科研进展--中国科学院广州分院

精准评估锂离子电池的健康状态并及时掌握其容量衰退趋势，是保障锂电储能系统安全、高效运行的关键。然而传统方法在识别容量衰退拐点（如“膝点”）时，往往高度依赖完整的容量退化曲线。此外，在实际运行工况中，在线估计的容量退化曲线极易受到噪声和波动的干扰，导致对特征突变点的实时准确捕捉面临巨大挑战。精准评估锂离子电池的健康状态并及时掌握其容量衰退趋势，是保障锂电储能系统安全、高效运行的关键。然而传统方法在识别容量衰退拐点（如“膝点”）时，往往高度依赖完整的容量退化曲线。此外，在实际运行工况中，在线估计的容量退化曲线极易受到噪声和波动的干扰，导致对特征突变点的实时准确捕捉面临巨大挑战。近期，中国科学院广州能源研究所储能技术研究团队针对上述难题取得新进展，提出了一种新颖的锂离子电池容量衰退特征突变点在线识别框架，在NCA（镍钴铝三元锂电池）、NCM（镍钴锰三元锂电池）及LFP（磷酸铁锂电池）三种类型电池上进行了验证。该研究首先聚焦于充电阶段的容量增量曲线，截取了恒流充电结束前的短时数据作为健康因子，实现了对电池当前可用容量的快速、准确估算。在此基础上，研究团队融合了动态窗口调整、加权滑动窗口以及多阶段验证与去重机制，开发出改进的累积和（CUSUM）算法，用于精准定位容量衰减曲线中的全局特征突变点。研究结果表明，该改进算法展现出了卓越的精确性与实时响应能力，对突变点识别的平均误差仅为 16.42 个循环，平均响应延迟低至 4.20 个循环。此外，该策略表现出极强的工况适应性，不仅能够有效识别常规的非线性老化衰退模式，还能敏锐捕捉早期的异常容量跳水现象。上述成果有效打破了传统算法对完整循环数据的依赖，其所实现的高效在线识别，将为电池的本体设计优化、动态运行策略制定以及退役电池的梯次利用等多种应用场景，提供重要的评估指标与科学的决策依据。相关研究成果以 Online identification of characteristic change points in capacity degradation trajectories of lithium-ion batteries 为题发表于国际能源领域学术期刊 Applied Energy。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2026.127581图1锂离子电池特征变化点在线识别策略框架图2 改进CUSUM算法框架

2026-05-15

中国科学院广州能源所车网互动V2G示范项目获广州市首批试点扶持

近日，中国科学院广州能源研究所联合广州公交集团下属捷电通综合能源公司建设的“车网互动V2G充放电设备及场站建设项目”入选广州市首批车网互动试点扶持项目，并获得广州市促进工业和信息化产业高质量发展专项资金支持。近日，中国科学院广州能源研究所联合广州公交集团下属捷电通综合能源公司建设的“车网互动V2G充放电设备及场站建设项目”入选广州市首批车网互动试点扶持项目，并获得广州市促进工业和信息化产业高质量发展专项资金支持。该项目面向新能源汽车与新型电力系统协同互动需求，聚焦车网互动灵活性资源关键技术研发与示范验证，旨在为广州市推动车网互动规模化应用提供技术支撑和示范基础。示范项目面向园区典型用能场景，依托广州能源研究所园区V2G示范场站，搭建集双向充放电、运行监测、数据采集与资源聚合管控于一体的综合验证平台。针对V2G灵活资源高效利用需求，项目提出“出行规律识别—V2G潜力评估—充放电管控优化”全链条智能决策方法，自主研发V2G资源聚合智能管控平台，并融合空中移动充电机器人等设备，探索更加灵活、高效的充放电服务模式。通过真实场景下的试验运行，项目将为车网互动技术在园区级应用中的运行特性分析、场景适配和优化调控提供数据支撑，并服务虚拟电厂、新能源就地消纳等应用场景。此次项目入选广州市首批车网互动试点扶持项目，将进一步推动广州能源所在车网互动与新型储能领域的技术积累、成果转化和产业应用，为新型电力系统建设及“双碳”目标实现贡献科技力量。广州能源研究所园区V2G示范场站

2026-05-15

Nature Geoscience：研究揭示极区冰下天然气水合物系统甲烷释放新机制

近日，中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员联合英国曼彻斯特大学、贝尔法斯特女王大学及丹麦和格陵兰地质调查局等国际团队，在‍‍‍‍‍Nature Geoscience上发表最新研究成果，揭示了甲烷水合物与气候变化之间的一种全新反馈机制。研究首次证实，在冰川消退期，融水驱动的地下水冲刷可导致海洋沉积物中的甲烷水合物发生快速“溶解”（扩散主导）。这一发现意味着，极地地区由气候变暖引发的温室气体释放，可能比此前科学界预期的来得更快、更剧烈。近日，中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员联合英国曼彻斯特大学、贝尔法斯特女王大学及丹麦和格陵兰地质调查局等国际团队，在Nature Geoscience上发表最新研究成果，揭示了甲烷水合物与气候变化之间的一种全新反馈机制。研究首次证实，在冰川消退期，融水驱动的地下水冲刷可导致海洋沉积物中的甲烷水合物发生快速“溶解”（扩散主导）。这一发现意味着，极地地区由气候变暖引发的温室气体释放，可能比此前科学界预期的来得更快、更剧烈。全球大陆边缘和多年冻土区储藏了约1800吉吨（Gt）的甲烷，构成全球碳循环中最大的甲烷储库之一。传统观点普遍认为，随着全球变暖或海平面下降，温度和压力变化会导致水合物发生热力学分解，进而释放大量甲烷。然而，由于热传导速率极低以及潜热效应，基于热力学模型的估算表明，升温引发的分解和释放过程可能需要上千年之久。因此，天然气水合物失稳被视为一种在百年尺度上影响不大的缓慢气候反馈过程。研究团队依托国际大洋钻探计划（IODP）400航次的岩心测试数据，结合三维反射地震资料，对格陵兰西北部陆架的天然气水合物系统开展了系统分析。地震剖面上清晰识别出似海底反射层（BSR）及其下伏的游离气，表明该区域具备充足的甲烷来源。然而，在理论上应当富含甲烷的水合物稳定带内，IODP钻孔却探测到大范围“低甲烷、低盐度”异常区。同时，冰川接地带向海一侧广泛发育的海底麻坑，也印证了该区域曾发生过大规模的流体逃逸。综合上述证据，研究团队提出了一种新的水合物失稳机制模型：在末次冰期旋回中，冰川消融形成的巨大冰下水力梯度驱动了局部地下水的流动。由冰川融水转化的大量淡水向下渗透，冲刷冰下沉积物。低盐度且甲烷未饱和的淡水直接进入水合物稳定带，如同“温水化糖”一般，绕过温度和压力的限制，引发水合物的快速“溶解”，进而将大量甲烷释放入海。冰川融水冲刷释放甲烷水合物模式图这一重大突破证实，水合物稳定带并不能完全“锁住”甲烷。相比于需要数千年尺度的水合物分解机制，融水冲刷机制的响应极其迅速——只要温度超过冰点即可启动。这意味着，储藏着巨量碳的极区水合物系统，对气候变暖的敏感程度远超现有模型的预测。随着当前格陵兰岛和南极洲冰盖消退速度的不断加快，冰下融水冲刷引发的水合物溶解，有望成为未来极地碳循环反馈中一条至关重要但迄今尚未被纳入评估的新路径。在预测未来极地气候反馈时，除传统的温压条件外，必须将高纬度地区的水文过程、盆地几何形态及冰盖动力学等要素一并考虑。这对于理解过去、现在及未来气候背景下温室气体的动态演化，具有重大的科学意义。该研究获得国家留学基金委资助（No.202304910164）。论文引用信息：Wang, J., Newton, A. M. W., Huuse, M., Cox, D. R., Perez, L. F., Knutz, P. C.. Gas hydrate dissolution triggered by subglacial groundwater flushing during deglaciation. Nature Geoscience （2026）. https://www.nature.com/articles/s41561-026-01978-3

2026-05-14

广州能源所在发展中国家电动汽车充电基础设施优化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发展中国家城市电动汽车充电基础设施优化规划方面取得新进展。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发展中国家城市电动汽车充电基础设施优化规划方面取得新进展。当前，发展中国家电动汽车充电基础设施部署仍不完善，制约了清洁交通发展及城市减排进程。例如，埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴正面临汽车保有量增长、交通拥堵和空气质量恶化等问题，科学规划充电基础设施成为推动电动汽车普及的重要环节。该研究以亚的斯亚贝巴为例，构建了一种面向发展中国家城市的电动汽车充电基础设施集成优化框架，结合Bass扩散模型和自适应遗传算法（AGA），对22 kW、50 kW和150 kW多功率充电站的空间与时间布局进行优化。其中，Bass 扩散模型用于预测电动汽车采用趋势及市场潜力（图1）。图1 Bass模型预测的2030年电动汽车普及率及模型拟合诊断结果研究表明，采用“居民区密集部署22 kW充电站、商业区设置50 kW充电设施、主要交通走廊沿线建设150 kW快充枢纽”的混合配置方案，可使约95%的用户距离充电站保持在4至7公里范围内（图2），并使接入距离、排队延迟和能源成本最高降低35%。结果表明，合理的站点选址和容量配置比单纯增加充电站数量更有助于提升网络运行效率。图2 各模式充电站的空间距离分布：从左至右(a)模式1、(b)模式2、(c)模式3该研究为资源受限城市提供了一种可复制、数据驱动的电动汽车充电基础设施规划工具，可为发展中国家城市开展公平、经济高效且兼顾电网约束的充电网络建设提供参考。研究成果面向非洲快速城市化地区的现实需求，展示了我国科研团队在低碳交通基础设施规划、可再生能源利用和城市能源系统优化方面的技术支撑能力，对拓展与非洲国家在绿色交通、城市能源规划和可持续发展领域的国际合作具有积极意义。研究获得了中国国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、中国工程院项目以及广东省发展和改革委员会能源局的资助。相关研究成果以论文Optimal siting of electric vehicle charging stations in a developing city using adaptive genetic algorithm: Addis Ababa case study为题发表于Sustainable Energy Technologies and Assessments期刊。博士研究生Gada Gashe Hora为第一作者，蔡国田研究员为通讯作者。原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213138826000445

2026-05-14

南海海洋所研究团队基于涡旋锋面观测揭示海洋内部亚中尺度对称不稳定形成机制

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）经志友团队，在海洋内部亚中尺度对称不稳定的形成过程与动力机制研究方面取得新进展。相关研究成果发表在国际期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上，LTO博士研究生王祎凡为第一作者，研究员经志友为通讯作者，合作者包括南京信息工程大学教授董济海、中国海洋大学教授陈朝晖和教授杨海源。海洋涡旋锋面亚中尺度过程（水平尺度100米~10公里、时间尺度数小时~数天）能够驱动高达百米每天的强烈垂向运动，是海洋内部及海洋与大气之间物质热量垂向交换的重要通道。“亚中尺度对称不稳定”是涡旋锋面海域的一类重要物理过程，它能从背景地转流汲取能量，引发沿等密度面的垂向翻转运动并增强垂向物质热量交换。传统观点认为，对称不稳定的发生需要存在反气旋位涡，而海洋内部无法直接大量产生反气旋位涡。关于真实海洋内部是否存在亚中尺度对称不稳定及其产生过程与物理机制等关键科学问题，长期以来缺乏现场观测和定量科学证据。本研究基于高分辨率现场观测并结合拉格朗日粒子追踪实验和诊断分析，揭示了海洋内部亚中尺度对称不稳定的形成机制，阐明了反气旋位涡从边界层向海洋内部输送的完整动力路径。研究结果表明，即使在大气向海洋注入气旋位涡阶段，在远离边界层的海洋内部仍存在反气旋位涡，有利于对称不稳定的发展。通过位涡收支和锋生趋势诊断分析发现，锋面通风和锋生次级环流能将表层反气旋位涡以超过100米/天的垂向速度沿等密面向下输运至200米以深（混合层深度约40米），为驱动海洋内部亚中尺度对称不稳定提供了关键条件。本研究基于高分辨率观测证据揭示了大气强迫与锋生次级环流耦合驱动海洋内部亚中尺度对称不稳定形成的物理机制，从亚中尺度动力学新视角，为深入理解海洋内部及海洋-大气之间垂向物质热量交换和收支平衡等基础难题提供了新的科学证据。该研究由国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目共同资助完成。相关论文信息：Wang, Y., Jing, Z., Dong, J., Chen, Z., & Yang, H. (2026). The subsurface symmetric instability at a Kuroshio extension submesoscale front. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2025JC023433.原文链接： https://doi.org/10.1029/2025JC023433图1 （a, b）分别为现场观测的温度和侧向浮力梯度；（c）拉格朗日粒子追踪轨迹，颜色表示PV。

2026-05-13

南海海洋所研究团队揭示季节性径流淡水调制亚中尺度过程的动力机制

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）经志友团队，在季节性径流淡水调制亚中尺度过程的动力机制方面取得新进展。相关研究成果发表在国际期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上，LTO博士后段玮为第一作者，经志友研究员为通讯作者，合作者还包括河海大学教授程旭华、河海大学博士研究生周益飞、法国布雷斯特大学物理与空间海洋学实验室（LOPS）教授Jonathan Gula、博士Dante Campagnoli Napolitano和教授Xavier Carton。在孟加拉湾北部，河口径流是该海域重要的淡水来源，通过产生强密度锋面和层结结构有效调控局地亚中尺度动力过程的形成和发展。亚中尺度过程能够驱动高达百米每天的强烈垂向运动，是海洋内部及海洋与大气之间物质热量垂向交换的重要通道。然而，河流淡水输入如何影响该海域亚中尺度过程变化及其物理机制，目前尚缺乏深入理解。本研究通过高分辨率数值模拟并结合动力诊断分析，系统探究了河口淡水注入对孟加拉湾北部亚中尺度动力过程的影响与机制。研究结果表明，河口淡水注入通过改变水平浮力梯度和混合层深度，调控混合层内的垂向速度，进而改变上层海洋的垂向浮力通量。具体而言，淡水注入抑制了混合层内的垂向热通量，同时增强表层垂向盐度通量，但也抑制了表层以下的垂向盐度通量。垂向浮力通量的变化，直接影响着斜压不稳定的能量转化过程，并调制亚中尺度不稳定的活跃程度。上述影响存在显著的区域性差异：西部海域的亚中尺度活动增强，而东部海域则被削弱。本研究揭示了河口淡水输入并非简单地增强或抑制区域亚中尺度过程，其影响取决于侧向浮力梯度与垂向混合及混合层深度变化之间的竞争关系。研究结果表明，准确刻画河口淡水注入是提升海洋数值模式对沿海多尺度动力过程模拟能力的关键。本研究由国家自然科学基金项目资助完成。相关论文信息：Duan, W., Jing, Z., Cheng, X., Zhou, Y., Gula, J., Napolitano, D. C., & Carton, X. (2026). Seasonal river discharge modulates submesoscale dynamics in the northern Bay of Bengal. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2025JC023844. 原文链接：https://doi.org/10.1029/2025JC023844图1 孟加拉湾海域主要动力过程示意图。图2 亚中尺度系数（SMI）与亚中尺度动能（SKE）的分布。（a、b）SMI的空间分布及有无径流差异；（c、d）R1、R2区域SMI垂向分布；（e、f）对应区域的SKE垂向分布。

2026-05-13

华南植物园揭示亚马逊森林碳周转时间的空间格局及气候驱动机制

中国科学院华南植物园武东海研究员团队联合康奈尔大学等多家国际科研机构，在量化亚马逊森林生物量碳周转及其对气候变化响应研究方面取得重要进展，成功揭示亚马逊森林碳周转时间的空间格局及气候驱动机制。热带森林储存了全球超过60%的植被生物量，是地球上最重要的陆地碳库之一，在调节全球碳循环和维持气候稳定方面发挥着关键作用。森林能否稳定地固碳，不仅取决于树木生长的速度，也受到树木死亡速率的影响。科学上，研究人员常用“碳周转时间”来衡量这一过程。简单来说，它反映的是碳在森林植被中的平均停留时间：停留时间越长，说明森林的长期碳储存能力越强；停留时间越短，则意味着森林中的碳流转更快，长期碳储存能力下降。长期以来，关于热带森林碳周转时间的研究多依赖站点观测。由于热带森林生态系统复杂、区域差异显著，有限的样地数据难以揭示大范围内碳周转时间的空间格局及其驱动机制。因此，亚马逊森林中碳究竟能停留多久，不同区域为何存在差异，一直缺乏系统认识。针对这一科学问题，研究团队以“地球之肺”亚马逊热带雨林为对象，融合卫星遥感和森林样地观测数据，提出了基于遥感的树木死亡尺度扩展方法，揭示了亚马逊森林树木死亡的空间分布特征。在此基础上，研究进一步构建了亚马逊森林生物量碳周转时间的空间分布图，并结合可解释机器学习模型，系统分析了气候和环境因子对碳周转时间的影响。研究发现，亚马逊森林碳周转时间在空间上存在明显差异，不同地区森林“留住碳”的能力并不相同。此外，研究还发现，对流风暴（常伴随短时强降水和强风等剧烈天气过程）是调控亚马逊森林生物量碳周转时间的重要气候因子，其相对重要性甚至超过了干旱胁迫指标。这意味着，除了之前科学家通常关注的极端干旱，风暴等极端天气事件同样会通过增加树木死亡和森林扰动，加快森林碳周转过程。在未来情景预测方面，研究进一步显示，到本世纪末，在低排放情景下，亚马逊森林碳周转时间平均将缩短约3%；在高排放情景下，平均缩短幅度可达约15%。这表明，随着未来大气干旱加剧和对流风暴活动增强，亚马逊森林中碳在植被中的停留时间可能进一步缩短，长期碳储存能力面临下降风险。研究人员认为，这项成果有助于深化对热带森林碳汇稳定性形成机制的认识，也为改进地球系统模型中有关生物量碳周转过程的参数化方案提供了科学依据，从而提升未来气候变化背景下森林碳汇的预测能力。相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Nature Climate Change（《自然-气候变化》）。论文链接：https://doi.org/10. 1038/s41558-026-02639-4图1. 亚马逊森林生物量碳周转时间的空间格局及其环境驱动因子

2026-05-13

华南植物园在豆科长柄山蚂蟥属的分类与演化研究获进展

在生物地理学中，东亚与北美东部之间存在着一种经典的间断分布模式：许多生物类群在东亚和北美东部均有分布，却在中间广阔地理区域“缺席”。这种令人着迷的分布格局究竟是如何形成的？近日，一项由中国科学院华南植物园和广东省林业科学研究院科研团队主导完成的研究，通过对豆科长柄山蚂蟥属（Hylodesmum）的系统发育基因组学分析，首次揭示了这一属植物“先西进后返乡”的复杂双向迁移历史。长柄山蚂蟥属的分布破解分类难题：基于基因组数据的系统重建长柄山蚂蟥属虽然物种数量不多（传统认知约13种），却是豆科植物中呈现东亚-北美东部间断分布的类群之一。然而，该属内部的亲缘关系，以及它与两个近缘属——单节豆属（Monarthrocarpus）和杯柱蚂蟥属（Verdesmum）之间的界限，长期以来争议不断，困扰着分类学家。为彻底澄清这一问题，研究团队整合了三类独立的基因组数据：叶绿体全基因组、核糖体DNA（nrDNA），以及353个低拷贝核基因。通过对全部已知分类单元的密集取样，团队首次在基因组尺度上重建了该属及其近缘类群的高分辨率系统发育树。与此前仅依赖少数几个DNA片段的研究相比，本研究的系统发育树均获得极高的统计支持，为分类修订奠定了坚实框架。研究结果明确显示：杯柱蚂蟥属（Verdesmum）实际上嵌套于长柄山蚂蟥属内部，而单节豆属（Monarthrocarpus）则与二者亲缘关系较远。形态学上，杯柱蚂蟥属与长柄山蚂蟥属共享一系列关键特征：稀疏的假总状花序、初级和次级苞片的存在、无花盘、单体雄蕊、荚果的荚节之间严重缢缩、具柄的荚果以及种子缺少边状假种皮等。杯柱蚂蟥属的分布区（马来西亚及巴布亚地区）也与长柄山蚂蟥属的生态偏好高度吻合。值得注意的是，用于区分两属的“扩张柱头”可能实际上并不可靠——研究者在长柄山蚂蟥属中也偶尔观察到扩张柱头。据此，团队提出分类修订新方案：将杯柱蚂蟥属并入长柄山蚂蟥属，同时保留单节豆属的独立属级地位。长柄山蚂蟥属的形态花色与叶缘：比传统性状更自然的属下划分性状在长柄山蚂蟥属内部，研究进一步发现了两个主要分支（Clade H1和H2）。令人惊讶的是，传统上用于属下划分的三个分类性状——花萼裂片长度、初级苞片形状和花大小——并不自然。此前被广泛接受的二分系统未能得到分子数据支持，其中sect. Repanda被证实为非单系类群。相比之下，花色和叶缘特征在界定两个分支时表现出完美的一致性：· Clade H1：橙红色花 + 小叶边缘不规则波状· Clade H2：粉紫色至紫粉色花（罕见白色）+ 小叶边缘全缘基于这些形态与分子整合证据，团队提出了新的属下分类系统：重新定义了浅波叶组sect. Repanda（仅保留H. repandum和H. longipes），而将原浅波叶组的H. williamsii以及新并入的H. hentyi共同归入长柄山蚂蟥组sect. Hylodesmum。澄清物种复合体：核-质冲突揭示“叶绿体捕获”事件对于长期困扰分类学家的长柄山蚂蟥复合体（H. podocarpum complex）和疏花长柄山蚂蟥复合体（H. laxum complex），研究团队进行了较大规模的全面取样：在两复合体中，核基因（nrDNA）数据强烈支持各亚种的单系性，而叶绿体基因组数据却显示它们并非单系。这种核-质冲突的最佳解释是近期发生的“叶绿体捕获”事件——即不同物种在杂交后，通过反复回交，一方捕获了另一方的叶绿体基因组。该解释得到了以下证据的支持：全属一致的二倍体染色体数（2n = 22）、叶绿体在被子植物中的母系遗传特性，以及各亚种同域分布的地理格局。更重要的是，研究团队在野外观察到，长柄山蚂蟥复合体的不同成员（如fallax、oxyphyllum、podocarpum）在同一栖息地中共存的场景，例如浙江天目山和湖南张家界，它们各自保持鲜明的形态特征和核基因谱系。这符合现代物种概念中“即使存在基因流动，种群仍可演化为能够共存而不融合的独立单元”的观点。综合以上证据，团队将两个复合体中的各亚种全部提升为物种等级，分别处理为4个和5个独立物种。此外，研究还澄清了多个名称的分类地位：将H. lancangense、H. duclouxii、H. podocarpum var. japonicum、H. taiwanianum作为异名；并将贵州特有种H. laxum subsp. lateraxum提升为种级H. guizhouense。至此，长柄山蚂蟥属全球共确认包含18个物种。基于完整nrDNA和ITS序列的长柄山蚂蟥属及近缘类群的系统发育关系穿越白令陆桥的“返乡”之旅：哺乳动物介导的双向扩散基于分子钟定年和祖先分布区推演，研究团队揭示了长柄山蚂蟥属的迁移史：· 早中新世（约18.50百万年前）：该属起源于全球生物多样性热点——喜马拉雅-横断山区。这一时期恰逢亚洲季风系统的初次增强，为喜湿的林下草本植物提供了理想的扩散条件。· 晚中新世（约7.35百万年前）：该属通过当时连接亚洲与北美的白令陆桥，首次扩散至北美大陆，形成了经典的东亚-北美东部间断分布格局。· 上新世初期（约5.67百万至4.98百万年前）：戏剧性的一幕发生了——部分北美祖先类群竟然两次“折返”，重新扩散回亚洲。研究表明，长柄山蚂蟥属的果实为具钩状毛的节荚，高度适应动物体表传播（epizoochory）。晚中新世至早上新世（约7.50-4.90百万年前）正是东亚与北美之间通过白令陆桥发生大规模哺乳动物交流的活跃期，栖息于林地环境、拥有厚实毛皮的中型哺乳动物（如熊科动物）是理想的传播载体。长柄山蚂蟥属分化时间估计和生物地理历史重建研究意义：为理解现代生物间断分布提供新视角该研究不仅为长柄山蚂蟥属建立了一个稳固的自然分类系统，解决了分类学混乱，更重要的是，它揭示了东亚-北美东部间断分布形成机制：双向、多阶段的扩散，而不是单纯的单向迁移。这种属级的双向迁移在被子植物中鲜有报道——此前仅在Nyssa（蓝果树属）的古近纪历史中观察到类似模式。本研究的发现将这种生物地理复杂性延伸到了新近纪。正如研究者在讨论中指出：长柄山蚂蟥属的演化历史深刻地受到了亚洲季风系统扩张与增强的塑造。这一研究为理解全球植物多样性分布格局的形成，以及应对未来气候变化背景下物种分布区的变迁，提供了重要的历史借鉴。相关研究成果以“Phylogenomics and Biogeography of the Eastern Asian–Eastern North American Disjunct Genus Hylodesmum (Fabaceae)”为题近期发表在国际学术期刊 Biological Diversity（《生物多样性》）上。中国科学院华南植物园宋柱秋助理研究员为论文第一作者，华南植物园李世晋研究员和广东省林业科学研究院许东先副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和广东省基础与应用基础研究旗舰项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1002/bod2.70020

2026-05-11

深圳先进院揭示SHANK3突变扰乱嗅觉效价编码：跨物种行为证据与小鼠环路机制

Phelan-McDermid综合征（Phelan-McDermid syndrome，PMS），又称22q13缺失综合征，是孤独症谱系障碍（Autism spectrum disorder, ASD）的一种，通常由22号染色体长臂远端缺失引发。该区段内的SHANK3基因被确认为致病的主效基因。SHANK3缺陷患者表现出智力障碍、语言缺失、发育迟缓及孤独症样表型等核心临床症状。近年来，感知觉异常已被逐渐认为是ASD的关键表征之一，并被正式纳入DSM-Ⅴ诊断标准。既往研究发现，SHANK3缺陷个体对视觉、触觉和听觉等多模态物理刺激存在反应减弱现象。然而，针对承载重要社会和生存信息的化学感觉（尤其是嗅觉）是否同样受累，以及损害哪些嗅觉功能维度，目前仍缺乏系统性研究。5月6日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室路中华团队联合中国科学院心理研究所周雯、深圳湾实验室张勃团队，在Science Advances上在线发表了题为SHANK3 mutations disrupt olfactory valence coding across species, with cortical amygdala mechanisms identified in mice的研究论文，该研究首次在跨物种层面对SHANK3在嗅觉效价编码中的关键作用进行了系统揭示，并解析了其小鼠模型中的神经环路机制。研究团队首先在人类受试者中发现，携带SHANK3突变的儿童在暴露于不同效价（愉悦或厌恶）的气味时，其嗅探行为和脑电（EEG）反应均出现显著异常。相较于正常发育儿童，患儿无法根据气味的情绪属性（愉快vs.不愉快）调节嗅探强度，具体表现为平均嗅探流速、峰值流速和嗅探体积等指标均缺乏效价依赖性调节。此外，气味诱发的theta-alpha频段EEG能量变化亦未受到气味效价的调节。上述结果共同提示其嗅觉效价加工能力存在缺损。同样地，在Shank3基因敲除小鼠也表现出对显著效价气味的反应钝化：不仅对捕食者气味（如TMT）等厌恶性气味回避减弱，对食物相关吸引性气味的趋近行为也下降，甚至在部分情况下出现效价反转（图1）。这一结果表明，SHANK3缺失所导致的嗅觉效价异常具有跨物种保守性。为解析其神经机制，研究团队综合运用免疫荧光染色、在体钙成像、神经电生理记录及病毒介导的基因操作等技术，聚焦于嗅觉情绪加工关键脑区皮层杏仁核（Cortical amygdala, CoA）。结果显示，Shank3缺失显著削弱CoA神经元对气味诱发的神经元活性，并损害其兴奋性突触传递功能（图2）。研究人员进一步发现，借助AAV介导的CRISPR-Cas9特异性敲除，在野生型小鼠CoA区域急性敲除Shank3即可复现前述行为和神经活动异常；而在Shank3条件性敲除小鼠中回补CoA区域的Shank3表达，则能显著挽救其气味趋避行为以及突触功能缺陷（图3）。该研究首次揭示SHANK3在嗅觉效价编码中具有跨物种保守的关键作用，并明确了CoA神经元突触传递异常为其核心神经环路基础。SHANK3相关的嗅觉效价缺陷不仅为解析ASD感知觉加工异常提供了全新视角，更具备潜在的转化医学价值。由于嗅觉效价反应具有客观且可量化的特征，该表型有望成为评估SHANK3相关ASD患者药物或基因治疗效果的生物标志物。同时，基于嗅觉、情绪与社会行为的紧密关联，靶向修复CoA中SHANK3功能，或为改善患者情绪及社会功能障碍提供创新干预策略。该研究由深圳先进院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室、深港脑科学创新研究院路中华团队，联合中国科学院心理研究所认知科学与心理健康全国重点实验室周雯团队及深圳湾实验室/北京大学深圳研究生院张勃团队共同完成。路中华团队的胡昱博士、周雯团队的毋愚力博士及张勃团队的韦命余（于2023年加入深圳先进院脑所）为论文共同第一作者。研究受到国家自然科学基金委，深圳市医学研究专项资金、深港脑科学创新研究院项目等支持。图1. SHANK3缺陷导致跨物种的嗅觉效价编码异常图2. Shank3缺失削弱CoA神经元对气味刺激诱发的神经活动及兴奋性突触传递图3. CoA中Shank3的区域特异性因果作用

2026-05-09

“别让压力压垮你，享受美食”——深圳先进院揭示美食抗应激缓解焦虑的神经环路机制

或许大家都有过这样的体验：当陷入繁琐的工作与日常琐事时，一杯奶茶、一包薯片或一块巧克力，往往能让阴郁的心情瞬间放晴，驱散压力带来的沉闷。那么，享用美味食物究竟是如何缓解压力的呢？5月10日，中国科学院深圳先进技术研究院屠洁课题组在国际期刊Advanced Science上发表了题为Palatable-Food–Driven Top-Down Circuit Inhibits PVNCRF Activity to Mitigate Stress via peri-PVNCRFR1 Neurons的研究论文，揭示了这一现象的精细神经环路机制。研究发现，摄入美食时，奖赏信号通过一条由PFCD1R→peri-PVNCRFR1→PVNCRF构成的三级的神经环路，有效抑制因慢性压力而过度激活的 PVNCRF神经元活动，从而阻止慢性压力诱发的焦虑行为。研究人员使用3D精细行为和传统行为分析，证实慢性压力造模可诱导小鼠产生焦虑样行为，而摄入美食则能逆转这一表型，使小鼠行为恢复正常。而相对的，与压力反应密切相关的PVNCRF神经元也呈现受压力造模异常激活，摄入美食恢复正常的活动模式。通过在体神经元活动监测发现，在摄入美味食物时，多巴胺释放至PFC脑区，激活兴奋性的D1R神经元，而这些D1R神经元的激活则显著地抑制了与压力反应密切相关的PVNCRF神经元。那么兴奋性的PFCD1R神经元是如何抑制PVNCRF神经元的？研究人员通过进一步的电生理验证发现抑制性的peri-PVNCRFR1神经元在该抑制作用中起到关键的中继换元作用，PFCD1R神经元激活了该类神经元，后者的激活抑制了PVNCRF神经元。此外，PFCD1R→peri-PVNCRFR1→PVNCRF神经环路的激活可以起到与摄入美味食物相似的作用，缓解因压力导致的焦虑样行为。本研究首次阐明了美味食物通过特异性神经环路机制抵抗压力、缓解焦虑的作用原理，为压力诱发的负性情绪障碍提供了新颖的预防策略与辅助治疗的理论依据。深圳先进院脑所屠洁研究员为本文唯一通讯作者，洪育川博士、助理研究员隽诗芮博士、河北医科大学邓天骄博士为共同第一作者。本研究得到了深圳先进院杨帆研究员、黄天文研究员和河北医科大学王升教授的大力支持；获得科技部国家重点研发计划、深圳市医学研究专项资金、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目等资助。研究工作得到深圳市脑解析与脑模拟重大科技基础设施的设备与技术支持。近年来，屠洁课题组突破传统的神经元中心模型，将胶质细胞纳入情绪调控的核心框架。在前期研究中，团队系统解析了慢性应激诱发焦虑样行为的中枢神经环路机制，发现特定脑区的星形胶质细胞通过调控突触谷氨酸稳态参与环路兴奋性重塑，从而驱动风险回避等情绪行为由适应性状态向病理状态的转化（Molecular Psychiatry 2021；Cell Reports 2017；Neural Regeneration Research 2025）。进一步研究表明，在特定神经环路中，“星形胶质细胞—神经元”相互作用的功能受损会导致风险认知与回避行为异常（Neuron 2024），并揭示神经细胞自噬流受泛素稳态调控，其失衡是情绪与认知功能异常的重要分子基础（Autophagy 2025）。目前，该团队正致力于阐明星形胶质细胞在机体应激敏感与韧性差异化表达中的作用，并积极探索靶向胶质细胞以增强应激适应的策略，为情绪障碍的精准干预提供理论与应用基础。图1. 美味食物逆转压力造模导致的行为学和PVNCRF神经元活动变化图2. 多巴胺释放至PFC并激活D1R神经元，抑制PVNCRF神经元发放图3. PFCD1R通过peri-PVNCRFR1抑制PVNCRF活动图4. 美味食物通过PFCD1R→peri-PVNCRFR1→PVNCRF环路抵抗压力缓解焦虑论文链接

2026-05-13