科研进展--中国科学院广州分院

近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院许永团队在治疗去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的研究中取得了重要进展。报道了一种在CRPC治疗中具有显著疗效的GSPT1选择性分子胶降解剂XYD049（7d），为开发新的CRPC治疗策略提供了有力支持。相关成果已在药物化学领域Top期刊Journal of Medicinal Chemistry上发表。近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院的许永团队在治疗去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的研究中取得了重要进展。他们报道了一种在CRPC治疗中具有显著疗效的GSPT1选择性分子胶降解剂XYD049（7d），为开发新的CRPC治疗策略提供了有力支持。相关成果已在药物化学领域Top期刊Journal of Medicinal Chemistry上发表。前列腺癌是男性中最常见的癌症之一，而CRPC则是前列腺癌治疗中的一大挑战。作为一种新兴的癌症治疗方法，分子胶降解剂通过小分子化合物诱导特定蛋白质的降解，从而抑制癌细胞的生长和扩散，展现了广阔的应用前景。在这项研究中，许永团队开发的XYD049，能够选择性地诱导前列腺癌22Rv1细胞中GSPT1的降解。GSPT1被认为是难以靶向的癌症驱动因子。研究结果表明，在前列腺癌细胞22Rv1中，该化合物诱导GSPT1降解和抑制癌细胞增殖的能力，均优于其他已报道的GSPT1降解剂。此外，XYD049在前列腺癌移植瘤小鼠模型中也表现出良好的抗肿瘤效果，肿瘤生长抑制率达到44%（10mg/kg）和55%（20mg/kg）。研究还发现，该化合物能够下调与CRPC细胞增殖和存活相关的基因，包括雄激素受体（AR）、AR-V7、前列腺特异性抗原（PSA）和c-Myc。这一研究成果为治疗去势抵抗性前列腺癌提供了新的思路和策略，也为开发其他分子胶降解剂药物提供了重要的参考。许永课题组博士后沈慧为本论文的第一作者，许永研究员和张岩副研究员为通讯作者。该项目得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、中国科学院自主部署项目、中国科学院青促会项目和广东省科技厅项目的支持。论文链接新型GSPT1分子胶降解剂的抗前列腺癌研究

2025-01-07

广州地化所白江昊等-EPSL:深海富稀土沉积物的“叁Nd”同位素组成

深海稀土因具备储量大、放射性元素（如Th、U）含量低、富集中重稀土元素等优点，正成为全球稀土资源竞争的“兵家必争之地”，备受各国关注。相较于传统的稀土指标（如元素和放射成因同位素），稀土稳定同位素在准确示踪稀土迁移路径和富集过程方面具备显著优势，特别是放射成因和稳定Nd同位素的结合被认为能够在更高维度上解析深海稀土超常富集机制的演变过程。然而，目前关于深海沉积物稳定Nd同位素的组成、分馏幅度以及控制机理等一系列问题的认知还处于空白。针对这一科学问题，中国科学院广州地球化学研究所白江昊博士后在韦刚健研究员和广州海洋地质调查局邓义楠教授的联合指导下，依托其前期研发的放射成因和稳定Nd同位素同步分析技术，对一套典型的西太平洋水深5777m的富稀土沉积柱状样品全岩及各淋滤相（磷酸盐相、铁锰氧化物相和铝硅酸盐相）开展了全面的研究工作。图 1 GC 112钻孔位置图结果表明，GC 112岩芯全岩的ɛNd值从-6.2变化至-5.1，表明该岩芯的物质来源没有发生明显的改变（图2）。相比于BSE的稳定Nd同位素组成，GC 112岩芯整体上更加富集重质量数146Nd（图2），这可能是由于沉积物中自生组分控制着稳定Nd同位素的分馏。磷酸盐相中Nd元素的含量与P2O5和CaO含量呈现明显的正相关系，但是稳定Nd同位素没有发生明显的改变（0.076 ‰ ± 0.055‰）（图3 A）。这一结果意味着磷酸盐相有望成为记录古海水稳定Nd同位素组成的潜力载体。铁锰氧化物中Mn元素与Nd元素含量和稳定Nd同位素组成均先呈现正相关关系再是负相关关系（图3 B）。这一关系说明铁锰(氢)氧化物优先从海水中吸附重质量数146Nd后再将之前吸附的重质量数146Nd释放到孔隙水中。铝硅酸盐相中Al2O3含量与沉积物岩芯全岩伊利石的丰度和铝硅酸盐相中Nd元素的含量都呈现强正相关（图3 C），而与稳定Nd同位素组成没有观察到相关性，这说明伊利石控制着铝硅酸盐相中Nd元素的分配但并不造成稳定Nd同位素的分馏。铝硅酸盐、铁锰氧化物和磷酸盐具有明显差异的稳定Nd同位素组成，突显了其示踪海洋Nd循环的潜力（图4），并将为现代海洋和古海洋研究提供重要理论基础，为稀土资源的开采和利用提供科学依据。图2 GC112岩芯全岩关键元素含量及“叁Nd”同位素组成图3 磷酸盐相中P、Fe-Mn氧化物相中Mn及铝硅酸盐相中Al元素含量分别与Nd元素和稳定Nd同位素关系图图 4 深海沉积物中稳定Nd同位素的迁移、转化模式图相关成果发表在地球科学领域顶级期刊《Earth and Planetary Science Letters》，该研究受到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、博新计划、广东省基础与应用基础研究重大项目、博士后面上项目和中国科学院广州地球化学研究所所长基金项目等联合资助。论文信息：Bai J.H.,(白江昊) Deng Y.N.,* (邓义楠) Wu H.,(吴昊) Liang X.R.,(梁细荣) Yu X.X.,(于晓晓) Zhang G.L.,(张岗岚) Wei G.J.,* (韦刚健) 2025. Stable Nd isotopic fractionation in REY-rich deep-sea sediments. [J]. Earth and Planetary Science Letters. 652,119117. . https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.119197

2025-01-07

国家重点研发计划课题“低丘山区面源污染梯级智慧管控与农业绿色发展技术集成示范”实施方案论证会顺利召开

1月6日，十四五国家重点研发计划项目长江中下游区域面源污染防控与农业绿色发展技术集成示范课题二低丘山区面源污染梯级智慧管控与农业绿色发展技术集成示范实施方案论证会在中国科学院亚热带农业生态研究所召开。1月6日，“十四五”国家重点研发计划项目“长江中下游区域面源污染防控与农业绿色发展技术集成示范”课题二“低丘山区面源污染梯级智慧管控与农业绿色发展技术集成示范”实施方案论证会在中国科学院亚热带农业生态研究所召开。会议邀请了项目首席、中国科学院南京土壤研究所吴永红研究员，农业农村部环境保护科研监测所张贵龙研究员、中国科学院亚热带农业生态研究所吴金水研究员、湖南省农业科学院土壤与肥料研究所聂军研究员、湖南农业大学彭建伟教授、长沙县农业局农业技术推广中心戴金鹏高级农艺师等作为咨询专家。课题主持人刘锋研究员以及课题二骨干人员参加会议。会上，中国科学院亚热带农业生态研究所科技处处长徐宪立研究员向各位与会人员表示欢迎。课题负责人刘锋从研究背景与问题分析、课题目标与内容、课题对项目的支撑作用、考核指标与任务分工等方面对课题基本情况进行了介绍。各子课题负责人分别从研究内容与实施方案、主要创新与技术增量、任务实施计划等方面进行了详细汇报。与会专家肯定了课题的研究内容，同时对优化各子课题实施方案提出了宝贵建议。会后，参会人员到长沙县春华镇实地考察了示范基地选址情况，并就后续各子课题的技术集成达成共识。本次课题论证会及实地考察为课题的顺利实施和高质量完成奠定了坚实基础。会议现场实地考察

2025-01-07

《广东高等植物名录及其地理分布》正式出版

近日，由华南植物园植物科学研究中心植物分类与多样性研究团队宋柱秋博士、陈又生研究员主编的《广东高等植物名录及其地理分布》，由河南科学技术出版社正式出版发行。广东省位于我国华南地区，全年温暖，雨量充沛，属于东亚季风气候。广东省植物多样性非常高，物种数在全国各省区中排名第六，区系以热带亚热带过渡性为整体特点。《广东植物志》第1至9卷（1987~2011年）和《广东苔藓志》（2013年）共记载广东省高等植物6864种。然而，由于分子系统学蓬勃发展，以及植物分类学修订和野外调查工作的持续开展，广东省高等植物编目信息发生了较多变化，主要包括:（1）物种不断被发现和描述。（2）一些分类群的学名发生了变动。（3）广东省分布新记录也不断被报道。针对上述问题，作者团队基于约600篇文献资料，大量的标本数据和图像库的图片以及野外调查等数据，并对学名进行统一了的校对，编撰了《广东高等植物名录及其地理分布》。《广东高等植物名录及其地理分布》共收录广东省高等植物七大类，即角苔类植物、苔类植物、藓类植物、石松类植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物72371条分布记录，共计374科2293属8184种(含种下等级)。广东省本土野生高等植物350科1832属6921种，其中苔藓植物(包括角苔类、苔类和藓类) 96科272属865种，石松类和蕨类植物36科122属647种，裸子植物7科17属34种，被子植物211科1421属5375种；包含种数最多的科依次是禾本科、兰科、豆科、莎草科、茜草科、唇形科、菊科、蔷薇科、樟科和苦苣苔科。广东省入侵植物58科204属325种，归化植物65科214属267种，以及常见栽培植物128科444属671种。每种植物均提供了广东省县市级分布，以及相应分布的凭证依据。凭证依据包括文献、标本和图像。同时，本书也提供了广东省高等植物的分布存疑种和排除种的物种名录,共计184科553属913种，供后续进一步研究。值得注意的是，书中收录广东省新增分布的国家重点保护野生植物10余种，其中大部分为作者团队野外调查发现（参见图版）。经过统计，《广东植物志》和《广东苔藓志》收录有高等植物6864种，其中学名已经发生变动的有1597种（包括处理为异名或学名拼写有变化），比例高达23%。与《广东植物志》和《广东苔藓志》相比较，书中也新增收录了21个科，270个属，1999个种。也尝试分别从地理分布、植物类别、采集者或者采集组合等方面对广东植物标本数据进行了一次评估。这些数据将为《广东植物志》(彩图版)的编撰提供基础资料和系统框架，同时可供植物学、林学及生态学工作者和爱好者参考使用。该书的出版获得了广东省基础与应用基础研究旗舰项目、广东省重点领域研发计划、广东省林业局项目“广东省国家重点保护兰科、桫椤科野生植物收集、繁殖与迁地保育”和广州市科技局社会发展项目的资助。《广东高等植物名录及其地理分布》封面广东省新增分布的部分国家二级重点保护野生植物：A.海南重楼Paris dunniana，B.浙江金线兰Anoectochilus zhejiangensis，C.大根兰Cymbidium macrorhizum，D.串珠石斛Dendrobium falconeri，E.河南石斛D. henanense，F.道县野橘Citrus daoxianensis

2025-01-05

《南岭种子植物名录》正式出版

近日，由华南植物园植物科学研究中心李世晋、罗世孝及广东省林业局梁晓东主编的《南岭种子植物名录》，由光明日报出版社正式出版发行。南岭是我国南方最重要的生态屏障，也是中国十大生物多样性热点地区之一，更是具有重要国际地位的生物多样性热点地区。南岭是地球同纬度上唯一的“绿洲”和物种“博物馆”，是地质、生态与人文的“多重宝库”，一直是科研人员关注的热点地区。自创始人陈焕镛院士开始，中国科学院华南植物园几代分类学家都极为重视南岭植物区系的研究。在2011年出版的《南岭植物名录》收录了南岭地区维管植物6205种及种下类群，其中种子植物5687种及种下类群。基于前期工作，我们重新依据各大标本馆馆藏标本数据，经各类群专家审核，整理收录南岭地区种子植物208科1463属5566种及种下类群。鉴于南岭地区苔藓类和蕨类植物在标本采集和分类群考证等方面尚需类群专家进行专业性整理，本书暂未收录上述类群。清查南岭种子植物“家底”是一个不断完善的过程，中国科学院华南植物园（华南国家植物园）和广东省林业局多年来持续支持南岭植物多样性的调查与研究，积累了丰富的材料，培养了相关专家。得益于前期积累，分类学专家同大数据信息专家合作整理了国内外31个重要标本馆的数字化标本记录，在此基础上逐步完成了该名录的编写。该书的前期海量数据的处理由徐洲锋工程师及其指导的李红艳助理完成，后期各类群的审订则由全国近50名专家完成。该名录编制前后分别得到了中国科学院华南植物园\华南国家植物园，广东省林业局，南岭生态系统与生物多样性研究院（韶关）等单位大力支持。本书的出版可为南岭的相关规划建设提供基础数据，亦可为从事与植物相关的人士提供参考。该书的出版得到了广东省重点领域研发计划：华南植物迁地保护与资源利用关键技术和广东省基础与应用基础研究旗舰项目：广东省植物多样性全域调查与评估的支持。《南岭种子植物名录》封面

2025-01-05

华南植物园揭示报春花属植物花粉-胚珠数目的变异模式及影响因素

有花植物的花粉和胚珠数目在物种间和物种内广泛变异，在植物繁殖成功中起关键作用，能够影响异花传粉的成功率、种子产量、对后代的遗传贡献以及子代适应度。探究花粉和胚珠变异的原因能够使我们了解生态和繁殖因素如何塑造有性生殖资源的分配。然而少有研究在系统发育框架下，探讨环境因素和花性状等对近缘物种间花粉和胚珠数目的变异的影响。研究以中国西南山地广泛分布的报春花属植物为研究对象，解析了其花粉和胚珠数目的变异模式和影响因素。报春花属植物约500种，广泛分布于北半球山地，中国的西南山地是其现代的多样性分布中心，分布范围从海拔50m 到5000m。报春花是典型的虫媒花和二型花柱物种，在群体中有两种花型，在雌雄器官高度上相互异位。二型花柱特性能够促进花粉精确传递并且促进异交，是研究花多态性平衡选择和有性生殖资源分配的模式。此外，二型花柱还会演化为能够主动自花传粉的同型花柱类型。研究人员收集了报春花属73个物种（包含二型花柱和同型花柱）99个群体的花粉和胚珠数据，花性状数据和群体海拔数据，在系统发育的框架下探讨配子变异的影响因素。结果发现：（1）无论是否考虑物种间的系统发育关系，物种的长柱花和短柱花的单花花粉量都与分别与其海拔高度呈显著正相关。可能的解释是高海拔物种需要产生相对更多的花粉，以应对不确定的传粉环境。（2）在所有物种中，长柱花都产生小而多的花粉，短柱花产生大而少的花粉。物种间花粉大小与其对应的花柱长度呈显著正相关，这有助于维持两种花型间雄性适合度的平衡和花型多态性。（3）物种的胚珠数目在物种内花型间没有差异，也不受物种海拔高度影响，然后表现出很强的系统发育信号。（4）从二型花柱（异交）向同型花柱转变（自交），伴随着花粉数目显著减少。在自交条件下，选择倾向于降低花粉数目以减少资源投入，支持自交综合征的假说。该研究通过报春花属物种的比较分析强调了影响植物花粉和胚珠产生的内在和外在因素之间的复杂交互作用，并强调了分别考虑花粉和胚珠数据的重要性。以报春花属为代表的二型花柱植物在有性生殖方面存在典型的形态与功能的趋同演化，是进化生物学的经典议题之一。未来通过被子植物多谱系的比较研究，有望进一步理解功能性状多次起源机制与适应意义。中国科学院华南植物园植物分类与多样性研究团队“动植物互作与生态适应专题组”的袁帅副研究员和西华师范大学讲师曾桂为论文的共同第一作者，张奠湘研究员为通讯作者。多伦多大学Spencer C.H. Barrett 教授，华南植物园罗世孝研究员、徐源副研究员、郝凯助理研究员参与了研究。感谢中国科学院昆明植物研究所钟莉博士，大理大学蒋显锋博士，云南大学张杰博士，贵州师范大学朱兴福博士，江西省科学院刘淑娟博士在样品收集中提供的便利。该工作得到了国家自然科学基金和中国科学院华南植物园青年人才专项的支持。相关研究成果已在线发表在Journal of Systematics and Evolution（JSE）（《植物分类学报》）上。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/js‍e.13146图1. 报春花属物种及其二型花柱特性。A 西南地区代表山地峨眉山广泛分布的12种报春花属物种；B 迎阳报春的花结构特征，分别展示长柱花，短柱花以及同型花。红色箭头分别指示柱头和花药图2. 基于三个叶绿体片段的报春花属物种系统发育树。右侧展示的条形图分别代表配子数目及花性状数据。

2025-01-05

华南植物园揭示中华刺蕨复合群的遗传结构和物种划定

石松类和蕨类植物因其形态多样性和复杂的种群结构，长期以来在物种界定上存在挑战，尤其是在物种划分和分类方面仍有许多争议。中国科学院华南植物园王发国研究员等科研人员近期开展的一项研究，利用基因组学方法对中华刺蕨 Bolbitis sinensis 物种复合群进行了系统分析，为传统的形态学物种划分方法提供了有力的补充。中华刺蕨复合群包括三个已知物种：中华刺蕨,云南刺蕨B. × multipinna,和长耳刺蕨 B. longiaurita，这些物种主要分布在我国云南省。它们具有相似的形态特征，使得传统分类学方法很难有效区分这些物种。传统上，这三个物种基于形态特征被认为是独立物种，但由于其形态相似性，这一物种界定面临较大挑战（图1）。在这项研究中，研究团队收集了来自五个种群的 65 个个体样本，采用限制性位点关联DNA测序（RAD-seq）技术获取基因组数据，并进行系统发育和遗传多样性分析。通过系统发育分析，研究发现，B. sinensis 物种复合群中的三个物种并未形成独立的单系群体，而是根据其地理分布形成了不同的遗传簇（图2）。补蚌（BB）和普藤（PT）种群表现出较强的遗传分化，而南贡山（NG）、南拼（NP）和勐仑（ML）种群则存在较强的基因流动（图3）。在遗传多样性分析中，研究表明勐仑（ML）种群的核苷酸多样性最高，而补蚌（BB）种群则遗传多样性最低。遗传分化（Fst）分析进一步显示，BB 和 PT 种群的遗传分化最为显著，而 NG、NP 和 ML 种群之间的分化较小，暗示这些种群之间的基因流动较为频繁。研究人员认为，B. sinensis 物种复合群中的三个物种并非独立物种，因为没有足够的证据支持其存在不同的进化谱系。观察到的形态差异可能是由于环境因素或种群间基因流动的结果，而这些差异并不代表物种的独立性。不同种群之间的遗传多样性和分化模式表明，地理距离和基因流动在塑造 B. sinensis 物种群体遗传结构中起着重要作用。NG、NP 和 ML 种群中的高遗传多样性和低遗传分化表明这些种群之间有持续的基因流动，而 BB 和 PT 种群之间的较高分化可能是由于其有限的扩散能力。该研究结果为实蕨属，尤其是 B. sinensis 物种复合群的进化关系和种群遗传学提供了新的视角。研究结果质疑了本属传统的基于形态特征的物种划定方法，并强调了基因组数据在解决蕨类植物分类不确定性中的作用。研究人员也指出，本研究仅限于云南省的五个种群，若能够在 B. sinensis 物种群体的整个分布范围内进行更为全面的采样，将为物种的进化历史和遗传多样性提供更完整的图景。此外，进一步研究基因流动的具体机制和模式将有助于揭示观察到的遗传模式背后的进化过程。相关研究结果已近期发表在国际学术期刊plants（《植物》）上。该项研究得到国家自然科学基金等项目的资助。文章链接：https://doi.org/10.3390/plants13141987图 1. 中华刺蕨复合群在野外的形态及其叶脉样式。(A,B) Bolbitis sinensis植株及叶脉样式；(C,D) B. × multipinna 植株及叶脉样式；(E,F) B. longiaurita 植株和叶脉样式；(a,b) 显示在 B. × multipinna 中观察到的基部延长的裂片和分离的叶脉。图2. 中华刺蕨复合群的系统发育树和网状分析。(A) 35棵最大似然一致树的密度树；(B) 代表性数据集所构建的最大似然树，分支上方的数字为 1000 次重复计算的自展支持率，不同颜色的圆圈表示支持率超过 50% 的节点；(C) 基于p1-r0.60 数据集进行的网状分析图。图3. 中华刺蕨复合群的种群结构分析。(A) 使用 35 个 SNP 数据集进行结构分析时，RF 距离和 CV 误差的分布；(B) 使用代表性数据集进行群体结构分析，展示K = 2 时的遗传组成；(C) 两个代表性数据集（p1-r0.60,p3-r0.70）的主成分分析图。

2025-01-05

南海所科研团队研究揭示印度-亚洲大陆两阶段“弧–陆”碰撞模式

近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室谈晓冬研究员团队与中国地质大学（北京）生物地质与环境地质重点实验室李亚林教授团队合作在“印度-亚洲大陆碰撞以及新特提斯洋闭合过程”重大科学问题上取得了新的进展，相关研究成果发表于Tectonics（《大地构造学》）期刊上。中国科学院南海海洋研究所博士生王子豪为论文第一作者，谈晓冬和李亚林为共同通讯作者。印度-亚洲大陆碰撞起始时间和位置是认识大陆碰撞与高原隆升之间的耦合关系、俯冲碰撞事件如何影响区域气候以及全球变化、新特提斯洋俯冲深部过程及大陆碰撞协调机制等一系列科学问题的两个关键参数，而准确恢复碰撞前的古板块边界有助于解决印度-亚洲大陆碰撞的争议。研究团队以拉萨地体林周盆地始新世帕那组火山岩为研究对象，通过氩-氩同位素定年以及古地磁学研究，揭示了约53 百万年的帕那组火山岩稳定的褶皱前的特征剩磁方向，古纬度估计为31.4°N（28.9°N-33.9°N）。并且以地磁场长期变特征和沉积岩古地磁倾角浅化为切入点，结合相邻构造单元的古地磁数据以及高原内部羌塘地块、拉萨地块分别在三叠纪中晚期和白垩纪中期与亚洲大陆碰撞拼合以及白垩纪末期高原内部强烈地壳变形和短缩等地质资料，对林周盆地晚白垩世以来的古地磁数据进行了综合评估。分析结果表明，拉萨地体在晚白垩世位于约24°N，随后在约53 百万年前抵达与现今纬度近似的位置。这一重建结果不支持一个“巨大”且“静止不动”的晚白垩世–始新世亚洲大陆南缘。结合多学科视角下大印度北向延伸宽度的恢复（小于1000 km），以及新特提斯洋洋内俯冲系统的证据，本研究的古地磁约束强烈支持印度–亚洲大陆两阶段“弧–陆”碰撞模式。即大印度和洋内岛弧俯冲系统在晚古新世–早始新世（约58-53 百万年前）于约8°N发生碰撞，最终的陆–陆碰撞则发生在始新世与渐新世之交（约36-31 百万年前）。这种碰撞模式能够协调高原内滞后长达约20 百万年的与碰撞相关的构造和沉积响应。这项研究对于理解大陆碰撞与高原隆升之间的耦合关系、俯冲碰撞事件对区域气候及全球变化的影响、以及新特提斯洋俯冲深部过程和大陆碰撞协调机制等科学问题具有重要意义。图1 本研究报道的帕那组火山岩特征剩磁方向图2 林周盆地晚白垩世–始新世古地磁数据与地磁场长期变模型的一致性检验支持较高的古纬度结果图3 根据板块边界古纬度变化曲线重建新特提斯洋闭合及印度–亚洲大陆碰撞的两阶段过程相关工作得到国家自然科学基金项目，南方海洋科学与工程广东实验室（广州）重点专项，以及第二次青藏高原综合科学考察研究项目等支持。文章信息：Wang,Z.,Tan,X.,Li,S.,Li,Y.,Xiao,S.,Guo,Z.,et al. (2024). New 40Ar/39Ar dating and paleomagnetism of the Pana Formation rocks from the Linzhou basin,Lhasa block: Implications for the India-Asia collision. Tectonics,43,e2024TC008687.文章链接：https://doi.org/10.1029/2024TC008687

2024-12-30

广州地化所吴骏宏，钟音等–EST: 一种可持续性的非生物—生物还原脱氯修复技术

氯代烯烃作为一种广泛分布于地下环境中的卤代有机污染物，对生态环境和人类健康构成了严峻的威胁。面对这一挑战，开发可持续的原位脱氯修复技术已成为治理氯代烯烃污染地下水的关键任务。微生物修复技术以其环保、高效、经济的特点脱颖而出，通过引入大量有机电子供体（例如乳酸、乳化植物油等），促进脱卤微生物，特别是氯呼吸菌（OHRB）的生长，实现对氯代烯烃的彻底脱卤和无害化处理。然而，有机电子供体易被冲刷出处理区域，其发酵产物可能引起地下水质恶化和生物量过度增长导致的含水层堵塞。纳米零价铁（nZVI）作为一种广泛应用于污染地下水和土壤原位修复的材料，其表面易被氧化或钝化，这不仅降低了电子利用效率，也增加了应用成本。最新研究表明，通过表面硫化处理的纳米零价铁（S-nZVI）能够提升材料的稳定性和反应活性。S-nZVI能够降低氧化还原电位并提供电子，以支持微生物还原脱氯过程。将S-nZVI与OHRB结合使用，可能成为一项极具潜力的氯代乙烯污染地下水和土壤修复技术。尽管如此，S-nZVI与OHRB之间的相互作用机制以及它们对氯代乙烯还原脱氯的具体影响，目前尚不完全明确。基于此，中国科学院广州地球化学研究所博士生吴骏宏在钟音研究员、彭平安院士的指导下，将含有脱卤拟球菌Dehalococcoides（Dhc）的培养物与硫化纳米零价铁（S-nZVI）结合，构建了一个组合系统，实现了对四氯乙烯（PCE）的高效非生物-生物协同降解。该降解过程涉及三个主要途径：1）通过非生物氢解途径转化为乙烯；2）通过非生物β-消除途径生成乙炔，随后乙炔进一步转化为乙烯；3）通过生物还原脱氯途径转化为氯乙烯和乙烯（见图1）。定量分析结果显示，氯乙烯的浓度高于乙炔，这表明在该组合系统中，生物还原脱氯是PCE降解的主要途径。在不额外添加有机电子供体的情况下，该组合系统的PCE降解效率优于单一系统。随着PCE的多次添加，系统的降解速率逐渐提升，经过五次重复添加PCE后，PCE在6天内实现了完全降解。通过16S扩增子测序和定量PCR分析发现，在五次重复添加PCE之后，Dhc的相对丰度从5.2%激增至91.5%，生物量从1.79×106 cells/mL增加到1.39×108 cells/mL，提高了78倍（图2）。S-nZVI通过与水反应产生氢气，为Dhc提供了丰富的电子供体，从而有效促进了Dhc的生长和PCE的生物还原脱氯过程。图1 单次添加PCE在4种处理组的降解动力学(A-D)和PCE的脱氯途径(E)图2 组合系统中多次添加PCE对PCE降解动力学、Dhc的绝对丰度(A)及微生物群落结构(B)的影响此外，S-nZVI通过向挥发性有机酸（VFAs）生成微生物供应电子，促进了VFAs的产生，这为Dhc的生长提供了必需的碳源，例如乙酸，进而有效促进了Dhc的生长。宏基因组分析表明，Desulfovibrio、Syntrophomonas、Clostridium和Mesotoga是组合系统中主要负责VFAs生成的微生物种类（图3）。图3 组合系统中参与VFA生成的属水平优势物种及其物种的相对丰度为了深入理解组合系统的电子流向和电子利用效率，我们采用电子流平衡分析法对系统中电子的分配进行了研究。分析结果表明，S-nZVI产生的电子当量主要用于PCE的脱氯反应和Dhc的生长，分别占据了68.1%和6.8%的电子当量（见图4），这一比例显著高于使用有机电子供体时脱氯过程所占的电子当量百分比（12–22%）。这一发现表明，该组合系统具有更高的电子利用效率，能够更有效地引导系统中的电子流向脱氯过程，而非其他途径。图4 组合系统中消耗的Fe0的电子当量分布本项研究揭示了S-nZVI、Dhc以及VFA生成微生物降解氯代烯烃的协同机制，为实现氯代烯烃污染地下水的可持续性原位修复提供了重要的理论依据。相关研究成果以副封面文章发表在环境科学领域权威期刊《Environmental Science & Technology》上（图5）。吴骏宏为文章第一作者，钟音为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（42077285、42377220）、广州市科技项目（2024A04J6534）、广东省基础与应用基础研究重大项目（2023B0303000007）和海南省重点研发项目（ZDYF2023SHFZ171）等项目的联合资助。图5 入选ES&T副封面论文信息：Junhong Wu（吴骏宏），Yin Zhong*（钟音），Yirong Deng（邓一荣），Sen Yang（杨森），Heli Wang（王贺丽），Qian Yang（杨倩），Dan Li（李丹），Jianzhong Song（宋建中），Huanheng Zhang（张焕亨），Ping’an Peng（彭平安），2024. Sustainable Abiotic–Biotic Dechlorination of Perchloroethene with Sulfidated Nanoscale Zero-Valent Iron as Electron Donor Source. Environmental Science & Technology,58(47),20931-2094.论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c10948

2025-01-02

广州能源所在居民生活能源碳排放相关研究方面取得新进展

近期，中国科学院广州能源研究所能源战略与碳资产研究中心蔡国田研究员团队在居民生活能源碳排放相关研究领域取得了新的研究成果。近期，中国科学院广州能源研究所能源战略与碳资产研究中心蔡国田研究员团队在居民生活能源碳排放相关研究领域取得了新的研究成果。鉴于不同区域在资源禀赋、主体功能、产业格局以及经济发展水平等方面存在显著差异，区域经济梯度差异为区域间居民生活变迁转移提供了内在动力。同时，区域间社会变迁导致的城镇化发展规模和生活方式差异的逐渐扩大，对区域间家庭部门居民资源利用产生了深远影响，进而促使区域居民生活碳排放格局发生转变。因此，在梳理区域碳排放责任时，必须考虑终端消费的家庭部门，以实现更加公平和客观的减排责任划分，并在区域宏观层面协调经济发展与资源环境的可持续利用。研究聚焦于区域间城乡居民生活碳排放的建模与应用研究，旨在扩展和完善我国在该领域的研究思路和模型方法，弥补现有研究的不足，为居民低碳消费和城市的低碳发展提供理论支撑。研究详细展现了粤港澳大湾区（GBA）及周边城市（PC）的城市级居民碳排放量分析过程，研究过程涵盖了指导设计、数据收集、分析和解释等环节，采用城市级核算和时空分析方法。城市级核算利用消费数据、夜灯数据和排放系数计算每个城市的能源代谢和二氧化碳排放量，随后通过时空分析运用LMDI模型，探究居民碳排放随时间和空间变化的驱动力和变化趋势。图1 居民生活能源碳排放研究框架的代谢角度解构研究结果显示，2010年至2020年间，居民碳排放量几乎翻了一番，能源代谢率增长了1.5倍。在这些因素的分解中，总体家庭增长和能源代谢率是影响大湾区碳排放上升的主要正向驱动因素，分别贡献了60%和32%。不同地区之间存在显著差异，主要驱动因素包括能源代谢率、能源结构转变和家庭数量增加。针对大湾区城市发展的不同需求，研究提出了针对性的政策建议，包括通过数字技术建立居民减碳行为的实时动态核算体系、通过采用远程办公最大限度地减少通勤时间、使用节能家用电器和倡导采用智能家居技术推动城市间碳减排协调治理等。研究揭示了粤港澳大湾区居民生活碳排放特征，确定了关键驱动因素和影响，并为大湾区及周边城市的低碳城市发展和政策制定提供了政策建议。图2 粤港澳大湾区及周边城市碳排放变化研究引入了社会代谢理论，并采用了多种指标和方法（如MuSIASEM方法和LMDI方法等）来综合评价粤港澳大湾区家庭生活机制下，社会代谢及其综合发展状况对于碳排放的驱动机制。该方法拓展了居民生活能源碳排放的核算范围，使得研究结果更加全面和准确。研究揭示了家庭部门在碳排放中的重要地位，并指出了影响家庭碳排放的关键因素，有助于引导家庭部门采取更加节能和低碳的生活方式，从而降低碳排放量。针对不同地区的家庭能源利用模式差异，可以制定差异化的减排政策，以实现更加公平和有效的碳减排，有助于推动我国在碳排放双控领域的深入研究和有效实践。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、教育部人文社科基金、广东省联合基金、广州市基础与应用基础研究等项目资助。相关研究成果以The impact of energy metabolic pattern on household carbon emissions: a spatio-temporal perspective in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area为题，发表于Sustainable Cities and Society期刊。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scs.2024.106094

2024-12-31