近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（OMG）研究員李偉團(tuán)隊(duì)聯(lián)合挪威科技大學(xué)和英國(guó)卡迪夫大學(xué)，在海底滑坡體的長(zhǎng)期不穩(wěn)定性及再活化機(jī)制方面取得了新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在Geological Society of America Bulletin（《美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)會(huì)刊》）。 作為最具破壞力的海洋地質(zhì)災(zāi)害之一，海底滑坡能夠破壞海底地形、搬運(yùn)大量海底沉積物，形成致災(zāi)性的滑坡海嘯。然而，受限于數(shù)據(jù)精度和樣本數(shù)量，先前研究對(duì)海底滑坡體本身的不穩(wěn)定性和再活化過(guò)程以及其致災(zāi)潛力仍然知之甚少。 研究人員利用挪威沿岸大陸邊緣Storegga海底滑坡區(qū)的高分辨率三維多道地震數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)在沉積后反復(fù)失穩(wěn)并發(fā)生再活化的海底滑坡體（圖1）。研究表明海底滑坡體的再活化過(guò)程受到內(nèi)部固結(jié)程度與外部侵蝕作用的雙重控制。其中，未固結(jié)滑坡體的再活化過(guò)程表現(xiàn)為內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顯著變形，而非均質(zhì)固結(jié)滑坡體的再活化過(guò)程則會(huì)破壞上覆地層，形成淺表層破裂，從而導(dǎo)致海底再次失穩(wěn)（圖2）。 這項(xiàng)工作不僅證實(shí)了先存海底滑坡體能夠造成海底的長(zhǎng)期不穩(wěn)定性，而且進(jìn)一步揭示了其再次活化過(guò)程的識(shí)別特征和控制機(jī)制，為全球海底不穩(wěn)定性研究和防災(zāi)減災(zāi)提供了新的研究思路。 該研究得到了中國(guó)科學(xué)院率先行動(dòng)引才計(jì)劃項(xiàng)目（Y8SL011001）的資助，敬嵩助理研究員為該論文第一作者，李偉研究員為通訊作者。 文章鏈接： https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/gsabulletin/article-abstract/doi/10.1130/B36816.1/627834 圖1. 挪威西部陸緣長(zhǎng)期不穩(wěn)定時(shí)空分布圖 圖2. 未固結(jié)和非均質(zhì)滑坡體的再活化模式圖
近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）蔡樹群研究團(tuán)隊(duì)在全球中尺度渦與近慣性內(nèi)波之間的能量傳遞研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果于2023年8月19日發(fā)表在Geophysical Research Letters上，碩士研究生劉耿濱為論文第一作者，研究員陳植武和蔡樹群為共同通訊作者，合作者還包括廈門大學(xué)劉志宇教授等人。 中尺度渦包含了海洋中大部分的動(dòng)能。了解并量化中尺度渦的能量傳遞路徑是平衡海洋能量收支以及完善海洋預(yù)報(bào)模式的關(guān)鍵一環(huán)。由于受到地轉(zhuǎn)約束，中尺度渦的能量將逆向串級(jí)至大尺度運(yùn)動(dòng)，而關(guān)于中尺度渦與小尺度耗散運(yùn)動(dòng)間的能量傳遞路徑到目前為止還沒有十分清晰的認(rèn)識(shí)與結(jié)論。近年來(lái)，近慣性內(nèi)波被認(rèn)為是除次中尺度運(yùn)動(dòng)外的又一溝通中尺度渦與小尺度運(yùn)動(dòng)的重要橋梁，能夠有效地促進(jìn)中尺度渦能量的正向傳遞。 目前，中尺度渦與近慣性內(nèi)波間的能量傳遞過(guò)程主要是基于模式數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行研究的，缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，故該項(xiàng)工作利用美國(guó)NOAA所發(fā)布的全球漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行研究。前人低分辨率的模式結(jié)果表明，中尺度渦與近慣性內(nèi)波之間的能量傳遞效率較低，可以忽略不計(jì)。本研究利用地轉(zhuǎn)流為準(zhǔn)定常運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，合理地假設(shè)地轉(zhuǎn)流場(chǎng)在一小時(shí)內(nèi)（所用漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間間隔）不會(huì)顯著變化。繼而，利用漂流浮標(biāo)前后兩個(gè)時(shí)刻的地轉(zhuǎn)流速計(jì)算得到具有較高空間分辨率（約1km）的地轉(zhuǎn)流空間梯度，并進(jìn)而計(jì)算中尺度渦與近慣性內(nèi)波之間的能量傳遞效率。結(jié)果表明，全球中尺度渦與近慣性內(nèi)波之間存在著顯著的雙向能量傳遞，但整體上以正向能量傳遞為主(即中尺度渦向近慣性內(nèi)波傳遞能量，圖1)。在全球60oS-60oN 的范圍內(nèi)，中尺度渦傳遞給近慣性內(nèi)波的能量總量約為0.025 TW，與全球的近慣性風(fēng)能輸入 (0.2 TW) 相比，能量傳遞效率約為13%。這表明中尺度渦與近慣性內(nèi)波間的能量傳遞在海洋中具有不可忽視的地位。與理想數(shù)值模式的對(duì)比結(jié)果表明，該漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)的處理方法仍然低估了中尺度渦與近慣性內(nèi)波間實(shí)際的能量傳遞效率。 圖1. (a) 中尺度渦與近慣性內(nèi)波間能量傳遞率 (ε) 的氣候態(tài)平均結(jié)果，右側(cè)為緯向平均的結(jié)果。(b) 近慣性風(fēng)能輸入 (W) 的全球氣候態(tài)平均結(jié)果。(c)和(d)分別是由5天和3天低通濾波計(jì)算得到的能量傳遞率。(e)近慣性動(dòng)能和(f)相對(duì)渦度在歸一化渦旋半徑中的合成曲線。(g)能量傳遞率的大小(|ε|)隨Okubo-Weiss parameter (OWP)的變化趨勢(shì)。 該工作利用全球漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)首次從觀測(cè)角度對(duì)中尺度渦與近慣性內(nèi)波間的能量傳遞過(guò)程進(jìn)行研究，并揭示其在海洋能量傳遞過(guò)程中的重要地位，將為未來(lái)該方向的研究提供一個(gè)重要參考。 該研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、西太重大研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、青年項(xiàng)目、廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目、LTO自主項(xiàng)目等共同資助完成。 相關(guān)論文信息：Liu G, Chen Z*, Lu H, Liu Z, Zhang Q, He Q, He Y, Xu J, Gong Y, Cai S*, Energy transfer between mesoscale eddies and near-inertial waves from surface drifter observations. Geophysical Research Letters, 2023, 50, e2023GL104729. 文章鏈接：https://doi.org/10.1029/2023GL104729
隨著土壤中植物可利用磷的增加，植被生產(chǎn)力增加，植物輸入到土壤中碳也會(huì)增加，從而增加土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)存。基于這種認(rèn)識(shí)形成的“磷供給增加促進(jìn)土壤有機(jī)碳固存”理論觀點(diǎn)被廣泛接受。然而自然生態(tài)系統(tǒng)中仍存在與此悖論的現(xiàn)象，即磷供給增加下，土壤有機(jī)碳庫(kù)沒有變化或降低。導(dǎo)致該“悖論”現(xiàn)象的機(jī)理有待進(jìn)一步探究。 中國(guó)科學(xué)院華南植物園磷素生物地球化學(xué)研究組科研人員基于陸地生態(tài)系統(tǒng)536項(xiàng)相關(guān)研究進(jìn)行整合分析探究了磷供給與土壤碳儲(chǔ)存的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)磷供給增加促進(jìn)土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)存, 并隨著土壤氮有效性的增加而增加。在土壤低氮有效性 (C:N ratio > 16)情況下, 磷添加促進(jìn)植被生產(chǎn)力從而促進(jìn)植物碳的輸入，同時(shí)也促進(jìn)微生物活性(即增加微生物生物量)，促進(jìn)土壤呼吸，增加土壤碳的損失，這種土壤碳的損失將會(huì)抵消植物碳輸入的增加，從而使得磷添加對(duì)土壤有機(jī)碳的影響出現(xiàn)不變或負(fù)效應(yīng)的可能。在土壤高氮有效性(C:N ratio ≤ 16)情況下, 磷添加極大促進(jìn)植被生產(chǎn)力，增加植物碳的輸入，同時(shí)對(duì)微生物活性沒有影響，降低土壤土壤呼吸，降低土壤碳損失，從而增加土壤碳儲(chǔ)存。導(dǎo)致上述現(xiàn)象的可能原因是在磷添加下，土壤高氮有效性為微生物提供了更多的氮，降低微生物為獲取氮的碳礦化。本研究強(qiáng)調(diào)了基于土壤磷極大的空間變異性，未來(lái)預(yù)測(cè)土壤碳儲(chǔ)存的模型中需要考慮土壤氮的有效性。 相關(guān)的研究結(jié)果以“Nitrogen availability mediates soil organic carbon cycling in response to phosphorus supply: A global meta-analysis”為題發(fā)表在國(guó)際土壤生態(tài)專業(yè)期刊Soil Biology and Biochemistry（《土壤生物學(xué)與生物化學(xué)》）上。華南植物園生態(tài)中心羅先真副研究員為論文第一作者，侯恩慶研究員為論文通訊作者。該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109158 圖. 磷添加對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響取決于氮有效性
近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院李志遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊analytical chemistry上發(fā)表了題為A Rationally Designed CRISPR/Cas12a Assay Using a Multimodal Reporter for Various Readouts 的研究成果。 近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院李志遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)在學(xué)術(shù)期刊analytical chemistry上發(fā)表了題為A Rationally Designed CRISPR/Cas12a Assay Using a Multimodal Reporter for Various Readouts 的研究成果。文章展示了一種基于CRISPR/Cas系統(tǒng)的新型檢測(cè)方法CAMURE，通過(guò)應(yīng)用于檢驗(yàn)葡萄球菌腸毒素A標(biāo)志物，驗(yàn)證了CAMURE比DETECTR檢測(cè)具有更高的靈敏度和特異性，具有廣泛的臨床和生物應(yīng)用價(jià)值。 金黃色葡萄球菌是一種常見的食源性致病微生物，其產(chǎn)生的葡萄球菌腸毒素（staphylococcal enterotoxins，SEs）具有高熱穩(wěn)定性和蛋白酶抗性。常用的檢測(cè)SEs的方法為免疫分析法和聚合酶鏈反應(yīng)法，但這兩種方法周期長(zhǎng)、成本高昂、易受儀器限制，不利于大范圍推廣應(yīng)用。 本項(xiàng)研究首次揭示了一種基于Cas12a的新型多模態(tài)通用報(bào)告器（CAMURE）。使用新開發(fā)的CAMURE檢測(cè)葡萄球菌腸毒素，檢測(cè)結(jié)果顯示其與已報(bào)道的傳統(tǒng)報(bào)告器相比增強(qiáng)了10倍的靈敏度，并且配合多模式讀數(shù)，可以傳達(dá)出與傳統(tǒng)報(bào)告器相同的診斷結(jié)果。同時(shí)，該研究中新研發(fā)的CAMURE可以通過(guò)簡(jiǎn)單地重新編程引導(dǎo)RNA來(lái)檢測(cè)所有基因編碼的SEs，也可以應(yīng)用于其他感染和疾病生物標(biāo)志物的檢測(cè)。該研究還進(jìn)一步提出了一種快速的DNA提取方法，通過(guò)使用Triton X-100溶液在2-5分鐘內(nèi)從牛奶樣品中提取出高質(zhì)量的DNA，而無(wú)需使用商業(yè)提取試劑盒，該方法能夠擴(kuò)展到其他基因編碼的疾病標(biāo)志物檢測(cè)。 該研究為快速準(zhǔn)確檢測(cè)葡萄球菌腸毒素提供了新方案，并且為更多病原菌的檢測(cè)提供了可能。總的來(lái)說(shuō)，該技術(shù)能夠有效整合到當(dāng)?shù)匦l(wèi)生保健系統(tǒng)中，將其影響擴(kuò)大到衛(wèi)生條件落后的人群。尤其在先進(jìn)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)建設(shè)有限的地區(qū)，即時(shí)診斷在改革醫(yī)療保健方面有巨大的前景。該方法可以通過(guò)重新設(shè)計(jì)crRNA來(lái)檢測(cè)其他基因編碼的腸毒素和其他感染和疾病標(biāo)志物，包括傳染性和非傳染性的病原體（如瘧疾、HIV和COVID-19）和癌癥篩查，具有廣泛的臨床和生物應(yīng)用價(jià)值。 廣州健康院Jean de Dieu Habimana為該論文的第一作者，廣州健康院李志遠(yuǎn)研究員為該論文通訊作者。該研究成果得到了湖南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東省自然科學(xué)基金、湖南省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。 論文鏈接 CAMURE檢測(cè)原理
