广州地化所揭示源区过程对花岗岩成分的控制作用
地壳深熔作用产生花岗岩质熔体是大陆地壳化学分异最重要的机制之一。由于目前缺少对花岗岩源区过程的认识，导致对花岗岩的成因机制仍存在巨大争议，包括平衡熔融模型和不平衡熔融模型等。华南自显生宙以来发育了多期次长英质岩浆作用及混合岩化作用，对华南地壳结构与物质组成演化具有重要作用。野外研究表明华南显生宙花岗岩与混合岩常呈过渡关系，表明二者具有密切的成因联系，研究混合岩可以有效地揭示花岗岩的源区过程。因此，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室地幔地球化学学科组于洋副研究员与黄小龙研究员及其合作者对华南云开地块金垌地区三叠纪混合岩进行了系统的岩石学与地球化学研究，通过对比分析暗色体、透镜状淡色体和网状淡色体（图1）中的矿物与全岩成分变化趋势，揭示了源区熔融过程与熔体聚集过程对花岗岩成分的控制作用。 图1.（a）金垌混合岩记录熔体聚集过程；（b）暗色体（melanosome）、透镜状淡色体（L-leucosome）与网状淡色体（N- leucosome）野外接触关系。 对金垌混合岩暗色体和淡色体进行锆石年代学研究发现，暗色体中的锆石主要为早古生代岩浆锆石（437 2 Ma），淡色体中的锆石具有核边结构，核部年龄通常为早古生代，与暗色体的锆石年龄相同，而边部年龄为238 1 Ma，表明该混合岩为早古生代花岗岩在三叠纪重熔的产物。岩相学观察表明，斜长石（中长石）与钾长石边缘被钠长石交代，呈港湾状结构，显示其在熔融过程中发生分解。此外，暗色体均不含黑云母脱水熔融反应产生的转融矿物（如斜方辉石），表明其原岩经历了富水熔融过程（图2）；流体的加入导致了斜长石、钾长石、白云母及少量黑云母的分解（Qz + Pl + Mus + Bt + Kfs + H 2O melt）。 图2.（a）富水熔融过程导致钾长石与黑云母分解；（b）磷灰石熔融导致独居石沉淀。 对两类淡色体中白云母、钾长石和斜长石进行微量元素分析发现，网状淡色体中的矿物具有高Rb与低Sr-Ba的特征，表明熔体在源区聚集过程中发生了斜长石和钾长石的分离结晶，造成了Rb、Sr、Ba之间的分异（图3）。淡色体中的REE、Th、Y元素含量与P 2O 5呈负相关关系，表明其受控于磷酸盐矿物在熔融过程中的行为。岩相学观察发现，磷灰石的分解造成熔体中P过饱和，致使独居石及磷钇矿沉淀（图2），从而导致熔体中REE、Th、Y等元素含量的降低（图4）。相较于原岩全岩成分，磷灰石具有更低的 Nd(t)值，其分解也造成了淡色体的 Nd(t)与P 2O 5呈负相关关系。作者进一步统计分析了全球典型地区花岗岩的地球化学数据，发现相似的成分演化趋势在全球花岗岩中普遍存在（图4），证明了花岗岩稀土元素含量及同位素组成主要受控于副矿物在熔融过程中的行为。本次研究表明，源区熔融过程中参与矿物的分解行为以及熔体聚集过程中的分离结晶等过程对花岗岩成分具有重要的控制作用（图5）。 图3. 源区熔体聚集过程中斜长石与钾长石的分离结晶导致熔体中Rb、Sr、Ba的元素分异。 图4. 磷酸盐矿物在熔融过程中的行为控制花岗岩稀土元素含量。 图5. 源区熔融过程与熔体聚集过程对花岗岩成分控制作用示意图。 该研究主要受国家自然科学基金（41902056, 42021002, 41625007）与南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项（GML2019ZD0202）资助，已发表于国际期刊《American Mineralogist》。 论文信息：Yu Yang (于洋), Huang Xiao-Long* (黄小龙), Roberto Weinberg, Min Sun (孙敏), Peng-Li He (贺鹏丽), Le Zhang (张乐), 2024. Melting and melt segregation processes controlling granitic melt composition. American Mineralogist, 109, 35-50. 论文链接
2024-01-05
杨奕煊等-GCA：黏土矿物表面诱导Mn(II)氧化和锰氧化物结晶生长的机制
结晶生长过程在矿物学、地球化学、环境科学等多个学科领域中具有重要意义。普遍存在的异质表面能够显著影响晶体的形成和转变途径，对结晶生长过程具有关键作用，其作用机制长期受到关注。然而，该研究领域中仍有许多科学问题亟待解决：（1）某些异质基底自身的物化性质易发生变化（例如溶解），其对结晶生长过程的影响尚不清楚。（2）一些异相结晶生长过程伴随着电子转移，二者之间的相关性仍不明确。（3）对异质表面如何影响颗粒附着结晶（Crystallization by partial attachment, CPA）等非经典结晶生长过程仍然知之甚少。 地表环境中，无处不在的矿物表面制约着众多关键元素的结晶生长过程，深刻影响元素的迁移循环行为。Mn是地壳含量第三的过渡金属元素，价态可变（+2/+3/+4）。锰氧化物（MnO x）是一类地表环境中广泛存在且备受关注的矿物（氧化还原活性高、吸附能力强），常通过异质表面催化Mn(II)氧化结晶形成。以往大量研究报道了铁氧化物表面对Mn(II)氧化和MnO x结晶生长的作用，但鲜有研究关注黏土矿物对上述过程的影响；后者在土壤中的丰度远高于铁氧化物，且在结构和反应性方面与铁氧化物存在明显差异。 针对上述问题，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室博士生杨奕煊、朱润良研究员、何宏平研究员等人以高岭石、蒙脱石为例，探究了土壤典型黏土矿物表面对Mn(II)氧化和MnO x结晶生长的影响，主要取得了以下认识： （1）高岭石、蒙脱石表面都能催化Mn(II)氧化为Mn(III)并结晶形成MnO x。（2）高岭石和蒙脱石表面的不同性质（如表面电荷、吸附能力）使二者诱导形成的MnO x具有不同矿物相（高岭石表面形成黑锰矿、单斜水锰矿，蒙脱石表面形成黑锰矿、斜方水锰矿和单斜水锰矿）、形态和尺寸（高岭石表面MnO x为尺寸较大的纳米聚集体，蒙脱石表面为分散良好的细小纳米颗粒）。蒙脱石较高的溶解度还导致Mn(II)与Si(IV)离子在其表面共沉淀形成蔷薇辉石（MnSiO 3）。（3）在高岭石表面，MnO x纳米颗粒可以通过CPA生长；在蒙脱石表面，这种CPA过程亦可发生，但受到MnO x纳米颗粒与蒙脱石表面之间强烈静电固定作用的抑制。（4）高岭石层间域难以吸附Mn(II)；蒙脱石层间可以吸附Mn(II)，层间Mn(II)可氧化为Mn(III)，但这些Mn(II/III)离子受层间限域作用影响，无法结晶。 本研究率先揭示了界面静电相互作用对异相CPA过程效率的影响，以及纳米层间结构对锰氧化物形成过程的限域效应，对认识异质表面在结晶生长过程中的作用具有重要意义。上述发现还有助于我们进一步理解黏土矿物在Mn(II)氧化和MnO x形成中的作用，并为环境中MnO x丰富结构的由来提供了解释。 该研究得到了国家杰出青年科学基金（42225203）、国家自然科学基金（42272045、42302033）、广东省杰出青年基金（2023B515020006）等项目的联合资助。相关成果近期在线发表于Geochimica et Cosmochimica Acta。 论文信息：Yang Y. (杨奕煊), Liu J. (刘晶), Zhu R.*(朱润良), Chen Q.(陈情泽), Wei H.(魏洪燕), Chen M. (陈锰), Xian H. (鲜海洋), He H. (何宏平). (2023) Surface-induced oxidation of Mn(II) and crystallization of manganese (hydr)oxides on clay minerals. Geochimica et Cosmochimica Acta 363, 129–146. 论文链接 图1. （A-C）高岭石体系不同反应时间样品的TEM图；（D-F）蒙脱石体系不同反应时间样品的TEM图。（实心箭头指示MnOx，空心箭头指示蔷薇辉石） 图2. 高岭石体系中MnOx的结构特征：（A）高岭石表面的MnOx聚集体；（B）选定区域的HRTEM图和对应FFT花样，表明聚集体中存在无定型锰氧化物和取向相似的黑锰矿纳米颗粒；（C）颗粒聚集状态与FFT花样的对应关系；（D）选定区域的HRTEM图和对应FFT花样，表明聚集体中存在水锰矿纳米颗粒。 图3. 蒙脱石体系中MnOx的结构特征：（A）蒙脱石表面的MnOx聚集体；（B-F）选定区域的HRTEM图和对应FFT花样，表明聚集体中存在无定型MnOx、黑锰矿、斜方水锰矿和单斜水锰矿纳米颗粒；其中斜方水锰矿聚集体由两个相邻且取向相似的纳米颗粒组成（C-F）。图4. 高岭石、蒙脱石体系中Mn(II)吸附、氧化和MnOx结晶生长机制示意图。
2024-01-02
广州地化所研发黏土矿物高值利用新方法
黏土矿物是一类具有典型层状结构的含水铝硅酸盐矿物，因其特殊的晶体化学特征（SiO2含量可高达60%）及独特的天然纳米层状结构，使其广泛应用于工农业生产各个方面，是人类社会发展至为重要的非金属矿产资源。我国黏土矿物资源储量丰富、廉价易得，有明显的资源优势，但目前我国黏土矿物资源利用水平却较低，产品附加值不高，急需实现黏土矿物高值利用基础理论与关键技术的突破。低碳经济和我国“双碳”战略的时代背景下，以锂电池为代表的新能源经济为黏土矿物资源的高值利用提供了发展契机。与锂金属等正极材料相对应的负极材料也是生产电池的关键组成部分，“硅”被认为是最具应用前景的下一代锂电负极材料，其理论比容量远优于商业石墨负极材料（硅4200 mAh/g : 石墨372 mAh/g）。硅纳米化已被证实是提升硅负极储锂性能的重要途径之一。然而，纳米硅的低成本规模制备技术目前仍未突破，严重制约其在锂离子电池产业中的实际应用。 金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所应用矿物学课题组陈情泽副研究员和朱润良研究员等，在探明黏土矿物微观结构及反应特性的基础上，提出了利用黏土矿物制备高性能硅纳米材料的新技术，并取得系列进展。在前期工作中，他们综合利用黏土矿物的天然纳米结构和较高硅含量的特点，研制了从零维纳米颗粒、一维纳米棒、二维纳米片到三维多孔结构的多种硅纳米材料，并揭示了黏土矿物与纳米硅之间的结构对应关系及反应机制（J Mater Chem A 2018, 6, 6356; J Power Sources 2018, 405, 61）；利用黏土矿物对层间有机物的纳米限域保护效应，制备黏土矿物和类石墨烯间层复合物，通过进一步还原改造，研制了储锂循环稳定性更好的硅基纳米复合负极材料（如硅/碳、硅/碳化硅等复合材料），实现了对纳米硅形貌和组分的精确调控（Chem Comm 2019, 55, 2644; Appl Surf Sci 2023, 617, 156566）。 通过放大实验，确立了机械化学还原黏土矿物制备纳米硅的新方法（图1），通过对黏土矿物和还原剂混合物的一体化高能球磨，成功合成了系列硅纳米材料。该方法具有以下优点：1）一体化生产。通过高能机械球磨生热引发金属热还原反应，无需额外能量输入，同时保证固相反应的均匀性，简化工序，减少副反应，提高纳米硅产率。2）保留纳米结构。黏土矿物的纳米级八面体片层可作为模板和吸热剂，使生成的纳米硅在剧烈放热反应过程中仍能维持结构，克服了机械法在控制纳米硅形貌上的局限性。3）原料简单易得。该方法所用原料丰富、工艺简单、容易放大，有利于纳米硅的规模化制备。将所得硅纳米材料用作锂离子电池的负极材料，其在半电池和全电池中均表现出优异的储锂性能。 在该技术研发过程中申请了相关专利，研究成果已形成专利保护群，涵盖黏土矿物改性方法、纳米硅制备技术、配套设备研发等方面，为高性能锂离子电池硅负极材料的规模化制备和实际应用提供了理论支撑，同时为黏土矿物资源的高值利用提供了新思路。 图1 （a）黏土矿物制备纳米硅示意图，（b）黏土矿物片层形貌，（c-g）保留黏土矿物典型纳米片状结构的纳米硅形貌特征 上述研究得到广东省重点领域研发计划项目（2020B0101370003）、广东省杰出青年基金项目（2023B1515020006）、金沙威尼斯欢乐娱人城青年创新促进会项目（2020347）等项目的支持，研究成果发表在《Applied Surface Science》和Nature Index期刊《Chemical Communications》上。 论文信息： 1. Jing Du, Runliang Zhu, Qingze Chen*, Jieyang Xie, Haiyang Xian, Junping Zhang, Jianxi Zhu. In situ synthesis of stable silicon carbide-reinforced silicon nanosheets from organoclay for high-performance lithium-ion battery anodes. Applied Surface Science, 2023, 617, 156566. 论文链接 2. Qingze Chen, Shoushu Wei, Runliang Zhu*, Jing Du, Jieyang Xie, Haiming Huang, Jianxi Zhu, Zhengxiao Guo. Mechanochemical reduction of clay minerals to porous silicon nanoflakes for high-performance lithium-ion battery anodes, Chemical Communications, 2023, 59, 14297-14300. 论文链接 专利信息： 1. 朱润良, 陈情泽, 杜静, 何宏平, 朱建喜, 何秋芝, 杨奕煊, 魏洪燕. 一种利用黏土矿物制备碳化硅纳米材料、含碳化硅纳米复合材料的方法及应用. 国家发明专利, 专利号: ZL 201911212346.7. 2. 朱润良, 陈情泽, 杜静, 何宏平, 朱建喜, 何秋芝, 杨奕煊, 魏洪燕. 硅-过渡金属硅化物纳米复合材料及其制备方法与应用. 国家发明专利, 专利号: ZL 201911193255.3. 3. 陈情泽, 朱润良, 杜静, 韦寿淑, 何宏平, 朱建喜。利用黑滑石制备硅-碳纳米复合材料的方法、产品及应用. 国家发明专利, 专利号: ZL 202111094497.4。
2024-01-02
西江流域喀斯特和非喀斯特植被恢复潜力评估
自20世纪末21世纪初以来，大规模的生态恢复工程使得西南地区成为全球植被变绿的热点区，该区植被覆盖度、叶面积指数和生物量等显著增加。然而，喀斯特地区岩溶发育强烈，土层浅薄，持水能力弱，形成了有别于干旱和半干旱地区的岩溶干旱，严重制约了植被的可持续性恢复。目前关于植被恢复潜力的研究大多集中在干旱和半干旱地区，研究表明植被恢复引起径流量减少和土壤干层。在喀斯特地区，团队前期评估了植被恢复工程的有效性，并识别了恢复工程有效性区域和低效性区域 （Tong et al., 2017），这为评估植被恢复潜力奠定了基础。但在全球气候变化背景下，植被是否长期且可持续恢复，以及在喀斯特和非喀斯特地区有何差异尚不清楚。 自20世纪末21世纪初以来，大规模的生态恢复工程使得西南地区成为全球植被变绿的热点区，该区植被覆盖度、叶面积指数和生物量等显著增加。然而，喀斯特地区岩溶发育强烈，土层浅薄，持水能力弱，形成了有别于干旱和半干旱地区的岩溶干旱，严重制约了植被的可持续性恢复。目前关于植被恢复潜力的研究大多集中在干旱和半干旱地区，研究表明植被恢复引起径流量减少和土壤干层。在喀斯特地区，团队前期评估了植被恢复工程的有效性，并识别了恢复工程有效性区域和低效性区域 （Tong et al., 2017），这为评估植被恢复潜力奠定了基础。但在全球气候变化背景下，植被是否长期且可持续恢复，以及在喀斯特和非喀斯特地区有何差异尚不清楚。针对以上问题，金沙威尼斯欢乐娱人城亚热带农业生态研究所陈洪松课题组基于表征西南三省西江流域异质性景观的多驱动因素构建了随机森林模型，预测和量化了2001–2018年该地区植被恢复承载力（NPPcap）和未来恢复潜力（NPPpot），并对比分析了喀斯特和非喀斯特地区以及自然林和人工林恢复潜力的差异。研究结果表明，3.50%的区域NPP已超过植被恢复承载力，表明在这些地区继续造林可能会导致土壤水分亏缺。排除农业、城市用地和水体区后，仍有22.85%的NPP可用于未来植被恢复。2010年之前，自然林和人工林恢复潜力变化幅度较为明显，而2010年后波动较小且逐渐趋同，表明在经过二十年的植被恢复后，两种林地类型均已接近成熟。通过对比喀斯特和非喀斯特地区，我们发现喀斯特地区恢复潜力下降趋势比非喀斯特地区更为明显，表明喀斯特景观限制了植被恢复的可持续性。此外，基于喀斯特和非喀斯特恢复潜力差异，我们划分了四个恢复分区并提出了针对性的恢复策略，以为未来植被恢复和生态可持续性空间规划提供重要参考。我们发现云贵高原与峰丛洼地过渡区为未来植被恢复潜力区，该区地势起伏大，自然林广泛分布，应优先考虑圈地保护和减少人为干扰，实施植被过滤带和斜坡稳定等措施预防水土流失。该研究结果以Assessment of the restoration potential for ecological sustainability in the Xijiang River basin, Southwest China: A comparative analysis of karst and non-karst areas为题，发表在SCI一区TOP期刊Science of the Total Environment。研究得到国家自然科学基金重点项目（41930866）和面上项目（42171048）的资助。论文链接图1 喀斯特和非喀斯特区以及自然林和人工林区NPP潜力年际变化图2 西南三省西江流域植被分区恢复策略
2023-12-28
环江站数据专著《农田生态系统卷：广西环江站（2007-2015）》出版发行
近日，金沙威尼斯欢乐娱人城环江喀斯特生态系统观测研究站（“广西环江喀斯特农田生态系统国家野外科学观测研究站”）编著的《农田生态系统卷：广西环江站（2007-2015）》由中国农业出版社出版发行。 近日，金沙威尼斯欢乐娱人城环江喀斯特生态系统观测研究站（“广西环江喀斯特农田生态系统国家野外科学观测研究站”）编著的《农田生态系统卷：广西环江站（2007-2015）》由中国农业出版社出版发行。该书是“中国生态系统定位观测与研究数据集”丛书中农田生态系统卷的重要组成部分，收集、遴选了环江站2015年以前近10年的水分、土壤、气候、生物长期联网监测数据及亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种组成、西南喀斯特区域生态功能区划、喀斯特峰丛洼地典型生境植物水分来源特征等特色研究数据，充分发掘了环江站长期监测和研究数据的科研价值，从而更好地为喀斯特生态学研究、西南喀斯特区石漠化综合防治与可持续发展服务。据悉，“中国生态系统定位观测与研究数据集”丛书包括农田生态系统、草地与荒漠生态系统、森林生态系统以及湖泊湿地海湾生态系统共4卷、51册以及图集1本，各册收集了野外台站的观测样地与观测设施信息，水分、土壤、大气和生物联网观测数据以及特色研究数据。该丛书总主编为陈宜瑜院士，副主编为于贵瑞院士和何洪林研究员。孙鸿烈院士、陈宜瑜院士分别为丛书作序。
2023-12-28
《新能源进展》入编2023年版《中文核心期刊要目总览》
近日，《新能源进展》入编《中文核心期刊要目总览》2023年版（即第10版）之“能源与动力工程”类的核心期刊。据悉，北京大学《中文核心期刊要目总览》编委会依据文献计量学的原理和方法，经研究人员对相关文献的检索、统计和分析，以及学科专家评审，确定入编期刊名目。 近日，《新能源进展》入编《中文核心期刊要目总览》2023年版（即第10版）之“能源与动力工程”类的核心期刊。据悉，北京大学《中文核心期刊要目总览》编委会依据文献计量学的原理和方法，经研究人员对相关文献的检索、统计和分析，以及学科专家评审，确定入编期刊名目。《新能源进展》创刊当年就被国内中国知网、万方数据、维普资讯三大数据库收录；2014年成为国家新闻出版广电总局第一批认定的学术期刊；2015年获科学出版社颁发的“期刊出版质量优秀奖”，同年获第五届“广东省特色期刊”荣誉称号；2016年被日本科学振兴机构（JST）收录；2017年获第六届“广东省特色科技期刊”荣誉称号；2018年获“广东省优秀期刊奖”；2019年被国际数据库EBSCO收录；2020年入选RCCSE中国核心学术期刊；2021年获评广东省优秀科技期刊；2021-2023年连续入选中国科技核心期刊，被授予专业内容知识聚合服务平台创新服务示范单位；入选“2022年度煤炭领域T2级高质量科技期刊目录”；2023年入选2023-2024年CSCD核心库期刊。
2023-12-27
《仁化城南森林公园植物》出版发行
近日，由金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园和仁化县林业局等单位共同合作主编的《仁化城南森林公园植物》一书，由中国林业出版社出版发行。城南森林公园坐落在韶关市仁化县城中心城区丹霞街道办境内， 2013年通过省林业厅批复成为省级森林公园， 2020年被广东省林业局认定为广东省生态公益林保护管理示范区、广东省自然教育基地。从2021年3月份开始，金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园物种多样性保育与利用研究团队和仁化县林业局林业技术人员在城南森林公园开展野外实地调查、采集标本以及查阅相关资料的基础上，对仁化城南森林公园植物区系进行分析研究。 近日，由金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园和仁化县林业局等单位共同合作主编的《仁化城南森林公园植物》一书，由中国林业出版社出版发行。城南森林公园坐落在韶关市仁化县城中心城区丹霞街道办境内，2013年通过省林业厅批复成为省级森林公园，2020年被广东省林业局认定为广东省生态公益林保护管理示范区、广东省自然教育基地。该森林公园面积约4900多亩，森林覆盖率高达98%，生态公益林占比100%。最高峰为骆驼峰，海拔389.7 m。其植物资源丰富多样，是野生动植物繁衍的宝地，是理想的科研、自然教育基地，园内多为近自然更新的阔叶混交林、亚热带常绿阔叶林、针阔混交林。从2021年3月份开始，金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园物种多样性保育与利用研究团队和仁化县林业局林业技术人员在城南森林公园开展野外实地调查、采集标本以及查阅相关资料的基础上，对仁化城南森林公园植物区系进行分析研究。结果表明：城南森林公园植物区系组成复杂，植物种类丰富，共有维管束植物445种（含种下等级），隶属于128科306属，其中主要栽培植物有62种；植物区系地理成分以热带、亚热带成分为主，同时在一定程度上也受到了温带成分的影响，单种属和寡种属较多，具有古老性的特点，在种水平上特有现象较明显。在野外调查的基础上，项目组编研出版了《仁化城南森林公园植物》一书。该书得到仁化城南森林公园植物本底调查研究、广东省重点领域研发计划项目、广东省基础研究旗舰项目等的资助。《仁化城南森林公园植物》一书内容丰富，图文并茂，对城南森林公园内野生和栽培植物提供了简要识别形态特征、分布等，大部分植物附彩色照片。该书可为从事植物资源调查、保护和管理、科普教育的人员提供本区域植物物种多样性的基础信息，也为绿美仁化生态建设提供参考。《仁化城南森林公园植物》封面
2023-12-26
南海海洋所研究团队创制出全新牡蛎四倍体种质资源
近日，金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所喻子牛团队，在贝类种质创新上取得重要突破，创制出全新的正反交牡蛎异源四倍体，研究成果发表在国际水产领域专业期刊Aquaculture上。金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所博士生岳超、副研究员秦艳平为论文并列第一作者，研究员喻子牛、研究员张跃环为并列通讯作者。牡蛎是我国产量最大的海水养殖贝类，2022年产量619.5万吨，占我国海水养殖总产量的25.4%，是保障蓝色粮食安全的重要经济类群之一。目前，全国牡蛎主要养殖苗种为三倍体，其养殖量接近总产量50%，而四倍体是生产三倍体牡蛎苗种的核心种质资源；此前该团队已经培育出香港牡蛎、福建牡蛎、长牡蛎三个主要经济种四倍体，并构建了相应的核心群体。然而，对于四倍体牡蛎的遗传改良研究几乎尚未见报道，本研究在先前构建的二倍体牡蛎远缘杂交育种技术体系基础上，实施了四倍体长牡蛎与四倍体福建牡蛎的双列杂交，获得了正反交的异源四倍体种质资源，并评估了其优良种质性能。结果表明：（1）正反交的异源四倍体具有一定程度的生长、存活优势；（2）正反交异源四倍体的性腺发育正常，完全能够产生功能性配子；（3）杂交加强了四倍体牡蛎的生活力及倍性稳定性，为持续育种和创制新型三倍体牡蛎良种提供了宝贵的种质资源。以上研究得到了国家重点研发计划、国家贝类产业技术体系、广东省重点研发计划等项目支持。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0044848623012693#f0015图1. 四类牡蛎四倍体表型图A，四倍体长牡蛎；B，四倍体福建牡蛎；C，A B 异源四倍体；D，B A 异源四倍体
2023-12-25
广州健康院揭示新冠康复者刺突蛋白特异性共享抗体图谱
近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院呼吸疾病全国重点实验室、广州医科大学、广州国家实验室等单位合作在Emerging Microbes & Infections发表题为Deep immunoglobulin repertoire sequencing depicts a comprehensive atlas of spike-specific antibody lineages shared among COVID-19 convalescents的研究论文。该研究基于深度抗体组库测序、抗体组学和结构分析，绘制了迄今为止最为全面的新冠康复者刺突蛋白特异性共享抗体图谱。 近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州生物医药与健康研究院呼吸疾病全国重点实验室、广州医科大学、广州国家实验室等单位合作在Emerging Microbes & Infections发表题为Deep immunoglobulin repertoire sequencing depicts a comprehensive atlas of spike-specific antibody lineages shared among COVID-19 convalescents的研究论文。该研究基于深度抗体组库测序、抗体组学和结构分析，绘制了迄今为止最为全面的新冠康复者刺突蛋白特异性共享抗体图谱。靶向新冠病毒（SARS-CoV-2）刺突蛋白（Spike）的中和抗体是保护性体液免疫的关键组成部分，全面剖析SARS-CoV-2感染诱导的中和抗体库的组成对于疫苗设计和评价具有重要科学意义。此前该领域的研究主要基于传统的血清学和细胞生物学方法，为疫苗的设计和改进提供了重要理论基础。而在Spike整体水平或在亚结构域（RBD、NTD 或 S2）水平上分析特异性抗体反应，无法区分靶向特定表位的抗体组成。虽然此前有研究尝试使用优化的血清学方法利用线性肽来绘制SARS-CoV-2刺突蛋白不同表位抗体谱，然而这些方法仅适用于研究线性表位，无法表征靶向构象表位的抗体。为了克服上述障碍，我们使用高通量免疫球蛋白测序（IR-seq）来分析抗体组库，为SARS-CoV-2感染后的系统B细胞反应应答机理提供独特的视角（http://gibh.cas.cn/xwdt/kydt/202202/t20220224_6372075.html）。在本研究中，团队通过将IR-seq与结构生物学和生物信息学相结合，建立了一种分析IR-seq抗体助学分析方法。分析了靶向SARS-CoV-2刺突蛋白上特定中和表位的抗体谱系的丰度和人群共享度的 定量关系（图1）。基于该方法，研究人员首先利用252个已解析结构的Spike特异性人源单克隆抗体，绘制了识别Spike的中和表位谱。研究发现中和抗体的识别位点与刺突蛋白受体结合域（RBD）上的突变热点之间高度重叠，提示中和抗体对RBD的强选择压力。研究团队通过对33名新冠早期感染康复者和24名健康个体的抗体重链库进行深度测序，获得3.6亿条抗体重链序列。通过将2677个刺突蛋白特异性抗体与测序的3.6亿条序列进行抗体谱系聚类，鉴定出329个人群共享的Spike特异性抗体克隆型。进一步对这些共享抗体的表位进行表征，发现共享抗体不仅靶向RBD和NTD上的优势中和表位，还靶向S2上的非中和表位。值得注意的是，研究发现靶向Spike的共享抗体谱系具有胚系基因偏好性。靶向RBD上的ACE2受体结合区域的抗体谱系如IGHV3-53/3-66、IGHV1-58和IGHV1-69等表现出显著的免疫应答优势，在新冠感染人群中分布最广、丰度最高。与健康个体的抗体组库比较，发现中和抗体反应的免疫优势是由Na？ve B细胞库中Spike特异性前体B细胞的频率和丰度所决定。提示评估免疫前抗体组库的组成可以预测接种疫苗后抗体应答水平的强弱。对新冠康复者的抗体组库进行长达一年的追踪，发现在329个Spike特异性抗体共享克隆型中，只有28个克隆型能在外周血中持续存在至少12个月，表明感染早期诱导的特异性抗体谱系只有10%左右能够形成长期的免疫记忆。另一个重要发现是长期存在的IGHV3-53抗体谱系经过累积体细胞超突变与奥密克戎（Omicron）变异株产生交叉反应性。综上，团队通过整合深度测序、生物信息和结构分析优化了特异性抗体组库的分析方法，绘制了高分辨率的新冠康复者Spike特异性抗体的人群共享图谱，该图谱促进了对新冠Spike特异性抗体应答机制的理解，能够为未来的疫苗设计和评估提供重要参考。广州健康院陈凌研究员、熊晓犁研究员，南华大学李松教授，广州医科大学赵金存教授和牛学锋副研究员为本论文共同通讯作者。广州健康院毕业生颜奇鸿博士、张雨迪博士、侯瑞田，南华大学潘文京博士，广州医科大学博士研究生梁欢为本论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、广州市基础与应用基础研究专题项目等的资助。论文链接图1 新冠刺突蛋白特异性抗体图谱分析流程
2023-12-27
华南植物园专家发表氮素管理综合评论
食品供应安全是一个全球共性挑战。施肥可以提升作物产量，是保障食品供应安全的一个重要农业管理措施。例如，施氮肥促进土壤N2O的排放、加剧温室效应，促进土壤氮流失、导致水体污染、对饮水安全构成严重威胁。因此，如何更好地管理农田肥料施用具有重要科学和社会价值。当前氮肥施用增加并没有同比例地增加作物产量，导致环境问题。近年来的研究指出，基于现有生物地球化学理论知识的农业实践活动可以提高作物氮肥施用效率，同时降低环境污染风险。全球尺度分析可以在更广范围内评估不同氮肥管理措施的利弊，更好地指导农业氮肥管理。 食品供应安全是一个全球共性挑战。施肥可以提升作物产量，是保障食品供应安全的一个重要农业管理措施。然而，大量施肥也产生了很多环境问题。例如，施氮肥促进土壤N2O的排放、加剧温室效应，促进土壤氮流失、导致水体污染、对饮水安全构成严重威胁。因此，如何更好地管理农田肥料施用具有重要科学和社会价值。当前氮肥施用增加并没有同比例地增加作物产量，导致环境问题。近年来的研究指出，基于现有生物地球化学理论知识的农业实践活动可以提高作物氮肥施用效率，同时降低环境污染风险。尽管已有很多该领域的研究，但是仍缺乏全球尺度上的整合分析。全球尺度分析可以在更广范围内评估不同氮肥管理措施的利弊，更好地指导农业氮肥管理。近期发表在Nature Food上的一项数据整合研究（Elrys et al., 2023, 10.1038/s43016-023-00888-6）开展了上述研究，评估四种广泛使用的氮肥管理措施对土壤氮转化过程的影响，包括施用复合肥、施用有机肥、同时施用合成氮肥和有机肥以及添加硝化抑制剂四种措施，以单独施用合成氮肥作为研究对照。研究表明，单独施用合成氮肥导致氮氧化物等温室气体排放增加、土壤氮流失加剧；同时施用复合肥和有机肥可以促进土壤氮保持；添加硝化抑制剂可以增强土壤铵固持、植物氮吸收、降低氮淋溶流失风险。该研究表明，综合利用多种优良的氮肥管理措施可以增强农田氮固持、降低氮损失及其带来的环境风险。传统农业施用氮肥很少，虽然作物氮肥施用效率高、土壤氮流失可以忽略，但是作物产量低下，不足以满足日益增长的食品供应需求。工业合成氮肥取得突破后，氮肥施用量急剧增加，在大大提高作物产量的同时也降低了作物氮利用效率、增加了土壤氮排放和流失（图1），带来日益严重的环境污染风险。为了解决合成氮肥施用的环境问题，近年来发展了很多氮肥管理措施，这些措施整体上都是为了三个目标，即进一步提升作物产量、提高作物氮肥利用效率、降低土壤氮排放和流失（图1）。这三个目标背后的核心科学问题是如何将更多的氮保存至生态系统中，如何协调作物氮需求和土壤氮供给。Elrys等人指出了四种常用氮肥管理的优点。需要注意的是，目前还有一些其他的潜在有效氮肥管理措施，例如不同作物生长阶段的氮肥管理、免耕和秸秆归还等措施，这些措施的效果还有进一步评估。先进的氮肥管理举措往往需要额外的人力或资金，因此在评估新举措的效果的时候还需要综合考虑其成本增加。与此同时，现有氮肥管理措施使用时还需要综合考虑土壤性质、水分管理、作物种类、耕作措施等多方面因素。未来研究还需要考虑气候变化和大气氮沉降变化等环境状况的影响，从而更好地服务于精准、可持续农业发展。上述评述于于近期发表在国际学术期刊Nature Food（IF2022=23.2）上，对于土壤健康管理和可持续农业发展具有一定的理论指导意义。金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园博士后Muhammed Mustapha Ibrahim为该论文第一作者、侯恩庆研究员为通讯作者。相关研究得到国家自然科学基金优秀青年科学基金项目和面上项目的共同资助。论文链接：https://www.nature.com/articles/s43016-023-00893-9图1.氮素管理措施的发展历程。基于理论知识和实践经验的氮肥管理将有效促进农田氮固持、提升氮素利用效率、降低土壤氮损失。
2023-12-26
