硫素可利用性及其循環(huán)在維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能中扮演著重要角色。中國(guó)科學(xué)院華南植物園氮素生物地球化學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)在鼎湖山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)選取了典型南亞熱帶森林（原始林、恢復(fù)林和干擾林） ，進(jìn)行為期10年的氮磷添加試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，土地利用變化（從原始林轉(zhuǎn)變?yōu)樗诸愋停╋@著降低了土壤酶活性和有效硫含量，磷添加比氮添加對(duì)土壤理化性質(zhì)、微生物量和酶活性等具有更大的影響。長(zhǎng)期磷添加顯著降低了三類森林土壤有效硫含量（降低27-43 % ） ，但是增加了原始林和干擾林硫酸酯酶活性以及硫酸酯酶與碳/氮獲取酶的化學(xué)計(jì)量比。圖.長(zhǎng)期氮磷添加對(duì)熱帶森林土壤微生物硫素可利用性影響研究的示意圖。硫素可利用性及其循環(huán)在維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能中扮演著重要角色。氮沉降全球化下，土地利用和磷素輸入對(duì)土壤硫循環(huán)的影響一直缺乏關(guān)注。中國(guó)科學(xué)院華南植物園氮素生物地球化學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)在鼎湖山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)選取了典型南亞熱帶森林（原始林、恢復(fù)林和干擾林），進(jìn)行為期10年的氮磷添加試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，土地利用變化（從原始林轉(zhuǎn)變?yōu)樗诸愋停╋@著降低了土壤酶活性和有效硫含量，磷添加比氮添加對(duì)土壤理化性質(zhì)、微生物量和酶活性等具有更大的影響。長(zhǎng)期磷添加顯著降低了三類森林土壤有效硫含量（降低27-43%），但是增加了原始林和干擾林硫酸酯酶活性以及硫酸酯酶與碳/氮獲取酶的化學(xué)計(jì)量比。研究結(jié)果表明，作為重要的全球環(huán)境變化驅(qū)動(dòng)因素，土地利用變化和磷肥施用會(huì)對(duì)土壤微生物硫素可利用性帶來(lái)負(fù)面影響，進(jìn)而可能影響生態(tài)系統(tǒng)功能。因此，建議未來(lái)加強(qiáng)對(duì)土壤有效硫的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，尤其是在大氣硫沉降顯著降低的背景下。基于森林演替理論和土壤酶化學(xué)計(jì)量理論，該研究系統(tǒng)評(píng)估了長(zhǎng)期氮磷輸入對(duì)熱帶典型森林生態(tài)系統(tǒng)硫素可利用性的影響，揭示了土壤微生物對(duì)硫循環(huán)的依賴機(jī)制，對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理具有重要的參考價(jià)值。相關(guān)研究成果以“Resource allocation theory reveals sulfur shortage for microbes under phosphorus amendment in tropical forests with divergent land use history”為題近期發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Soil Biology and Biochemistry（《土壤生物學(xué)與生物化學(xué)》）上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)中心魯顯楷研究員為通訊作者，王聰為第一作者（現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院微生物研究所博士后）。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109126圖. 長(zhǎng)期氮磷添加對(duì)熱帶森林土壤微生物硫素可利用性影響研究的示意圖
我國(guó)南亞熱帶森林土壤在氣候背景和生物過(guò)程強(qiáng)烈作用下已深度酸化，加之人類活動(dòng)導(dǎo)致的酸沉降使土壤鈣鎂等離子淋失，土壤養(yǎng)分有效性降低，而南亞熱帶森林以何種策略來(lái)適應(yīng)深度酸化土壤用以承載如此大的生物量和生產(chǎn)力。眾所周知，森林生態(tài)系統(tǒng)的水分循環(huán)是養(yǎng)分運(yùn)移的重要媒介，改變水分循環(huán)以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的內(nèi)需很有可能是南亞熱帶森林適應(yīng)深度酸化土壤的重要策略，但目前缺乏相關(guān)證據(jù)。中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)中心王林華助理研究員關(guān)聯(lián)南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的宏觀水分循環(huán)和微觀植物生理過(guò)程，發(fā)現(xiàn)土壤深度酸化后，森林生態(tài)系統(tǒng)以汽態(tài)水分散失的比例在增加，以液態(tài)水分形成徑流在減少。圖.生物地化循環(huán)與流域水文框架圖。我國(guó)南亞熱帶森林土壤在氣候背景和生物過(guò)程強(qiáng)烈作用下已深度酸化，加之人類活動(dòng)導(dǎo)致的酸沉降使土壤鈣鎂等離子淋失，土壤養(yǎng)分有效性降低，而南亞熱帶森林以何種策略來(lái)適應(yīng)深度酸化土壤用以承載如此大的生物量和生產(chǎn)力。眾所周知，森林生態(tài)系統(tǒng)的水分循環(huán)是養(yǎng)分運(yùn)移的重要媒介，改變水分循環(huán)以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的內(nèi)需很有可能是南亞熱帶森林適應(yīng)深度酸化土壤的重要策略，但目前缺乏相關(guān)證據(jù)。中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)中心王林華助理研究員關(guān)聯(lián)南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的宏觀水分循環(huán)和微觀植物生理過(guò)程，發(fā)現(xiàn)土壤深度酸化后，森林生態(tài)系統(tǒng)以汽態(tài)水分散失的比例在增加，以液態(tài)水分形成徑流在減少。通過(guò)植物生理過(guò)程水分足跡和水力性狀物理結(jié)構(gòu)解剖表明植物可以在深度酸化土壤條件下通過(guò)增加水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸以滿足自身生長(zhǎng)需求。利用森林群落、土壤以及水文等長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析，發(fā)現(xiàn)土壤深度酸化加強(qiáng)了森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)流域的水文調(diào)節(jié)作用。因此，該研究突顯了微觀植物生理過(guò)程對(duì)宏觀流域水文的重要作用，為森林流域水文提供了除氣候因素外的土壤生物地球化學(xué)新認(rèn)識(shí)。相關(guān)研究成果以“Streamflow decreases in response to acid deposition in a subtropical forest watershed in China”為題近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Communications Earth & Environment（《通訊-地球與環(huán)境》）（IF2023=7.90）上。華南植物園王林華助理研究員為第一作者，閆俊華研究員為通訊作者。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43247-023-01029-4圖. 生物地化循環(huán)與流域水文框架圖
堆肥過(guò)程中腐殖質(zhì)的合成是提高有機(jī)肥品質(zhì)的關(guān)鍵。生物炭已被發(fā)現(xiàn)是一種低成本、環(huán)保和有效的腐殖質(zhì)合成促進(jìn)劑，但在堆肥過(guò)程中，生物炭驅(qū)動(dòng)腐殖質(zhì)合成的機(jī)制尚不清楚。成果一：生物炭添加促進(jìn)堆肥過(guò)程中腐殖質(zhì)合成的機(jī)制堆肥過(guò)程中腐殖質(zhì)的合成是提高有機(jī)肥品質(zhì)的關(guān)鍵。生物炭已被發(fā)現(xiàn)是一種低成本、環(huán)保和有效的腐殖質(zhì)合成促進(jìn)劑，但在堆肥過(guò)程中，生物炭驅(qū)動(dòng)腐殖質(zhì)合成的機(jī)制尚不清楚。中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李德軍研究員團(tuán)隊(duì)研究了生物炭添加對(duì)桑枝和豬糞堆肥過(guò)程中腐殖質(zhì)合成的影響（圖1）。利用熒光光譜、高通量測(cè)序、宏基因組學(xué)和代謝組學(xué)等先進(jìn)技術(shù)，綜合分析了堆肥過(guò)程中真菌群落、功能基因和代謝特征，闡釋了生物炭添加對(duì)腐殖質(zhì)形成的影響機(jī)制。在成熟期，添加生物炭使黃腐酸和腐殖酸的生成效率分別比對(duì)照提高了17.4%和39.4%。添加生物炭顯著提高了溫度、木質(zhì)纖維素降解以及脲酶、過(guò)氧化物酶、錳過(guò)氧化物酶和木質(zhì)素過(guò)氧化物酶的活性，并改變了真菌群落組成和多樣性，后者與腐植酸含量顯著相關(guān)。真菌群落的改變提升了高溫期和成熟期腐解真菌功能和CAZyme基因的表達(dá)。最終，生物炭添加顯著提高了成熟期外源性物質(zhì)代謝(雙酚類代謝和醌類生物合成)和氨基酸代謝(色氨酸代謝和酪氨酸代謝)，從而通過(guò)產(chǎn)生喹啉類、酚類和芳香氨基酸等代謝產(chǎn)物促進(jìn)腐殖質(zhì)物合成。綜上所述，生物炭添加可以通過(guò)選擇性調(diào)節(jié)堆肥過(guò)程中真菌群落和代謝特征，有效促進(jìn)腐殖質(zhì)的合成，從而有利于有機(jī)肥施用后土壤肥力和健康的改善。本研究以Biochar drives humus formation during composting by regulating the specialized metabolic features of microbiome為標(biāo)題發(fā)表于Chemical Engineering Journal（2023，458:141380）。劉秋梅博士為論文的第一作者，李德軍研究員為通訊作者，王克林研究員和何尋陽(yáng)研究員為共同作者。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2022YFF1300704）和廣西“八桂學(xué)者”項(xiàng)目支持。論文鏈接圖1 生物炭添加促進(jìn)堆肥過(guò)程中腐殖質(zhì)合成的機(jī)制示意圖成果二：石灰?guī)r粉末添加促進(jìn)堆肥過(guò)程中病原菌劑清除的機(jī)制堆肥過(guò)程中病原菌清除對(duì)有機(jī)肥的安全利用和糧食安全至關(guān)重要。然而，用于清除病原菌的簡(jiǎn)單、低成本和生態(tài)友好的技術(shù)極為稀缺。中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李德軍研究員團(tuán)隊(duì)探討了喀斯特區(qū)豐富的石灰?guī)r(主要成分為碳酸鈣)粉末添加對(duì)堆肥過(guò)程中病原體清除的效果并闡釋了背后的機(jī)制（圖2）。采用高通量測(cè)序和代謝組學(xué)技術(shù)手段分析了碳酸鈣在病原體清除中的效率。添加碳酸鈣顯著降低了病原菌豐度，同時(shí)提高了堆肥的溫度、pH、電導(dǎo)率和胞外酶活性。碳酸鈣添加強(qiáng)烈改變了真菌群落組成，增加了升溫期真菌的Shannon指數(shù)和系統(tǒng)發(fā)育多樣性，Shannon指數(shù)與病原菌豐度呈正相關(guān)。添加碳酸鈣后，植物病原菌的真菌功能在高溫期顯著下降。添加碳酸鈣顯著增加了抗致病性代謝產(chǎn)物，包括脂肪酸降解產(chǎn)生的8-異前列腺素f2 -乙醇酰胺，芳香氨基酸代謝產(chǎn)生的Xanthium、5-(3,4-二羥基芐基)六氫嘧啶-2,4,6-三酮和扁枝衣二酸，這些代謝產(chǎn)物在高溫期負(fù)責(zé)清除鐮刀菌、白粉菌、炭疽菌、假尾孢菌、腐霉菌和輪枝菌。該項(xiàng)研究表明，添加碳酸鈣可有效清除堆肥過(guò)程中的病原菌，從而有利于農(nóng)業(yè)病害防控和糧食生產(chǎn)安全。本研究以Unearthing the mechanisms underlying calcium carbonate therapies for eliminating pathogens during composting為標(biāo)題發(fā)表于Chemical Engineering Journal（2023，451:139087）。劉秋梅博士為論文的第一作者，李德軍研究員為通訊作者，何尋陽(yáng)研究員參與了該項(xiàng)目工作。研究得到了廣西“八桂學(xué)者”項(xiàng)目支持。論文鏈接圖2 石灰?guī)r粉末添加促進(jìn)堆肥過(guò)程中病原菌清除的機(jī)制示意圖成果三：生物炭和石灰?guī)r粉末添加減少堆肥過(guò)程中氧化亞氮排放的機(jī)制種養(yǎng)廢棄物堆肥是大氣溫室氣體包括氧化亞氮的重要來(lái)源，因此，如何減少堆肥過(guò)程中氧化亞氮排放是兼顧種養(yǎng)廢棄物資源化利用與實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)需要回答的重要問(wèn)題。中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李德軍研究員團(tuán)隊(duì)探討生物炭和石灰?guī)r（主要成分為碳酸鈣）粉末添加對(duì)堆肥過(guò)程中氧化亞氮排放的影響機(jī)制。結(jié)合無(wú)機(jī)氮、溶解有機(jī)碳和氮、氧化亞氮來(lái)源和功能基因等指標(biāo)開(kāi)展了系統(tǒng)性研究。與對(duì)照組相比，生物炭和碳酸鈣添加顯著減少了氧化亞氮排放，減少幅度分別為26.5 ~ 47.8%和13.9 ~ 37.4%。氨氧化菌(AOB)和真菌介導(dǎo)的氧化亞氮產(chǎn)生速率減少是導(dǎo)致生物炭和碳酸鈣添加后氧化亞氮排放減少的主要原因。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，氨氧化菌(AOB)和真菌介導(dǎo)的氧化亞氮產(chǎn)生速率減少是由于AOB amoA、真菌nirK和P450基因豐度的降低，或者是由于生物炭和碳酸鈣添加后nosZ 和nosZ 基因豐度的增加促進(jìn)了氧化亞氮還原為N2所致。該項(xiàng)研究表明，生物炭或碳酸鈣添加可有效減少堆肥過(guò)程中氧化亞氮的排放，為堆肥過(guò)程中溫室氣體減排提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)選擇。本研究以Mechanisms of mitigating nitrous oxide emission during composting by biochar and calcium carbonate addition為標(biāo)題發(fā)表于Bioresource Technology（2023，388:129772）。楊馨逸博士為論文的第一作者，李德軍研究員為通訊作者，段鵬鵬副研究員和王克林研究員參與了該項(xiàng)目工作。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2022YFF1300704）和廣西“八桂學(xué)者”項(xiàng)目支持。論文鏈接圖3 生物炭和石灰?guī)r粉末添加減少堆肥過(guò)程中氧化亞氮排放的機(jī)制示意圖成果四：堆肥高溫期負(fù)責(zé)木質(zhì)纖維降解的細(xì)菌群落組成與功能堆肥過(guò)程中木質(zhì)纖維降解效率直接影響堆肥的品質(zhì)，因此，解析堆肥過(guò)程中負(fù)責(zé)木質(zhì)纖維的微生物群落組成具有重要意義。堆肥過(guò)程中有機(jī)物料的分解轉(zhuǎn)化由各種微生物參與完成。然而，細(xì)菌群落及其功能通常因堆肥物料而異。中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李德軍研究員團(tuán)隊(duì)研究了桑枝與蠶沙(MSE)、豬糞(MPM)和牛糞(MCD)混合堆肥高溫期的優(yōu)勢(shì)菌屬及其功能。桑枝與牛糞混合堆肥時(shí) -葡萄糖苷酶和內(nèi)切葡聚糖酶活性最高，而與豬糞堆肥時(shí)活性最低。隨機(jī)森林模型和相關(guān)分析表明，無(wú)論堆肥材料如何，寡養(yǎng)單胞菌、芽孢桿菌和中華芽胞桿菌都是參與木質(zhì)纖維素降解的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬。碳水化合物代謝、氨基酸代謝和DNA復(fù)制與修復(fù)是三種堆肥類型中細(xì)菌群落的主要功能。針對(duì)木質(zhì)纖維素降解基因的定量分析進(jìn)一步證實(shí)了細(xì)菌群落的優(yōu)勢(shì)功能。該項(xiàng)研究為堆肥過(guò)程中降解木質(zhì)纖維的優(yōu)勢(shì)菌屬篩選及堆肥效率調(diào)控提供了科技支撐。本研究以Deciphering the dominant components and functions of bacterial communities for lignocellulose degradation at the composting thermophilic phase為標(biāo)題發(fā)表于Bioresource Technology（2022，348:126808）。劉秋梅博士為論文的第一作者，李德軍研究員為通訊作者，何尋陽(yáng)研究員和王克林研究員為共同作者。研究得到了國(guó)家級(jí)人才計(jì)劃和廣西“八桂學(xué)者”項(xiàng)目支持。論文鏈接圖4 堆肥過(guò)程中寡養(yǎng)單胞菌、芽孢桿菌和中華芽胞桿菌對(duì)木質(zhì)纖維降解作用機(jī)制示意圖
近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐向榮團(tuán)隊(duì)在河口環(huán)境類固醇激素及其代謝產(chǎn)物多介質(zhì)分配特征與源-匯格局方面取得了最新研究進(jìn)展。相關(guān)研究成果“Steroid metabolites as overlooked emerging contaminants: Insights from multimedia partitioning and source–sink simulation in an estuarine environment”發(fā)表在Journal of Hazardous Materials上。博士生徐茹為論文第一作者，研究員徐向榮、副研究員劉珊為共同通訊作者。類固醇激素是一種典型的內(nèi)分泌干擾物。河口連接陸地和海洋，是各種陸源污染物的“匯”。過(guò)往研究主要集中在類固醇激素的母體化合物。值得注意的是，以天然孕激素為例，其在人類和脊椎動(dòng)物體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為30多種代謝產(chǎn)物，近期有研究指出某些激素代謝產(chǎn)物在地表水中的檢出濃度極高，高于母體化合物數(shù)十甚至上百倍。此外，一些代謝產(chǎn)物表現(xiàn)出一種或多種內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，部分效應(yīng)甚至比其母體化合物更強(qiáng)，可能對(duì)生物體構(gòu)成重大威脅。更重要的是，部分代謝產(chǎn)物很容易被生物轉(zhuǎn)化為母體化合物。因此，開(kāi)展河口環(huán)境類固醇激素及其代謝產(chǎn)物分配特征與源-匯格局等研究尤為重要。本研究首次采用原位調(diào)查和模型模擬的方法，探討了河口環(huán)境中各種類固醇激素及其代謝產(chǎn)物的時(shí)空分布、分配行為及其源-匯格局。研究發(fā)現(xiàn)類固醇激素及其代謝產(chǎn)物普遍存在于河口環(huán)境中。值得注意的是，代謝產(chǎn)物在水中占主導(dǎo)地位，這表明代謝產(chǎn)物應(yīng)該引起重視，否則將嚴(yán)重低估其對(duì)水生生物威脅。目標(biāo)化合物的疏水性以及環(huán)境因子（溫度、pH、鹽度、溶解氧以及總有機(jī)碳含量）調(diào)控了類固醇激素及其代謝產(chǎn)物在河口環(huán)境中的多介質(zhì)分配過(guò)程。此外，本研究強(qiáng)調(diào)了天然孕激素黃體酮用于估算河口不同環(huán)境介質(zhì)（顆粒物，水和沉積物）中類固醇激素及其代謝產(chǎn)物污染水平的重要作用。基于改進(jìn)的多環(huán)境介質(zhì)質(zhì)量守恒箱式模型（Multi-box mass balance model），首次系統(tǒng)地闡明了河口環(huán)境中黃體酮的源-匯格局，揭示了河口環(huán)境中大量的黃體酮最終會(huì)遷移到南海，這無(wú)疑增加了對(duì)海洋生物的風(fēng)險(xiǎn)。綜上，上述研究為河口環(huán)境中類固醇激素及其代謝產(chǎn)物的多介質(zhì)分配過(guò)程和環(huán)境歸宿提供了新見(jiàn)解，可為制定完善的河口類固醇激素污染環(huán)境管理政策提供重要支持。圖1 河口環(huán)境類固醇激素及其代謝產(chǎn)物的源-匯格局該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目、廣東省科技規(guī)劃項(xiàng)目的資助。相關(guān)論文信息： Ru Xu, Shan Liu*, Yun-Feng Pan, Nian-Nian Wu, Qian-Yi Huang, Heng-Xiang Li, Lang Lin, Rui Hou, Xiang-Rong Xu*, Yuan-Yue Cheng. Steroid metabolites as overlooked emerging contaminants: Insights from multimedia partitioning and source–sink simulation in an estuarine environment. Journal of Hazardous Materials,461,2024,132673.文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132673
該研究開(kāi)發(fā)了一種基于CRISPR/Cas12a和等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)（LOC-CRISPR）的簡(jiǎn)單、全封閉、高度集成的微流控系統(tǒng)，可以特異性識(shí)別多種常見(jiàn)呼吸道病毒及其變種。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所楊慧研究員團(tuán)隊(duì)，與深圳市兒童醫(yī)院麻曉鵬、謝中建團(tuán)隊(duì)合作，在Biosensors and Bioelectronics上發(fā)表了題為CRISPR/Cas12a-Assisted isothermal amplification for rapid and specific diagnosis of respiratory virus on an microfluidic platform的文章。該研究開(kāi)發(fā)了一種基于CRISPR/Cas12a和等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)（LOC-CRISPR）的簡(jiǎn)單、全封閉、高度集成的微流控系統(tǒng)，可以特異性識(shí)別多種常見(jiàn)呼吸道病毒及其變種。本研究中，沈杰男博士、陳摯博士和謝瑞彬?yàn)楣餐谝蛔髡撸闀赠i院長(zhǎng)、楊慧研究員和謝中建教授為共同通訊作者，深圳市兒童醫(yī)院與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院為通訊單位。呼吸道病毒是導(dǎo)致呼吸道感染的主要因素之一，包括冠狀病毒、流感病毒和呼吸道合胞病毒（RSV）等。在兒童和老年人等高風(fēng)險(xiǎn)人群中，病毒感染導(dǎo)致的死亡率極高。傳統(tǒng)的診斷方法通常需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和較長(zhǎng)的檢測(cè)周期，且存在著高成本、低靈敏度等問(wèn)題。并且傳統(tǒng)的PCR技術(shù)只能確定病毒類型，如果要檢測(cè)同一病毒的不同變異株，就需要進(jìn)行昂貴且耗時(shí)的基因測(cè)序。為了解決上述問(wèn)題，研究人員開(kāi)發(fā)了一種名為L(zhǎng)OC-CRISPR的新技術(shù)，它基于CRISPR/Cas12a和等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)，是一種簡(jiǎn)單、全封閉、高度集成的微流控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)SARS-CoV-2（新冠）及其變異株（BA.1、BA.2和BA.5）、H1N1（甲型流感病毒）、H3N2（甲型流感病毒）、IVB（流感病毒）和HRSV（呼吸道感染病毒）的進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別。在臨床樣本測(cè)試中，研究團(tuán)隊(duì)使用LOC-CRISPR芯片分析了50份鼻咽拭子樣本（44份陽(yáng)性和6份陰性），并獲得了優(yōu)異的靈敏度（97.8％）和特異性（100％）。該系統(tǒng)中，研究人員在LOC-CRISPR芯片中集成了核酸提取、核酸擴(kuò)增和熒光檢測(cè)三個(gè)功能區(qū)。并且LOC-CRISPR芯片還設(shè)計(jì)了用于多重檢測(cè)（兩個(gè)樣本輸入和十個(gè)結(jié)果輸出）需求的特殊結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)中的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是CRISPR/Cas12a技術(shù)，它是一種基于RNA導(dǎo)向的基因編輯技術(shù)，能夠通過(guò)特異性識(shí)別和切割DNA序列，具有高度特異性和高效率的特點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)利用CRISPR/Cas12a的導(dǎo)向作用，將其與等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)相結(jié)合，減少檢測(cè)步驟，降低檢測(cè)時(shí)間，不僅實(shí)現(xiàn)了呼吸道病毒的種類識(shí)別，而且還實(shí)現(xiàn)了對(duì)新型冠狀病毒的不同變異株之間的堿基序列識(shí)別。總之，該項(xiàng)研究的進(jìn)展，具有將實(shí)驗(yàn)室科學(xué)帶入社區(qū)診所的能力，是診斷技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。未來(lái)，隨著針對(duì)多種疾病診斷試劑的持續(xù)開(kāi)發(fā)，該款微流控芯片將在疾病預(yù)防、健康監(jiān)測(cè)以及個(gè)性化醫(yī)療方面，具有巨大的潛力和應(yīng)用價(jià)值，值得各方關(guān)注和期待。LOC-CRISPR系統(tǒng)文章鏈接
為了應(yīng)對(duì)由化石燃料排放引起的氣候變化，風(fēng)能作為最為清潔的綠色能源之一，在全球范圍內(nèi)被廣泛推廣。自本世紀(jì)初以來(lái)，全球風(fēng)能的裝機(jī)總量從2001年的20 GW快速增加至2022年的900 GW 。然而，在生產(chǎn)清潔能源的同時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的湍流改變了大氣中熱量和水汽的垂直交換，進(jìn)而對(duì)局地氣候產(chǎn)生影響。盡管風(fēng)電場(chǎng)對(duì)于局地氣候的影響已經(jīng)被討論，然而不同地區(qū)以及不同下墊面的風(fēng)電場(chǎng)對(duì)局地氣候的影響研究仍然較為缺乏。農(nóng)田風(fēng)電場(chǎng)對(duì)地表溫度影響的差異可能由兩國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉水平的不同所導(dǎo)致，即受到灌溉的農(nóng)田風(fēng)電場(chǎng)有更加充足的水分進(jìn)行蒸散，較強(qiáng)的蒸散有助于抑制地表溫度的升高。為了應(yīng)對(duì)由化石燃料排放引起的氣候變化，風(fēng)能作為最為清潔的綠色能源之一，在全球范圍內(nèi)被廣泛推廣。自本世紀(jì)初以來(lái)，全球風(fēng)能的裝機(jī)總量從2001年的20 GW快速增加至2022年的900 GW。然而，在生產(chǎn)清潔能源的同時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的湍流改變了大氣中熱量和水汽的垂直交換，進(jìn)而對(duì)局地氣候產(chǎn)生影響。盡管風(fēng)電場(chǎng)對(duì)于局地氣候的影響已經(jīng)被討論，然而不同地區(qū)以及不同下墊面的風(fēng)電場(chǎng)對(duì)局地氣候的影響研究仍然較為缺乏。中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)中心武東海研究員等科研人員，選擇目前最大的兩個(gè)風(fēng)電裝機(jī)容量國(guó)家（中國(guó)和美國(guó)）為研究區(qū)，基于遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)美國(guó)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)相較于中國(guó)產(chǎn)生了更強(qiáng)的升溫效應(yīng)（圖1）。進(jìn)一步分析表明，兩國(guó)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)對(duì)地表溫度影響的差異主要來(lái)自于農(nóng)田區(qū)域，中國(guó)的農(nóng)田風(fēng)電場(chǎng)相較于美國(guó)夜晚增溫不明顯，白天引起了顯著的降溫效應(yīng)（圖2）。農(nóng)田風(fēng)電場(chǎng)對(duì)地表溫度影響的差異可能由兩國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉水平的不同所導(dǎo)致，即受到灌溉的農(nóng)田風(fēng)電場(chǎng)有更加充足的水分進(jìn)行蒸散，較強(qiáng)的蒸散有助于抑制地表溫度的升高。相對(duì)而言，在受到較少人類管理的草地區(qū)域，兩國(guó)的風(fēng)發(fā)電場(chǎng)均造成升溫的影響，且影響幅度較為一致（圖2）。相關(guān)研究結(jié)果有助于綠色能源和氣候變化領(lǐng)域科學(xué)家以及政策制定者更加深入地理解風(fēng)電場(chǎng)對(duì)局地氣候的潛在影響，為全球風(fēng)能的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供新的科學(xué)依據(jù)。該研究成果以“Remotely sensed evidence of the divergent climate impacts of wind farms on croplands and grasslands”為題已近期發(fā)表在Science of the Total Environment（《總體環(huán)境科學(xué)》）雜志第905卷。華南植物園武東海研究員為本文的共同通訊作者。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167203圖1.中美草地和農(nóng)田風(fēng)電場(chǎng)對(duì)晝夜地表溫度影響的空間格局。圖2.中美草地和農(nóng)田風(fēng)電場(chǎng)對(duì)晝夜地表溫度影響的差異性。
