科研進展
  • 廣州地化所:聯合Ce-Nd穩定同位素可作為定量表征地表環境氧化還原狀態的新指標
    稀土元素穩定同位素是新的非傳統穩定同位素體系,有望為探索天體形成、巖漿演化、稀土成礦、大陸風化和海洋循環等過程稀土循環提供新的證據。特別是Ce具有+3和+4兩種價態,在氧化過程中表現出與其他稀土元素如Nd明顯的差異,但在非氧化過程中Ce與Nd元素具有相似的地球化學行為。因此,理論上Ce和Nd穩定同位素的聯合應用能夠量化地表的氧化還原狀態特別是為氧化過程提供新的證據。然而,這一假定是否實際可行有待證實,而通過對同一地質過程中Ce-Nd穩定同位素分餾行為進行同步監測可準確回答這一問題,不過到目前為止尚沒有相關的研究報道。   針對這一科學問題,中國科學院廣州地球化學研究所穩定同位素地球化學學科組白江昊博士后在韋剛健研究員、馬金龍正高級工程師、王志兵副研究員和張樂高級工程師等老師的指導下,并與廣東省科學院生態環境與土壤研究所鐘松雄博士后合作,依托其前期建立的高精度Ce穩定同位素分析技術,對經歷氧化風化作用并具有很好的穩定Nd同位素研究基礎的海南新生代玄武巖風化剖面HK06開展了系統的研究。 圖 1 HK06風化殼 Th,Ce、Ce/Ce*和 142/140Ce值的變化特征   研究結果表明,在該風化剖面中,Ce富集程度越高,其Ce異常值越正,相應的 142/140Ce值也越高;反之,Ce越虧損,其 142/140Ce值則越偏低。這一觀察結果表明,強氧化風化過程中Ce元素會發生明顯的遷移并伴隨著Ce穩定同位素的顯著分餾。為了更好地區分氧化與非氧化過程對穩定Ce同位素的影響,作者對風化產物進行了化學分相提取,并分別測定了各個相態的穩定Ce同位素組成。結果顯示,在氧化過程中,Mn(氫)氧化物相具有最高的 142/140Ce值(+0.184 0.040‰),這可能歸因于Ce(IV)傾向于富集較重的同位素 142Ce(基于質量相關分餾)和/或繼承自流體相中的重同位素 142Ce(基于核體積效應)。為了區分這兩種分餾效應,未來研究應當同時精確測量樣品中的 136Ce/ 140Ce和 142Ce/ 140Ce比值。此外,研究發現Mn氧化物相中的Mn濃度與 Th,Ce和 142/140Ce值均呈現正相關,而與Ce異常無關,表明Mn氧化物中的 142/140Ce值相比Ce/Ce*更可靠地量化表征地表的氧化狀態。在非氧化過程中,作者討論了外部輸入、pH值、有機物絡合、Fe氧化物吸附/共沉淀以及粘土礦物形成等作用方式對穩定Ce同位素分餾行為的影響。在0.5 mol L -1 HCl交換相和殘余相中, 142/140Ce值與 146/144Nd都呈正相關,表明在非氧化過程中穩定Ce和Nd同位素表現相似?;诖?,作者提出聯合Ce-Nd穩定同位素( 142Ce- 146Nd)可以作為量化地表亞氧到強氧化狀態的新工具。這一指標未來在準確解讀地球氧化歷史的研究中,可望發揮非常重要的貢獻。 圖2 Mn氧化物相中Ce元素含量、Ce異常和 142/140Ce的變化特征 圖3 非氧化過程中Ce-Nd穩定同位素分餾行為類似   相關成果發表在國際地球科學領域著名期刊《Earth and Planetary Science Letters》,該研究得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目、博士后面上項目和中國科學院廣州地化所所長基金等聯合資助。   論文信息:Bai J.H.,(白江昊) Wu C.,(吳 超) Wu H.,(吳 昊)Wang, Z. B., (王志兵) Zhang L.,(張樂) Zhong S.X., (鐘松雄) Ma J. L.,(馬金龍) Wei G.J.* (韋剛健). 142Ce minus 146Nd value as a redox indicator in Earth's surface environments[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2024, 629, 118597. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118597.    論文鏈接翻譯搜索復制
    2024-02-27
  • 劉清梅、蔣文敏等-CG,MPG:甲烷團簇同位素(Δ13CH3D和Δ12CH2D2)測試的絕對參考體系及在塔里木盆地深層天然氣來源判識中的應用
    甲烷(CH4)是最簡單有機物。一方面,它是重要的清潔能源,提供了全球能源總消耗量的20%;另一方面,它是僅次于二氧化碳的大氣溫室氣體,其增溫效應在百年尺度上是二氧化碳的28倍。此外,甲烷還是生命系統的關鍵組成部分,被視為生命起源的一種示蹤劑。因此,明確甲烷的形成和演化對于預測全球能源儲量、評估大氣甲烷收支和探索生命起源等至關重要。   自然界的甲烷根據成因機制的不同可分成生物成因(biogenic)、熱成因(thermogenic)和無機成因(abiogenic)三大類。傳統方法主要利用甲烷的單體碳( 13C 1)和氫( D 1)同位素以及氣體成分來判斷其成因。然而,這些方法具有明顯局限性,不同成因的甲烷在傳統判識圖版上(例如“Bernard plot”, “Whiticar plot”)存在較大的重疊,判識結果具有多解性。近年來新興的甲烷團簇同位素技術(Multiply-substituted或Clumped isotope)能夠直接測量甲烷分子內同位素鍵序,可以提供甲烷的形成溫度、形成路徑等獨立于單體同位素的全新信息,已經成為研究甲烷的重要手段。   近期,中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室熊永強研究員課題組劉清梅博士生、蔣文敏副研究員、李蕓副研究員等人,基于Nu Panorama高分辨穩定同位素比質譜儀(HR IRMS),建立了甲烷團簇同位素測試的絕對參考體系。由于缺乏國際統一的甲烷團簇同位素標樣,團隊首先建立了具有國際可對比的甲烷團簇同位素測試方法。通過優化質譜參數,獲得超過40000的分辨率(MRP),實現了 13CH 3D和 12CH 2D 2獨立測定(圖1)。然后利用 -Al 2O 3催化劑制備100 下不同單體同位素甲烷的熱平衡氣,校正了離子源的非線性效應(圖2)。再利用 -Al 2O 3和Ni催化劑制備0~500 范圍內甲烷的熱平衡氣,校正了尺寸效應(圖3),最終獲得了本實驗室甲烷參考氣的真實團簇同位素值(GIG-STD1: 13CH 3D = +2.79‰, 12CH 2D 2 = +4.34‰)。通過與東京工業大學提供的兩個外部標氣(TIT-A和TIT-C)在兩個實驗室之間(GIG和TIT)測試結果與精度的比對,本實驗室的測試精度更高(1 : 13CH 3D = 0.2‰, 12CH 2D 2 = 0.8‰)。以上相關工作歷時2年(2021-2022),先后建立了樣品前處理、分析測試、數據校正等標準化工作流程,最終建成了國內領先的高精度的甲烷團簇同位素分析測試平臺。   在此基礎上,該課題組選取塔里木盆地克深(Keshen)、塔北(Tabei)、和田河(Hetianhe)和柯克亞(Kekeya)四個典型氣田共16個深層天然氣樣品開展了甲烷團簇同位素分析測試與應用研究。首先利用處于熱力學平衡的甲烷團簇同位素值,計算得到甲烷的生成溫度在130~250 之間,為典型的熱成因氣。然后結合各個氣田所在區域潛在烴源巖的埋藏史和熱史,以天然氣生成溫度限定,圈定了不同氣田的氣源巖層位,解決了天然氣來源的爭議(圖4)。例如,克深地區天然氣來自侏羅煤系烴源巖;塔北地區天然氣來自寒武系烴源巖,而非奧陶系烴源巖;和田河地區天然氣來自寒武系烴源巖;柯克亞地區天然氣來自石炭-二疊系烴源巖。對于甲烷團簇同位素處于非平衡的樣品,表明其可能遭受到了后生作用改造,結合實際地質情況,進一步評價了不同地區天然氣樣品經歷的主要次生作用(圖5)。例如,和田河地區天然氣單體同位素發生明顯線性分餾,而甲烷團簇同位素處于平衡狀態,說明運移擴散作用并非該區天然氣同位素分餾的主控因素;克深地區天然氣具有相似的 13CH 3D和負偏的 12CH 2D 2,可能經歷了高溫熱蝕變(~400 ),導致 12CH 2D 2發生再平衡;塔北地區存在同源不同形成溫度的天然氣混合現象,結合氣體干燥系數,推斷是寒武系原油裂解氣與干酪根裂解氣的混合。 圖1. (a) 甲烷純化系統IBEX; (b) Nu Panorama高分辨穩定同位素比質譜儀; (c) 13CH 3D測量模式下甲烷質譜峰圖;(d) 12CH 2D 2測量模式下甲烷質譜峰圖。 圖2. 非線性校正圖版。(a) 100 溫度下不同單體碳同位素甲烷的 13CH3D[HG vs. RG] vs 13CH 3D[HG vs. RG];(b) 100 溫度下不同單體氫同位素甲烷的 12CH 2D 2[HG vs. RG] vs 12CH 2D 2[HG vs. RG]。HG指加熱平衡氣,RG指本實驗室參考氣GIC-STD1。 圖3. 尺寸效應校正圖版。(a) 0~500 溫度范圍內 13CH 3D[HG vs. RG] (非線性校正后的實驗室測量值) vs 13CH 3D[Theory] (理論值);(b) 0~500 溫度范圍內 12CH 2D 2[HG vs. RG] (非線性校正后的實驗室測量值) vs 12CH 2D 2[Theory] (理論值)。HG指加熱平衡氣,RG指實驗室參考氣GIC-STD1, Theory指甲烷團簇同位素的理論值。圖中線性擬合公式的截距即為本實驗室參考氣的甲烷團簇同位素值。 圖4. (a) 塔里木盆地構造劃分與典型氣田分布圖;(b) 典型氣田天然氣甲烷團簇同位素 13CH 3D vs 12CH 2D 2圖;(c) 典型氣田天然氣形成溫度、儲層現今溫度以及潛在烴源巖最高埋藏溫度對比圖。 圖5. 非平衡甲烷團簇同位素評價次生作用。(a) 和田河地區天然氣單體同位素 13C 1 vs D 1圖;(b) 和田河地區天然氣甲烷團簇同位素 13CH 3D vs 12CH 2D 2圖指示未遭受明顯的次生作用;(c) 克深地區天然氣甲烷團簇同位素 13CH 3D vs 12CH 2D 2圖指示存在高溫熱蝕變;(d) 塔北地區天然氣甲烷團簇同位素 13CH 3D vs 12CH 2D 2圖指示存在混合作用。   相關成果近期發表于國際期刊《Chemical Geology》和《Marine and Petroleum Geology》,該研究得到國家自然科學基金面上項目、中石油基金、廣州地化所“涂光熾優秀青年學者”(B類)等項目的聯合資助。   論文信息:   Liu, Q. (劉清梅), Li, J. (李嘉成), Jiang, W. (蔣文敏), Li, Y.* (李蕓), Lin, M. (林莽), Liu, W. (劉文), Shuai, Y. (帥燕華), Zhang, H. (張海祖), Peng, P. (彭平安), Xiong, Y.* (熊永強). Application of an absolute reference frame for methane clumped-isotope analyses. Chemical Geology, 2024, 646, 121922.    論文鏈接   Jiang, W. (蔣文敏), Liu, Q. (劉清梅), Li, J. (李嘉成), Li, Y. (李蕓), Liu, W. (劉文), Liu, X. (劉賢), Zhang, H. (張海祖), Peng, P. (彭平安), Xiong, Y.* (熊永強). Deciphering the origin and secondary alteration of deep natural gas in the Tarim basin through paired methane clumped isotopes. Marine and Petroleum Geology, 2024, 160, 106614.    論文鏈接
    2024-02-26
  • 華南植物園發現熱帶山地雨林土壤微生物殘體碳空間變異與跨尺度關聯
    微生物殘體是土壤有機碳的重要來源,在調控土壤有機碳庫的結構和穩定性方面發揮著重要作用。植物、土壤和微生物碳庫的空間分布和互作是當前碳循環研究面臨的巨大挑戰。熱帶森林儲存了全球60%以上的植被碳,約為陸地碳儲量的25% ,且擁有最高的有機碳周轉率。因此,闡明熱帶森林土壤微生物殘體碳的空間分布格局及其與其它碳庫的多尺度關聯特征是提升森林碳循環可預測性和適應性管理的重要途徑。微生物殘體碳表現出更強的空間異質性和更弱的均勻性,微生物殘體碳和土壤有機碳之間的跨尺度相關性要比微生物殘體與植物生物量之間更強更穩定。PB ,植物生物量。       微生物殘體是土壤有機碳的重要來源,在調控土壤有機碳庫的結構和穩定性方面發揮著重要作用。植物、土壤和微生物碳庫的空間分布和互作是當前碳循環研究面臨的巨大挑戰。熱帶森林儲存了全球60%以上的植被碳,約為陸地碳儲量的25%,且擁有最高的有機碳周轉率。因此,闡明熱帶森林土壤微生物殘體碳的空間分布格局及其與其它碳庫的多尺度關聯特征是提升森林碳循環可預測性和適應性管理的重要途徑。中國科學院華南植物園恢復生態學任務團隊基于海南尖峰嶺熱帶山地雨林60公頃大樣地,系統研究了土壤微生物殘體碳的空間分布格局及其與植物和土壤有機碳庫的跨尺度關聯特征。研究發現:(1)土壤微生物殘體碳及其在土壤有機碳中的比例表現出較大的空間變異和顯著的自相關,具有顯著的高-高和低-低聚類格局,土壤、地形和植物生物量是重要的驅動因子;(2)微生物殘體碳、土壤有機碳和植物生物量的空間分布具有多重分形特征并遵循冪律標度;(3)微生物殘體碳表現出更強的空間異質性和更弱的均勻性,微生物殘體碳和土壤有機碳之間的跨尺度相關性要比微生物殘體與植物生物量之間更強更穩定。該研究首次對熱帶山地雨林中植物、土壤、微生物碳庫的關聯特征進行了跨尺度分析,提升了我們對森林碳循環機理性理解,支撐了碳分布模型的發展,也可為熱帶森林碳管理提供了新視角和科學依據。相關研究成果已發表在國際學術期刊Science of The Total Environment《總體環境科學》和Journal of Environmental Management《環境管理雜志》上。華南植物園博士后丁彰琦為論文第一作者,劉占鋒研究員和中國林業科學院熱帶林業科學研究所許涵研究員為論文共同通訊作者,該研究得到廣東省基礎與應用基礎研究旗艦項目和國家自然科學基金等資助。論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170986 https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120288圖. 熱帶山地雨林土壤微生物殘體碳空間變異及其與土壤有機碳和植物生物量的跨尺度關聯。注:MNC,微生物殘體碳;FNMC,真菌殘體碳;BNMC,細菌殘體碳;SOC,土壤有機碳;PB,植物生物量。
    2024-02-26
  • 應激致使仔豬肌肉生長阻滯的分子機制取得新進展
    近期,由中國工程院院士、中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員印遇龍領銜的科研團隊在仔豬肌肉生長阻滯機制方面取得新進展。近期,由中國工程院院士、中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員印遇龍領銜的科研團隊在仔豬肌肉生長阻滯發生機制研究方面取得新進展。在集約化養殖過程中,免疫應激普遍存在于斷奶仔豬飼養環節,導致仔豬肌肉蛋白質降解和生長阻滯,最終嚴重影響肥育階段的產肉率和肉品質,給養豬業帶來巨大經濟損失。因此,有效緩解仔豬免疫應激是當前養豬業生產中亟待解決的重要難題。然而,目前對免疫應激仔豬肌肉蛋白質降解和生長阻滯的發生機制知之甚少,使得營養調控措施針對性不強,影響了仔豬的健康養殖。為了突破這一瓶頸,該團隊的科研人員首先系統探究了免疫應激下斷奶仔豬腸道、肝臟和肌肉組織生長發育的動態變化規律,發現免疫應激對腸道和肝臟組織的損傷可在15天內緩慢修復,而肌肉組織損傷不能修復;另外,肌肉損傷發生的主要時期是應激早期(第1至5天),肌肉重量與仔豬體重呈顯著正相關,提示斷奶可誘發肌肉生長受阻,進而影響養豬生產效益。利用慢性免疫應激模型,進一步揭示了免疫應激造成斷奶仔豬肌肉生長阻滯的機制與腸道微生物Bacteroidetes豐度下降、系統性炎癥增加以及線粒體動力學穩態破壞等有關。這些研究為促進仔豬肌肉生長和提高其生長性能的營養調控提供了靶點。相關研究成果發表以LPS-related muscle loss is associated with the alteration of Bacteroidetes abundance, systemic inflammation, and mitochondrial morphology in a weaned piglet model為題發表在Science China-Life Sciences雜志上。該研究得到了國家自然科學基金面上項目(32372925)、湖南省科技人才專項(2022RC1159)、國家重點研發計劃專題(2022YFD1300503)和國家生豬產業體系專項資金(CARS-35)等項目的資助。論文鏈接慢性免疫應激誘發仔豬肌肉生長阻滯的分子機制
    2024-02-21
  • 華南植物園發現非洲大蝸牛入侵導致熱帶珊瑚島土壤生物多樣性季節變異同質化
    外來生物入侵會對土著生態系統生物多樣性和生態系統功能產生深遠影響。外來生物可以改變本地生物多樣性的季節性模式提升其入侵能力。已有研究多關注外來植物入侵對地上和地下生物群落的影響,對于外來動物入侵如何影響島嶼生態系統的土壤生物多樣性尚缺乏清晰地認識。蝸牛入侵對低營養級土壤生物類群的影響不大,但對高營養級的土壤生物類群的影響更顯著,土壤水分、土壤有機碳、速效磷和鉀是重要的驅動因子(圖-。研究結果表明,非洲大蝸牛的入侵通過改變土壤資源有效性來削弱原生土壤生物多樣性的季節性變化,微生物、線蟲和螨蟲對蝸牛入侵和季節的差異響應表明了土壤生物多樣性對土壤生態系統變化響應的復雜性。       外來生物入侵會對土著生態系統生物多樣性和生態系統功能產生深遠影響。外來生物可以改變本地生物多樣性的季節性模式提升其入侵能力。已有研究多關注外來植物入侵對地上和地下生物群落的影響,對于外來動物入侵如何影響島嶼生態系統的土壤生物多樣性尚缺乏清晰地認識。中國科學院華南植物園恢復生態學任務團隊吳文佳助理研究員和王俊研究員,基于對我國西沙群島的調查(圖-1),發現非洲大蝸牛入侵對原生土壤生物多樣性的影響與采樣季節密切相關。蝸牛入侵在干季增加土壤真菌生物量、微生物多樣性和線蟲豐度,而在濕季減少;蝸牛入侵增加了螨蟲豐度和多樣性,而但降低了土壤酶活性;蝸牛入侵使土壤線蟲群落組成、真菌細菌比值和革蘭氏陽性細菌:革蘭氏陰性細菌比值的季節性差異均一化;蝸牛入侵對低營養級土壤生物類群的影響不大,但對高營養級的土壤生物類群的影響更顯著,土壤水分、土壤有機碳、速效磷和鉀是重要的驅動因子(圖-2)。研究結果表明,非洲大蝸牛的入侵通過改變土壤資源有效性來削弱原生土壤生物多樣性的季節性變化,微生物、線蟲和螨蟲對蝸牛入侵和季節的差異響應表明了土壤生物多樣性對土壤生態系統變化響應的復雜性。研究結果對提升外來生物入侵影響熱帶珊瑚島生態系統結構和功能的機制性理解具有重要意義。相關研究成果在線發表在國際期刊Plant and Soil(《植物與土壤》)上。華南植物園恢復生態學任務團隊吳文佳助理研究員和王俊研究員為共同第一作者,劉占鋒研究員為通訊作者,該研究得到國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金等資助。論文鏈接:https://doi.org/10.1007/s11104-024-06508-x圖1. 非洲大蝸牛在熱帶珊瑚島的入侵狀況。圖2. 非洲大蝸牛入侵對熱帶珊瑚島土壤生物多樣性的影響。翻譯搜索復制
    2024-02-08
  • 南海海洋所海洋微生物活性物質在農牧業抗蟲方面應用取得新進展
    近期,中國科學院南海海洋研究所攜手南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)與中國農業科學研究院深圳基因組研究所、大連理工大學合作開發的專利技術“深海放線菌11791在制備防治農牧業鱗翅目害蟲藥物中的應用”(ZL 202111348237.5)及 “雙吲哚吡咯類化合物的應用”(ZL 202110493094.0)成功向河北中保綠農作物科技有限公司進行了實施許可。鱗翅目害蟲做為農牧業生產中的常見害蟲,具有寄主范圍廣、繁殖快、危害重、抗藥性強及長距離遷飛能力等特性,每年對農牧業造成巨大經濟損失。加強鱗翅目害蟲的防治,不僅可以提高農牧作物的產量和質量,還能起到保護作物健康生長,助力國家“碳中和”目標實現的效果。根據研究顯示,深海放線菌(Streptomyces sp. SCSIO 11791)的發酵制劑對鱗翅目害蟲小菜蛾等具有良好殺滅效果,可用于該類害蟲引起的農作物的病蟲害防治;該菌所產雙吲哚吡咯類活性化合物對鱗翅目害蟲的幾丁質酶OfChi-h的抑制效果顯著。進一步對鱗翅目害蟲的抗蟲效果顯示其對農業害蟲粘蟲、亞洲玉米螟和草地貪夜蛾有很好的防治活性,當活性化合物濃度為2.5 mM時,粘蟲、亞洲玉米螟和草地貪夜蛾生長速度減慢,體型瘦??;在濃度為10 mM時,可以使粘蟲、亞洲玉米螟和草地貪夜蛾4-8天全部死亡;而將該活性化合物以不同形式最大濃度喂養鱗翅目害蟲的天敵赤眼蜂(益蟲)時,對其都沒有毒性(如下圖1)。顯示出該類活性化合物在防治鱗翅目害蟲方面的專一性以及良好的綠色環保應用前景(J. Agric. Food. Chem. 2021, 69(47),14086-14091.)。圖1. 活性次級代謝產物lynamycin B對粘蟲、玉米螟和草地夜貪蛾的防治效果A:不同濃度下lynamycin B的致死率;B:通過不同方式喂養10 mM的lynamycin B后,益蟲赤眼蜂的生存率;C:喂養不同濃度的lynamycin B后,對相應鱗翅目害蟲的防治效果。該技術市場化應用,是我所海洋藥物“研用”結合的首次重要實踐。海洋微生物不僅是重要的藥物資源,也是新型微生物制劑的源泉。海洋微生物活性物質在農牧業抗蟲、護綠中的成功應用,將不僅提高農牧業產品的產量和質量,還將提升農牧業“碳匯”系統的能力,為國家“碳中和”目標的早日實現貢獻力量。專利ZL 202111348237.5第一完成單位為中國科學院南海海洋研究所,本所中國科學院熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室(LMB)、廣東省海洋藥物重點實驗室副研究員宋永相為第一完成人,研究員鞠建華、研究員李潔為共同完成人。副研究員宋永相為該專利關鍵性論文(Lynamicin B is a Potential Pesticide by Acting as a Lepidoptera-Exclusive Chitinase Inhibitor, J. Agric. Food. Chem. 2021, 69(47), 14086-14091)的共同通訊作者。該項科研成果得到了廣東省本土創新創業團隊項目、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)人才團隊引進重大專項、國家基金面上項目、海南省重大科技計劃項目等的支持。論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.1c05385翻譯搜索復制
    2024-01-29
  • 紅樹林真菌來源抗骨質疏松藥物先導物發現和機制研究獲新進展
    近日,中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室(LMB)劉永宏團隊在海洋來源抗骨質疏松藥物先導物的發現領域取得重要進展。團隊從紅樹林根和根際土壤來源的兩株青霉真菌中分別篩選發現了可作為抗骨質疏松藥物先導化合物的坦桑瓦酸和雌誘素類衍生物并闡明作用機制,成果分別發表在《藥物化學雜志》(Journal of Medicinal Chemistry)和《歐洲藥物化學雜志》(European Journal of Medicinal Chemistry)上。骨質疏松癥是一種全身性代謝性骨病,由于骨吸收超過骨形成而導致骨量減少和髓腔擴張,表現為骨脆性增加和骨折風險提高。隨著人口老齡化速度的加快,骨質疏松癥已成為中國乃至全球的重大公共衛生問題。目前,地諾單抗和唑來膦酸是骨質疏松癥治療的代表性藥物,能有效抑制破骨細胞分化,但都伴隨著嚴重的副作用。因此,尋找新型抗骨質疏松藥物先導物至關重要。紅樹林處于具有高鹽、低氧、強紫外輻射和頻繁的潮汐特點的海陸潮間帶。在特殊的生態環境下,紅樹林共附生和底泥來源微生物可產生化學結構新穎和具有獨特生物活性的代謝產物,是藥物先導化合物的重要來源。團隊運用HPLC-DAD和GNPS分子網絡技術,從湛江沿海紅樹林的根部來源內生真菌Penicillium steckii SCSIO 41025中定向分離鑒定坦桑瓦酸(Tanzawaic acid)衍生物40個,含22個新化合物。其中新化合物penicisteck acid F顯著抑制NF- B熒光素酶活性和破骨細胞的生成。機制研究表明,penicisteck acid F降低了RANKL誘導的I B 降解、NF- B p65核轉位、NFATc1的激活和核轉位以及相關mRNA的表達。通過細胞熱轉移實驗、表面等離子共振以及基因敲除實驗證明,NF- B p65是penicisteck acid F抗骨質疏松的潛在作用靶標。動物實驗證明penicisteck acid F可顯著減輕去卵巢小鼠的骨質疏松癥。藥代動力學實驗表明坦桑瓦酸類藥物先導化合物具有較好的成藥性。成果以“Identifying marine-derived tanzawaic acid derivatives as novel inhibitors against osteoclastogenesis and osteoporosis via down-regulation of NF- B and NFATc1 activation”為題發表在Journal of Medicinal Chemistry上,博士后陳春梅為論文第一作者,研究員劉永宏、研究員周雪峰和廣西師范大學副教授譚艷輝為共同通訊作者。團隊從紅樹林根際土壤來源青霉真菌SCSIO 41410中分離鑒定了13個結構新穎的雌誘素(sirenin)衍生物,其中eupenicisirenin C顯著抑制NF- B熒光素酶活性和破骨細胞的生成。進一步研究表明,eupenicisirenin C對cGAS-STING信號通路具有抑制作用,對RANKL誘導的破骨細胞分化具有顯著的抑制作用。在潑尼松龍誘導的斑馬魚骨質疏松癥模型中,eupenicisirenin C顯示出顯著的治療潛力,其作用機制與調節細胞外基質受體相互作用相關通路相關。成果以“Discovery of a novel anti-osteoporotic agent from marine fungus-derived structurally diverse sirenins”為題發表在European Journal of Medicinal Chemistry上,博士生蔡健為論文第一作者,研究員周雪峰、山東省科學院生物研究所研究員靳夢和廣西師范大學副教授譚艷輝為共同通訊作者。以上研究基于海洋微生物天然產物和藥理學的深度合作,為治療骨質疏松癥等骨骼疾病提供了兩種具有應用前景的海洋來源新穎抗骨質疏松藥物先導化合物。成果申請了相關專利。以上研究工作得到了國家自然科學基金項目、廣東省基礎與應用基礎研究基金、廣東省特支計劃團隊項目和國家資助博士后研究人員計劃等資助。圖1 Penicisteck acid F通過降低RANKL誘導的I B 降解、NF- B p65核轉位、NFATc1的激活和核轉位以及相關mRNA的表達抑制骨質疏松癥圖2 Eupenicisirenin C通過上調細胞外基質中骨鈣化相關基因表達改善斑馬魚骨質疏松文章鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c01748文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0223523423010358
    2024-02-04
  • 華南植物園創建快速高效植物遺傳轉化方法
    植物遺傳轉化技術是植物基因工程和現代農業分子育種的必要工具。然而,現有的植物遺傳轉化方案復雜且效率較低,制約了多數資源植物或農作物的遺傳改造,已成為植物資源開發和利用的技術障礙。因此,開發高效且多應用的植物遺傳轉化技術已成為植物或農業科研領域的重要研究方向?;谥参镏鲃釉偕芰盁o性繁殖的特點,此方法有望應用于更廣泛的植物物種,實現更多特色資源植物和經濟作物的性狀改良與種質創新,以推動相關領域的基礎研究和應用研究發展,為特色植物的高效遺傳改良和現代農業育種應用提供理論和方法支撐。       植物遺傳轉化技術是植物基因工程和現代農業分子育種的必要工具。然而,現有的植物遺傳轉化方案復雜且效率較低,制約了多數資源植物或農作物的遺傳改造,已成為植物資源開發和利用的技術障礙。因此,開發高效且多應用的植物遺傳轉化技術已成為植物或農業科研領域的重要研究方向。中國科學院華南植物園農業與生物技術研究中心植物發育與品質調控研究組(PI:侯興亮研究員)科研人員,經過多年探索和研究,成功建立了一種以植物主動再生能力為基礎的新型植物遺傳轉化方法(Regenerative Activity-dependent in Planta Injection Delivery,RAPID)。該研究利用強再生能力植物甘薯,進行多種遞送方式測試,發現通過甘薯莖段注射遞送方法能快速獲得陽性器官和轉化個體,同時在農桿菌菌種、侵染濃度、化學活性劑等方法條件上對轉化效率進行優化提升,并完成了多種報告基因和遺傳編輯工具的應用,隨后通過遺傳學和細胞學分析方法確認了植物分生組織高效轉染以及新生轉化器官個體的快速再生,是迅速高效地獲得穩定轉基因植株的根本原因。目前,RAPID方法已成功應用于甘薯、馬鈴薯、厚藤等無性繁殖的經濟作物或資源植物。與傳統遺傳轉化方法相比,RAPID方法具有較高的轉化效率(提高20至100倍),操作流程更為簡便(縮短2至3倍),且無需昂貴且復雜的組織培養過程。RAPID方法克服了傳統方法在快速遺傳轉化方面的局限性,打破了各類資源植物開發和利用的瓶頸?;谥参镏鲃釉偕芰盁o性繁殖的特點,此方法有望應用于更廣泛的植物物種,實現更多特色資源植物和經濟作物的性狀改良與種質創新,以推動相關領域的基礎研究和應用研究發展,為特色植物的高效遺傳改良和現代農業育種應用提供理論和方法支撐。相關研究結果以Resource article形式近期在線發表于國際學術期刊Plant Communications(《植物通訊》)(IF5year = 10.5)上,相關技術方法已獲得國家發明專利授權(ZL 202110705309.0)。華南植物園梅果果碩士和陳澳碩士為論文共同第一作者,侯興亮研究員和劉旭副研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了廣東省重點領域研發計劃、廣州市科技計劃、國家自然科學基金廣東省聯合基金等項目的支持。論文連接:https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.100822翻譯搜索復制
    2024-02-05
  • 《東莞林下經濟植物圖鑒》出版發行
    2月1日獲悉,中國科學院華南植物園、東莞市林業局與東莞市林業科學研究所等單位合作出版的《東莞林下經濟植物圖鑒》由華中科技大學出版社出版發行作為2024年“綠美東莞、品質林業”系列叢書的首發專著。該書的出版獲得東莞市財政項目“東莞市林下經濟種質資源收集與示范” ( 2021-2023 )的資助。經過近3年的野外調查,并通過與林下經濟相關的企事業單位和林農的走訪,編寫組詳細了解東莞市林下經濟產業發展信息,結合植物標本和資料信息,整理出東莞市林下經濟植物名錄共計148科451屬735種,包括蕨類植物24科32屬46種,裸子植物1科1屬2種,被子植物124科419屬687種。       2月1日獲悉,中國科學院華南植物園、東莞市林業局與東莞市林業科學研究所等單位合作出版的《東莞林下經濟植物圖鑒》由華中科技大學出版社出版發行作為2024年“綠美東莞、品質林業”系列叢書的首發專著,該書的出版獲得東莞市財政項目“東莞市林下經濟種質資源收集與示范”(2021-2023)的資助。東莞市位于廣東省中南部,地處東經113 31'~114 15',北緯22 39~23 09',東西長約70.45 km,南北寬約46.8 km,陸地面積2465 km2。東莞市地形復雜,氣候條件優越,孕育了豐富的植物資源,共有野生維管植物1630種(含種下單位),但許多植物資源尚未得到有效開發利用。全市林地面積67.1532 hm2,其中有林地62.299.1 hm2,森林覆蓋率達36.2%,林下經濟發展空間大。林下經濟是以林地資源、林下空間和森林生態環境為依托,以林下種植、養殖、采集、初級加工、森林景觀利用為主要形式,開發利用林地資源和林蔭空間的復合生產經營活動。林下經濟是在中國林業發展戰略實現根本轉變和集體林權制度改革取得重大進展的特定歷史條件下出現的新生事物,是順應新時期中國林業經濟社會發展規律的必然產物。發展林下經濟已經成為增加林地產出、提高林業效益、解決“三農”問題和助力鄉村振興的重要渠道。2012年國務院辦公廳下發《關于加快林下經濟發展的意見》,明確指出“在保護生態環境的前提下,以市場為導向,科學合理利用森林資源”。為合理利用林下空間,發掘適合東莞市林地種植的經濟植物,中國科學院華南植物園物種多樣性保育與利用研究團隊和東莞市林業科學研究所,聯合對東莞市內的林下植物資源進行系統調查。經過近3年的野外調查,并通過與林下經濟相關的企事業單位和林農的走訪,編寫組詳細了解東莞市林下經濟產業發展信息,結合植物標本和資料信息,整理出東莞市林下經濟植物名錄共計148科451屬735種,包括蕨類植物24科32屬46種,裸子植物1科1屬2種,被子植物124科419屬687種,雙子葉植物105科344屬563種,單子葉植物19科75屬124種。在對東莞市林下經濟植物資源名錄進一步評價的基礎上,篩選出305種有市場開發前景的種類編撰成書,圖文并茂地介紹其種類、科屬、分布、性狀、應用價值、保護等級等信息,旨在為后續林下經濟植物的保護和開發提供科學數據支撐?!稏|莞林下經濟植物圖鑒》一書內容豐富,通俗易懂。本書的出版可為林業技術、植物資源調查、保護和管理、科普教育等從業人員提供本區域植物物種多樣性的基礎信息,也為粵港澳大灣區林下經濟植物資源開發利用、綠美廣東生態和經濟建設提供參考?!稏|莞林下經濟植物圖鑒》封面
    2024-02-01
  • 華南植物園對土壤磷含量和光照強度對珊瑚島飛機草競爭力的影響機制研究獲進展
    外來植物入侵對全球性的社會經濟和環境造成嚴重破壞,飛機草是全球最普遍的入侵植物之一。相比于陸地生態系統,外來植物入侵海島生態系統將造成更嚴重的后果。近年來,飛機草入侵西沙群島植被及生態系統,已成為對西沙群島原生植被危害最大的入侵植物之一,并隨著西沙群島的鳥糞輸入的減少進一步擴散。然而,熱帶珊瑚島上光照和土壤磷濃度對飛機草與本地鄉土植物競爭能力的影響尚不清晰。該研究以飛機草和西沙群島本地優勢物種草海桐和抗風桐為研究對象,設置不同光照(低光照和全光照)和土壤有效磷含量(低磷、中磷和高磷)的控制實驗。圖.土壤有效磷含量和光照強度對飛機草、草海桐和抗風桐相對生長速率的影響。       外來植物入侵對全球性的社會經濟和環境造成嚴重破壞,飛機草是全球最普遍的入侵植物之一。相比于陸地生態系統,外來植物入侵海島生態系統將造成更嚴重的后果。近年來,飛機草入侵西沙群島植被及生態系統,已成為對西沙群島原生植被危害最大的入侵植物之一,并隨著西沙群島的鳥糞輸入的減少進一步擴散。然而,熱帶珊瑚島上光照和土壤磷濃度對飛機草與本地鄉土植物競爭能力的影響尚不清晰。該研究以飛機草和西沙群島本地優勢物種草海桐和抗風桐為研究對象,設置不同光照(低光照和全光照)和土壤有效磷含量(低磷、中磷和高磷)的控制實驗。研究發現,低光照能夠顯著抑制這三種植物的生長。在全光照條件下,飛機草的生長表現為中磷高于低磷和高磷,表明一定范圍內,磷促進飛機草生長,但超過一個閾值就會抑制它生長;而草海桐的生長與磷含量呈正相關。土壤磷含量對飛機草競爭能力的影響受到光照和物種的調控,且高磷顯著降低了飛機草對抗風桐的競爭優勢。低光高磷能夠顯著降低飛機草與本地植物的競爭能力??蒲腥藛T提出通過保護原生植被以減少林下光照及增加海鳥和鳥糞輸入的磷肥,防控飛機草的思路,為熱帶珊瑚島植物入侵提供了新的防控策略。相關研究成果已近期發表在國際傳統學術期刊Biological Invasions (《生物入侵》)。中國科學院華南植物園植被與景觀生態學研究組博士研究生黃露平和碩士畢業生廖蒙承為共同第一作者,簡曙光研究員為通訊作者。該研究得到國家重點研發項目和廣東省科學技術項目的資助。論文鏈接:https://link.springer.com/article/10.1007/s10530-023-03186-1圖. 土壤有效磷含量和光照強度對飛機草、草海桐和抗風桐相對生長速率的影響
    2024-02-01
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