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華南植物園闡述我國(guó)海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能

為了達(dá)到《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)， 2020年中國(guó)政府承諾在2060年之前實(shí)現(xiàn)碳中和。除了大規(guī)模的減排脫碳，還需通過(guò)自然生態(tài)系統(tǒng)增加碳匯，以實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放的總目標(biāo)。海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)（ Blue Carbon Ecosystems , BCEs ），包括紅樹林、鹽沼和海草床等，具有高效的二氧化碳吸存能力，因此保護(hù)和恢復(fù)這些生態(tài)系統(tǒng)成為重要的“基于自然的解決方案（ Nature-based Solution , NbS ） ” 。相對(duì)于紅樹林，中國(guó)有更大面積的鹽沼和灘涂濕地，如何保護(hù)和恢復(fù)這些海岸帶濕地對(duì)于海岸帶生態(tài)系統(tǒng)功能的提升至關(guān)重要。中國(guó)海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的垂直與水平尺度的年碳匯通量。
　　
　　為了達(dá)到《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)，2020年中國(guó)政府承諾在2060年之前實(shí)現(xiàn)碳中和。除了大規(guī)模的減排脫碳，還需通過(guò)自然生態(tài)系統(tǒng)增加碳匯，以實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放的總目標(biāo)。海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)（Blue Carbon Ecosystems, BCEs），包括紅樹林、鹽沼和海草床等，具有高效的二氧化碳吸存能力，因此保護(hù)和恢復(fù)這些生態(tài)系統(tǒng)成為重要的“基于自然的解決方案（Nature-based Solution, NbS）”。
　　中國(guó)科學(xué)院華南植物園小良站站長(zhǎng)王法明研究員聯(lián)合國(guó)內(nèi)外海岸帶碳匯研究領(lǐng)域的主要科學(xué)家，探討中國(guó)的海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)如何為減緩氣候變化做出貢獻(xiàn)（圖1）。從全國(guó)范圍來(lái)看，中國(guó)的海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)總面積144萬(wàn)公頃，其碳儲(chǔ)量高達(dá)118 Tg。這其中包括紅樹林2.6萬(wàn)公頃、鹽沼濕地12.7-34.3萬(wàn)公頃，海草床1.4-2.6萬(wàn)公頃（圖2）。此外中國(guó)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)還包括了大量的無(wú)植被濱海灘涂濕地，其面積高達(dá)25-110萬(wàn)公頃。中國(guó)的紅樹林總碳儲(chǔ)量約6.9 Tg，海草床生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量約1.4 Tg，遠(yuǎn)低于鹽沼濕地的總碳儲(chǔ)量25 Tg。此外，我國(guó)未被植被覆蓋的濱海灘涂面積廣大，總碳儲(chǔ)量高達(dá)27-85 Tg（圖3）。
　　除了碳儲(chǔ)量，這些海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的碳埋藏能力也是我們關(guān)注的重點(diǎn)。中國(guó)紅樹林每年的總碳埋藏量約為0.05 Tg/yr，海草床的總碳埋藏量為0.01-0.02 Tg/yr，鹽沼濕地的碳埋藏量為0.50 Tg/yr；我國(guó)無(wú)植被覆蓋的濱海灘涂的總碳埋藏量在0.28至1.5 Tg/yr之間（圖4）。
　　海岸帶藍(lán)碳系統(tǒng)通常具有非常低的甲烷排放量，但在某些特殊情境下，如低鹽度下，也能排放一定量的甲烷。中國(guó)紅樹林的總甲烷排放量為0.01 Tg/yr，但還需要進(jìn)一步計(jì)算中國(guó)其他海岸帶生態(tài)系統(tǒng)（尤其是鹽沼和濱海灘涂）中的甲烷排放量。除此之外，海岸帶藍(lán)碳系統(tǒng)還通過(guò)橫向潮流和地下水向相鄰沿海水域輸出了大量的碳。結(jié)合面積和碳埋藏?cái)?shù)據(jù)，本文估算了中國(guó)紅樹林和鹽沼的橫向碳通量分別為0.2 Tg/yr和0.9 Tg/yr（圖4）。
　　除了碳匯功能，這些海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)還具有重要的生態(tài)功能，對(duì)社會(huì)提供許多益處，如提供棲息地、調(diào)節(jié)和穩(wěn)定氣候、凈化水質(zhì)、保護(hù)水源、防洪、岸線穩(wěn)定、具有豐富生物多樣性和高生產(chǎn)力等服務(wù)功能。這些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值約為每公頃每年22萬(wàn)人民幣。
　　當(dāng)前，人類活動(dòng)導(dǎo)致了大量海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的喪失。在20世紀(jì)，全球海岸帶濕地由于人類活動(dòng)而減少了25-50%。自1950年代以來(lái)，中國(guó)的紅樹林總面積減少了一半。2021年，我國(guó)計(jì)劃在未來(lái)十年將紅樹林恢復(fù)到48,650公頃。這些恢復(fù)的紅樹林將每年進(jìn)一步吸收0.1 Tg的碳。自1950年以來(lái)，中國(guó)的鹽沼濕地大量損失，但是目前在國(guó)家層面還沒有相關(guān)的恢復(fù)措施和計(jì)劃。同時(shí)，我國(guó)每年有超過(guò)23,000公頃的灘涂濕地被開墾用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)、鹽田和城市擴(kuò)建，而海草床每年損失也有幾百到上千公頃。總之，過(guò)去70年來(lái)中國(guó)海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)總面積的大幅減少導(dǎo)致了其藍(lán)碳功能的明顯下降，保護(hù)我國(guó)現(xiàn)存的海岸帶藍(lán)碳系統(tǒng)可以避免每年0.47-1.79 Tg C的排放，這也是實(shí)現(xiàn)碳中和最具成本效益的“基于自然的解決方案”。
　　然而大部分的海岸帶濕地的生態(tài)恢復(fù)都是以提高濕地面積為目標(biāo)，忽視了生態(tài)質(zhì)量和生態(tài)功能的恢復(fù)。相對(duì)于紅樹林，中國(guó)有更大面積的鹽沼和灘涂濕地，如何保護(hù)和恢復(fù)這些海岸帶濕地對(duì)于海岸帶生態(tài)系統(tǒng)功能的提升至關(guān)重要。此外，我國(guó)海岸帶灘涂目前正面臨互花米草入侵的威脅。盡管互花米草入侵后的泥灘灘涂的碳匯功能增加，提升了其藍(lán)碳儲(chǔ)量，但是入侵導(dǎo)致了其他生態(tài)系統(tǒng)功能的改變，如底棲生物多樣性和鳥類多樣性的變化。因此，需要進(jìn)一步評(píng)估互花米草入侵后的綜合生態(tài)效應(yīng)。
　　除了保護(hù)和恢復(fù)之外，能夠增強(qiáng)這些海岸帶藍(lán)碳系統(tǒng)的碳匯功能并減少碳排放的管理實(shí)踐和技術(shù)也有助于碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。然而，大多數(shù)的研究都集中在陸地生態(tài)系統(tǒng)，很少有關(guān)濱海濕地增匯減排技術(shù)的研究。本文綜合了幾種有潛力提高濱海濕地藍(lán)碳功能的管理措施和技術(shù)，包括施肥措施、生物炭施加、鐵添加等。但是，其中一些技術(shù)措施也會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響，因此這些管理措施和技術(shù)需要在增強(qiáng)藍(lán)碳碳匯和保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)之間取得平衡。
　　綜述所述，中國(guó)海岸帶藍(lán)碳系統(tǒng)（BCEs）以鹽沼為主導(dǎo)，紅樹林和海草床面積較小，而無(wú)植被的濱海灘涂面積廣大。通過(guò)保護(hù)和恢復(fù)這些海岸帶藍(lán)碳系統(tǒng)以及通過(guò)管理措施和技術(shù)提高它們的碳儲(chǔ)存潛力，可以成為應(yīng)對(duì)氣候變化的一種基于自然的解決方案。盡管存在一些障礙需要克服，但保護(hù)和恢復(fù)中國(guó)海岸帶藍(lán)碳系統(tǒng)將是我國(guó)在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的一種經(jīng)濟(jì)有效的途徑。本文提出了未來(lái)的研究方向，以提高對(duì)海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的面積范圍、碳儲(chǔ)量、碳匯功能和固碳潛力的估計(jì)。積極采用基于自然的解決方案對(duì)抗氣候變化，為可持續(xù)未來(lái)奠定基礎(chǔ)。
　　相關(guān)研究成果的綜述論文已近期在線發(fā)表在Innovation（《創(chuàng)新》）（IF=32）期刊。華南植物園王法明研究員為該文第一作者，任海研究員和焦念志院士為該文通訊作者。論文鏈接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(23)00109-1
　　圖1. 論文圖摘
　　圖2. 中國(guó)典型的鹽沼與灘涂濕地植被分布情況及其藍(lán)碳碳匯途徑示意圖
　　圖3
　　圖4. 中國(guó)海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的垂直與水平尺度的年碳匯通量。（單位：Gg CGg C yr-1）
　　

2023-08-24

廣州地化所：高精度靜態(tài)測(cè)定¹⁸⁷Os, ¹⁸⁶Os, 和 ¹⁸⁴Os
——使用NTIMS的10¹³ Ω放大器和CDDs

　　在宇宙化學(xué)和地球化學(xué)研究中，準(zhǔn)確測(cè)定184Os/188Os，186Os/188Os和 187Os/188Os的比值至關(guān)重要。因?yàn)樗鼈兎謩e與184Os-180W、190Pt-186Os 和187Re-187Os 同位素體系相關(guān)。187Re-187Os 同位素體系是直接確定鐵隕石、金屬礦床、油氣和沉積地層絕對(duì)年齡的不可替代的定年工具。190Pt-186Os同位素體系作為示蹤行星核-幔相互作用的重要手段近二十年尤其受到關(guān)注。184Os-180W同位素體系是核形成、硅酸鹽分異、后期吸積過(guò)程等重要地質(zhì)過(guò)程的示蹤劑和計(jì)時(shí)器。同時(shí)，184Os是p過(guò)程同位素，因此也是太陽(yáng)系早期p過(guò)程同位素分布研究的重要手段。然而，精確測(cè)定184Os/188Os，186Os/188Os和 187Os/188Os比值卻是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因?yàn)檫@些同位素的自然豐度非常低，如184Os的自然豐度僅為0.0002%，分異行星的幔物質(zhì)中Re，Pt，Os 和 W元素的含量也比地球地幔更低。另一個(gè)挑戰(zhàn)是，對(duì)于一些珍貴樣品，可用于研究的樣品量很少(如珍貴的月球，火星或古老的、地球深部的樣品等)。到目前為止，對(duì)于Os總量為<1 ng或186OsO3ˉ 和 187OsO3ˉ離子束強(qiáng)度<150 mV的樣品，仍沒有一種高精度測(cè)定方法可以同時(shí)獲得以上三種比值，這極大地阻礙了太陽(yáng)系演化過(guò)程的研究。綜上所述，目前亟需發(fā)展一項(xiàng)新的技術(shù)以滿足這類樣品Re-Os、Pt-Os和Os-W 同位素體系的研究。
　　在過(guò)去的研究中，大多數(shù)測(cè)定方法是使用熱電離質(zhì)譜負(fù)離子模式(NTIMS)或多接收電感耦合等離子質(zhì)譜(MC-ICP-MS)的FCs聯(lián)接傳統(tǒng)的10 11 Ω放大器。當(dāng) 184OsO 3的信號(hào)低于0.1 mV時(shí)，F(xiàn)C聯(lián)接10 11 Ω 放大器則無(wú)法識(shí)別 184OsO 3的信號(hào)，對(duì) 186OsO 3和 187OsO 3 信號(hào) < 50mV的測(cè)定也無(wú)法獲得高精度數(shù)據(jù)。近年來(lái)，隨著10 12 Ω 和10 13 Ω 放大器的出現(xiàn)，國(guó)際同類實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了幾種應(yīng)用這些新型配置的Os同位素測(cè)定的NTIMS方法。因儀器配置FCs個(gè)數(shù)的限制，這些方法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定Os的7個(gè)同位素和O的三個(gè)同位素，而這對(duì)測(cè)定的準(zhǔn)確度和精度都十分重要。
　　中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王桂琴博士團(tuán)隊(duì)建立了一種新的靜態(tài)測(cè)定方法，組合利用 NTIMS的法拉弟杯(FCs)、10 12和10 13 Ω 放大器，以及離子計(jì)數(shù)器(CDDs)，實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)地同時(shí)地測(cè)定7個(gè)Os同位素的三氧化物、 198PtO 2和 195PtO 3 (監(jiān)測(cè) PtO 2和PtO 3的干擾)、 192Os 16O 2 17O和 192Os 16O2 18O (計(jì)算O 同位素組成)。這一新的靜態(tài)測(cè)定方法不僅避免了儀器在分析過(guò)程中的非線性信號(hào)變化引起的誤差，而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行中氧同質(zhì)異位干擾的準(zhǔn)確消除，提高了小樣量/低信號(hào)樣品的 184 Os/ 188 Os， 186Os/ 188Os和 187Os/ 188Os比值精度。使測(cè)定樣量減少到傳統(tǒng)方法的1/5以下仍可獲得高精度數(shù)據(jù)。這一新的方法尤其適用于小樣量/低含量樣品的高精度Os同位素測(cè)定。
　　方法亮點(diǎn)：
　　1. 組合使用FCs和CDD實(shí)現(xiàn)豐度相差極大的全部Os同位素測(cè)定；
　　2. 靜態(tài)測(cè)定所有Os同位素和O同位素組成，并同時(shí)監(jiān)控干擾元素。
　　研究成果以High-precision simultaneous measurement of 187Os, 186Os, and 184Os using 10 13 ohm amplifiers and CDDs on NTIMS為題發(fā)表于《Analytica Chimica Acta》 (G. Wang* (王桂琴), Y. Zeng(曾玉玲), L. Qi (漆亮), W. Liu(劉文貴), J. Xu(許繼峰), Analytica Chimica Acta，1278 (2023) 341721. DOI：10.1016/j.aca.2023.341721)。該研究獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局深空探測(cè)預(yù)研究項(xiàng)目等的支持。
　　論文鏈接
　　杯結(jié)構(gòu)和接收器組合優(yōu)勢(shì)圖
　　

2023-08-24

國(guó)家自然科學(xué)基金委共享航次計(jì)劃2022年度海洋地球物理科學(xué)考察實(shí)驗(yàn)研究海上作業(yè)任務(wù)圓滿完成

　　8月18日，隨著“實(shí)驗(yàn)6”號(hào)科考船順利返回廣州新洲碼頭，標(biāo)志著中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所（以下簡(jiǎn)稱“南海海洋所”）承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金委共享航次計(jì)劃2022年度海洋地球物理科學(xué)考察實(shí)驗(yàn)研究海上作業(yè)任務(wù)圓滿完成。本航次滿員60人，包括科考人員25人，來(lái)自國(guó)內(nèi)八家科研院所和高校，包括南海海洋所、海洋所、半導(dǎo)體所，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）、南方科技大學(xué)、浙江大學(xué)、中山大學(xué)。“實(shí)驗(yàn)6”號(hào)船隊(duì)及實(shí)驗(yàn)部工作人員共35人參加。
　　航次歷時(shí)45天，航程超6000海里，本航次在南海西南次海盆開展了大型三維海洋地震實(shí)驗(yàn)以及海洋地球物理綜合探測(cè)，主要任務(wù)包括被動(dòng)源海底地震儀和浮潛式海洋地震儀實(shí)驗(yàn)，二維主動(dòng)源海底地震實(shí)驗(yàn)，多道反射地震實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)源和被動(dòng)源海底電磁探測(cè)，以及沉積取樣、電視抓斗、物理海洋站位測(cè)量等，航次順利完成所有計(jì)劃任務(wù)，且部分任務(wù)超額完成。共投放被動(dòng)源海底地震儀（OBS）26個(gè)以及浮潛式海洋地震儀2個(gè)，投放主動(dòng)源OBS 35個(gè)站位并成功回收31個(gè)，投放海底大地電磁儀共34個(gè)站位并成功回收30個(gè)。開展1條480 km主動(dòng)源OBS測(cè)線，1條400 km多道反射地震探測(cè)測(cè)線，2條天然源海底電磁測(cè)線，1條近海底拖曳式可控源電磁探測(cè)以及1條600 km光纖拖纜實(shí)驗(yàn)。此外，執(zhí)行重力柱取樣2個(gè)站位，CTD全水深取樣2個(gè)站位，電視抓斗觀測(cè)海底站位4個(gè)，XCTD站位9個(gè)，XBT站位61個(gè)。此外，航次還創(chuàng)新性的利用電視抓斗成功回收一個(gè)未成功釋放的海底電磁儀。
　　據(jù)悉，此次航次聚焦西南次海盆殘留洋中脊的洋殼、巖石圈地幔、軟流圈、地幔轉(zhuǎn)換帶以及圈層界面精細(xì)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，攻關(guān)殘留洋中脊深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程及其淺部構(gòu)造巖漿響應(yīng)機(jī)制，揭示洋脊活動(dòng)、地幔柱以及俯沖過(guò)程對(duì)巖石圈-軟流圈動(dòng)力學(xué)的影響，對(duì)南海海洋地質(zhì)、物理海洋、海洋化學(xué)等多學(xué)科綜合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集，為南海西南次海盆由淺層到深部的精細(xì)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)研究提供了真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)和堅(jiān)實(shí)的觀測(cè)基礎(chǔ)。
　　

2023-08-23

南海海洋研究所提出馬里亞納俯沖動(dòng)力學(xué)演化新模式

　　近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所助理研究員程子華、研究員張帆、特聘研究員林間、副研究員張旭博，聯(lián)合自然資源部第二海洋研究所研究員丁巍偉，在馬里亞納俯沖起始后弧前擴(kuò)張關(guān)閉和弧后擴(kuò)張動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究發(fā)表于《構(gòu)造物理》（Tectonophys-ics）。
　　伊豆-小笠原-馬里亞納俯沖帶（IBM）是研究俯沖起始的最佳區(qū)域之一。在這個(gè)地區(qū)，較老的大洋巖石圈受到重力作用而俯沖到年輕的大洋巖石圈下。通過(guò)對(duì)弧前玄武巖和玻安巖的巖石地球化學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)俯沖起始時(shí)間是52個(gè)百萬(wàn)年前。關(guān)于IBM俯沖起始的機(jī)制，前人已經(jīng)做了廣泛的研究。然而，對(duì)于弧前的關(guān)閉和后續(xù)的弧后擴(kuò)張動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程的研究卻甚少。本研究結(jié)合了太平洋板塊運(yùn)動(dòng)方向在47個(gè)百萬(wàn)年間的變化（圖1），模擬了IBM俯沖帶從弧前擴(kuò)張關(guān)閉到弧后擴(kuò)張的演化過(guò)程（圖2）。
　　圖1 （a）馬里亞納俯沖帶地形圖；（b）52 Ma 板塊重建速度圖；（c）47 Ma 板塊重建速度圖。
　　黑色實(shí)線箭頭為板塊運(yùn)動(dòng)速度，紅色虛線箭頭為太平洋板塊相對(duì)IBM俯沖帶的速度分量。
　　圖2 自發(fā)俯沖起始及弧后擴(kuò)張模型演化圖。
　　（a）自發(fā)俯沖起始和0弧前擴(kuò)張；（b）弧前關(guān)閉和穩(wěn)定俯沖；（c）弧后擴(kuò)張開始；（d）持續(xù)弧后擴(kuò)張；（e）弧后擴(kuò)張停止。黑色箭頭表示5 Myr 后施加的水平速度。
　　部分熔融的抽取量顯示在每個(gè)圖的上方，紅色為洋殼熔融，藍(lán)色為含水地幔熔融。
　　根據(jù)模擬結(jié)果，研究人員發(fā)現(xiàn)在初始階段，由于重力作用，太平洋板塊沿轉(zhuǎn)換斷層開始俯沖和弧前擴(kuò)張，形成了IBM俯沖帶。在約5個(gè)百萬(wàn)年后，由于受到水平匯聚速度的影響，弧前擴(kuò)張逐漸關(guān)閉，與觀測(cè)結(jié)果一致。隨后，穩(wěn)定的俯沖形成，并在18個(gè)百萬(wàn)年發(fā)生弧后擴(kuò)張，這也解釋了30個(gè)百萬(wàn)年前四國(guó)海盆的形成。最后，由于弧后擴(kuò)張的作用，島弧在弧后盆地兩側(cè)裂解。
　　基于以上模擬結(jié)果，研究人員提出了一個(gè)新的演化模式。在約52個(gè)百萬(wàn)年時(shí)，由于重力作用，太平洋板塊沿著轉(zhuǎn)換斷層開始俯沖和弧前擴(kuò)張，形成了IBM俯沖帶；在約47個(gè)百萬(wàn)年時(shí)，太平洋板塊的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變，導(dǎo)致IBM俯沖帶受到水平方向的俯沖作用，關(guān)閉了弧前擴(kuò)張，并逐漸形成了穩(wěn)定俯沖；隨著俯沖的進(jìn)行，太平洋俯沖板塊后撤，引發(fā)了弧前閉合區(qū)域的弧后擴(kuò)張。最后，弧后擴(kuò)張導(dǎo)致島弧裂解，形成了現(xiàn)在的IMB島弧，同時(shí)在弧后盆地西側(cè)形成九州-帕勞洋脊殘留弧。
　　本項(xiàng)研究對(duì)于解釋溝-弧體系的演化具有重要意義，并有助于我們更好地理解完整的俯沖帶動(dòng)力學(xué)過(guò)程，即“俯沖起始-島弧裂解-弧后擴(kuò)張”。
　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.229999
　　

2023-08-23

深圳先進(jìn)院：成功構(gòu)建穿膜工程噬箘體，為胞內(nèi)菌防治提供治療新思路

研究以非模式沙門菌噬菌體selz為研究對(duì)象，通過(guò)CRISPR-Cas9構(gòu)建并篩選到具有高效穿越哺乳動(dòng)物上皮細(xì)胞的工程噬菌體selzHA-TAT，可用于胞內(nèi)感染細(xì)菌的清除，為臨床胞內(nèi)細(xì)菌感染治療提供新型治療方案。
　　8月19日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所合成微生物組中心馬迎飛團(tuán)隊(duì)以非模式沙門菌噬菌體selz為研究對(duì)象，通過(guò)CRISPR-Cas9構(gòu)建并篩選到具有高效穿越哺乳動(dòng)物上皮細(xì)胞的工程噬菌體selzHA-TAT，可用于胞內(nèi)感染細(xì)菌的清除，為臨床胞內(nèi)細(xì)菌感染治療提供新型治療方案，相關(guān)研究成果以Engineered phage with cell-penetrating peptides for intracellular bacterial infections為題發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊mSystems。
　　中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院客座博士研究生趙敏為文章的第一作者，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員馬迎飛和助理研究員譚新與重慶醫(yī)科大學(xué)余加林教授為共同通訊作者。
　　鼠傷寒沙門氏菌在感染過(guò)程中可進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖，造成感染遷延難愈。由于傳統(tǒng)抗生素難以有效進(jìn)入細(xì)胞，達(dá)到有效殺菌濃度；同時(shí)，隨著耐藥細(xì)菌全球流行，臨床上迫切需要一種新的方法來(lái)治療由耐藥菌引起的細(xì)胞內(nèi)感染。噬菌體作為細(xì)菌天敵，可用于治療耐藥菌感染，然而其進(jìn)入細(xì)胞的能力有限，極大地限制了其在治療胞內(nèi)菌感染中的應(yīng)用。近年來(lái)隨著合成生物學(xué)的發(fā)展，利用基因編輯技術(shù)構(gòu)建穿膜肽（Cell-penetrating peptide，CPP）展示工程噬菌體以殺滅胞內(nèi)菌成為可能。目前，關(guān)于噬菌體展示技術(shù)主要在大腸桿菌相關(guān)模式噬菌體開展。但自然界中噬菌體多樣性極高，研究人員對(duì)可修飾的結(jié)構(gòu)蛋白了解甚少及眾多未知功能基因等極大的限制了非模式噬菌體合成生物學(xué)改造的開展。
　　基于以上背景，團(tuán)隊(duì)通過(guò)生物信息學(xué)方法初步篩選到一株具有噬菌體展示潛力的非模式沙門噬菌體selz，并通過(guò)Western-Blot及電鏡拍攝進(jìn)一步驗(yàn)證了該噬菌體的GP94結(jié)果蛋白可用于短肽展示（圖1）。通過(guò)CRISPR-Cas9技術(shù)進(jìn)行基因編輯，獲得了7種不同穿膜肽展示的工程噬菌體，由于穿膜肽攜帶噬菌體進(jìn)入細(xì)胞受多種因素影響包括噬菌體大小、穿膜肽濃度、細(xì)胞類型等等。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過(guò)雙層平板測(cè)噬菌體滴度實(shí)驗(yàn)及激光共聚焦實(shí)驗(yàn)在不同細(xì)胞類型上進(jìn)行穿膜肽修飾工程噬菌體的穿膜功能篩選，成功篩選到一株可高效進(jìn)入上皮細(xì)胞的工程噬箘體selzHA-TAT（圖2），進(jìn)一步通過(guò)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該噬菌體可以用于治療胞內(nèi)沙門氏菌感染，為穿膜肽展示工程噬菌體用于胞內(nèi)菌防治工作提出了治療新思路。
　　該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院先導(dǎo)B、中科院定量工程生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院的資助。
　　圖1 Selz噬菌體展示短肽標(biāo)簽的驗(yàn)證
　　圖2 工程穿膜噬菌體在上皮細(xì)胞的穿膜效果
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2023-08-21

廣州地化所：造山帶中碳酸鹽熔體的起源：逆沖推覆碳酸鹽沉積物的深熔作用

　　碳酸鹽化地幔的部分熔融或源自地幔的硅酸鹽熔體的不混溶作用所產(chǎn)生的碳酸鹽熔體為深部碳循環(huán)的研究提供了更為直觀的視角。前人的研究將一些碳酸鹽熔體中的殼源地球化學(xué)信號(hào)歸因于加入深部地幔的俯沖物質(zhì)。然而，正如古詩(shī)中對(duì)石灰?guī)r所描述的那樣：“千錘萬(wàn)鑿出深山，烈火焚燒若等閑”，碳酸鹽巖石的熔點(diǎn)非常高。高溫高壓實(shí)驗(yàn)表明，在俯沖板片頂部碳酸鹽物質(zhì)的熔融條件也高于板片的溫壓梯度，使得它們可以通過(guò)島弧下的巖漿區(qū)域而被運(yùn)送到地幔深處如過(guò)渡帶的位置，在那里沉積碳酸鹽的信號(hào)會(huì)被地幔物質(zhì)所稀釋，難以形成保留了顯著沉積碳酸鹽化學(xué)特征的碳酸鹽熔體。因此，這些具有顯著殼源信號(hào)的碳酸鹽熔體的起源和形成機(jī)制需要進(jìn)行更為深入的研究。
　　中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地幔地球化學(xué)學(xué)科組汪程遠(yuǎn)博士、王煜研究員、徐義剛院士聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）劉勇勝教授、澳大利亞麥考瑞大學(xué)Stephen Foley教授，通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)離俯沖帶的燕山造山帶內(nèi)的新生代碳酸鹽熔體侵入巖脈（圖1）的分析討論，為以上問(wèn)題提出了全新約束。
　　圖1. （a, b）華北及陽(yáng)原地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造單元及樣品分布圖。（c, d）碳酸鹽熔體侵入巖脈BSE巖相圖（Ap=磷灰石；Pl=斜長(zhǎng)石；Kfs=鉀長(zhǎng)石；Qtz=石英；Pyx=輝石）
　　研究發(fā)現(xiàn)這些巖脈的地球化學(xué)特征與沉積灰?guī)r高度相似，其中可以看到大量來(lái)自地殼基底的捕擄晶。結(jié)合這些碳酸鹽侵入巖脈的Sr-Nd-C-O同位素特征（圖2），研究人員認(rèn)為它們和燕山造山帶的地殼基底物質(zhì)發(fā)生了同化混染，并伴隨大量的CO 2脫氣過(guò)程。
　　圖2. （a, b）陽(yáng)原碳酸鹽熔體侵入巖脈稀土及微量元素分布圖。（c, d）Sr-Nd-C-O同位素特征
　　這些巖脈中的鋯石的U-Pb年齡分布符合燕山造山帶巖石的特征（圖3）。這表明，它們不是被捕獲的華北碳酸鹽地層（這些地層形成與中生代之前，其中不會(huì)有~120Ma年齡峰的鋯石）。與漢諾壩碳酸巖中的鋯石不同，它們也不具有古亞洲洋特征的年齡峰，因此也難以用俯沖碳酸鹽沉積物底劈熔融的模型來(lái)解釋。結(jié)合燕山造山帶構(gòu)造特征分析，該研究認(rèn)為它們的源巖應(yīng)該是燕山造山帶中逆沖推覆的沉積灰?guī)r，由于新生代軟流圈上涌造成玄武巖熔體底侵加熱燕山造山帶基底，引發(fā)了沉積灰?guī)r的深熔作用。這也符合它們的微量元素及同位素特征。
　　圖3. 陽(yáng)原碳酸鹽熔體侵入巖脈中的鋯石的U-Pb年齡分布與漢諾壩碳酸巖、華北北緣、古亞洲洋地體中的鋯石年齡分布的比較
　　通過(guò)對(duì)全球顯生宙碳酸質(zhì)巖漿的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明該模型可以適用于很多造山帶中的碳酸巖熔體，這些熔體的Sr-Nd同位素（圖4）比板內(nèi)碳酸巖熔體更加演化，C-O同位素（圖4）也比板內(nèi)碳酸巖熔體重，說(shuō)明造山帶中的碳酸巖熔體大多來(lái)自沉積物熔融，且經(jīng)歷了和造山帶基底的同化混染及強(qiáng)烈的CO 2脫氣過(guò)程。這些熔體的微量元素特征（圖4）表明其起源深度較淺，地幔巖石對(duì)其化學(xué)特征的貢獻(xiàn)較低，不支持俯沖到地幔深部再循環(huán)的過(guò)程。
　　圖4. （a, b）全球顯生宙碳酸質(zhì)巖漿Sr-Nd-C-O同位素分布圖。（c, d）(Dy/Yb)N和δEu分布及MnO和Ni含量分布圖
　　對(duì)這些造山帶碳酸鹽熔體的時(shí)空分布統(tǒng)計(jì)（圖5）支持它們與大陸地殼的碰撞有關(guān)，而不是與大洋板片的俯沖有關(guān)：它們往往形成于造山帶后期拉張階段而非俯沖階段，且現(xiàn)代俯沖帶內(nèi)也少有碳酸鹽熔體記錄。
　　圖5. （a）基于侏羅紀(jì)古大陸重建的顯生宙造山帶碳酸鹽熔體的空間分布。（b）顯生宙造山帶碳酸鹽熔體的時(shí)間分布。（c）板內(nèi)及造山帶碳酸鹽熔體起源模式圖
　　事實(shí)上，由于CCD補(bǔ)償深度的存在，洋殼中的碳酸鹽沉積物較少，而大陸板塊邊緣形成了大量的碳酸鹽沉積物。我們的研究表明，這些大陸地殼邊緣形成的碳酸鹽沉積物可以是造山帶碳酸鹽熔體的重要來(lái)源，它們可以在造山過(guò)程中逆沖推覆到地殼深部并在后碰撞階段發(fā)生熔融，該過(guò)程伴隨大量的CO 2釋放并可能對(duì)大氣碳儲(chǔ)庫(kù)含量產(chǎn)生影響。該研究對(duì)造山帶碳酸巖中的稀土成礦過(guò)程同樣具有啟示意義。
　　該論文已發(fā)表在國(guó)際地球科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Earth and Planetary Science Letters》上，該研究主要受到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
　　論文信息：Wang, C.（汪程遠(yuǎn)）, Foley, S. F., Liu, Y.（劉勇勝）, Wang, Y.（王煜）, & Xu, Y. G.（徐義剛） (2023). Origin of carbonate melts in orogenic belts by anatexis of downthrust carbonate sediments. Earth and Planetary Science Letters, 619, 118303.
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2023-08-21

深圳先進(jìn)院：過(guò)繼細(xì)胞療法的挑戰(zhàn)和新技術(shù)

文章探討了腫瘤治療領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀以及相關(guān)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展情況
　　近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所萬(wàn)曉春研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Journal of Hematology & Oncology（IF=28.5）在線發(fā)表了綜述文章Challenges and new technologies in adoptive cell therapy。文章對(duì)現(xiàn)有的過(guò)繼免疫細(xì)胞療法（TIL、TCR-T、CAR-T、CAR-NK以及CAR-M等）在腫瘤治療領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀以及相關(guān)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行了探討，重點(diǎn)介紹了這些療法的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)、潛在的解決方案和相關(guān)的基礎(chǔ)/臨床研究進(jìn)展，并對(duì)未來(lái)如何增強(qiáng)這些過(guò)繼免疫細(xì)胞療法的臨床療效進(jìn)行了展望。深圳先進(jìn)院博士生張鵬超為本文第一作者，深圳先進(jìn)院萬(wàn)曉春研究員和章桂忠副研究員為本文共同通訊作者。
　　癌癥是人類健康的“頭號(hào)殺手”，每年奪取近千萬(wàn)人的生命。近年來(lái)，過(guò)繼細(xì)胞療法(Adoptive Cell Therapy, ACT)，特別是CAR-T療法，已經(jīng)徹底改變了癌癥治療格局，因而備受學(xué)術(shù)界專業(yè)人士和社會(huì)媒體的關(guān)注。與傳統(tǒng)的化療藥物不同，ACT是一種使用“活藥”的生物治療策略：病人的免疫細(xì)胞被收集，擴(kuò)增并在體外進(jìn)行工程改造，然后重新注入患者體內(nèi)；這些被改造的免疫細(xì)胞就像是訓(xùn)練有素的特種兵，可以在體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間追蹤、殺傷癌細(xì)胞。截至目前，已經(jīng)有8款CAR-T細(xì)胞療法獲批用于血液系統(tǒng)惡性腫瘤的治療，取得了革命性的突破。盡管如此，CAR-T細(xì)胞療法對(duì)實(shí)體瘤的治療效果卻未能讓人滿意，因此，在實(shí)體瘤治療研究領(lǐng)域，其他ACT，比如TIL、TCR-T、CAR-NK、CAR-M、CAR-γδT和CAR-NKT療法，由于它們獨(dú)有的一些優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注，目前正被廣泛的研究和開發(fā)利用（圖1），獲得了一些積極的成果。　
　　盡管這些ACT為實(shí)體瘤治療帶來(lái)了新的希望，但它們單獨(dú)使用時(shí)的療效很難預(yù)測(cè)。血液系統(tǒng)的癌細(xì)胞是分散在血液循環(huán)中的，過(guò)繼回輸?shù)腃AR-T細(xì)胞可以在血液循環(huán)中直接面對(duì)癌細(xì)胞，其單兵作戰(zhàn)能力可以充分發(fā)揮。然而，與血液瘤不同，實(shí)體瘤更像是有組織且布滿陷阱的恐怖基地。CAR-T細(xì)胞或其他過(guò)繼回輸?shù)拿庖呒?xì)胞盡管有以一當(dāng)十的能力，但它們一方面很難滲透到癌組織中，另一方面，即使進(jìn)入癌組織中需要面對(duì)數(shù)倍于己的癌細(xì)胞以及不利于其生存的營(yíng)養(yǎng)、代謝微環(huán)境的挑戰(zhàn)，也是勢(shì)單力孤，難以發(fā)揮預(yù)期的效果。因此，未來(lái)的ACT一方面應(yīng)該進(jìn)一步通過(guò)工程化或組合策略增強(qiáng)免疫細(xì)胞的單兵作戰(zhàn)能力，特別是滲透癌組織、拮抗腫瘤微環(huán)境抑制的能力，另一方面應(yīng)該考慮免疫反應(yīng)的系統(tǒng)性和協(xié)調(diào)機(jī)制，通過(guò)不同類型免疫細(xì)胞之間天然存在的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)特性構(gòu)建組合治療策略，從而增強(qiáng)ACT對(duì)實(shí)體瘤的控制能力（圖2）。
　　圖1. 常見ACT的臨床研究現(xiàn)狀及其靶點(diǎn)分布情況
　　圖2. ACT療法的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展方向
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2023-08-21

華南植物園闡明紅錐人工林隨林齡固碳速率和碳儲(chǔ)量變化規(guī)律

全球變暖已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，減少化石燃料燃燒和提升生態(tài)系統(tǒng)固碳能力對(duì)于減緩氣候變化至關(guān)重要。森林生態(tài)系統(tǒng)在陸地生態(tài)系統(tǒng)中固碳水平最高，因此森林被認(rèn)為是封存大氣碳和逆轉(zhuǎn)或減緩當(dāng)前全球變暖趨勢(shì)的有效方法，尤其在中國(guó)提出“雙碳”目標(biāo)的背景下。紅錐（ Castanopsis hystrix ）是一種廣泛分布于我國(guó)南方的鄉(xiāng)土樹種，在過(guò)去的幾十年里廣東和廣西的林業(yè)部門建立了紅錐人工林作為恢復(fù)該地區(qū)植被的主要造林策略，早在2020年就已種植了5萬(wàn)多公頃。然而，目前尚不清楚紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳能力是如何隨著森林年齡的增長(zhǎng)而變化的，目前對(duì)我國(guó)南方紅錐人工林長(zhǎng)期固碳能力的相關(guān)研究仍十分有限。圖.不同林齡紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量概念圖。
　　
　　全球變暖已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，減少化石燃料燃燒和提升生態(tài)系統(tǒng)固碳能力對(duì)于減緩氣候變化至關(guān)重要。森林生態(tài)系統(tǒng)在陸地生態(tài)系統(tǒng)中固碳水平最高，因此森林被認(rèn)為是封存大氣碳和逆轉(zhuǎn)或減緩當(dāng)前全球變暖趨勢(shì)的有效方法，尤其在中國(guó)提出“雙碳”目標(biāo)的背景下。紅錐（Castanopsis hystrix）是一種廣泛分布于我國(guó)南方的鄉(xiāng)土樹種，在過(guò)去的幾十年里廣東和廣西的林業(yè)部門建立了紅錐人工林作為恢復(fù)該地區(qū)植被的主要造林策略，早在2020年就已種植了5萬(wàn)多公頃。然而，目前尚不清楚紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳能力是如何隨著森林年齡的增長(zhǎng)而變化的，目前對(duì)我國(guó)南方紅錐人工林長(zhǎng)期固碳能力的相關(guān)研究仍十分有限。
　　中國(guó)科學(xué)院華南植物園鼎湖山站博士生李旭和博士后Luis Carlos Ramos Aguila在劉菊秀研究員的指導(dǎo)下，依托廣東省龍眼洞林場(chǎng)，通過(guò)測(cè)量紅錐人工林6、10、15、25和34年林齡的喬木層、林下植被層、凋落物層和土壤層碳儲(chǔ)量，發(fā)現(xiàn)喬木層、林下植被層、凋落物層、土壤層和紅錐林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量隨林齡穩(wěn)步增加。6、10、15、25和34年林齡的紅錐人工林喬木層碳儲(chǔ)量分別為29.17、56.18、85.60、132.19和157.79 Mg ha-1；生態(tài)系統(tǒng)總碳庫(kù)分別為68.11、106.11、136.13、187.34和226.14 Mg ha-1。從6年到34年林齡的紅錐人工林喬木層碳儲(chǔ)量增加了440%，而生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量增加了232%。同時(shí)，6-10、10-15、15-25和25-34年林齡間隔的固碳速率分別為675.28、588.35、465.98和284.39 g m2 year-1。研究表明，盡管紅錐人工林隨林齡的固碳速率降低了，但活生物量碳和土壤碳仍在繼續(xù)積累。該研究揭示了紅錐人工林植物和土壤隨林齡的固碳潛力，為華南地區(qū)人工林恢復(fù)和固碳能力評(píng)估提供參考依據(jù)。
　　相關(guān)研究成果以“Carbon storage capacity of Castanopsis hystrix plantations at different stand–ages in South China”為題已近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Science of the Total Environment（《整體環(huán)境科學(xué)》）（IF2022=10.8）上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園李旭和Luis Carlos Ramos Aguila為論文共同第一作者，劉菊秀為通訊作者。項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃等資助。論文鏈接：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv .2023.164974
　　
　　圖. 不同林齡紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量概念圖
　　

2023-08-17

華南植物園發(fā)布首個(gè)三倍體栽培香蕉T2T參考基因組

香蕉是當(dāng)今世界產(chǎn)量最高的水果，是熱帶、亞熱帶地區(qū)的主要糧食作物之一。栽培香蕉起源復(fù)雜，基因組雜合度高、分型困難，導(dǎo)致其基因組研究相對(duì)落后于其它栽培作物。三倍體香蕉是全球栽培香蕉的主力軍，其中Cavendish香蕉（ AAA ）因?yàn)橐子谶\(yùn)輸而被大量栽種，其產(chǎn)量約占據(jù)香蕉市場(chǎng)的50% 。Cavendish香蕉高質(zhì)量分型基因組的組裝和注釋將有助于深刻理解栽培香蕉的起源和馴化歷史，為香蕉種質(zhì)資源的遺傳評(píng)價(jià)和種質(zhì)創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這是首次報(bào)道三倍體栽培香蕉的高質(zhì)量分型參考基因組，是繼2012年首個(gè)野生芭蕉基因組草圖發(fā)表后，香蕉基因組學(xué)領(lǐng)域中又一里程碑事件。NLR抗性位點(diǎn)在小果野蕉（ MAv4 ）和巴西蕉基因組上的分布。
　　
　　香蕉是當(dāng)今世界產(chǎn)量最高的水果，是熱帶、亞熱帶地區(qū)的主要糧食作物之一。栽培香蕉起源復(fù)雜，基因組雜合度高、分型困難，導(dǎo)致其基因組研究相對(duì)落后于其它栽培作物。三倍體香蕉是全球栽培香蕉的主力軍，其中Cavendish香蕉（AAA）因?yàn)橐子谶\(yùn)輸而被大量栽種，其產(chǎn)量約占據(jù)香蕉市場(chǎng)的50%。Cavendish香蕉高質(zhì)量分型基因組的組裝和注釋將有助于深刻理解栽培香蕉的起源和馴化歷史，為香蕉種質(zhì)資源的遺傳評(píng)價(jià)和種質(zhì)創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　中國(guó)科學(xué)院華南植物園黃慧潤(rùn)副研究員、碩士研究生劉鑫以及熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所博士研究生Rida Arshad等，研究使用PacBio HiFi、ONT ultra-long和Hi-C測(cè)序數(shù)據(jù)，對(duì)巴西蕉（Cavendish的一個(gè)高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)品種）進(jìn)行了從端粒到端粒（telomere-to-telomere，T2T）且區(qū)分單倍型的從頭組裝（圖2A、2B）。三個(gè)組裝的單倍型基因組的大小分別為477.16 Mb、477.18 Mb和469.57 Mb，基因組總大小為1.42Gb。分別識(shí)別到19、17和17個(gè)端粒，除2號(hào)和10號(hào)染色體外均存在無(wú)端粒缺失染色體。經(jīng)過(guò)補(bǔ)洞后全基因組僅在BXJ2上存在2個(gè)gap。BXJ1、BXJ2和BXJ3組裝BUSCO評(píng)估分別為97.40%，97.80%和93.80%（圖2E）。BXJ1注釋了37,185個(gè)蛋白編碼基因，重復(fù)序列比例為53.76%。BXJ2注釋了37,241個(gè)蛋白編碼基因基因，重復(fù)序列比例為54.14%。BXJ3注釋了37,178個(gè)蛋白編碼基因，重復(fù)序列比例為55.13%。
　　巴西蕉雖然具有單系起源，但三套亞基因組間顯示出較大的差異，序列共線性水平較低（圖2F）。此外，在不同亞基因組的不同染色體上，發(fā)現(xiàn)存在部分明顯的易位，主要集中于1號(hào)、4號(hào)和7號(hào)染色體。隨后，科研人員對(duì)基因家族擴(kuò)張收縮歷史進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)與果實(shí)品質(zhì)及風(fēng)味相關(guān)的基因家族發(fā)生了顯著的擴(kuò)張，包括蔗糖/二糖/寡糖代謝通路、淀粉代謝通路以及芳香物質(zhì)合成相關(guān)通路。另一部分顯著擴(kuò)張的基因家族則富集到花粉發(fā)育通路，這可能和巴西蕉的單性結(jié)實(shí)和不育相關(guān)。科研人員進(jìn)一步對(duì)巴西蕉全基因組的抗性基因進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)相對(duì)野生芭蕉，巴西蕉中存在更少的抗性基因，特別是在3號(hào)以及10號(hào)染色體上的基因簇。長(zhǎng)期以來(lái)，枯萎病嚴(yán)重威脅香蕉生長(zhǎng)，作者發(fā)現(xiàn)3號(hào)抗性基因簇所在的區(qū)間正好位于此前報(bào)道的野生芭蕉抵抗枯萎病的QTL上，反映更少的抗性基因可能與巴西蕉易感枯萎病相關(guān)（圖3）。此外，科研人員首次在香蕉中解析了多倍體亞基因組的差異表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)亞基因組間呈現(xiàn)高度差異表達(dá)，進(jìn)一步印證了巴西蕉亞基因組之間的分化。三倍體香蕉基因組的成功解析為香蕉遺傳學(xué)和育種提供了重要資源。
　　由中國(guó)科學(xué)院華南植物園、熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所和廣西民族大學(xué)合作完成的題為“Telomere-to-telomere haplotype-resolved reference genome reveals subgenome divergence and disease resistance in triploid Cavendish banana”的研究論文于2023年8月在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Horticulture Research（《園藝研究》）上。這是首次報(bào)道三倍體栽培香蕉的高質(zhì)量分型參考基因組，是繼2012年首個(gè)野生芭蕉基因組草圖發(fā)表后，香蕉基因組學(xué)領(lǐng)域中又一里程碑事件。中國(guó)科學(xué)院華南植物園黃慧潤(rùn)副研究員、碩士研究生劉鑫以及熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所博士研究生Rida Arshad為論文共同第一作者。熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所博士研究生王旭和廣西民族大學(xué)李偉明副研究員參與了該項(xiàng)研究工作。中國(guó)科學(xué)院華南植物園葛學(xué)軍研究員和熱帶作物生物育種全國(guó)實(shí)驗(yàn)室-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所周永鋒研究員為論文通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金以及中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)戰(zhàn)略專項(xiàng)的資助支持。文章鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhad153
　　圖1. 巴西蕉
　　圖2. 巴西蕉基因組特征。
　　圖3. NLR抗性位點(diǎn)在小果野蕉（MAv4）和巴西蕉基因組上的分布。
　　

2023-08-17

華南植物園提出國(guó)家植物園可通過(guò)創(chuàng)新更有效地保護(hù)植物多樣性

　　近日，國(guó)際期刊The Innovation（影響因子32）發(fā)表了題為《National botanical gardens can play a critical role in global biodiversity conservation》的文章。華南國(guó)家植物園任海研究員為第一和通訊作者，英國(guó)皇家邱植物園科學(xué)部主任、牛津大學(xué)教授Alexandre Antonelli博士是共同作者。該文指出國(guó)家植物園是全球植物多樣性保護(hù)前沿的觀察哨和排頭兵，可以通過(guò)創(chuàng)新在全球生物多樣性保護(hù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。這是在華南國(guó)家植物園揭牌一周年之際，繼任海等在Trends in Plant Science上發(fā)表國(guó)家植物園與可持續(xù)發(fā)展關(guān)系之后，在國(guó)際期刊發(fā)表的第二篇關(guān)于國(guó)家植物園的文章。
　　豐富多樣的植物為人類提供干凈的空氣、清潔的水、豐富的食物、穩(wěn)定的氣候和舒適的環(huán)境。但由于人類的干擾和氣候變化，再加上植物自身的繁殖障礙，全球約有20–25%的植物受到了不同程度的威脅，進(jìn)而威脅了人類的生存。國(guó)際社會(huì)逐漸認(rèn)識(shí)到“搶救植物就是拯救人類自身”，世界各國(guó)均采取相應(yīng)措施來(lái)保護(hù)本國(guó)和全球的生物多樣性，聯(lián)合國(guó)也制訂了《生物多樣性公約》，以促進(jìn)生物多樣性保護(hù)、恢復(fù)與可持續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。
　　植物園是主要從事植物保護(hù)、科學(xué)研究、園林園藝、自然教育和資源利用的機(jī)構(gòu)。在應(yīng)對(duì)植物多樣性逐漸喪失的問(wèn)題上，植物園可以提供重要的科學(xué)支持、技術(shù)指導(dǎo)和材料支撐。近幾十年來(lái)，國(guó)家植物園已成為全球的植物多樣性遷地保護(hù)中心及前沿哨所，在協(xié)調(diào)保護(hù)和發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，同時(shí)在履行《生物多樣性公約》中發(fā)揮重要作用。
　　目前全球約有4500個(gè)植物園，其中43個(gè)國(guó)家和地區(qū)建有80多個(gè)國(guó)家植物園。中國(guó)于2022年在北京和廣州分別設(shè)立國(guó)家植物園和華南國(guó)家植物園，下一步將對(duì)接國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)構(gòu)建包含10–12個(gè)國(guó)家植物園的具有中國(guó)特色、世界一流、萬(wàn)物和諧的國(guó)家植物園體系。
　　在加強(qiáng)研究的過(guò)程中，發(fā)達(dá)國(guó)家的國(guó)家植物園往往側(cè)重于全面的生物多樣性保護(hù)和環(huán)境教育。相比之下，發(fā)展中國(guó)家的國(guó)家植物園在此方面還比較欠缺。
　　國(guó)家植物園是代表國(guó)家植物保護(hù)和研究水平的植物園，其主要功能就是對(duì)植物多樣性進(jìn)行保護(hù)、研究、科普和利用。國(guó)家植物園的核心工作是采取就地保護(hù)和遷地保護(hù)的方式，解除植物受到的脅迫，向公眾傳遞保護(hù)植物的理念，同時(shí)開發(fā)并利用花卉果蔬類、藥用保健類、作物品種及其野生近緣種類、環(huán)境改善類、工業(yè)原料類等資源植物。
　　國(guó)家植物園的全球使命包括：防止全球植物物種和遺傳多樣性喪失；阻止全球生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步退化；提高公眾對(duì)植物多樣性的價(jià)值及面臨的威脅的認(rèn)知；以實(shí)際行動(dòng)改善全球自然環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)自然資源的可持續(xù)利用。從國(guó)家植物園的全球使命可以看出，國(guó)家植物園可在相關(guān)的國(guó)際公約間起協(xié)同作用。
　　在保護(hù)、恢復(fù)和利用全球植物多樣性方面，國(guó)家植物園可以建立起國(guó)際、區(qū)域、國(guó)家等各種層次的合作伙伴關(guān)系，制訂和支持國(guó)際保護(hù)政策，加強(qiáng)全球植物保護(hù)能力，如國(guó)際植物園保護(hù)聯(lián)盟正在推進(jìn)的全球植物保護(hù)戰(zhàn)略（2022-2030）：對(duì)全球植物多樣性進(jìn)行編目、評(píng)估和信息共享，以保護(hù)珍稀瀕危植物；為植物多樣性保護(hù)制訂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；在植物園中收集并遷地保護(hù)盡可能多的物種及重要物種的遺傳多樣性；制訂并實(shí)施珍稀物種回歸和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)計(jì)劃。
　　在應(yīng)對(duì)氣候變化方面，國(guó)家植物園可以通過(guò)遷地保護(hù)以保護(hù)對(duì)氣候變化敏感的物種；評(píng)估并促進(jìn)生物多樣性對(duì)可持續(xù)發(fā)展、自然災(zāi)害防治和適應(yīng)氣候變化的益處；分享氣候變化對(duì)植物影響的信息；提供鄉(xiāng)土植物種植黃金規(guī)則十條，指導(dǎo)并提高人工造林的固碳量、生物多樣性和經(jīng)濟(jì)效益。
　　在支撐可持續(xù)發(fā)展方面，國(guó)家植物園可以對(duì)人類福祉有價(jià)值的植物進(jìn)行研究和利用；通過(guò)在植物園和社區(qū)內(nèi)開展自然教育和科學(xué)素養(yǎng)普及，提高公眾對(duì)植物多樣性價(jià)值的認(rèn)知并采取行動(dòng)。
　　國(guó)家植物園需要在植物保護(hù)政策、方案和優(yōu)先領(lǐng)域方面建立起全球性框架，同時(shí)在植物多樣性保護(hù)中建立全球伙伴關(guān)系并發(fā)揮聯(lián)盟作用，并為國(guó)家生物多樣性行動(dòng)計(jì)劃和具體的法律提供咨詢。以國(guó)家植物園為引領(lǐng)的遷地保護(hù)體系，應(yīng)在全球生物多樣性保護(hù)中找到合適的“生態(tài)位”，并通過(guò)發(fā)展全球伙伴關(guān)系和聯(lián)盟，在植物多樣性保護(hù)中發(fā)揮“1+1>2”的作用。
　　國(guó)家植物園發(fā)揮保護(hù)作用需要?jiǎng)?chuàng)新機(jī)制。國(guó)際植物園保護(hù)聯(lián)盟曾提出植物園保護(hù)國(guó)際議程，倡議全球植物園在保護(hù)植物、分享知識(shí)和資源的同時(shí)，通過(guò)公眾參與，教育激勵(lì)人們來(lái)共同應(yīng)對(duì)全球挑戰(zhàn)。英國(guó)皇家邱植物園在2021–2030規(guī)劃中提出，邱園將提供基于科學(xué)的知識(shí)和解決方案以保護(hù)生物多樣性，并保障自然資源的可持續(xù)利用，激勵(lì)人們保護(hù)自然世界，培育下一代專家，擴(kuò)大組織的影響力，影響國(guó)際輿論和國(guó)家政策。華南國(guó)家植物園提出研究、保護(hù)和加強(qiáng)可持續(xù)利用的植物資源以支持綠色發(fā)展（圖1）。面對(duì)生物多樣性保護(hù)的需求，全球國(guó)家植物園已開始利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析、保護(hù)遺傳學(xué)工具、基因編輯和生態(tài)修復(fù)技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行植物保護(hù)、利用和科普。
　　圖1 華南國(guó)家植物園（上）和英國(guó)皇家邱植物園（下）的溫室保育了數(shù)千種珍稀瀕危植物
　　每個(gè)植物園的定位和能力不同，但是全球植物園可以在國(guó)際植物園組織和國(guó)家植物園的引領(lǐng)下，在全球生物多樣性保護(hù)2020后框架下工作，通過(guò)創(chuàng)新體制機(jī)制，遏制植物物種和遺傳多樣性的喪失和全球自然環(huán)境的進(jìn)一步惡化，從而實(shí)現(xiàn)全球至2050年的生物多樣性保護(hù)目標(biāo)：與自然和諧共處，生物多樣性價(jià)值被承認(rèn)、保護(hù)、恢復(fù)和持續(xù)利用，最終實(shí)現(xiàn)全球生態(tài)安全，積極應(yīng)對(duì)氣候變化和可持續(xù)發(fā)展。
　　原文鏈接：
　　https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2666675823001066
　　

2023-08-09

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