华南植物园揭示森林类型调控土壤有机碳组分差异性响应外源磷输入机制
热带森林对外源养分的供应十分敏感，磷（P）与氮（N）的相对有效性在调控热带生态系统碳收支方面起着至关重要的作用，然而养分有效性如何调节热带森林碳（C）源汇转换尚不明确。生化选择过程中，植物来源复杂有机物的选择性保留和微生物周转形成的大分子有机物均是土壤有机碳（SOC）固持的重要途径。但是，生物过程驱动的SOC固存响应外源养分输入的生物驱动机制仍有待揭示。 金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园恢复生态学任务团队依托广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站和和小良热带海岸生态系统定位研究站的长期养分添加实验平台，研究了亚热带人工纯林和混交林植物来源和微生物来源的SOC组分对外源养分添加的响应。通过对来自全球62篇文献中的125对土壤养分添加实验研究结果的整合分析，量化了P添加对热带和亚热带森林SOC含量的影响。 研究发现，两个亚热带人工林土壤0-20cm SOC含量未随P添加显著变化，这与整合分析结果一致。但是，土壤微生物群落组成和活性解释了亚热带森林SOC组分对P添加的差异性响应。纯林中植物底物质量较差，P添加引发土壤微生物群落组成的改变，导致微生物加速消耗微生物残体碳（MRC）以补充C源；而混交林中P添加改变植被群落组成，并促进微生物对N源的获取，从而加速了木质素和MRC的分解。混交林中微生物来源碳（特别是真菌MRC）和矿物结合有机C联系紧密，预示着长期P添加引起真菌MRC的减少将不利于热带森林土壤SOC的积累和稳定。 相关研究成果于近日发表在国际学术期刊Science of the Total Environment上。华南植物园恢复生态学任务团队助理研究员李悦为论文第一作者，刘占锋研究员为通讯作者。上述研究得到了广东省重点领域研发计划和国家自然科学基金等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174672图. 亚热带人工纯林和混交林下生物来源有机碳组分对P添加的差异性响应
2024-07-17
侯永胜等- JGR-SE：熔体-岩石圈地幔高温反应实验约束夏威夷造盾期岩浆成因
板块俯冲和地幔柱活动是维系地球活力和实现地球层圈间物质循环的两大重要机制。洋岛玄武岩通常被认为是研究深俯冲物质再循环与地幔柱活动的理想对象，夏威夷岛造盾期玄武岩是其中的典范。经典模型认为，俯冲榴辉岩物质随地幔柱上升时，榴辉岩熔体与软流圈地幔橄榄岩由于化学不平衡发生反应，首先生成二次辉石岩，随后二次辉石岩熔体与地幔橄榄岩熔体按不同比例混合，导致夏威夷造盾期岩浆地球化学成分的多样性。二次辉石岩模型可以解释造盾期拉斑玄武岩高MgO、低CaO/Al2O3、高Ni含量和同位素富集等地球化学特征，但无法系统解释Mauna Loa和Mauna Kea两座火山的地球化学组成区别：尽管Mauna Loa相较于Mauna Kea的岩浆具有更低的CaO/Al2O3，且同位素组成更富集，但两者的全岩和橄榄石斑晶中的Ni含量却极为相似。经典模型忽视了榴辉岩/辉石岩熔融产生的熔体在迁移过程中与岩石圈地幔的反应。针对这一科学问题，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所的侯永胜博士在李洪颜研究员、王煜研究员和徐义刚院士等人的指导下，开展了一系列高温高压实验，模拟地幔柱环境下熔体与贫瘠方辉橄榄岩地幔的反应，旨在揭示反应温度、反应时间和熔岩比例等实验条件对熔岩成分的影响，探明经过熔体-岩石圈地幔反应后，熔体成分的演化趋势。研究取得主要认识如下：1）在高温条件下，富硅熔体通过溶解橄榄石并沉淀斜方辉石的方式与岩石圈地幔发生反应，高温、长反应时间以及低熔岩比等条件会加剧反应程度（图1）；2）富硅玄武质熔体与方辉橄榄岩在高温下反应可以演化为贫硅苦橄质熔体，在非平衡反应条件下（反应时间为2小时），残余熔体成分受橄榄石溶解、斜方辉石沉淀以及扩散作用的共同控制，随后在由非平衡向平衡反应的转换过程中（反应时间由2小时至24小时），残余熔体成分主要受扩散作用影响（图2）；3）榴辉岩熔体与岩石圈地幔方辉橄榄岩反应可以直接产生高SiO2、MgO和Ni，低CaO/Al2O3的残余熔体，类似夏威夷造盾期拉斑玄武岩。基于实验结果，研究者提出了新的两阶段模型来解释夏威夷造盾期玄武岩成因：在软流圈地幔形成的榴辉岩/辉石岩熔体，在向上运移过程中与贫瘠的方辉橄榄岩地幔发生反应，其中Mauna Kea相较于Mauna Loa，熔岩比更低（第一阶段）；随后反应熔体在浅部与橄榄岩熔体发生岩浆混合，其中Mauna Kea相较于Mauna Loa，橄榄岩熔体比例更高（第二阶段）。两个阶段对熔体中的Ni含量具有均衡作用，导致Mauna Kea和Mauna Loa的岩浆和橄榄石斑晶具有相似的Ni含量（图3）。该研究为理解地幔柱活动及其相关物质循环机制提供了新的视角。研究成果近期发表在国际地球科学领域期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上，该研究受到国家自然科学基金项目（92258303）和国家重点研发计划项目（2022YFF0801002）资助。论文信息：Hou,Y. S.（侯永胜）,Li,H. Y.*（李洪颜）,Wang,Y.（王煜）,Zhang,Y. F.（张艳飞）,Li,Y.（李元）,Xu,Y. G.（徐义刚） (2024). Experimental insights into the petrogenesis of plume-related magmas: Tholeiite-harzburgite interaction at 2–3 GPa and 1400–1500℃. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,129,e2023JB028467.论文链接：https://doi/10.1029/2023JB028467图1. 代表性实验产物结构（左图），包括上方的熔体层、中间的反应边界层（RBL)和下方的方辉橄榄岩层；反应温度、反应时间和熔岩比例对反应边界层厚度的影响（右图），边界层厚度可以代表反应程度图2. 矿物的溶解-沉淀作用和扩散作用对熔体成分的影响，非平衡状态下熔体成分受橄榄石溶解和斜方辉石沉淀的强烈调控，随后主要受扩散作用影响图3. 两阶段模型解释Mauna Loa和Mauna Kea橄榄石斑晶具有相似的Ni含量
2024-07-16
研究揭示阿留申-阿拉斯加俯冲带地震活动的控制机理
近日，金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室邱强研究员，联合中山大学地球科学与工程学院李琳琳教授、金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室林间院士和杨晓东副研究员，以及日本东北大学灾害科学国际研究所的蔡婷博士后，开展了关于阿留申-阿拉斯加俯冲带地震活动规律及其破裂特征的重要研究工作，并在地震破裂类型与特征的控制机理方面取得了新认识。相关成果发表在《Quaternary Science Advances》期刊上。大洋俯冲带逆冲大断裂可产生不同破裂类型的地震，例如浅部破裂型海啸地震、贯穿型海沟破裂地震，理解特定断层区域的发震规律和地震破裂类型是定量评估地震和海啸灾害的前提。然而，俯冲带逆冲大断裂往往位于距陆地几百公里远、上千米水深的海沟处，开展近断层观测十分困难。因此，量化其活动规律与滑移特征存在较大挑战。研究人员对1750年以来的历史地震数据进行分析，特别聚焦于2020年Mw 7.8 Simeonof 地震和2021年Mw 8.2 Chignik 地震，发现Shumagin岛屿东部Semidi段与西部Shumagin段的地震活动存在显著差异（图1）。图1 阿留申-阿拉斯加俯冲带区域构造和历史大地震分布（上图）；自1750年以来该区域时空地震破裂分布特征（下图）研究团队通过融合海啸观测数据（DART）和陆地GNSS数据，采用了联合反演技术，揭示了这两次大地震的滑移模式（图2）。这些地震并未引发大规模海啸，原因可能在于它们在浅部的断裂过程中受到了结构限制，未能深入海沟。高分辨率地震反射剖面进一步证实了两地的地质构造差异显著（图3）。研究团队进行的二维全周期地震模拟显示，复杂断层结构下的地震破裂模式更不稳定且多样，东段（Semidi）的地震活动更倾向于产生不规则和多样的大地震，如2020-2021年的地震序列和1938年的地震，而西段（Shumagin）则倾向于较小规模的地震或缓慢滑移（图4）。当地震能量传播到浅部并触发增生楔中的高角度逆冲断层系统时，可能导致海啸风险的显著增加（图5）。图2 本研究揭示的2020年Mw 7.8 Simeonof（左图）和2021年Mw 8.2 Chignik地震（右图）滑移分布特征图3 俯冲带断层结构（下图）控制下的地震破裂特征（上图）图4 阿留申-阿拉斯加俯冲带区域，断层结构控制作用下的地震破裂特征图 5 大洋俯冲带外增生楔内部结构和宽度控制浅部放大效应的海啸灾害研究结论指出，Shumagin段的地震海啸灾害威胁相对较低，而Semidi段由于其特殊的断层结构和活跃的地震活动，具有较高的海啸灾害潜在风险。这一发现强调了断层结构对地震发生、破裂类型以及海啸影响的关键作用，为阿留申-阿拉斯加俯冲带的地震海啸灾害评估提供了科学依据，对全球地震海啸灾害研究具有重要的实践意义。这项研究不仅深化了我们对俯冲带地震活动的理解，也为未来地震预警和灾害管理提供了重要的科学指导。本研究受国家自然科学基金项目，金沙威尼斯欢乐娱人城项目，广东省重点领域研发计划项目的资助。文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666033424000534?via%3Dihub
2024-07-16
刘亮等-EPSL:主动陆缘“手风琴式”构造模式转换的控制机制
“威尔逊”旋回高度概述了地球板块构造运动的第一级模式特征：新大洋打开-大洋板块俯冲-板块群汇聚-主洋盆闭合-大陆碰撞，旋回周期约4-6亿年。近年来，许多研究表明，自显生宙（ca. 5.4亿年）以来，全球范围内存在一些比威尔逊旋回更短暂的构造与岩浆活动旋回。在1000-5000万年内，许多非碰撞性的主动大陆边缘经历了多期次的挤压-伸展构造体制转换，以及岩浆活动的峰期与间歇期转变（我们将这类旋回称为“手风琴式”旋回）（图1）。相关研究表明，这些构造与岩浆活动模式的转变与高浮力块体进入俯冲带的时间大致相同或稍晚。由于现有的威尔逊旋回没有描述到“手风琴式”旋回，所以很难全面概括大多地质时期内主动大陆边缘的地质演变。虽然前人进行了详细研究，但对“手风琴式”旋回的控制机制尚未达成一致。图1. 显生宙以来“手风琴式”构造-岩浆旋回分布简图图2. “手风琴式”构造-岩浆旋回的典型模式。(a)-(c) 模式一：伴随有海沟跳跃的地块增生与俯冲模式。(d)-(g) 模式二：沿单一海沟的地块增生与俯冲模式。(h)-(k) 模式三：无地块增生的俯冲模式。针对以上科学问题，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所的刘亮副研究员在徐义刚院士的指导下，与国内外合作者基于正演模拟与多学科观测联合约束的研究思路，针对典型的“手风琴式”构造-岩浆旋回案例（图2），系统正演模拟了含（多个）高浮力地块的连续俯冲与断续俯冲过程（如图3），通过与天然观测的现象对比，研究表明：含高浮力地块的不连续俯冲过程很大程度上控制了模式一、二的发生（图3）；仅当板片的屈服应力临界值大且密度小时，含有高浮力地块的连续俯冲过程才可导致手风琴式构造-岩浆模式的转变（模式三）。图2. 含高浮力地块复合板块的不连续俯冲模型。这里的复合板块是指“正常密度”的大洋块体与高浮力地块（大洋或大陆属性）的组合体。C1、C2为第一、二期挤压，E1、E2为第一、二期伸展。高浮力地块（的残留物质）广泛分布于地质历史时期的活动陆缘和现今的大洋板块内部：距今5千万年、3.5亿年、5.5亿年以来的增生地块物质分别占到大陆总面积的~15%、~30%、~42%；且~10%的当今洋底由高浮力地块占据。因此，本项研究所展示的含高浮力块体的俯冲过程，可能曾经长期控制（至少显生宙以来的）主动大陆边缘构造-岩浆活动的演化，并且可能在可预见的未来内扮演同等重要的角色。该项研究的开展，初步填补了威尔逊旋回对新大洋开启后、陆-陆碰撞前大陆构造-岩浆模式频繁转变的描述空缺，并揭示了高浮力地块断续进入俯冲带对主动陆缘“手风琴式”构造-岩浆模式转变的控制作用。 研究成果发表于国际学术期刊Earth and Planetary Science Letters。本项研究受到国家自然科学基金委重点项目（42330305）和重大研究计划集成项目（92355302）的共同资助。论文信息：Liu,L.（刘亮）,Li,L.J.（刘丽军）,Xu,Y.G.（徐义刚）,Morgan,J.P.,2024,Earth and Planetary Science Letters,641,118861. 全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24002942?via%3Dihub
2024-07-15
南海深海发现幽灵蛸目新种——拟幽灵蛸
金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室（LMB）谭烨辉研究团队联合上海海洋大学对海南岛东南海区深水800-1000米采集到一个与幽灵蛸相近的标本进行了系统的研究。通过形态学和基因的比较分析等，明确其与幽灵蛸存在明显差异，确定其是幽灵蛸目新种——拟幽灵蛸（Vampyroteuthis pseudoinfernalis Qiu, Liu & Huang, sp. nov.）。 金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室（LMB）谭烨辉研究团队联合上海海洋大学对海南岛东南海区深水800-1000米采集到一个与幽灵蛸相近的标本进行了系统研究。通过形态学和基因的比较分析等，明确其与幽灵蛸存在明显差异，确定其是幽灵蛸目新种——拟幽灵蛸（Vampyroteuthis pseudoinfernalis Qiu,Liu & Huang,sp. nov.）。相关研究成果已在线发表于分类科学期刊《Zoological Systematics》上。金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所研究员邱大俊为论文第一与通讯作者，上海海洋大学教授刘必林为共同合作者之一。1903年德国海洋生物学家 Carl Chun最早在深海发现了幽灵蛸（Vampyroteuthis infernalis），随后不同的科学家把其定名为不同的名称。1939年Grace E. Pickford把这10个不同定名的生物中归为一个种类，即幽灵蛸。直到到不久之前，幽灵蛸目只有一个现存物种被大家所认可——幽灵蛸。在分类学上，幽灵蛸属于幽灵蛸目、幽灵蛸科、幽灵蛸属。此物种常生活在热带与亚热带大洋水深600至900米之间，该深度水体中氧气含量很低。2016年9月，在海南岛东南海区800—1000米水深采集到一个类似幽灵蛸的标本（图1），经过其与幽灵蛸形态比对，发现二者在形态上存在着明显的差异，包括尾部的形态、下角质颚的形状、发光器的位置。同时，线粒体COI基因与核基因28S rDNA系统进化分析中呈现出两个遗传距离较大的分支，且具有较高的支持值（图2，3）。在此基础上，将南海采集的标本形态特征与历史报道的10个同物异名种的形态特征进行了系统的比较分析，确认南海采集到的标本与之前报道的同物异名种有着明显的差异。最终，我们确定采集到的标本为幽灵蛸属一个新物种，成为幽灵蛸目已知的第二个现存物种；并定名为拟幽灵蛸（Vampyroteuthis pseudoinfernalis Qiu,Liu & Huang,sp. nov.）。拟幽灵蛸与幽灵蛸二者形态特征的区别：拟幽灵蛸具有尖尾、下角质颚翼宽长、发光器位于鳍与尾尖的中点，而幽灵蛸无尾、下角质颚翼较短、发光器位于鳍与身体末端的三分之一处（表1）。该研究主要由国家自然科学基金项目资助完成。相关论文信息：Dajun Qiu*，BilinLiu，Yupei Guo,W. A.S.W. Lakmini,Yehui Tan,Gang Li,Zhixin Li,Liangmin Huang. Vampyroteuthis pseudoinfernalis sp. nov.:the second extant widespread deep sea squid species of Vampyromorpha (Cephalopoda: Coleoidea). Zoological Systematics 2024. DOI: 10.11865/zs.2024210.文章链接：https://www.zootax.com.cn/EN/10.11865/zs.2024210图1. 拟幽灵蛸（Vampyroteuthis pseudoinfernalis sp. nov.）形态图图2. 基于线粒体 COI 基因序列构建的头足类系统发育树图 （黑体为本研究采集到的序列）图3 基于核基因LSU rDNA序列构建的头足类系统发育树图 （黑体为本研究采集到的序列）表1. 幽灵蛸与拟幽灵蛸形态特征与分布比较表幽灵蛸Vampyroteuthis infernalis s.s.拟幽灵蛸Vampyroteuthis pseudoinfernalis sp. nov.尾部形态无尾© 2007 MBARI尖尾发光器位置一对发光器位于位于鳍与身体末端的三分之一处。© 2007 MBARI一对发光器位于鳍与尾尖的中点。下角质颚形状下角质颚翼宽短http://tolweb.org/notes/?note_id=5249下角质颚翼宽长分布墨西哥湾、西北大西洋、南太平洋、北太平洋、印度洋。南海、北太平洋、墨西哥湾、北大西洋、佛得角群岛。参考文献Lu & Ickeringill,2002;Young,2019;http://tolweb.org/notes/?note_id=5249.本研究
2024-07-11
华南植物园揭示热浪下植物叶片损伤的生理生态基础
面对不断加剧的全球气候变暖趋势，联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯在2023年7月举行的联合国气候问题新闻发布会的开幕致辞中称：“全球变暖的时代已经结束，全球沸腾的时代已经来临！”。近些年我们也直观的感受到高温热浪事件频率和强度的增加，这不仅影响了人类的生产和生活，同时也严重影响了植物的生长和存活。尤其在城市环境中，由于受“热岛效应”的影响，城市植物对高温热浪事件的响应更加敏感。然而，植物在自然高温热浪事件下叶片损伤的生理生态基础仍不明晰。2022年夏天，我国多地经历了持续近两个月的高温，特别是长江沿岸多座城市的气温超过了高温阈值或历史极值。因此，准确评估植物的耐热性对于预测其在热胁迫下的生存能力以及选择耐热物种至关重要。 金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园生态中心植物生理生态研究组（PI叶清研究员）科研人员，实地测定了长江沿岸五个城市100多种木本植物的叶片损伤率、叶片耐热指标和叶片经济性状。研究发现植物叶片习性影响光合耐热性。通过对比常绿树种和落叶树种，发现叶片构建成本较高的常绿树种耐热性高于落叶树种（图1），并指出落叶树种可能采取部分落叶的“避热”策略以保证在高温热浪事件下的存活。同时，叶片热敏感性与自然条件下叶片损伤率的显著相关性，提供了一个预测热浪下植物叶片损伤情况的潜在指标（图2）。目前的研究从叶片光合耐热性和叶经济谱的角度探讨了自然高温热浪事件下叶片损伤的生理生态基础，未来的研究还需考虑更多的生理性状，以更全面理解植物对高温热浪的响应与适应机制。 相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Functional Ecology（封面文章）和Science of the Total Environment上。华南植物园硕士研究生张浩萍、博士后宁秋蕊分别为论文的第一作者，刘慧副研究员为论文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2435.14562https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170022 图1. 常绿树种与落叶树种基于18个功能性状的主成分分析图2. 极端高温事件下植物叶片损伤情况及与耐热性的相关性(a)-(d)高温热浪事件下野外叶片损伤图片；(e) 131个物种叶片耐热相关指标与叶片损伤的相关性。
2024-07-10
华南植物园在水稻镉累积的分子调控研究取得进展
水稻是最主要的粮食作物，其品质和产量易受土壤重金属污染的影响。镉是污染土壤环境最主要的重金属，严重威胁我国的耕地安全和粮食安全。作为一种致癌物质，镉可以通过“镉大米”在人体内累积导致人骨骼变脆和肾功能衰竭，严重危害了人类健康。水稻低镉积累品种的选育是解决稻米镉污染最经济、可行的方法，也是满足“确保谷物基本自给、口粮绝对安全”这一重大国家需求的重要手段。而挖掘新的抗镉基因位点，解析水稻镉积累性状的分子机制，是培育低镉水稻品种的前提及基础。 金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园农生中心李俭等科研人员发现内质网应激反应的关键调控因子OsbZIP39参与调控水稻镉累积。镉处理条件状，细胞膜上鞘脂含量显著降低，使细胞膜从有序状态变得更为无序，促进OsbZIP39从内质网上解离，进入细胞核。核定位的OsbZIP39靶向防御素类蛋白基因OsCAL2的启动子，上调该基因的表达，导致镉累积。进一步分析OsbZIP39编码区序列的单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphisms， SNPs)，并与235份重测序水稻种质的谷粒镉含量进行关联分析，发现OsbZIP39位于编码区的两个SNPs显著影响谷粒中镉含量，且这两个SNPs具有明显的籼粳分化，OsbZIP39Pro149与OsbZIP39Glu173主要在粳稻中存在，其籽粒镉含量显著低于含有基因型OsbZIP39Ser149和OsbZIP39Lys173的籼稻，说明OsbZIP39基因编码区的SNPs变化可能是籼稻和粳稻镉累积能力差异的原因之一，该研究为低镉水稻分子育种提供新的遗传资源和理论依据。 该项研究成果已近期发表在国际学术期刊Journal of Hazardous Materials（IF2023=12.2）上。华南植物园李俭副研究员为论文第一作者，张明永研究员和中山大学生命科学学院姚楠教授为论文共同通讯作者，广东省农业科学院水稻研究所杨武与广东药科大学何梦玲等参与了该研究。该研究得到广东科技计划项目与国家自然科学基金等资助。文章链接：DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135007图. 项目的工作模型正常条件下，内质网上鞘脂含量维持在正常水平，OsbZIP39锚定在内质网上，进入细胞核的含量减少，UPR基因及OsCAL2的表达下调，镉累积较少。镉处理条件下，内质网上鞘脂含量减少，OsbZIP39从内质网上解离下来，被水解激活后进入细胞核，调控下游UPR基因及OsCAL2的表达，使水稻镉累积增多。
2024-07-10
广州健康院王涛、王杰团队合作揭示蛋白质翻译调控衰老的新机制
近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院的王涛课题组与王杰课题组合作在Nature Communications杂志发表了题为Perturbation of METTL1-mediated tRNA N7-methylguanosine modification induces senescence and aging的研究成果。 近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院的王涛课题组与王杰课题组合作在Nature Communications杂志发表了题为“Perturbation of METTL1-mediated tRNA N7- methylguanosine modification induces senescence and aging”的研究成果。该研究揭示了METTL1/WDR4介导的tRNA-m7G修饰对于维持衰老过程中蛋白质组稳态的重要作用，研究结果阐明了tRNA修饰对于衰老的调控作用。蛋白稳态失衡（Collapse of Proteostasis）是衰老的一个重要特征(Hallmarks of Aging),表现为蛋白质非正常折叠和异常聚集。衰老过程中多个因素共同作用导致蛋白稳态失衡，一方面，由于衰老而导致蛋白发生翻译异常包括错误氨基酸掺入、异常折叠和不完整蛋白随着衰老进程逐渐积累，另一方面，细胞的大分子自噬体系（溶酶体，蛋白酶体和分子伴侣）水平或功能降低导致异常蛋白质不能及时清除而积累，这两方面的因素共同作用引起细胞蛋白质组发生改变从而诱导衰老的发生。增强自噬的策略例如抑制mTORC1活性，节食和运动均能够明显延缓模式动物的寿命。然而，衰老过程中为何会发生蛋白质翻译异常的原因仍然不清楚。研究团队发现METTL1/WDR4不仅在三种衰老细胞模型而且在衰老的小鼠肝肾等组织中表达水平下调。FlucDM-GFP报告蛋白分析和衰老相关分析结果表明，敲降或敲除METTL1增加非正常折叠蛋白的聚集，加速细胞衰老；维持METTL1的表达则减少蛋白的聚集，延缓衰老进程。全身性可诱导敲除Mettl1显著加速小鼠衰老进程，其寿命只有6个月；过表达Mettl1可以明显促进顺铂-阿霉素诱导的肝肾损伤的修复。机制研究表明，衰老伴随的RNA尤其是tRNA的m7G修饰水平降低导致一部分tRNA进入RTD途径加速降解从而引起tRNA的供给不足，导致核糖体长时间停滞于mRNA对应的密码子位置，激活了整合应急反应（ISR）和核糖体毒性应急反应（RSR），前者通过磷酸化eIF2α抑制了细胞全局蛋白质合成的起始，后者通过磷酸化p38上调SASP炎症因子分泌；另一方面，细胞周期蛋白和Wnt信号通路的蛋白质在翻译水平也被抑制。两方面的因素共同作用促进衰老的发生。该研究还验证了转录因子sp1对于Mettl1和Wdr4的转录调控作用。衰老进程中sp1显著降低，可能是m7G修饰复合物下调的一个重要调控因素。先前研究揭示了METTL1/WDR4介导的RNA-m7G修饰参与干细胞分化、神经发育以及癌症的发展，此项研究不仅揭示了m7G修饰调控衰老进程这一新的生理功能，而且阐明了引起衰老相关的蛋白稳态失衡的一条新的上游信号途径，这项结果为健康衰老的干预策略提供新的可能途径。 该研究由金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院王涛课题组与王杰课题组共同完成。王涛课题组付雨栋等人完成实验部分，王杰课题组江帆完成数据的生物信息分析。王涛研究员和王杰研究员为文章的通讯作者。广州医科大学Dominique Ferrandon教授，中山大学附属第一医院林水宾教授、陈德猛教授，金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院张小飞研究员、刘晶研究员和西湖大学裴端卿教授对本文提供了宝贵的建议和帮助。论文链接图1 揭示了METTL1介导的tRNA修饰调控衰老的作用模式
2024-07-10
黄晓晴等-JGR-A：基于两年的高精度高频在线观测估算2021-2023年我国东部三氟甲烷（HFC-23）排放量
HFC-23（三氟甲烷，CHF3）主要来自生产HCFC-22的副产物，其全球增温潜势是二氧化碳（CO2）的14700倍，是《京都议定书》中要控制的氢氟碳化物（HFCs）中最受关注的一种含氟温室气体。2016年《蒙特利尔议定书》缔约方达成《基加利修正案》，旨在限控HFCs,开启了协同应对臭氧层耗损和气候变化的新篇章。2021年中国政府正式接受《基加利修正案》，将从2024年起将受控用途HFCs生产和使用冻结在基线水平，并按削减时间表逐步减排。中国是HFC-23重要排放国之一，其排放削减进程受到国际普遍关注。一项基于韩国Gosan背景站的观测研究，估算出我国东部HFC-23排放量从2015年的5.73 Gg yr-1增加到2019年的9.45 Gg yr-1，贡献了同期全球HFC-23排放增长量的47%。另一项基于我国上甸子区域背景站观测的估算表明，2018年中国HFC-23排放量为6.4 Gg yr-1，2021年中国华北地区HFC-23排放量达3.2 ± 0.9 Gg yr-1。不同研究排放量估算相差较大大，对HFC-23来源、重要源区和排放量无疑需要更多实测数据来进一步评估。金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所王新明研究员团队利用2021-2023年在广州的高频在线观测数据，初步评估了我国HFC-23变化趋势和排放情况。结果显示，广州站点HFC-23平均浓度仅比同期Mace Head全球本底站观测值高出22%，且HFC-23浓度表现出显著的“冬高夏低”特征（图1），与其他具有本地排放源的卤代气体“夏高冬低”的季节变化显然不同，表明珠江三角洲地区不是主要排放源区。研究团队进一步开展气团后向轨迹（图2）和潜在源贡献（图3）分析发现，HFC-23和聚四氟乙烯（PTFE）生产过程的副产物PFC-318的浓度之间存在显著相关性(p<0.01)，潜在源区的分布也十分一致，表明HCFC-22作为原料生产PTFE的过程可能成为HFC-23日益重要的排放源。利用PFC-318作为示踪气体，该项研究进一步估算出我国2021-2023年HFC-23的平均排放量为6.7 ± 3.1 Gg yr−1 （相当于98 Tg CO2 yr-1，图4）。这项研究表明，HFC-23作为生产HCFC-22致冷剂的副产物在我国已得到有效控制，但HCFC-22也被大量用作生产包括PTFE（Teflon）在内的氟化物，这一产业链的排放应是未来关注的重点。该研究成果近期发表于国际学术期刊JGR-Atmospheres。研究受国家自然科学基金、金沙威尼斯欢乐娱人城青年创新促进会、广东省科学技术研究项目基金和广州市科技局等项目联合资助。论文所有实验数据均在金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所公共技术服务中心有机地球化学分析平台完成测试。论文信息：Huang, X. (黄晓晴); Zhang, Y.* (张艳利); Xiao, C. (肖春麟); Song, W. (宋伟); Wang, Y. (王仪); Wang, X. (王新明)*, Constraining Trifluoromethane (HFC-23) emission in eastern China based on two-year online measurements. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2024, 129, e2023JD040199.论文链接：https://doi.org/10.1029/2023JD040199图1 HFC-23浓度时间序列图2 不同类型气团后向轨迹(a & b)及其HFC-23和PFC-318浓度水平(c & d)图3 HFC-23潜在源区分布图4 前期不同研究及本研究估算中国HFC-23排放量
2024-07-10
曾建强等-GRL：原位测量如何克服种内差异获得代表性BVOCs排放因子
陆地植物排放的生物源挥发性有机物（BVOCs）约占全球VOCs排放总量的90%，对高反应活性BVOCs排放量的准确估算对探讨生物圈-大气圈相互作用及其空气质量与气候效应至关重要。然而，从全球到区域尺度，BVOCs排放量的估算仍存在较大的不确定性，BVOCs排放因子是造成其不确定性的重要因素。BVOCs排放因子的准确测量受到诸多因素影响，种内变异性是一个重要因素。同一种植物不同个体的排放因子可能有数量级差异，绝大多数野外观测对同一树种个体样本数不超过5个，因而难以获得统计意义上具有代表性的排放因子，也导致不同研究报道的同一种植物BVOCs排放因子差异悬殊。因此，野外BVOCs 排放因子实测时，如何能解决种内差异性而使测量结果具有代表性，同时又不会给野外测量带来巨大的额外负担，是一项具有挑战性的任务。针对这一问题，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所博士生曾建强在王新明研究员和张艳利研究员指导下使用便携式光合作用系统（LI-6800）对同一种植园内的114棵尾叶桉（Eucalyptus urophylla）开展了原位测量，发现其主要排放的异戊二烯（isoprene）和β-罗勒烯（β-ocimene）这2种BVOCs的排放因子差异超过一个数量级（图1），但排放因子及生理参数符合正态或对数正态分布特征，说明测得的平均排放因子具有统计代表性。研究进一步发现，排放因子和净光合速率（Pn）存在显著相关性（图2）。考虑到测量Pn仅需要2分钟而测量BVOCs排放需要10倍以上时间（>20分钟），研究人员因此提出先通过大样本测量确定代表性Pn均值，然后再选择代表性Pn均值附近的个体进一步开展BVOCs测量。针对这114棵尾叶桉测量结果的分析表明，针对测得的Pn平均值和其标准偏差SD，即使仅选Pn范围为“平均值±0.1×SD”的个体进行BVOC排放测量，采样量可减少至原来的10%左右（图3），但测得的BVOCs排放因子均值与总体均值十分接近且无显著差异。本研究提出的考虑种内变异优化代表性BVOCs排放因子的原位测量方法，不仅确保了测量数据的代表性、准确性和可靠性，还提高了BVOCs排放因子的测量效率，为原位代表性BVOCs排放因子的准确测量提供了一种可操作性方案。本研究受到国家自然科学基金委创新研究群体项目和优秀青年基金、国家重点研发计划项目、金沙威尼斯欢乐娱人城青年创新促进会、广东省科技厅、广州市科技局等项目的联合资助。相关研究成果近期发表在Geophysical Research Letters期刊。论文所有实验数据均是在金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所公共技术服务中心有机地球化学分析平台完成测试。论文信息：Zeng,J. (曾建强),Zhang,Y.* (张艳利),Pang,W. (庞伟华),Ran,H. (冉浩汎),Guo,H. (郭昊),Song,W. (宋伟),and Wang,X.* (王新明),2024. Optimizing in-situ measurement of representative BVOC emission factors considering intraspecific variability. Geophysical Research Letters,51,e2024GL108870.论文链接：https://doi.org/10.1029/ 2024GL108870图1. 114棵桉树BVOCs排放因子的个体种内差异：（a）和（b）分别为isoprene和β-ocimene排放因子变化情况；（c）和（d）异戊二烯排放因子和异戊二烯排放造成的碳损失的统计分布图2. 异戊二烯（a）和β-ocimene（b）排放与Pn的关联图3. 不同Pn筛选范围内个体的异戊二烯（a）和β-ocimene（b）平均排放因子
2024-07-10
