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Alzheimer's & Dementia︱陈宇/路中华/叶涛等建立首个阿尔茨海默病基因编辑猕猴模型发现早期病理和免疫分子改变

研究通过基因编辑技术建立首个精准模拟家族性AD基因突变的猕猴模型，并在幼年AD突变猴中发现AD相关早期病理蛋白的改变以及外周炎症和免疫信号分子的异常。阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）是发病率最高、病因复杂的神经退行性疾病之一，目前仍缺乏能有效改变AD发展进程的治疗手段。传统AD相关啮齿类动物模型（如转基因及人源化小鼠模型）极大地加深了我们对AD发病机制的理解，但由于小鼠与人类在遗传背景、大脑结构、认知行为和免疫系统方面存在较大差异，啮齿类动物模型并不能完全反映人类阿尔茨海默病的复杂性。而非人灵长类动物（如猕猴属食蟹猴）在进化、脑结构和功能方面与人类更为相似，开发AD相关非人灵长类动物模型，有望为揭示灵长类特异的AD疾病发生机制提供新的机遇。7月7日，金沙威尼斯欢乐娱人城深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）脑认知与脑疾病研究所/深港脑科学创新研究院陈宇/路中华/叶涛团队在Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association期刊在线发表题为“Early blood immune molecular alterations in cynomolgus monkeys with a PSEN1 mutation causing familial Alzheimer’s disease”的研究论文。研究通过基因编辑技术建立首个精准模拟家族性AD基因突变的猕猴模型（PSEN1突变食蟹猴），并在幼年AD突变猴中发现AD相关早期病理蛋白的改变以及外周炎症和免疫信号分子的异常。文章上线截图PSEN1是常染色体显性阿尔茨海默病（家族性AD，通常65岁之前发病）的最常见致病基因，编码γ-secretase复合体（APP经β-secretase和γ-secretase连续剪切产生Aβ）的催化核心亚基组份。家族性AD PSEN1 exon9缺失突变（PSEN1-ΔE9）携带者通常在45-57岁左右发病。在研究中，团队首先通过双向导RNA-CRISPR/Cas9介导的胚胎基因编辑，成功获得5只携带家族性AD PSEN1-ΔE9突变的食蟹猴。Exon9编码PSEN1的蛋白剪切位点，exon9的缺失引起突变猴来源细胞中PSEN1蛋白水解剪切的改变，并影响其作为亚基的γ分泌酶的活性（如剪切APP影响Aβ代谢）。为进一步确认PSEN1突变猴能否表现出AD相关早期疾病特征的改变，团队检测了幼年猴脑脊液中AD相关核心生物标志物的变化。结果显示，PSEN1突变猴脑脊液表现出exon9突变剂量依赖性的Aβ42，Aβ42/40比例的升高，以及p-tau217/total tau比例的升高（图1）。该PSEN1突变食蟹猴模型是报道的首个精准模拟AD致病突变的猕猴模型，幼年PSEN1突变猴脑脊液中AD核心生物标志物变化提示该模型在模拟AD早期疾病发生方面具有重要潜力。图1. PSEN1突变猴脑脊液中AD相关生物标志物的变化为进一步揭示AD发展进程中的潜在早期分子信号改变，从而为解析早期疾病发生机制、发展早期分子诊断方法提供新的线索，研究团队对幼年食蟹猴进行了血液转录组和血浆蛋白组的检测，结果显示，在幼年AD突变食蟹猴中，其外周血液系统已经开始出现大量炎症和免疫反应相关信号分子的改变(图2)，提示早期外周免疫反应异常可能在AD进程中发挥重要作用。图2. PSEN1突变猴血液中炎症和免疫相关分子改变综上所述，本研究通过建立首个精准模拟阿尔茨海默病致病突变的基因编辑食蟹猴模型，在幼年突变猴中发现AD相关早期生物标志物以及大量外周免疫信号分子的异常。该研究为理解灵长类特异的AD早期疾病发生机制、探索和评价早期诊断干预手段提供了新的实验模型和研究途径。论文通讯作者陈宇（左五）、路中华（右四）、叶涛（左四）与论文共同第一作者李梦奇（左三）、管明峰（左二）、林剑邦（左一）、朱凯川深圳先进院陈宇研究员、路中华研究员和叶涛副研究员为该论文的通讯作者，工程师李梦奇、助理研究员管明峰、博士生林剑邦和高级工程师朱凯川为共同一作，深圳先进院为论文唯一通讯单位。感谢国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金粤港澳研究团队项目、深港脑科学创新研究院和深圳先进院脑所非人灵长类实验动物平台对本研究的支持。专家点评：贾建平首都医科大学宣武医院神经疾病高创中心主任、北京脑重大疾病研究院阿尔茨海默病研究所所长，阿尔茨海默病研究专家尽管药物和非药物治疗在改善阿尔茨海默病（AD）患者病情方面取得了一定进展，但治疗效果和药物使用情况仍不尽如人意。如何提高AD相关基础研究并转化于临床，对于实现AD的“早发现、早诊断和早治疗”具有重要意义。这项研究成功报道了首个携带家族型AD突变（fAD PSEN1-ΔE9）的基因编辑食蟹猴模型。该研究的一个重要发现是，在幼年AD突变猴中验证到AD发展进程非常早期的两个核心生物标志物的改变——脑脊液Aβ42和磷酸化tau（p-tau）的升高。大量研究证实fAD突变携带者脑脊液Aβ42/40在症状出现前20-30年前高于健康人，随着疾病进展和Aβ在脑内有更多的沉积而形成斑块。值得指出的是，早期脑脊液中Aβ42/40的升高在临床相关研究或检测中很难被捕捉到，主要原因在于缺乏足够年轻的AD突变携带者可供研究，另一方面脑脊液获取需要腰穿，很难为患者接受。而AD无症状阶段对于AD的防治却尤为重要，因为对于AD这样的神经退行性疾病来说，越早的诊断和针对性干预（如抗Aβ治疗）往往会有越好的治疗效果。此外，AD突变猴中的另一核心生物标志物p-tau（如脑脊液p-tau217）以及AD相关免疫分子的改变进一步支持了该食蟹猴模型与人类AD的临床相关性，显示出了非人灵长类动物模型在AD相关转化研究中的优势和潜力。该非人灵长类模型有望成为良好的AD转化研究平台，促进相关诊断和干预手段的研发。专家点评：陈晓春福建医科大学神经科学研究院院长，痴呆与认知障碍领域专家阿尔茨海默病（AD）的发病机制十分复杂，至今尚未完全明确，主要机制包括β-淀粉样蛋白级联假说、tau蛋白假说、神经炎症假说和APOE风险因子理论等。单一的小鼠模型很难全面再现人类AD的所有病理特征和临床表型（如传统AD模型小鼠缺乏tau蛋白病理，行为和认知功能损害的症状不典型等），限制了AD发病机制的研究和诊疗技术的发展。该项研究利用双向导RNA-CRISPR/Cas9介导的片段敲除技术，高效且精确地获得了多个携带家族性AD突变的食蟹猴，并在幼年AD突变猴中发现了AD相关生物标志物Aβ、p-tau以及外周炎症分子的变化。该研究具有以下亮点：（1）传统CRISPR技术构建疾病突变敲入模型的效率往往较低，该研究利用家族性AD PSEN1 exon9缺失突变的特点，通过双向导RNA-CRISPR/Cas9介导的片段敲除，在非人灵长类动物中高效、精准地模拟了家族性AD PSEN1 exon9缺失突变，成功获得了首个AD家族性突变敲入的食蟹猴模型；（2）此AD突变猴表现出AD两大核心生物标志物的早期改变——脑脊液Aβ42和p-tau217的升高，凸显了该动物模型在模拟和解析AD早期疾病发生中的潜力；（3）通过多组学手段，发现在幼年AD突变猴中已开始出现大量外周炎症和免疫信号分子的失调，为早期炎症/系统性炎症参与AD发生的分子机制研究，以及开发血液分子诊断策略提供了新线索。未来进一步对AD突变猴中枢和外周的生物标志物、分子、细胞以及病理和神经功能的动态监测，有望为解析灵长类特异性的AD疾病发生机制和早期诊疗策略提供新的机遇。

2024-07-09

遥感数据智能重构研究获新进展

近日，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）唐世林团队在遥感数据重构研究方面取得新进展，实现了南海多源遥感高分辨率海表叶绿素逐日产品的精准重构。相关研究发表在期刊Earth System Science Data上，副研究员叶海彬为论文第一作者，研究员唐世林为通讯作者，合作者包括自然资源部南海预报减灾中心正高级工程师杨超宇，LTO副研究员董园和研究员陈楚群。受天气条件、卫星传感器运行故障等因素影响，卫星遥感海表面叶绿素产品存在大量，无规律的缺失。观测数据的不完整性也阻碍了卫星数据在海洋研究领域中的应用。因此，研究卫星遥感数据的重构方法，对在关注海域获得时空连续完整的数据，以及提高数据的利用效率有重要意义。本研究结合最优插值（OI）方法和深度学习网络框架SwinUnet，构建了基于数据异常预期方差的深度学习模型OI-SwinUnet。该方法利用最优插值，基于空间邻域信息对卫星观测和现场观测数据进行融合，同时利用SwinUnet对大区域长时序的遥感观测时间序列数据进行多尺度特征学习，最终重建缺失的叶绿素a浓度数据，进而获得南海区域逐日1km海表叶绿素产品。本研究重构的南海海表叶绿素数据集不仅可以很好地描绘南海季节尺度的海表叶绿素a时空变化规律，还可以再现天气尺度的海洋现象快变过程，为进一步深入认识和理解南海多尺度动力过程的生态效应提供了可靠的基础数据。该研究由广东省特支计划项目和南海所自主部署项目等共同资助完成。相关论文信息：Haibin Ye,Chaoyu Yang,Yuan Dong,Shilin Tang*,and Chuqun Chen. A daily reconstructed chlorophyll-a dataset in the South China Sea from MODIS using OI-SwinUnet. Earth System Science Data,2024,16,3125-3147.文章链接：https://doi.org/10.5194/essd-16-3125-2024图1. OI-SwinUnet深度学习数据重构网络框架图2. 基于OI-SwinUnet重构的南海海表叶绿素每月平均产品（数据时间：2013-2017年）

2024-07-09

广州能源所在温和条件下废聚乙烯加氢裂化催化调控机制研究方面取得进展

塑料制品广泛应用于人类生产生活。塑料制品消费量的不断增加不仅造成化石资源的大量消耗，其不恰当的回收处理方式还将加剧环境污染问题。因此，寻求高效经济的废塑料处理方法对于保障可持续发展和环境安全具有重要意义。近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州能源研究所在聚乙烯加氢裂化制备异构烷烃方面取得新的研究进展，为废聚乙烯低耗、高值化再生提供了理论支撑。塑料制品广泛应用于人类生产生活。塑料制品消费量的不断增加不仅造成化石资源的大量消耗，其不恰当的回收处理方式还将加剧环境污染问题。因此，寻求高效经济的废塑料处理方法对于保障可持续发展和环境安全具有重要意义。近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州能源研究所在聚乙烯加氢裂化制备异构烷烃方面取得新的研究进展，为废聚乙烯低耗、高值化再生提供了理论支撑。针对聚乙烯（PE）加氢裂化反应机理不清、构效关系不明等问题，该研究选择常用于石油加氢裂化和异构化反应的工业ZSM-22沸石作为催化剂载体，通过球磨法获得m-ZSM-22后采用浸渍法合成Ru/m-ZSM-22催化剂。该催化剂在250℃-3 MPa-6 h反应条件下可实现PE制备液相产率＞80 wt.%。同步辐射测试（图1）表明，金属和氧化Ru物种共存。Ru(101)和RuO2簇氢解反应能垒DFT计算结果（图2）表明，Ru(101)易促进PE内部和末端C-C键的氢解反应；而RuO2簇对PE中间C-C键断裂表现出更高反应能垒，不支持长链烷烃氢解反应。该研究揭示了金属/酸催化PE解构-异构串联反应机理（图3），阐明酸性位点可及性和Ru金属粒径、价态及配位结构的调控机制，指出Ru金属价态调控链烃脱氢-烯烃脱附反应是PE加氢裂化/氢解反应的控制步骤，由此明确了催化过程构效关系，为催化剂优化设计、强化PE解构-异构反应活性提供了基础机制理论支撑。不仅限于ZSM-22沸石，研究对商用微孔沸石（如丝光沸石）进行同样球磨改性，发现制得催化剂的金属利用率和酸性位点可及性大大提升。小粒径Ru和高酸性位点可及性在提升反应效率、抑制甲烷生成和提高异构率方面具有关键作用。相关研究成果发表于能源化工领域期刊Chemical Engineering Journal（原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150332），Energy Conversion and Management（原文链接：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117983），SCIENCECHINA Technological Sciences（原文链接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11431-024-2701-0），通讯作者为广州能源所袁浩然研究员。该研究得到金沙威尼斯欢乐娱人城基础研究领域青年团队项目的资助。图1. Ru/m-ZSM-22催化剂表征结果图2. 不同Ru结构表面氢解/加氢裂化反应能垒图3. Ru/m-ZSM-22催化PE加氢裂化反应路径

2024-06-25

国家重点研发计划项目“面向‘双碳’的能源价值链协同管控与服务理论”课题中期检查会在重庆召开

6月28日，“十四五”国家重点研发计划项目“面向‘双碳’的能源价值链协同管控与服务理论”课题中期检查会议在重庆召开。北京航空航天大学教授刘继红、北京理工大学研究员敬石开、中国机电一体化技术应用协会研究员高工黄永友、金沙威尼斯欢乐娱人城软件研究所研究员张常有、浙江中控技术公司科技发展中心总经理来晓等专家参加会议。重庆市科技局副局长许志鹏、高新处副处长陆源出席会议并致辞。广州能源所能源战略与低碳发展研究室主任蔡国田和其它课题负责人及骨干人员共20余人参加会议。6月28日，“十四五”国家重点研发计划项目“面向‘双碳’的能源价值链协同管控与服务理论”课题中期检查会议在重庆召开。北京航空航天大学教授刘继红、北京理工大学研究员敬石开、中国机电一体化技术应用协会研究员高工黄永友、金沙威尼斯欢乐娱人城软件研究所研究员张常有、浙江中控技术公司科技发展中心总经理来晓等专家参加会议。重庆市科技局副局长许志鹏、高新处副处长陆源出席会议并致辞。广州能源所能源战略与低碳发展研究室主任蔡国田和其它课题负责人及骨干人员共20余人参加会议。会议上，蔡国田汇报了广州能究所承担的课题“能源价值链碳排放动态评估与减碳智能决策”的总体进展情况。课题围绕能源价值链碳排放时空分布及动态变化规律科学问题，开展制造业能源价值链核心设备碳排放在线动态评估技术、基于供用多主体动态协同的能源价值链减碳智能决策技术等关键技术研究，开发相应系统模块。与会专家认为该课题创新性地融合了能源价值链能流-碳流-价值流多源数据耦合模型和基于强化学习及演化博弈论的协同减碳智能决策模型，提出了制造企业集群的时空碳排放特征与规律，有助于基于核心设备碳排放在线动态评估、多主体协同减碳增效提升能源价值链整体减碳效果，为“双碳”战略的落地提供参考。会议现场蔡国田汇报课题进展部分与会人员合影

2024-07-08

广州能源所海上多能互补综合发电技术获多国发明专利授权

日前，广州能源所“深海多能互补发电生产生活探测综合平台”获欧盟发明专利授权。该技术此前已获得中国、美国、日本发明专利授权，完成在多个国家和地区的专利布局，为国际化应用奠定了知识产权基础。该技术充分利用海洋中蕴藏丰富的波浪能、风能、太阳能等可再生能源，将多种能量转换系统创新集成在一个半潜漂浮式基础上，共享平台、共享锚泊、共享电缆，是集约化用海、降低浮式能源平台成本、弥补单一能种发电不稳定的有效路径。日前，广州能源所“深海多能互补发电生产生活探测综合平台”获欧盟发明专利授权。该技术此前已获得中国、美国、日本发明专利授权，完成在多个国家和地区的专利布局，为国际化应用奠定了知识产权基础。该技术充分利用海洋中蕴藏丰富的波浪能、风能、太阳能等可再生能源，将多种能量转换系统创新集成在一个半潜漂浮式基础上，共享平台、共享锚泊、共享电缆，是集约化用海、降低浮式能源平台成本、弥补单一能种发电不稳定的有效路径。广州能源所为解决海洋开发过程中绿色能源供给难题，45年来持续开展海洋能利用研究，研发出系列化大型波浪能发电装置、半潜式波浪能养殖平台、海洋仪器原位波浪能供电装备。针对目前深远海单一能种发电平台输出功率波动大、度电成本高等问题，广州能源所在前期波光互补发电平台的基础上，进一步开展海上波风光储一体化多能互补发电平台的关键技术研究，利用波浪能、漂浮式风电、漂浮式光伏等可再生能源之间的互补特性和储能系统调控，保障海上平台绿色电力的稳定输出。广州能源所持续深化海洋可再生能源与海上生产结合的重要知识产权布局，“深海多能互补发电生产生活探测综合平台”技术获得多国和地区发明专利授权，为打造海上多能源多产业融合开发新模式、实现海域高效综合开发提供技术支撑。深海多能互补发电生产生活探测综合平台示意图

2024-07-09

华南植物园编撰菊科垂头菊属英文专著出版

近日，金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园植物分类和系统演化研究组王龙副研究员等合著的垂头菊属英文专著《The Sino-Himalayan Endemic Genus Cremanthodium (Asteraceae):Morphology,Karyology,Phylogeny,Taxonomy,and Phytogeography》由科学出版社和法国EDP Sciences出版社联合出版。垂头菊属隶属于菊科千里光族，是中国-喜马拉雅地区的高山特有属，绝大多数种类生于海拔3000–5000米的高山草甸、高山灌丛和高山流石滩中，仅个别种类的分布海拔可低至2100米。该属大多数种类头状花序单生、下垂，体态优雅、花色艳丽，具有很高的观赏价值。以往的研究对垂头菊属文献和标本未加全面考证和检查，且野外考察不足，对该属许多宏观和微观性状的研究不够全面和深入，导致属下分类系统不合理以及物种界定不当，由此可见，该属还存在诸多分类学问题亟待解决。针对上述问题，作者团队在近十年来对垂头菊属开展了多学科的综合研究，在此基础上，形成了这部垂头菊属的世界性专科专属专著。全书共包括7章、820页，全面阐述了垂头菊属的分类历史、形态学、细胞学、分子系统学、分类学和植物地理学等方面的内容。在分类处理方面，基于大量的野外居群考察和广泛的标本检查，对垂头菊属进行了全面的分类学修订，最终承认该属80种、9变种；对于每一个种/变种，均提供了完整的异名引证，模式信息及必要的后选模式指定，详细的分类学评述，完整的标本引证，详细的形态描述以及物候、生境、地理分布、海拔、词源、染色体数目和濒危等级等方面的信息。为了增加本书的科学性和可读性，所有种/变种还提供了模式照片和地理分布图，绝大多数种类还配备了精美的野外体态照片及解剖图片。植物分类和系统演化研究组长期开展菊科的分类学研究，前期已针对垂头菊属发表了一系列学术论文。包含本专著在内，在垂头菊属中累计取得的分类学成果包括：发表1个新系、11个新种/变种、3个新组合，处理11个名称为异名，恢复8个种的种级地位，指定33个名称的后选模式以及新发现自发表之后122年未曾再现的1个物种。专著链接：https://laboutique.edpsciences.fr/product/1419/9782759829101/the-sino-himalayan-endemic-genus-cremanthodium-asteraceae图1.专著封面图2.垂头菊属部分种类野外体态图3.垂头菊属所有种、变种海拔信息及代表性生境图4.条叶垂头菊野外生境及体态图5.条叶垂头菊解剖图

2024-07-07

华南植物园揭示热带森林树种响应降水格局变化的水分养分机制

在全球气候变化背景下，热带森林树种将遭遇降水格局变化的挑战，包括雨季的推迟和极端降雨事件，这不仅对土壤水分和养分循环产生影响，还将改变植物的水分和养分的吸收和利用策略。热带地区普遍存在的高风化土壤导致磷素匮乏，而降水格局的变化可能进一步加剧这一问题。在这种双重压力之下，植物的水分和养分响应机制亟需关注。金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园植被与景观生态学研究组依托小良热带海岸生态系统研究站的热带次生林“降水格局变化”试验平台，以四种优势树种竹节树（Carallia brachiata）、丛花山矾（Symplocos poilanei）、鹅掌柴（Schefflera heptaphylla）以及楝叶吴萸（Tetradium glabrifolium）为研究对象，探究了这些树种的水分吸收来源，分析了土壤和叶片磷组分在季节性降水处理下的变化，揭示了优势树种在降水格局变化处理下的水分和养分的响应机制。研究结果显示，在雨季推迟的情况下，树木明显增加了对地下水的利用；而在雨季增雨的情况下，树木则主要从40-60cm深度的土层吸收水分，减少了对0-40cm浅层土壤水分的吸收。此外，土壤磷组分对降水格局变化的响应比土壤总磷含量更为敏感。雨季推迟处理显著降低了土壤中可利用磷的含量，而雨季增雨处理则提升了土壤pH值和NH4+-N含量。降水格局变化通过影响土壤理化性质和磷组分含量，间接影响了叶片磷组分的重新分配以及光合作用中氮、磷养分的利用效率，这些变化最终影响了植物的光合速率。此外，不同的优势树种展现出各自应对环境水分可利用性变化的适应策略。相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Agricultural and Forest Meteorology（《农业与森林气象学》）和Plant and Soil（《植物与土壤》）上。华南植物园何小芳博士为论文第一作者，王俊研究员等为通讯作者。上述研究得到国家自然科学基金等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.110138 https://doi.org/10.1007/s11104-024-06774-9图1.小良站降水格局变化试验平台布局及采样时间图2.降水格局变化对优势树种水分吸收及其生理特征的影响图3.降水格局变化对土壤和叶片磷组分动态及其特征的影响

2024-07-07

华南植物园在黑果枸杞花青素代谢工程研究取得进展

植物天然色素——花青素具有显著的生物活性如延长小鼠寿命。目前，花青素的市场单价为120美元每毫克，据统计2021年的花青素产业年产值已经达到3.87亿美元。花青素市场繁荣的背后是高值花青素生物制备的窘迫现状，传统方法中，花青素主要来源于植物提取，局限于植物生长季节限制、周期长、含量低、提取工艺繁琐等；同时，花青素化学全合成成本高、难度大。据悉，国家二级重点保护野生植物黑果枸杞（Lycium ruthenicum）素有“花青素之王”的美誉。如何利用黑果枸杞高效合成积累花青素的调控机制，采用代谢工程等手段高效合成高值花青素满足市场需求，是缓解野生黑果枸杞资源被过度开发利用的窘境、保护我国西北地区脆弱生态环境的有效策略。近日，金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园农业与生物技术中心药用植物种质创新与利用团队艾培炎、韦国等科研人员通过多组学联合分析，挖掘出调控花青素合成积累的核心转录因子LrAN2。在前期建立的黑果枸杞高效遗传转化体系的基础上、通过完善愈伤组织诱导、优化悬浮细胞培养体系等一系列措施，取得了悬浮愈伤组织高效合成果实花青素主成分petanin的突破性进展，实现了96.23毫克/克干重的花青素高产。据悉，常见水果果实的花青素含量是0.08—25.77毫克/克干重。该技术体系突破了黑果枸杞生长周期和种植地域的时空限制，实现了细胞工厂条件下的高效合成，为黑果枸杞野生种质资源保护和花青素产业的提质增效提供了技术保障。另悉，该团队紧紧围绕黑果枸杞功能基因挖掘和花青素产业化开发利用的研发目标，挖掘了调控黑果枸杞花青素合成的多个关键功能基因（ZL 2022 1 1600244.4、ZL 2023 1 1114899.5），并建立了利用悬浮愈伤组织高效生产黑果枸杞果实花青素的技术体系（ZL 2023 1 0599964.1），为花青素在食品、保健品等领域的开发利用夯实了技术基础。一直以来，团队探索珍稀濒危资源植物保育、功能基因挖掘和高效利用的全链条科技创新，为新的历史机遇下高质量推动华南国家植物园建设贡献力量。相关研究结果已近期发表在国际学术期刊Food Frontiers（《食品前沿》）（IF5y=9.4）上。华南植物园艾培炎博后、已毕业硕士研究生韦国为共同第一作者，曾少华研究员、王瑛研究员为共同通讯作者，杨超副研究员、阿彪硕士研究生等团队成员也参与该项工作。该研究得到国家自然科学基金、金沙威尼斯欢乐娱人城战略重点研究计划、广东省重点技术研发计划、华南植物迁地保护与利用重点实验室、金沙威尼斯欢乐娱人城青年创新促进会、广东现代农业产业技术创新团队专项基金的资助。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/fft2.440图. 黑果枸杞花青素植物细胞工厂注：图1A为过表达LrAN2的转基因愈伤组织；图1B为过表达LrAN2的愈伤组织悬浮细胞系；图1C为悬浮细胞培养条件优化后花青素含量变化；图1D为黑果枸杞花青素代谢工程合成花青素示意图。

2024-07-07

王健等–Geology：欧亚大陆碰撞期间的碳循环过程

地球内部和表层系统是一个紧密相连的整体，地球内部和表层的物质循环深刻影响了地球各圈层的物质组成、结构和动力学过程，还形成了人类赖以生存的资源能源，同时对地球宜居性有着决定性的作用。欧亚大陆碰撞、青藏高原隆升是新生代以来最显著的地质构造事件，对全球气候变化有着至关重要的影响。青藏高原上有广泛的新生代火山活动，这些火山喷发释放的大量二氧化碳（CO2）可能是驱动全球气候变化的关键因素。然而，欧亚大陆碰撞期间的深部碳循环过程如何影响火山活动的CO2排放通量，仍有待进一步研究。近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所博士后王健在唐功建研究员和王强研究员的指导下，对青藏高原西昆仑地区的新生代超钾质火山岩及其所携带的地幔包体进行了系统研究。研究发现，该区域地幔包体中含有大量的原生碳酸盐矿物（如方解石和白云石）及CO2气泡，证明青藏高原岩石圈地幔极其富碳。结合该区域火山岩的Mg−Zn−Mo同位素组成及地球物理资料，确认这些富碳成分可能直接来自俯冲再循环的印度大陆地壳。研究认为，在长期的欧亚大陆碰撞中，持续俯冲的印度大陆板块将大量富含碳的沉积物引入到青藏高原的岩石圈地幔中，通过交代反应将碳酸盐矿物转变成CO2，并最终影响火山活动的CO2排放通量（图1）。该研究揭示了欧亚碰撞过程中重要的碳循环机制，对于理解地球深部与表层的物质循环及其与气候变化之间的关联有重要启示。上述研究得到了国家自然科学基金青年基金项目和青藏高原第二次科考等的资助，相关成果发表在国际知名地球科学期刊《Geology》上。图1：欧亚碰撞中的碳循环过程及估算的碳循环通量论文信息:Wang,J (王健),Sebastian Tappe,Wang,Q (王强),Li,J (李杰),Zou,Z.-Q (邹宗琪),Tang,G.-J* (唐功建). 2024. Carbon cycling during the India-Asia collision revealed by δ26Mg–δ66Zn–δ98Mo evidence from ultrapotassic volcanoes in NW Tibet: Geology,https://doi.org/10.1130/G52267.1.论文链接：https://doi.org/10.1130/G52267.1

2024-06-24

叶丰等-PALO:末次冰消期以来南海北部水体氮循环的演化历史及其对气候变化的响应

氮是大多数海洋生态系统浮游植物光合作用最重要的限制性元素之一，其来源与迁移转化过程在调控海洋初级生产力、生物泵运转效率和生源要素的生物地球化学过程中扮演着极其关键的作用，并和全球气候变化之间有着密切的联系。阐明全球变化背景下海洋氮循环的现代过程、重建历史时期海洋氮循环的演变进程及其对气候变化的响应是当前海洋生物地球化学和全球变化领域的关键问题之一。海洋氮稳定同位素(δ15N)信号包含了关键的生物地球化学信息，并且可以通过颗粒物沉降传递保存在海洋沉积物中，进而用以反演地质历史时期海洋生物地球化学循环和海洋环境演变。海洋沉积物中总氮同位素(δ15Nbulk)通常作为海洋上层水体氮循环的替代指标，用于重建与反演过去氮生物地球化学过程。然而，由于受到陆源无机氮（主要为矿物晶格氨）的影响，利用沉积物岩心δ15Nbulk重建陆架边缘海区氮循环演化历史往往存在问题。南海是西太平洋最大的边缘海，其对气候环境变化的响应十分敏感，同时也是边缘海氮循环研究的理想场所。尽管一些新型载体（包括浮游有孔虫、源氨基酸和有机氮）的氮同位素成功揭示了南海温跃层硝酸盐氮同位素在轨道尺度上的变化过程，但由于高分辨率沉积记录的缺乏，目前在亚轨道和千年尺度上南海水体氮循环演变及其主要调控机制仍不清楚。此外，源自西太平洋的黑潮水入侵也在调节现代南海上层水体氮动力学过程中扮演了重要作用，但对于历史时期其对边缘海上层水体氮循环的影响及控制机制尚未被充分认识。针对上述科学问题，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所稳定同位素地球化学学科组的叶丰副研究员、王利伟博士生、韦刚健研究员等人在剔除沉积物无机氮干扰的基础上，对南海北部陆坡边缘区获取的高分辨率连续沉积物岩芯 (NH07) 样品进行了有机氮同位素(δ15Norg)分析，同时结合海洋古生产力和陆源输入等地球化学指标（图1）重建了末次冰消期以来南海北部水体氮循环的演化历史，通过与全球海区氮同位素沉积记录的比较综合探讨了其对气候环境变化的响应机制。研究结果表明：(1) 在末次冰消期和早全新世，海洋沉积物δ15Norg对不同气候特征时期（冷期如海因里希1期(HS1)和新仙女木(YD)事件、暖期如博令-阿勒罗德期(B/A)和早全新世(EH)）具有显著的响应特征，南海北部上层水体氮动力过程主要由自东向西传输的热带东太平洋水体硝酸盐信号和低海平面时期陆源物质输入影响，并受到北太平洋中层水形成和东亚冬季风强度的调控；(2) 中全新世以来(MH-LH)，南海北部水体氮循环过程逐渐受到不断增强的海洋固氮作用影响，而固氮作用由厄尔尼诺事件控制的入侵南海的黑潮水强度所调控（图2）。上述研究结果对于理解全球变化背景下海洋生物地球化学循环演变过程以及预测未来的变化趋势有着至关重要的意义。图1 末次冰消期以来南海北部沉积物有机氮同位素组成与海洋生产力及有机碳来源指标随沉积年代的变化图2 末次冰消期以来南海北部沉积物有机氮同位素组成与古气候记录之间的比较该研究工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院青年创新促进会等项目的资助，研究成果近期发表于美国地球物理学会（AGU）古海洋学与古气候学领域权威期刊Paleoceanography and Paleoclimatology上。论文信息:Ye,F.* (叶丰),Wang,L. (王利伟),Wei,G. (韦刚健),Shi,X. (石雪松),& Huang,C. (黄超),2024. Sedimentary organic nitrogen isotopic constraints on the mid-Holocene transition in the nitrogen dynamics of the northern South China Sea. Paleoceanography and Paleoclimatology,39,e2023PA004819. https://doi.org/10.1029/2023PA004819论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023PA004819

2024-06-24