與巖石圈相互作用，使其成分被進一步改造。    圖2，漢諾壩堿性玄武巖整體上具有相較MORBs和原始地幔低的強親銅元素含量。漢諾壩堿性玄武巖具有平坦的PGEs配分模式，無法用硫化物（富集強親銅元素）分離結晶解釋。同時，Cu/Ag和Cu/Pd比值偏離經歷了液態(tài)硫化物分離結晶的MORB演化趨勢。Cu和Ag在液態(tài)硫化物分離結晶過程中分配行為相似，因此，液態(tài)硫化物分離結晶不會導致Cu和Ag的分異。相反，Cu在結晶態(tài)硫化物(MSS)和硅酸鹽熔體之間的分配系數大于Ag。因此，MSS的存在會顯著分異Cu和Ag。Cu/Ag和 Nd之間的線性關系也進一步支持了金屬元素成分的變化是兩個不同端元相互作用導致的。極低PGEs含量的初始熔體消耗圍巖硫化物導致了漢諾壩堿性玄武巖平坦的PGEs配分模式。    圖3，漢諾壩堿性玄武巖遷移過程中的溫度和壓力條件位于硫化物熔點上方，表明在遷移過程中未經歷MSS的分離結晶。這說明低的Cu/Ag繼承自源區(qū)或者源區(qū)部分熔融過程。榴輝巖源區(qū)具有和地幔值一致的Cu/Ag比值，且源區(qū)硫化物分解不會分異Cu和Ag（元素完全釋放進入熔體）。而源區(qū)在MSS穩(wěn)定存在的情況下，部分熔融會生成低Cu/Ag比值的熔體。這說明源區(qū)的硫化物穩(wěn)定存在（MSS）。    圖4  由于源區(qū)大量硫化物的穩(wěn)定存在，因此強親銅性金屬元素賦存在板片的硫化物中。從而導致來自俯沖板片的交代介質可以富集揮發(fā)分但是貧強親銅性金屬元素。(a)受交代的橄欖巖可以富集S，但是其強親銅性金屬元素不會顯著富集。(b) 這也與交代橄欖巖中硫化物的強親銅性金屬元素含量顯著低于地幔橄欖巖硫化物包裹體中強親銅性金屬元素的含量相一致。(c-d) 由于富硫交代介質的加入導致交代地幔硫化物的增加，進而導致分配系數增加。因此，相同熔融條件下，強親銅性金屬元素的釋放效率降低。    圖5 俯沖洋殼中親銅元素的深部循環(huán)模式圖。翻譯搜索復制
                                                
      
                                                
      
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                                                陸海統(tǒng)籌背景下珠江口新污染物生態(tài)風險防控研究的新進展
                                                
      
                                                    近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點實驗室徐向榮團隊在基于陸海統(tǒng)籌思路下珠江口有機磷阻燃劑生態(tài)風險防控方面取得了最新研究進展。相關成果以“Organophosphate flame retardants and their metabolites in the Pearl River Estuary: Occurrence, influencing factors, and ecological risk control strategies based on a mass balance model”為題發(fā)表于Environment International（2024, 184: 108478）。博士生黃倩怡為論文第一作者，副研究員侯瑞和研究員徐向榮為通訊作者。以有機磷阻燃劑（OPFRs）為代表的塑料添加劑是一類備受關注的新污染物，成為近海生態(tài)環(huán)境領域的研究熱點之一。隨著這類陸源污染物進入河口等近海環(huán)境，它們會在徑流、潮汐等水動力過程的作用下進行遷移，隨吸附、沉積、懸浮等過程進行再分配，在光降解和生物降解等作用下發(fā)生轉化，并在不同生物之間富集甚至進行食物鏈傳遞，從而對整個近海生態(tài)系統(tǒng)構成污染脅迫效應。然而，目前對河口等近海環(huán)境中OPFRs等新污染物的研究大多都僅限于環(huán)境賦存、時空分布和來源識別等，對其在近海生態(tài)系統(tǒng)中的源匯格局及生態(tài)風險防控仍存在認知瓶頸。本研究通過季節(jié)性監(jiān)測，揭示了OPFRs及其代謝產物在珠江口水體和沉積物中的時空分布及影響因素。OPFRs及其代謝產物在珠江口水體中表現出明顯的陸海轉移特征，并呈現顯著的季節(jié)差異；而在沉積物中并沒有表現出顯著的季節(jié)差異，這表明在沉積物中OPFRs可能處于輸入與輸出平衡狀態(tài)（圖1-a）。進一步計算了OPFRs的水平和垂直遷移通量及水體和沉積物的庫存，發(fā)現OPFRs在珠江口主要以水平遷移為主，庫存評估表明水體和沉積物都是重要儲存庫（圖1-b）。基于改進的質量平衡模型，首次系統(tǒng)地闡明了河口環(huán)境中OPFRs的季節(jié)性源匯格局，發(fā)現河流輸入是OPFRs進入珠江口的主要途徑，在平水期、枯水期和豐水期的通量分別是1.55 105，6.28 104和 9.00 104 kg/yr，而珠江口中大量的OPFRs（約占輸入量的80.9-87.1%）最終會遷移到外海。珠江口對OPFRs在陸海轉移過程中的生態(tài)屏障作用有限，更傾向于作為外海OPFRs的源（圖1-c）。圖1 （a）珠江口OPFRs在水體的季節(jié)性分布特征；（b）珠江口OPFRs在平水期和枯水期的水平和垂直通量以及水體和沉積物中的庫存量；（c）珠江口OPFRs在各季節(jié)的源匯格局通過基于海洋生態(tài)系統(tǒng)的風險評估，發(fā)現其中一種OPFRs（EHDPHP）在水體中表現出中等生態(tài)風險（RQ均值：0.835），而其他目標化合物的海洋生態(tài)風險相對較低（RQ < 0.1）。結合已構建的質量平衡模型，運用可控因子的多情景數值模擬發(fā)現，通過限制EHDPHP在珠江口口門斷面濃度可以有效降低其在珠江口的生態(tài)風險。基于珠江口區(qū)域內EHDPHP的PNEC值，我們提出平水期、枯水期和豐水期珠江口門EHDPHP污染的理論控制目標。本研究為陸海統(tǒng)籌的新污染物風險管控提供了思路參考，但由于數據有限，本研究在風險評估模型和環(huán)境模型方面仍具有一定的不確定性。在今后的研究中仍然需要對所提出的調控目標做進一步論證，在獲得更多的毒性數據和野外調查數據的前提下進一步優(yōu)化研究結果，以期服務于海洋和流域環(huán)境管理。圖2 珠江口有機磷阻燃劑的生態(tài)風險控制策略該研究得到了國家自然科學基金項目、廣州市科技計劃項目、廣東省應用海洋生物學重點實驗室運行經費的共同資助。文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108478翻譯搜索復制
                                                
      
                                                
      
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