土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统中最大碳库，SOC的保存和积累是维持粮食生产和应对气候变化危机的关键。土壤碳在空间和时间尺度上的定量变化研究被认为是陆地生态系统碳收支和全球碳循环研究中最具挑战性的问题。土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统中最大碳库，SOC的保存和积累是维持粮食生产和应对气候变化危机的关键。土壤碳在空间和时间尺度上的定量变化研究被认为是陆地生态系统碳收支和全球碳循环研究中最具挑战性的问题。金沙威尼斯欢乐娱人城亚热带农业生态研究所农田生态中心研究人员依托金沙威尼斯欢乐娱人城桃源农业生态试验站不同土地利用方式长期定位试验（1995年-），研究发现24年土地利用/覆被变化（LUCC）过程中，早期（农田<15年，自然恢复<10年）活性有机碳（LOC）显著下降，而稳定性有机碳（SSOC）显著增加，SOC整体变化不大；随后SOC、LOC和SSOC均呈现增长趋势，SSOC对SOC的增长起主导作用。自然恢复和农田土壤微生物残体碳对SOC的贡献比例较大，但两种土地利用方式下差异不显著。与农田相比，自然恢复土壤中较高的SOC含量归因于植物来源碳对SOC的贡献。优势菌群和土壤氮含量是调节农田和自然恢复土壤微生物源和植物源碳的主要生物和非生物因子。本研究在同一田块尺度揭示SOC时间变化规律及微生物调控机制，强调了植物和微生物来源碳对长期SOC固持的协同作用，提升了对亚热带红壤碳循环特征的认识，并为全球基于自然的气候解决方案提供科学依据。该项研究近期以题为Differential contribution of microbial and plant-derived organic matter to soil organic carbon sequestration over two decades of natural revegetation and cropping发表在土壤学领域一区期刊Science of the Total Environment上。该研究得到了国家生态科学数据中心和国家重点研发等项目的共同资助。论文链接农田和自然恢复土壤有机碳时间演替及来源分析概念图
在过去的数百年间，人们普遍相信“岩浆房”存在于在火山地壳的内部，如仓库一般储藏着大规模处于熔融状态的岩浆。但从本世纪初以来，随着人们对火山过程和岩浆活动的理解不断加深，该传统理论逐渐被一个新的模型所替代，即：跨地壳的岩浆系统主要由晶粥主导；火山是一个由晶粥组成的、垂直扩展且不稳定的系统，而熔融物质仅存在于整个岩浆系统的最顶部。该模型的提出基于对大量现存火山的物理化学、岩石学、火山学研究以及地质观察，但对该模型的进一步研究和验证遇到了许多问题，例如现代地球物理成像技术无法识别地壳内小规模（小于1 km）的熔融物质，而元素分布的不均匀性和局域解耦现象也降低了地球化学手段在一些结晶历史复杂地区的准确性。这些问题使人们对地质过程的准确描述变得困难重重。图1：加州长谷流纹岩斑晶黑云母（Bt）的环带为精确解译火山系统的构造以及相应的岩浆演化过程，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所何宏平院士团队的杨宜坪博士和席佳鑫博士研究生等，深入探究了长谷火山地区流纹岩中黑云母斑晶的结构和成分对其结晶环境的温度、压力、深度和氧逸度等条件的响应。实验表明，该地区的黑云母均具有成分环带，核心区域富含Si、Mg和K，而边缘区域则贫乏Fe、Ti和Al（图1）。通过微区X射线衍射、拉曼光谱和透射电子显微镜等微区结构分析，发现斑晶黑云母的核心呈现有序的2M1多型结构，而边缘则显示无序特征（如图2）。结构特征说明，样品黑云母的核心生长于高温高压的平衡结晶条件下，而其外侧环带则生长于低压下快速结晶的过程中。结合地球化学数据，黑云母斑晶至少经历两阶段结晶——即核部于高温的深源岩浆储库缓慢平衡结晶，边部于浅部晶粥中在二次活化和喷发过程中快速非平衡结晶——的机制得以揭示。该研究用云母的成分和结构环带还原了长谷火山口深源岩浆由地幔和下地壳上涌至浅部地壳（以冷却的晶粥形式储存），后经历岩浆混合和再活化后快速喷发至地表的全过程。图2：透射电镜下黑云母核部（a-b）和边部（c-d）的结构差异基于上述结果，研究首次提出了火成岩深源斑晶的矿物“结构环带”。该特征可作为一种重要的、高敏感性的平衡指标和温压计，应用于重建岩浆火山系统的结构、结晶期次和环境条件中。结构环带和成分环带的有机结合，可为理解流纹岩岩浆的管道系统结构及喷发历史提供重要见解，为通过矿物学研究追溯火山演化提供新途径。图3：长谷火山口下伏岩浆通道的结构及流纹岩浆的喷发过程相关成果近期发表于国际地学权威期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》，该项研究成果获得了国家自然科学基金、CAS青年创新促进会、广州市科技计划项目资助、广东省科技计划项目和金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所所长基金等项目的联合资助。论文信息：Jiaxin Xi (席佳鑫),Yiping Yang* (杨宜坪),Huifang Xu (徐慧芳),Haiyang Xian (鲜海洋),Fabin Pan (潘发斌),Shan Li (李珊),Shuo Xue (薛硕),Yonghua Cao (曹永华),Jianxi Zhu (朱建喜),Hongping He (何宏平),Reconstruction of Magma Plumbing System and Regional Magmatic Processes via Chemical and Structural Zoning of Biotite in Rhyolite from Long Valley,CA. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,2024,129(9).论文链接：https://doi.org/10.1029/2024JB029205
2024年9月20日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院刘晶研究组与成都大熊猫繁育研究基地合作，在Science advances期刊在线发表了题为Generation and Characterization of Giant Panda Induced Pluripotent Stem Cells的最新研究成果。2024年9月20日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院刘晶研究组与成都大熊猫繁育研究基地合作，在Science advances期刊在线发表了题为“Generation and Characterization of Giant Panda Induced Pluripotent Stem Cells”的最新研究成果。该研究利用重编程技术成功建立了大熊猫成纤维细胞来源的诱导多能干细胞系（iPSCs），并从多维度揭示了大熊猫iPSC独特的细胞特征，进一步讨论了大熊猫iPSCs在物种保护和疾病治疗中潜在应用价值。大熊猫作为中国特有珍稀的国宝级动物，一直以来都受到全球的高度关注。因为数量稀少，繁殖困难等原因，其种群保护和扩大一直是国家关注的重点。为了更好地保护大熊猫，科学家们在努力探索新的方法和技术。在此项研究中，研究团队经过多年的努力和积累，成功将大熊猫皮肤成纤维细胞重编程为诱导多能干细胞。这些大熊猫iPSCs不仅能在体外培养条件下稳定增殖传代，还能在体内和体外分化条件下，产生三个胚层各种不同类型的细胞，展现出很好发育潜能。研究团队进一步对大熊猫iPSCs的转录组、表观遗传组进行了测序和解析，结果显示大熊猫iPSCs具有经典始发态干细胞的基本特征，同时具有与其他物种不同的特异基因表达模式。研究团队对大熊猫iPSCs体外维持条件进行了研究，开发了大熊猫iPSCs维持特异性培养条件，并部分揭示了大熊猫始发态干细胞多能性维持的信号调控网络。此次大熊猫多能干细胞研究的突破性进展，不仅丰富了人类对大熊猫干细胞生物学特性的认识，也为未来大熊猫疾病治疗、大熊猫的繁育及扩群提供了新的技术途径。首先，通过将诱导多能干细胞分化为特定的功能性细胞类型，可以用于治疗大熊猫的一些遗传疾病和损伤。其次，可以利用大熊猫iPSC细胞进一步在体外获取全能干细胞、原始态多能干细胞、原始生殖细胞和生殖细胞甚至类囊胚等，为大熊猫的繁育提供重要的“种子细胞”来源。此外，大熊猫诱导多能干细胞技术还有助于大熊猫遗传资源的存储和保藏，为未来大熊猫保护和扩群工作提供技术支撑。论文通讯作者是金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院研究员刘晶、助理研究员王鲁勤和成都大熊猫繁育研究基地研究员侯蓉。成都大熊猫繁育研究基地刘玉良研究员、金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院博士研究生张世豪为该文的共同第一作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家林业和草原局等项目的资助。论文链接大熊猫诱导多能干细胞研究模式图
茜草科（Rubiaceae）是被子植物第四大科（以物种数计），含71族、580属、约14000种。茜草科植物除了具有较高的物种多样性以外，另一个有趣的现象是该科具有极高比例的单型族和单型属，即许多族或属下仅含1个物种。已有研究表明，茜草科中单型属的占比高达34.5%。由于部分茜草科类群未被充分研究，该科植物中是否存在更多的单型族或单型属还未可知。 金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园涂铁要、张奠湘等学者联合广东省林业科学研究院谢佩吾副研究员、美国国家标本馆Jun Wen教授、瑞典自然历史博物馆茜草科专家（Sylvain G. Razafimandimbison）等对采自广东、广西、云南以及越南、马来西亚、尼泊尔、泰国等地的茜草科水锦树属等类群进行了详细的形态学和分子系统学研究，研究结果表明水锦树属并非单系类群，其中垂枝水锦树和丁茜族互为姐妹类群，但是未发现二者之间存在明显的共衍征。和其它9个近缘族相比，垂枝水锦树不仅系统发育位置独立于茜草科其它各族，其形态特征也十分独特：叶二列排列或3-4枚轮生；花序复伞圆锥状；柱头棒状、具花粉二次呈现现象；子房二室、胚珠多数；蒴果室背开裂；种子三角锥形等。基于垂枝水锦树在茜草科中独立的系统位置和独特的形态特征，新成立茜草科1新族、1新属和1新组合，即棒柱茜族（Clavistigmateae T. Y. Tu et P. W. Xie）、棒柱茜属(Clavistigma T. Y. Tu et P. W. Xie)和垂枝棒柱茜(Clavistigma pendulla (Wall.) T. Y. Tu et P. W. Xie)。至此，茜草科中族和属的总数分别达到72族和581属。 该研究结果提示应当优先对茜草科中一些形态独特的种类开展经典分类学和分子系统学研究以不断完善茜草科族一级和属一级分类系统，同时，此类研究对茜草科植物的生物地理起源和物种分化模式也具有重要科学意义。相关研究结果已近期在线发表于生物多样性专业期刊Biological Diversity（《生物多样性》）上。华南植物园涂铁要副研究员为论文第一作者，广东省林业科学研究院谢佩吾副研究员为论文通讯作者。该研究得到了广东省林木种质资源调查项目和国家自然基金项目的支持。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bod2.12013图1. 茜草科木兰茜亚科系统发育；图2. 垂枝水锦树和丁茜形态特征；图3. 木兰茜亚科族一级分化时间。
稻田和旱地作为我国两类最主要农业土地利用类型，同步分布于中国东部粮食主产区，并担负着我国大宗农产品生产的重任。稻田长期淹水耕作下土壤水分条件显著区别于旱地土壤，系统研究跨气候带尺度稻田和旱地土壤有机碳形成途径与保护机制，对我国东部粮食主产区耕地地力和土壤固碳减排管理均具有重要意义。稻田和旱地作为我国两类最主要农业土地利用类型，同步分布于中国东部粮食主产区，并担负着我国大宗农产品生产的重任。稻田长期淹水耕作下土壤水分条件显著区别于旱地土壤，系统研究跨气候带尺度稻田和旱地土壤有机碳形成途径与保护机制，对我国东部粮食主产区耕地地力和土壤固碳减排管理均具有重要意义。亚热带农业生态所苏以荣研究员、陈香碧研究员团队，运用区域调研、生物标识物分析结合同位素示踪模拟试验，系统解析了我国东部跨气候带尺度稻田和旱地土壤有机碳积累差异、形成途径及其内在机理。近5年来，发表SCI论文9篇，包括Global Change Biology、Biology and Fertility of Soils、Agriculture,Ecosystems and Environment、Soil and Tillage Research、Catena、Journal of Soils and Sediments、European Journal of Soil Science等期刊。进展一：明确了长期农业利用塑造的土壤碳氮磷含量和计量比特征基于大样本分析，发现我国东部四个气候带相邻稻田、旱地和林地表层土壤C、N、P的含量和计量比呈现大致一致的特征：与相邻林地相比，长期旱地利用降低C含量、增加P含量，造成C:N、C:P和N:P降低；稻田较林地C、N、P含量均增加，但N、P增加幅度高于C，导致C:N、C:P降低；南方比北方对农业利用的响应更强烈。区域尺度上土壤元素限制规律：四个区域旱地均呈现出的C、N限制和P富集，亚热带林地表现为P限制，暖温带地区C、N限制（图1）。图1 四个气候区土壤碳氮磷赋存规律进展二：阐明了稻田和旱地土壤有机碳的来源和稳定性规律，揭示了稻田比旱地土壤具有强有机碳积累能力的微生物学机理分析四个气候带240对相邻稻田和旱地土壤有机碳含量，发现稻田土壤有机碳积累效率比相邻旱地土壤高39%~127%，且以亚热带地区差异最大，突出了该区稻田土壤强大的固碳能力。进一步量化了两类土壤中植物残体和微生物残留物来源碳对总有机碳积累的贡献，发现长期稻作下土壤积累的有机碳以植物残体（33%~54%）大于微生物残留物（28%~36%），而旱作下以微生物残留物（40%~59%）大于植物残体（19%~42%），且稻田土壤中植物残体来源碳的数量是旱地土壤的3.3倍，即稻田土壤突出的碳固持能力归因于植物残体大量积累。基于此，构建了稻田和旱地土壤有机碳形成途径的理论模型（图2）。图2 稻田和旱地土壤有机碳形成途径机理论证：采用短期18O-H2O示踪培养试验，监测土壤“老碳”的微生物代谢过程，发现：与旱地土壤相比，稻田土壤微生物的生长速率更高、呼吸速率更低，使得其土壤微生物碳利用效率更高。尽管如此，稻田较旱地土壤微生物对碳源的摄取效率低，表明稻田土壤有机碳转化和积累过程微生物参与程度较低。基于短期13C标记培养试验，监测微生物对“新碳”的合成代谢过程，发现：稻田土壤13C标记微生物活体碳含量是相邻旱地的38%~71%，进而引起稻田13C标记微生物残体碳含量是旱地的26%~55%，尤其是真菌残留物的含量远低于旱地土壤。因此，稻田较旱地土壤拥有更高的有机碳含量是由于其更弱的微生物碳摄取强度和代谢效率（图3）。图3 稻田和旱地土壤微生物对碳源合成代谢概念图进展三：从团聚体和矿物保护、微生物代谢角度，阐释了南方和北方农田土壤有机碳保护的差异机理南方和北方气候条件、土壤属性、耕作频率差异极大，可能影响土壤有机碳积累的团聚体和矿物保护以及微生物代谢过程。采用密度和粒径分级结合同位素示踪试验，发现：团聚体保护态有机碳对稻田和旱地全土有机碳积累的贡献从北到南减少；游离矿物结合态有机碳的贡献率呈递增趋势；微生物残体碳对游离矿物结合态有机碳的贡献率从北到南增加。因此，我国东部北方农田土壤有机碳积累受团聚体保护主导，南方受矿物保护主导，且北方微生物合成代谢对有机碳积累的参与程度弱于南方（图4）。图4 南方和北方农田土壤有机碳保护机制论文链接：1 2 3 4 5 6 7 8 9
近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院孔祥谦研究员与山东大学药学院侯旭奔副教授团队合作，以“Development of a First-in-Class DNMT1/HDAC Inhibitor with Improved Therapeutic Potential and Potentiated Antitumor Immunity”为题在美国化学会期刊Journal of Medicinal Chemistry上发表论文，报道了一系列新型、高效的DNMT1/HDAC双效抑制剂。表观遗传修饰异常是恶性肿瘤发生、发展的关键驱动力。其中，启动子区DNA过度甲基化和组蛋白乙酰化缺失在癌症中广泛存在，是导致肿瘤转录失调和异常谱系分化的重要因素。目前，已有多种DNA甲基转移酶(DNMTs)和组蛋白去乙酰化酶(HDACs)抑制剂获批用于血液系统肿瘤治疗。然而，这些药物的代谢稳定性差，治疗窗口窄，实体瘤治疗效果不足，临床治疗亟需发现新型表观遗传药物或探索联用方案。在该研究中，团队通过融合DNMT1和HDAC抑制剂的关键药效基团，获得了一系列DNMT1/HDAC双效抑制剂。其中，化合物(R)-23a在体外和细胞中对DNMT1和Class-I HDAC表现出有效的“在靶”抑制活性，从而逆转肿瘤特异性DNA高甲基化和组蛋白低乙酰化。与DNMT1或HDAC单靶点抑制剂相比，化合物(R)-23a引起更为显著的转录组变化，包括激活多个表观遗传沉默的抑癌基因和下调关键致癌基因。在抗肿瘤活性和安全性方面，DNMT1/HDAC双效抑制剂(R)-23a可通过直接杀伤肿瘤细胞，或重编程肿瘤免疫微环境，进而诱导实体肿瘤的消退，其抗肿瘤活性和安全性优于单一靶点药物联用。该研究提供一种新型DNMT1/HDAC双效抑制剂，能够有效逆转表观遗传修饰异常，进而发挥抗实体瘤活性，为新型抗肿瘤药物的研发和基于异常谱系重塑的肿瘤治疗新策略提供药物先导化合物。广州健康院博士生郭铧慧，山东大学博士生常英杰、李雪为本文共同第一作者。侯旭奔副教授和孔祥谦研究员为该论文共同通讯作者。该研究得到山东大学方浩教授、金沙威尼斯欢乐娱人城上海药物所罗成研究员、国科大杭州高等研究院李智海副研究员的大力帮助，还得到国家自然科学基金、山东省泰山学者项目、金沙威尼斯欢乐娱人城和珠江人才计划等项目支持。论文链接DNMT1/HDAC双效抑制剂(R)-23a设计策略及活性数据
金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）、全球海洋与气候研究中心（GOCRC）以及广东省海洋遥感重点实验室（LORS）的王春在研究员研究团队，近期揭示了大西洋尼诺中部型（CAN）和东部型（EAN）对西非与南美夏季风系统的不同影响及其作用机制。该研究成果发表在Nature子刊 npj Climate and Atmospheric Science上，第一作者为LTO研究员邢雯，通讯作者为研究员王春在，参与研究的还包括LTO研究员张磊、博士后陈柏洋及博士生刘衡。非洲西部以及南美洲地区降水受季风系统的显著调控，因此准确预测季风降水变化对于当地的农业、水资源管理和灾害预防具有重要意义。大西洋尼诺，即热带大西洋海表温度异常增暖现象，显著影响这些地区的季风降水。此前的研究通常将大西洋尼诺视为一个统一现象。然而，最近的研究将大西洋尼诺划分为中部型（CAN）和东部型（EAN）两种类型，分别对应大西洋中部和东部的海温增暖。这两种类型的大西洋尼诺对全球气候系统的影响各不相同，特别是在西非和南美的季风降水方面。研究结果显示，EAN显著增强了西非的夏季风降水，特别是在几内亚湾沿岸，EAN解释了超过40%的降水变率。这一现象主要是由于东大西洋海温变暖导致了强烈的水汽辐合（图1a-b）。相比之下，CAN则对南美的夏季降水产生了更显著的影响，表现为亚马逊盆地降水减少和巴西东部降水增加的偶极型分布。这种降水分布与中部大西洋海温升高引发的气旋性环流密切相关，环流将更多的水汽从大西洋输送至巴西东部，导致该地区降水增加，而亚马逊盆地因水汽减少，降水受到抑制（图1c-d）。基于CAN和EAN对不同地区季风降水的差异性影响，研究团队探讨了区分这两类尼诺事件是否能够提高季节降水预测的准确性。结果表明，使用EAN事件作为预测因子时，预测西非夏季降水的准确性显著优于传统的大西洋尼诺指数（图2）。同样，在预测巴西东部和亚马逊盆地降水时，使用CAN事件的预测技巧也明显提高。该研究揭示了将大西洋尼诺现象细分为不同类型有助于提高季风降水的预测准确性，并为理解和预测热带大西洋区域气候系统提供了新视角。本研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划项目和金沙威尼斯欢乐娱人城战略先导科技专项的资助。相关论文信息：Xing,W.,Wang,C.,Zhang,L.,Chen,B. & Liu,H. (2024). Influences of Central and Eastern Atlantic Niño on the West African and South American summer monsoons. npj Clim. Atmos. Sci.,7,214.原文链接：https://doi.org/10.1038/s41612-024-00762-7图1. 东部型（EAN）以及中部型（CAN）大西洋尼诺事件对应的降水及环流异常结构。（a-b）EAN指数与北半球夏季降水（a），SLP以及850hPa风场（b）的回归；（c-d）与（a-b）类似，但为CAN指数与南半球夏季降水与环流的回归。点状阴影区域以及黑色矢量箭头代表显著性超过95%信度检验图2. 利用不同大西洋尼诺指数对西非及南美夏季降水预测技巧对比。（a）利用CAN指数（CANI，黄色）、EAN指数（EANI，桔色）以及传统大西洋尼诺指数（ATL3，紫色）对非洲西部降水预测技巧对比。（b）、（c）与（a）类似，但为巴西东部（b）以及亚马逊地区（c）
