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    科研進(jìn)展
    • 亞熱帶生態(tài)所環(huán)江站在《Science》發(fā)表letter文章強調被忽視的地下水泛濫風(fēng)險
      近日,中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統觀(guān)測研究站陳洪松研究員團隊在Science上發(fā)表題為Groundwater flooding risks overlooked的Letter評述,警示全球范圍內廣泛存在但常被忽視的的地下水泛濫風(fēng)險。近日,中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統觀(guān)測研究站(下稱(chēng)“環(huán)江站”)在Science上發(fā)表題為Groundwater flooding risks overlooked的Letter評述,警示全球范圍內廣泛存在但常被忽視的地下水泛濫風(fēng)險(圖1)。《道德經(jīng)》有云:水善利萬(wàn)物而不爭,而攻堅強者莫之能勝。水滋養了地球關(guān)鍵帶中的生命,使得地球以勃勃生機區別于已知其他星球的荒涼沉寂;但與此同時(shí),因水而成的洪澇災害也一直是社會(huì )發(fā)展的重大挑戰。以喀斯特地區為例,該類(lèi)型區僅占全球陸地面積的15%,卻為全球1/4人口提供淡水資源,對人類(lèi)福祉的貢獻無(wú)可替代。但同時(shí),喀斯特地區也飽受洪水困擾,尤其多為極具隱蔽性的地下水洪水。遺憾的是,截至目前,地下水泛濫風(fēng)險遠未引起公眾、學(xué)術(shù)界以及相關(guān)業(yè)務(wù)部門(mén)的足夠重視。為此,環(huán)江站伊朗籍博士后Hamid M. Behzad和聶云鵬研究員依托在伊朗和我國南方喀斯特地區的研究經(jīng)驗積累,結合全球范圍內其他非喀斯特地區相關(guān)研究成果,明確了地下水洪水的基本特征、巨大破壞力、易發(fā)區環(huán)境類(lèi)型與復雜成因,以及誘發(fā)污染物遷移對地下水安全的威脅。評述進(jìn)一步指出,由于地下水洪水與常規洪水在形成過(guò)程機制上存在明顯差異,傳統的防洪堤壩等措施幾乎無(wú)益于地下水洪水的防范。此外,地下水洪水過(guò)程監測的極度匱乏,不僅限制了基于詳實(shí)數據的預測模型構建,也限制了AI技術(shù)在無(wú)資料區洪水預報中功能的應用。據此,評述提出了以開(kāi)發(fā)低成本地下水監測與數據傳輸設備、構建地下水監測系統網(wǎng)絡(luò )為核心的舉措,同時(shí)深入解析植被及土地利用變化等對地下水過(guò)程的影響,服務(wù)于由業(yè)務(wù)部門(mén)制定、公眾參與、面向全球變化背景下地表和地下水資源可持續利用的綜合水管理計劃。本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃政府間國際合作重點(diǎn)項目和中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )優(yōu)秀會(huì )員項目資助。論文鏈接圖1 評述正文及喀斯特地區洪澇災害影像
      2024-05-03
    • 華南植物園闡述植物功能性狀與生物多樣性的多尺度連接
      ????了解生物多樣性的起源、分布規律和動(dòng)態(tài)變化的內在機制是現代生態(tài)學(xué)的關(guān)鍵問(wèn)題。基于功能性狀的生態(tài)學(xué)(Trait-based ecology)強調植物功能性狀在群落構建和生態(tài)系統功能中的重要性,然而,功能性狀也可以在更廣泛的時(shí)間和空間尺度上提供與生物多樣性的鏈接。因此,需要構建一個(gè)多時(shí)空尺度、基于植物功能性狀評估全球變化對生物多樣性影響的研究框架,以探究生物多樣性形成和維持的生理生態(tài)機制,助力未來(lái)氣候變化下生物多樣性的保護和預測。????中國科學(xué)院華南植物園植物生態(tài)與環(huán)境科學(xué)中心(PI葉清研究員)的劉慧副研究員,聯(lián)合群落生態(tài)、生態(tài)系統、生物多樣性、全球變化領(lǐng)域的多位科學(xué)家,提出了利用植物功能性狀從不同生態(tài)維度分析和預測生物多樣性的新視角,并同時(shí)考慮了演化和環(huán)境的影響(圖1)。文章主要觀(guān)點(diǎn):1)在植物個(gè)體和物種尺度,不同器官、種內和種間的性狀變異對于評估物種形成的生態(tài)演化動(dòng)態(tài)至關(guān)重要,其對氣候變化的響應也是物種生長(cháng)和死亡的關(guān)鍵;2)在群落尺度,基于功能性狀形成的生態(tài)位和適合度分化是當代物種共存理論的基礎,而尚具爭議的功能性狀與群落動(dòng)態(tài)之間的相關(guān)性則是深入了解生物多樣性維持的切入點(diǎn);3)在生態(tài)系統尺度,植物功能性狀和功能多樣性共同驅動(dòng)了生物多樣性-生態(tài)系統功能之間的鏈接,并可提供物種和生態(tài)系統水平的環(huán)境耐受閾值;4)在全球尺度,植物功能性狀可以揭示影響物種分布和全球生物多樣性的重要過(guò)程,如引起物種形成或滅絕的關(guān)鍵性狀,氣候多樣性-地理多樣性-生物多樣性之間的關(guān)系等。最后,作為和功能多樣性并列的系統發(fā)育多樣性,是生物多樣性的重要組成部分,也是物種微觀(guān)和宏觀(guān)演化的基礎。演化生態(tài)位保守性和環(huán)境共同影響了性狀及其可塑性,并且影響性狀之間的協(xié)同和權衡關(guān)系,從而導致環(huán)境變化下群落和生物多樣性的改變。????該研究系統總結了植物功能性狀在物種適應與共存、生物多樣性-生態(tài)系統功能、物種分布和全球生物多樣性中的作用的研究進(jìn)展,以整合功能性狀的理論和方法來(lái)研究生物多樣性,并討論了全球環(huán)境變化下功能性狀和生物多樣性相結合的未來(lái)研究趨勢。相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Biological Diversity上。論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bod2.12004圖1. 植物功能性狀與生物多樣性的多尺度鏈接????Biological Diversity是由中國科學(xué)院華南植物園2024年創(chuàng )辦的一本同行評議、開(kāi)放獲取的全英文國際期刊(前三年免版面費)。主編是中國科學(xué)院華南植物園主任任海研究員和英國萊斯特大學(xué)John Seymour (Pat) Heslop-Harrison教授。與國際知名出版商Wiley合作全球出版發(fā)行。本刊以生物多樣性保護與資源可持續利用為重點(diǎn),致力于發(fā)表生物多樣性研究領(lǐng)域原創(chuàng )性、開(kāi)拓性、應用性成果與前沿進(jìn)展,特別支持跨學(xué)科研究成果的發(fā)表,為生物多樣性研究領(lǐng)域的學(xué)者搭建國際性高水平學(xué)術(shù)交流平臺,并打造生物多樣性研究領(lǐng)域的綜合性國際旗艦期刊,共同推動(dòng)生物多樣性研究領(lǐng)域的進(jìn)步與發(fā)展。期刊網(wǎng)站:https://onlinelibrary.wiley.com/journal/29944139,歡迎感興趣的科研人員投稿!
      2024-04-30
    • 華南植物園繪制燕麥野生種基因密碼圖譜
      ????燕麥曾是土耳其安納托利亞地區小麥田中的雜草,在三千多年前被馴化,其基因組遺傳多樣性豐富,表現為基因組較大 (12.6 Gb,6x),具有類(lèi)似馬賽克的染色體鑲嵌結構,導致燕麥染色體結構變異的進(jìn)化事件知之甚少,而其二倍體野生種基因數量相似,是燕麥抗逆、適應性狀的基因寶庫。為此,珍稀瀕危植物保育研究組劉青團隊,采用基因組學(xué)技術(shù),組裝燕麥野生種基因組序列,開(kāi)展比較基因組學(xué)研究,研究結果加深人們對燕麥基因組起源的認識。????中國科學(xué)院華南植物園植物科學(xué)研究中心劉青副研究員等科研人員通過(guò)基因組測序和組裝,獲得高質(zhì)量的長(cháng)穎燕麥 (Avena longiglumis,2n = 2x = 14) 基因組3.85 Gb,注釋40,845個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因 (圖1),并獲得耐鹽的轉錄組數據,為燕麥耐鹽基因的開(kāi)發(fā)帶來(lái)新啟示。????比較基因組學(xué)研究發(fā)現,燕麥屬野生種——長(cháng)穎燕麥和異穎燕麥 (A. eriantha,2n = 2x = 14) 的共線(xiàn)性區域高度保守;二倍體野生種染色體易位發(fā)生在近端粒50 Mb的區域 (圖2),六倍體燕麥也存在類(lèi)似的基因組間易位;確定燕麥屬發(fā)生過(guò)post-rho全基因組復制事件。該研究重構禾本科早熟禾亞科的進(jìn)化史,為燕麥基因組輔助育種奠定重要的理論基礎,將推動(dòng)燕麥野生種質(zhì)資源應用。????相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Scientific Data和BMC Plant Biology上。華南植物園劉青副研究員 (第一作者) 和John Seymour Heslop Harrison教授為共同通訊作者,華南植物園涂鐵要副研究員、已畢業(yè)博士王梓維、碩士研究生熊圭參與該研究工作。該研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、中國科學(xué)院華南植物園海外知名學(xué)者項目的資助。論文鏈接:Liu et al. Scientific Data,2024,https://doi.org/10.1038/s41597-024-03248-6Liu et al. BMC Plant Biology,2023,https://doi.org/10.1186/s12870-023-04644-7圖1. 長(cháng)穎燕麥基因組特征分析圖2. 早熟禾亞科代表種祖先核型重建
      2024-04-29
    • 國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“牛羊營(yíng)養代謝平衡與甲烷減排技術(shù)”項目啟動(dòng)會(huì )在中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所召開(kāi)

      4月25日至27日, 十四五國家重點(diǎn)研發(fā)計劃畜禽新品種培育與現代牧場(chǎng)科技創(chuàng )新重點(diǎn)專(zhuān)項牛羊營(yíng)養代謝平衡與甲烷減排技術(shù)項目啟動(dòng)會(huì )在中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所召開(kāi)。4月25日至27日,“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“畜禽新品種培育與現代牧場(chǎng)科技創(chuàng )新”重點(diǎn)專(zhuān)項“牛羊營(yíng)養代謝平衡與甲烷減排技術(shù)”項目啟動(dòng)會(huì )在中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所召開(kāi)。項目管理部門(mén)和依托單位領(lǐng)導、專(zhuān)家組和項目成員等80余人參加了會(huì )議。26日上午開(kāi)幕式上,亞熱帶生態(tài)所黨委書(shū)記譚支良致辭。他代表牽頭單位對項目領(lǐng)導及專(zhuān)家的到來(lái)表示感謝,并表達了對項目團隊共同努力、確保項目高質(zhì)量完成的期望。隨后,中國科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展局農業(yè)科技辦公室副主任王竑晟通在線(xiàn)上會(huì )議對項目啟動(dòng)表示熱烈祝賀。他表示科發(fā)局將全力支持項目開(kāi)展研究工作,做好協(xié)調和支撐保障,確保項目順利開(kāi)展和各項任務(wù)圓滿(mǎn)成功。湖南省科學(xué)技術(shù)廳技術(shù)創(chuàng )新處調研員黃凱歌對各級專(zhuān)家與單位對此項目的支持和指導表示感謝。他指出項目進(jìn)行中要注意形成協(xié)同創(chuàng )新體系,形成跨學(xué)科且具有原創(chuàng )性的成果,在畜牧養殖高效低排放方面取得突破,加強成果轉化機制,共同推進(jìn)人才建設和畜牧業(yè)的長(cháng)遠可持續發(fā)展。最后,中國農村技術(shù)開(kāi)發(fā)中心專(zhuān)項管理團隊項目專(zhuān)員蔣立圍繞新形勢新要求、專(zhuān)項總體情況、專(zhuān)項管理做法及重點(diǎn)關(guān)注事項等方面作了關(guān)于專(zhuān)項組織實(shí)施的報告。他指出要強化擔當使命、制度建設、總結凝練和科研誠信,號召各方攜起手來(lái)、通力合作、奮力前行,共同落實(shí)產(chǎn)業(yè)科技理念,為加快建設農業(yè)強國和全面推進(jìn)鄉村振興做出新的更大貢獻。項目成員一致同意推選姚斌院士為項目專(zhuān)家組組長(cháng)。隨后,姚斌主持了AHC瘤胃甲烷排放監測設備(3.0版)揭幕儀式。項目首席科學(xué)家王敏研究員代表項目組作啟動(dòng)會(huì )匯報,從研究目標和考核指標、研究方案完善情況、研究?jì)热菖c任務(wù)分工、預期成果和績(jì)效分析、組織管理和保障措施、項目研究進(jìn)展情況和項目執行難點(diǎn),及應對舉措等方面匯報了項目執行與管理方案。項目咨詢(xún)和指導專(zhuān)家、中國工程院院士姚斌和印遇龍,教授姚軍虎、王軍軍、朱偉云、陳代文、林海、單安山,全國畜牧總站研究員劉桂珍,以及用戶(hù)代表潘翠、魏勇、李志才、宛博和白振川等人,對項目進(jìn)行了點(diǎn)評并就項目實(shí)施管理方案提出了針對性建議。26日下午,課題負責人研究員王敏,教授王佳堃、成艷芬、曹志軍、甄玉國等分別就研究目標和考核指標、研究?jì)热莺腿蝿?wù)分工、工作計劃和時(shí)間節點(diǎn)和課題研究總體進(jìn)展情況等進(jìn)行了匯報。與會(huì )的專(zhuān)家組成員圍繞實(shí)施方案、技術(shù)難度、驗收標準、協(xié)調推進(jìn)等一系列問(wèn)題展開(kāi)質(zhì)詢(xún)論證。專(zhuān)家針對各課題的匯報情況,從國家對項目立項初衷、項目的任務(wù)目標需要達到的要求、項目實(shí)施方案中的不足等進(jìn)行了關(guān)鍵點(diǎn)梳理,并對項目實(shí)施過(guò)程中可能會(huì )遇到的問(wèn)題,以及可以進(jìn)一步提升的內容提出了建設性意見(jiàn)。最后,王敏衷心感謝專(zhuān)家組提出的寶貴意見(jiàn),并表示將協(xié)同各課題組進(jìn)一步做好規劃、優(yōu)化實(shí)施方案細節。各參與單位表示將對本項目加強支持力度,團結協(xié)作,保質(zhì)保量完成各項任務(wù)目標。國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“牛羊營(yíng)養代謝平衡與甲烷減排技術(shù)”項目于2023年12月立項,項目參與單位包括中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所、浙江大學(xué)、南京農業(yè)大學(xué)、中國農業(yè)大學(xué)、吉林農業(yè)大學(xué)、中國農業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫研究所、蘭州大學(xué)、西南大學(xué)、河北農業(yè)大學(xué)、長(cháng)春博瑞科技股份有限公司等10家單位。項目將創(chuàng )新中國牛羊營(yíng)養代謝平衡和瘤胃甲烷減排的理論基礎,研發(fā)促進(jìn)能量利用和抑制甲烷生成的飼用添加劑產(chǎn)品,建立高效低排放節糧型日糧配制技術(shù),構建牛羊營(yíng)養增效調控技術(shù)體系,建成牛羊節糧高效低碳養殖的示范樣板,為“鄉村產(chǎn)業(yè)振興”“肉奶食物安全保障”和“雙碳”計劃等國家戰略的實(shí)施提供科技支撐。譚支良致辭(王昊昊 攝)王竑晟發(fā)言(李秋爽 攝)黃凱歌發(fā)言(王昊昊 攝)蔣立作報告(王昊昊 攝)領(lǐng)導和專(zhuān)家參加揭幕儀式(王昊昊 攝)王敏匯報(王昊昊 攝)參會(huì )專(zhuān)家及用戶(hù)代表進(jìn)行討論(王昊昊 攝)課題負責人匯報(謝欣 攝)參會(huì )人員合影(王昊昊 攝)
      2024-04-28
    • 廣州健康院許永團隊在CBP/p300的PROTAC降解劑研究中獲得進(jìn)展
      近日,中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院許永研究員課題組報道了一種新型的、高效的靶向CBP/p300的PROTAC降解劑,可用于治療急性髓系白血病(Acute myeloid leukemia,AML)。相關(guān)成果近日以“Discovery of Highly Potent and Efficient CBP/p300 Degraders with Strong In Vivo Antitumor Activity”為題發(fā)表在美國化學(xué)會(huì )(ACS)Journal of Medicinal Chemistry上。近日,中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院許永研究員課題組報道了一種新型的、高效的靶向CBP/p300的PROTAC降解劑,可用于治療急性髓系白血病(Acute myeloid leukemia,AML)。相關(guān)成果近日以“Discovery of Highly Potent and Efficient CBP/p300 Degraders with Strong In Vivo Antitumor Activity”為題發(fā)表在美國化學(xué)會(huì )(ACS)Journal of Medicinal Chemistry上。AML是常見(jiàn)的血液惡性腫瘤之一,嚴重威脅患者的生命健康。AML患者的五年總生存率低于40%,而且發(fā)病率隨著(zhù)年齡的增長(cháng)而增加。因此,臨床上亟需開(kāi)展基于新靶標、新機制的抗AML藥物研究。環(huán)磷酸腺苷反應元件結合蛋白(CREB)結合蛋白(CREBBP,CBP)及其高度同源的腺病毒EA1結合蛋白(EP300,p300)作為轉錄共激活因子與AML的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。近20多年來(lái),許多CBP/p300小分子抑制劑被報道。其中,CellCentric公司開(kāi)發(fā)的CCS1477率先進(jìn)入臨床1/2期研究,用于白血病、前列腺癌等癌癥的治療。然而,目前還沒(méi)有相關(guān)藥物上市。許永團隊長(cháng)期致力于CBP/p300小分子抑制劑的研究,并獲得了系統性的研究成果(Eur.?J.?Med.?Chem.?2018;Acta Pharmacol.?Sin.?2019;J. Med. Chem.?2022;Bioorg. Chem.?2024)。然而,CBP/p300小分子抑制劑會(huì )面臨兩個(gè)問(wèn)題:(1)化合物長(cháng)期暴露會(huì )導致耐藥;(2)化合物單獨靶向CBP/p300的HAT或BRD域可能無(wú)法完全消除其功能。因此,迫切需要一種新的策略,以獲得更有效的治療。蛋白降解靶向嵌合體(PROteolysis TArgeting Chimeras,PROTAC)是一種利用小分子來(lái)調節蛋白水平的靶向蛋白降解技術(shù)。PROTAC分子可以誘導靶蛋白與E3連接酶相互靠近并,使靶蛋白被泛素化,之后被蛋白酶體降解。在本研究中,我們選擇CCS1477作為CBP/p300的配體,沙利度胺作為E3連接酶CRBN的配體,設計合成了系列CBP/p300 PROTAC分子(圖1)。通過(guò)系統的構效關(guān)系研究和生物活性評價(jià),該團隊發(fā)現了兩個(gè)高活性的具有雙芳香環(huán)Linker的CBP/p300降解劑XYD190和XYD198(圖2)。這兩個(gè)降解劑可有效抑制AML細胞系MV4;11的增殖(IC50分別為1.8 nM和0.9 nM),并以CRBN和蛋白酶體依賴(lài)的方式高效地降解CBP和p300蛋白(DC50?< 2?nM)(圖2)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明,XYD190和XYD198可有效下調CBP/p300蛋白,并且對其它溴結構域家族和分子膠底物的蛋白水平無(wú)明顯影響。在MV4;11異種抑制瘤模型中,XYD190和XYD198可顯著(zhù)抑制腫瘤的生長(cháng)(TGI分別為88%和93%)(圖2)。本研究為AML的治療提供了一種采用新的作用機制的更優(yōu)的候選藥物。廣州健康院許永研究員和張巖副研究員為共同通訊作者,許永課題組博士研究生胡建康、碩士研究生徐鴻瑞和博士研究生吳天幫為本論文的共同第一作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃,國家自然科學(xué)基金,廣東省基礎與應用基礎研究項目,廣州市科技計劃項目,廣東省“一帶一路”聯(lián)合實(shí)驗室基金,中科院STS項目,中國博士后科學(xué)基金,廣東省博士后專(zhuān)項的支持。論文鏈接圖1. 靶向CBP/p300的PROTAC降解劑的設計策略圖2. XYD190和XYD198的結構及活性數據
      2024-04-26
    • 華南植物園在豆科德昭藤屬植物分類(lèi)學(xué)研究獲進(jìn)展
      ????豆科(Leguminosae)是被子植物中物種數量?jì)H次于菊科和蘭科的第三大科,許多種類(lèi)具有重要的經(jīng)濟、生態(tài)與社會(huì )價(jià)值。紫荊亞科(Cercidoideae)位于豆科較基部的位置,目前包含14屬約335種,主要分布于泛熱帶地區,其中就包括了從廣義羊蹄甲屬中拆分出來(lái)新近成立的德昭藤屬(Cheniella R.Clark & Mackinder)。該屬的屬名是為了紀念華南植物園陳德昭先生在豆科分類(lèi)學(xué)研究中的貢獻。德昭藤屬分布于中國南部-西南部、中南半島、南亞和馬來(lái)西亞,分布中心在我國廣東、廣西和云南,在Clark等人的定義里含10種3亞種。盡管形態(tài)學(xué)和孢粉學(xué)證據都表明德昭藤屬具有一系列的共衍征,明顯不同于其它廣義羊蹄甲屬植物,但該屬的界限、屬下種間分類(lèi)、種間系統發(fā)育以及關(guān)鍵性狀的演化仍模糊不清或存在爭議,需要進(jìn)一步研究。????中國科學(xué)院華南植物園植物科學(xué)研究中心張奠湘研究員、涂鐵要副研究員與英國皇家植物園(邱園)Alexandre Antonelli教授、美國史密森尼研究院文軍教授等多家單位研究人員展開(kāi)合作,結合形態(tài)學(xué)研究與質(zhì)體系統發(fā)育基因組學(xué)技術(shù),對德昭藤屬的所有已知種類(lèi)、與其形態(tài)上相近的部分顯托藤屬種類(lèi)以及紫荊亞科代表性種類(lèi)的系統關(guān)系進(jìn)行了研究。研究結果確定了德昭藤屬在紫荊亞科中的系統發(fā)育位置,并描述了3個(gè)新種以及2個(gè)新組合,將德昭藤屬的范圍擴大到15種3亞種。該研究還通過(guò)幼苗生長(cháng)實(shí)驗揭示了二裂的葉片形態(tài)是德昭藤屬的祖先性狀,全緣或微凹的葉片為衍生性狀。????該研究基于形態(tài)學(xué)和質(zhì)體系統發(fā)育基因組學(xué)證據對德昭藤屬物種進(jìn)行了系統發(fā)育分析與屬種界定,為德昭藤屬的分類(lèi)和起源演化等方面的研究奠定了基礎。相關(guān)成果近期已近期在線(xiàn)發(fā)表在植物分類(lèi)學(xué)經(jīng)典期刊Taxon上。華南植物園博士研究生古詩(shī)然為第一作者,涂鐵要副研究員為通訊作者,華南植物園已畢業(yè)碩士研究生曾求標和碩士研究生蔣凱文、英國皇家植物園(邱園)Ruth Clark博士、Oscar Alejandro Pérez-Escobar博士和Alexandre Antonelli教授、美國史密森尼研究院文軍教授等參與該研究工作。該項目得到了國家自然科學(xué)基金和廣東省林木種質(zhì)資源調查等項目的資助。論文鏈接:http://doi.org/10.1002/tax.13177圖1. 德昭藤屬與顯托藤屬的花部形態(tài)多樣性圖2. 德昭藤屬和顯托藤屬的葉與果實(shí)形態(tài)對比圖3. 基于葉綠體基因組序列重建的紫荊亞科質(zhì)體系統發(fā)育樹(shù)
      2024-04-26
    • ?廣州能源所在動(dòng)態(tài)地熱資源評估方法方面取得新進(jìn)展
      近日,中國科學(xué)院廣州能源研究所聯(lián)合中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中國石油大學(xué)(北京)、中石油深圳新能源研究院在地熱資源評價(jià)方法方面取得新進(jìn)展。該研究通過(guò)結合地下滲流數值模擬技術(shù)與高斯核密度估計方法,提出了動(dòng)態(tài)地熱資源評價(jià)新方法。近日,中國科學(xué)院廣州能源研究所聯(lián)合中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中國石油大學(xué)(北京)、中石油深圳新能源研究院在地熱資源評價(jià)方法方面取得新進(jìn)展。該研究通過(guò)結合地下滲流數值模擬技術(shù)與高斯核密度估計方法,提出了動(dòng)態(tài)地熱資源評價(jià)新方法。傳統的地熱資源評估方法,如美國地質(zhì)調查局(USGS)在20世紀70年代提出的體積法,雖然在早期項目評估中發(fā)揮了重要作用,但在處理地質(zhì)不確定性和開(kāi)采過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化方面存在明顯不足。該研究提出的新方法結合了數值模擬技術(shù)和高斯核密度估計(Gaussian Kernel Density Estimation ,KDE)方法,不僅考慮了儲層的非均質(zhì)性,還模擬了在儲層物性參數不確定性條件下的流體流動(dòng)和熱量傳遞過(guò)程,為地熱資源的動(dòng)態(tài)評估提供了一種新方法。其中,數值模擬是該方法的核心。通過(guò)模擬地熱儲層中的流體流動(dòng)和熱量傳遞過(guò)程,該方法能夠精確地模擬地熱系統在實(shí)際操作中的響應。這包括了對儲層幾何結構的復雜性、流體流動(dòng)的物理特性以及熱傳遞機制的綜合考慮。在使用該方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源評估過(guò)程中,采用了地下滲流數值模擬軟件Delft Advanced Research Terra Simulator(DARTS)。研究團隊成員田小明為該軟件主要開(kāi)發(fā)者之一。DARTS是一款基于有限體積法的多相多組分模擬器,集合了“基于算子的線(xiàn)性化方法”(OBL)、“約束壓力殘差法”(CPR)等多種高效算法,有效整體提升數值模擬過(guò)程的計算效率。地下滲流數值模擬軟件DARTS為了量化評估過(guò)程中的不確定性,該研究引入了高斯KDE方法。該方法可以估算在特定條件下(如熱突破閾值、固定儲層壽命和目標熱量產(chǎn)出)的概率密度函數,不僅提高了對地熱儲層復雜性的理解,還為資源評估提供了更可靠的概率分布。動(dòng)態(tài)地熱資源評價(jià)中的各項指標研究團隊通過(guò)在一系列簡(jiǎn)單均質(zhì)模型和復雜非均質(zhì)模型中的應用,展示了新評估方法的有效性。結果表明,增加生產(chǎn)井和注入井之間的距離,可以有效延長(cháng)儲層的使用壽命、提高最終生產(chǎn)井的溫度,并增加能量產(chǎn)出。此外,研究還發(fā)現,垂直于高滲透性河道進(jìn)行地熱對井的布置可提高儲層的產(chǎn)能,從而優(yōu)化井位布局策略。以Brugge模型為例進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源評價(jià)相關(guān)研究成果發(fā)表在地熱領(lǐng)域期刊Geothermics(論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2024.103017)。該論文的第一作者為廣州能源所地熱能研究室田小明,通訊作者為中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所孔彥龍和廣州能源所龔宇烈。研究獲得第三次新疆綜合科學(xué)考察項目、國家自然科學(xué)基金項目、中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )等項目的支持。
      2024-04-26
    • 廣州地化所:

      長(cháng)白山三萬(wàn)年前大噴發(fā)事件的初次厘定和精確定年

      大型爆炸式火山噴發(fā)能在短時(shí)間內釋放出巨量的能量、火山碎屑和火山氣體,通過(guò)引發(fā)地表降溫并改變水文循環(huán),從而對全球氣候和環(huán)境造成短暫但顯著(zhù)的影響。同時(shí),這類(lèi)事件也對人類(lèi)的生存和現代社會(huì )的運轉構成重大威脅(e.g.,2022年湯加火山噴發(fā))。了解火山過(guò)往的噴發(fā)歷史,能為掌握其活動(dòng)規律、判別其危險程度和進(jìn)行災害預警提供關(guān)鍵信息。長(cháng)白山是我國最具潛在噴發(fā)危險的一座大型復合式活火山,盡管過(guò)往的研究使人們對該火山有了較多的了解,但關(guān)于其完整的爆炸式噴發(fā)序列,至今仍未能可靠地建立。????近日,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所陳宣諭副研究員、徐義剛院士聯(lián)合中、英、德、韓等國科學(xué)家,利用顯微火山灰方法,首次在日本海沉積物中鑒定出長(cháng)白山三萬(wàn)年前一次大型噴發(fā)事件的產(chǎn)物。根據海洋火山灰獨特的化學(xué)成分(圖1),該研究判定其與長(cháng)白山火山口邊緣巨厚的火山浮巖(天文峰黃色浮巖,圖2)是同期噴發(fā)活動(dòng)的產(chǎn)物。天文峰黃色浮巖的噴發(fā)年齡一直是長(cháng)白山重要的未解之謎,過(guò)往各種定年方法給出的結果大相徑庭(年代估算從1千年到5萬(wàn)年都有,圖2)。本研究綜合利用海洋沉積物14C測年、火山灰年代學(xué)、貝葉斯年齡建模等方法,為黃色浮巖噴發(fā)提供了可靠的年齡制約(圖3),揭示了這一事件發(fā)生在距今29,948-29,625年以前(95.4%置信度)。????總結起來(lái),該研究識別出長(cháng)白山一次先前未知的重要噴發(fā)事件(約3萬(wàn)年前,火山灰傳播超600km),揭示了天文峰黃色浮巖的噴發(fā)年齡,修訂了長(cháng)白山十萬(wàn)年以來(lái)爆炸式噴發(fā)歷史(圖1d)。鑒于黃色浮巖噴發(fā)事件與區域乃至半球尺度的氣候突變事件(Heinrich Event 3,H3)在時(shí)間上耦合(圖4),該噴發(fā)的火山灰為闡明H3事件東亞環(huán)境響應的區域差異提供了關(guān)鍵的時(shí)間標志層。????該研究成果近期發(fā)表于國際地學(xué)期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》,研究受?chē)易匀豢茖W(xué)基金、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗室(廣州)人才團隊項目和同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室科研啟動(dòng)項目共同資助。????論文信息:Chen,X.‐Y.(陳宣諭)*,Xu,Y.‐G.(徐義剛),Tarasov,P. E.,Leipe,C.,Kim,J.‐H.,Yan,S.(嚴爽),Park,M.-H.,Chun,J.-H.,Chen,C.(陳聰),He,P.-L.(賀鵬麗),Blockley,S.P.E.,(2024). Revisiting the Tianwen Yellow Pumice (TYP) eruption of Changbaishan volcano: Tephra correlation,eruption timing and its climatostratigraphical context. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,129,e2023JB028563.論文鏈接:https://doi.org/10.1029/2023JB028563圖1. 日本海火山灰(13PT-P4_411)與天文峰黃色浮巖(TYP)在長(cháng)白山已知的火山灰中具有獨特且一致的主量元素組成。圖2. (b)天池火山口邊緣50米厚的天文峰黃色浮巖(TYP);(c)天文峰黃色浮巖過(guò)往的測年結果。圖3. 貝葉斯統計建模方法為(a)日本海沉積序列、(b)13PT-P4_411火山灰提供年齡估算。圖4. 古氣候記錄顯示天文峰黃色浮巖噴發(fā)(TYP)與區域乃至半球尺度氣候突變事件(Heinrich Event 3,H3)在時(shí)間上耦合。
      2024-04-25
    • 廣州地化所:生物降解和后期熱成熟作用疊加過(guò)程中原油極性雜原子化合物的轉化規律
      我國西部含油氣盆地如塔里木盆地、四川盆地等都屬于疊合盆地,其中許多油氣藏都經(jīng)歷了早期生物降解作用和后期熱成熟作用的疊加次生改造。以塔北哈拉哈塘地區為例,許多古油藏在海西晚期被大幅抬升,埋深升至800-2000米,油藏的溫度在30-75℃,原油廣泛遭受生物降解;之后油藏不斷沉降,現今埋深已超6000米,溫度達160℃左右,原油后期經(jīng)歷熱成熟作用(如圖1所示)。疊加次生改造會(huì )顯著(zhù)改變原油的性質(zhì),包括生物標志物,從而影響原油來(lái)源、成熟度和生物降解程度的判斷及油氣資源的評估。因此,深入研究生物降解和后期熱成熟作用疊加過(guò)程中原油中化合物的轉化規律對重建疊合盆地古油藏的地質(zhì)改造歷史至關(guān)重要。圖1. 塔北油藏Ha701井剖面及埋藏史前期中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所廖玉宏研究員課題組對生物降解和后期熱成熟作用疊加過(guò)程中原油中生物標志物的變化特征及原油再生氣潛力進(jìn)行了深入的探討。研究表明常用的油源對比指標會(huì )在某種情況下失效,如C27–29規則甾烷的分布會(huì )在中度生物降解階段失效,TT23/H30和H29/H30的比值會(huì )在嚴重生物降解階段失效。同時(shí)這些參數由于熱成熟作用改造而失去了指示油源的能力。遭受?chē)乐厣锝到獾脑凸浪愕牧呀鈿鈿怏w產(chǎn)量?jì)H為未經(jīng)歷過(guò)生物降解原油的25-50%。原油中極性化合物含有氮、氧和硫等雜原子基團,是原油的關(guān)鍵組分,蘊含著(zhù)豐富的地球化學(xué)信息,能用于判斷有機質(zhì)來(lái)源、沉積環(huán)境和原油成熟度。這些含雜原子的極性化合物對疊加次生改造作用較為敏感。其含量會(huì )隨著(zhù)生物降解程度的增加而顯著(zhù)增加,在嚴重生物降解的原油中可超過(guò)70%。目前,盡管針對單一生物降解或熱成熟作用影響下極性雜原子化合物的轉化規律已有若干研究報道,并且一些基于極性化合物的參數已被提出并能有效評估原油所經(jīng)歷的生物降解或熱成熟程度,但是這些研究忽略了多重次生改造作用的疊加效應,有些指標會(huì )在疊合盆地的應用中失真甚至失效。因此,揭示極性雜原子化合物在疊加次生改造過(guò)程中的分子轉化特征對于重建油藏的地質(zhì)改造過(guò)程具有重要意義。近期,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室FT-ICR MS儀器工程師蔣彬與廖玉宏研究員等對一套不同生物降解程度的遼河原油和油砂及其熱解產(chǎn)物中極性雜原子化合物的分子組成變化進(jìn)行詳細的分析。主要研究成果如下:(1)揭示了不同雜原子極性化合物在疊加次生改造過(guò)程中的分子轉化規律:對于典型O2類(lèi)化合物,輕度和中度階段的生物降解可導致O2酸類(lèi)化合物的增加(圖2a),而重度生物降解階段會(huì )導致脂肪酸分解為CO2,并使得1-4環(huán)的環(huán)烷酸含量增加(圖2b)。隨著(zhù)熱成熟度的增加,O2酸類(lèi)化合物含量持續下降,并在成熟度(Easy Ro)0.82-1.01 %之間發(fā)生快速裂解,生成正構烷烴(圖2b和2c);對于典型N1類(lèi)化合物,長(cháng)碳鏈的中性和堿性氮化合物比短鏈和較高縮合度的化合物更容易發(fā)生生物降解(圖3a)和熱裂解(圖3b)。(2)提出了基于極性化合物的適用于疊加次生改造作用下的生物降解和熱成熟度的新計算參數(圖4a),計算結果準確且適用范圍比常規的生物標志物指標更寬(EasyRo最高可達1.58%,圖4b)。圖2. O2類(lèi)化合物在疊加次生改造過(guò)程中的分子轉化規律與飽和烴的聯(lián)系。不同樣品中(a) O2類(lèi)化合物相對強度,(b)不同DBE值O2類(lèi)化合物相對強度和(c)飽和烴分布圖3. N1類(lèi)化合物在(a)生物降解作用和(b)熱成熟作用過(guò)程中的分子轉化規律。紅色和藍色分別表示的是在改造作用下化合物相對強度持續增加和減少圖4. 適用于疊加次生改造作用下的生物降解和熱成熟度模型及結果。(a)計算參數,(b)生物降解和熱成熟度參數的模擬結果本研究充分發(fā)揮了FT-ICR MS在分析極性雜原子化合物方面的無(wú)與倫比的優(yōu)勢(超高分辨率和質(zhì)量精確度),闡明了極性化合物在疊加次生改造作用下的分子轉化規律,進(jìn)而提出了基于極性化合物適用于疊加次生改造作用下的生物降解和熱成熟度的新計算參數。這些研究結果不僅展現了極性化合物在重建疊合盆地古油藏的地質(zhì)改造歷史方面的強大潛力,還為理解原油組分在地質(zhì)環(huán)境中經(jīng)歷的復雜地球化學(xué)變化提供了新的視角。該研究成果近期發(fā)表于國際期刊《Organic Geochemistry》上,得到了國家自然科學(xué)基金,中國科學(xué)院戰略重點(diǎn)研究專(zhuān)項基金和中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所“涂光熾優(yōu)秀青年學(xué)者”計劃B類(lèi)等項目的資助。論文信息:Jiang, B.(蔣彬); Liu, W.(劉衛民); Liao, Y.(廖玉宏); Peng, P. a(彭平安). Molecular transformations of heteroatomic organic compounds in crude oils caused by biodegradation and subsequent thermal maturation: Insights from ESI FT-ICR MS. Organic Geochemistry 2024, 188, 104741.論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2024.104741
      2024-04-25
    • 廣州地化所:四川盆地丁山鼻狀背斜五峰-龍馬溪組頁(yè)巖孔隙結構和頁(yè)巖氣產(chǎn)量非均質(zhì)性的控制因素
      ????繼在涪陵礁石壩的五峰-龍馬溪組頁(yè)巖氣勘探取得重大突破之后,近年來(lái)中國石化在四川盆地東南緣的丁山鼻狀背斜再次實(shí)現了大突破,丁山有望成為第二個(gè)“礁石壩”。盡管如此,該地區多個(gè)頁(yè)巖氣生產(chǎn)井的日產(chǎn)量存在顯著(zhù)差異(圖1B)。一般而言,隨著(zhù)埋深以及與齊岳山斷裂的距離增大,頁(yè)巖氣日產(chǎn)量有增加的趨勢,然而丁頁(yè)2井距離齊岳山斷裂最遠,卻有著(zhù)較低的頁(yè)巖氣日產(chǎn)量。為了厘清導致頁(yè)巖氣日產(chǎn)量存在顯著(zhù)差異的地質(zhì)條件,中國科學(xué)院廣州地化所廖玉宏研究員課題組對丁山地區多個(gè)勘探井和生產(chǎn)井的頁(yè)巖樣品進(jìn)行了系統的采集和分析。鉆井井包括較淺的安穩-1(AW-1)、三泉-1(SQ-1)和雙河-1(SH-1),五峰組底界深度大致為100米(范圍90~160 m),以及較深的丁頁(yè)1(DY-1)和丁頁(yè)3(DY3),其五峰組底界深度約為2100 m。這些鉆井與齊岳山逆沖斷裂的距離也不相同。研究團隊全面分析了這些頁(yè)巖樣品的有機質(zhì)豐度(TOC)、礦物成分、孔隙度以及孔隙結構,并探討了研究區的地質(zhì)條件對頁(yè)巖的物性特性和含氣性/產(chǎn)量之間的關(guān)系。圖1 丁山地區地質(zhì)和構造簡(jiǎn)圖(圖1B中的數字顯示頁(yè)巖氣日產(chǎn)量)????研究顯示,丁山鼻狀背斜的頁(yè)巖氣產(chǎn)量受到多種因素影響。地層抬升對頁(yè)巖儲層孔隙度的影響不顯著(zhù)(圖2A),表明區域差異性抬升和侵蝕對五峰-龍馬溪組頁(yè)巖巖心樣品的孔隙度影響很小。五峰-龍馬溪組頁(yè)巖的孔隙度和孔隙連通性隨著(zhù)與區域逆沖斷層距離的增加而提高(圖2B)。此外,頁(yè)巖氣含量與孔隙度正相關(guān)(圖2C),表明高氣含量在一定程度上阻礙了地層被壓實(shí)及擠壓導致的孔隙度降低。這一發(fā)現有助于解釋為何某些高孔隙度的頁(yè)巖儲層具有較高的頁(yè)巖氣產(chǎn)量。反之,高孔隙度也有利于頁(yè)巖氣從頁(yè)巖儲層中的釋放。圖2. 影響頁(yè)巖孔隙度的因素????頁(yè)巖物性研究發(fā)現,研究區的機械壓實(shí)作用是由埋藏深度引起的垂直應力和構造變形引起的水平應力共同作用的結果。圖3顯示,較淺的100米深度(AW-1、SQ-1和SH-1)的五峰-龍馬溪組頁(yè)巖樣品的無(wú)機孔(當TOC=0%)的總孔隙體積和比表面積均顯著(zhù)大于2100米深度的樣品(DY1,DY3),說(shuō)明埋深的增加導致孔隙體積和比表面積減小。此外,五峰-龍馬溪組頁(yè)巖的孔隙結構還受到齊岳山逆沖斷裂的影響(圖3)。逆沖斷裂附近的水平應力可誘發(fā)固體瀝青的塑性及脆性變形,安穩-1井中固體瀝青顆粒沿層理方向發(fā)育出良好的S形特征及不同寬度的裂隙(圖4A,B)。這種變形可能導致孔隙結構的破壞,進(jìn)而影響頁(yè)巖氣的存儲和流動(dòng)。AW-1、DY1、SQ-1、DY3和SH-1等鉆井距離齊岳山逆沖斷層的距離分別為約2 km、7 km、10 km、15 km和50 km,這些鉆井的頁(yè)巖樣品總孔體積(Vtotal)與TOC之間的線(xiàn)性回歸線(xiàn)的斜率分別為1.4、2.7、3.2、4.0和3.9。也就是說(shuō),距離齊岳山逆沖斷層越遠,頁(yè)巖的孔隙體積與有機碳含量的相關(guān)性越強,斜率越高;與斷層距離越近,頁(yè)巖的孔隙體積與有機碳含量的相關(guān)性越低,頁(yè)巖的孔隙體積與有機碳含量的相關(guān)性越弱,斜率越低,這表明水平應力的影響隨著(zhù)距離的增加而減弱。當距離大于15km時(shí),斷層的影響趨于不明顯。這一發(fā)現為在構造復雜區確定頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的甜點(diǎn)區提供了科學(xué)依據。圖3 頁(yè)巖孔體積–TOC線(xiàn)性關(guān)系????在陰極發(fā)光顯微鏡下,方解石晶體呈現橙紅色,這種顏色特征有助于識別和評估碳酸鹽礦物對頁(yè)巖孔隙結構的影響。研究發(fā)現,丁頁(yè)2井高碳酸鹽礦物頁(yè)巖層段的孔隙和微裂縫被方解石更顯著(zhù)地膠結而變得致密(圖4C,D)。因此,高碳酸鹽礦物頁(yè)巖層段的這種強烈的碳酸鹽膠結作用很可能會(huì )對研究區頁(yè)巖儲層的孔隙結構及頁(yè)巖氣的開(kāi)采產(chǎn)生影響。圖4 頁(yè)巖樣品的光學(xué)圖像和陰極發(fā)光(CL)顯微照片。????通過(guò)綜合分析,可以得出如下結論:在構造復雜區,為了實(shí)現頁(yè)巖氣的高效開(kāi)發(fā),最佳目標層位應當是有機碳豐富、黏土和碳酸鹽礦物含量低的頁(yè)巖層,且甜點(diǎn)區需要與區域逆沖斷層保持適宜距離(如15 km)。該研究揭示了頁(yè)巖氣產(chǎn)量、含氣性、孔隙結構以及地質(zhì)條件之間的復雜關(guān)系,也為揭示海相頁(yè)巖氣的富集機理和保存條件提供了有用的信息,對復雜構造區域的頁(yè)巖氣勘探也具有指導意義。研究得到了中國科學(xué)院先導專(zhuān)項(B類(lèi)和A類(lèi))的資助,研究成果近期發(fā)表在能源地質(zhì)領(lǐng)域國際期刊《International Journal of Coal Geology》,第一作者為助理研究員鄭益軍,通訊作者為廖玉宏研究員,共同作者還包括熊永強研究員、王云鵬研究員、彭平安院士和中國石化勘探開(kāi)發(fā)研究院無(wú)錫石油地質(zhì)研究所王杰博士。??????論文信息:Zheng,Y.(鄭益軍),Liao,Y.*(廖玉宏),Wang,J.(王杰),Xiong,Y.(熊永強),Wang,Y.(王云鵬),Peng,P.(彭平安),2024. Factors controlling the heterogeneity of shale pore structure and shale gas production of the Wufeng–Longmaxi shales in the Dingshan plunging anticline of the Sichuan Basin,China. International Journal of Coal Geology 282,104434.?論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.coal.2023.104434
      2024-04-25