科研进展--中国科学院广州分院

南海海洋所研究团队揭示2024年珊瑚礁区最强海洋热浪成因

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）、全球海洋和气候研究中心（GOCRC）以及中国—斯里兰卡热带海洋环境“一带一路”联合实验室（CSTO）的王春在研究员团队，在珊瑚礁区海洋热浪研究方面取得新进展。相关研究成果以“Record-Breaking Marine Heatwaves Across Global Coral Reefs in 2024”为题，发表于国际期刊Geophysical Research Letters。论文第一作者为副研究员姚玉龙，通讯作者为研究员王春在。世界气象组织已确认，2024年成为有气象记录以来最暖的一年，全球平均地表温度较1850‒1900年平均值高出1.55°C。海洋升温对此次温度创新高起到了关键作用。研究表明，当前海洋温度已达到人类观测史最高水平。在创纪录海温的影响下，2023年2月至2024年4月期间，南北半球主要海洋盆地均出现了严重的珊瑚礁白化现象。海洋热浪是引发珊瑚白化的重要热胁迫来源，但此前对2024年全球珊瑚礁区海洋热浪的时空特征及其驱动机制缺乏系统定量研究。针对上述问题，研究团队基于两套高分辨率海温数据及海洋再分析资料，系统揭示了2024年暖季全球珊瑚礁区海洋热浪的变化特征及其物理机制。研究发现：暖季期间，珊瑚礁区海洋热浪的总天数和累计强度均超过历史平均值的三倍标准差，发生了自1985年以来最严重的海洋热浪事件（图1），从侧面印证了第四次全球珊瑚大白化事件的到来。与历史平均水平相比，2024年第二等级和第三等级的海洋热浪事件显著增多，对珊瑚礁造成更为严重的热胁迫。研究进一步指出，海洋快速增温及上层海洋热含量的变化，源于2020‒2023年多重拉尼娜事件向2023‒2024年强厄尔尼诺事件转变所产生的累积效应，这一过程给赤道西太平洋和热带大西洋带来了尤为严重的珊瑚礁白化风险。本研究得到国家自然科学基金面上项目及重大项目的共同资助。图1 年均暖季海洋热浪指数随时间的变化趋势：（a）热浪总天数，（b）热浪累积强度，（c）热浪平均强度，（d）热浪最大强度。相关论文信息：Yao, Y., & Wang, C. (2026). Record-breaking marine heatwaves across global coral reefs in 2024. Geophysical Research Letters, 53, e2026GL122086.原文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2026GL122086

2026-05-06

Bone Research | 深圳先进院揭示“肝脏-骨髓脂肪-软骨”轴驱动骨关节炎新机制并提出干预策略

4月29日，中国科学院深圳先进技术研究院管敏研究团队在国际权威期刊Bone Research发表最新研究"Targeting adipocyte ESRRA alleviates osteoarthritis via interrupting inter-organelle crosstalk of complement C3-CFD-MAC cascade"。该研究团队发现，雌激素相关受体α（ESRRA）作为调控代谢应激的核受体，在骨髓脂肪组织（MAT）扩张中起关键作用。研究人员构建了脂肪细胞特异性ESRRA敲除小鼠，并在自然衰老模型及高脂高胆固醇饮食联合手术诱导的实验性骨关节炎模型中开展验证。研究结果显示，ESRRA缺失可显著抑制MAT异常扩增，并明显减轻膝关节软骨基质丢失、软骨下骨硬化及滑膜增生等骨关节炎病理改变。骨关节炎（Osteoarthritis）是一种与衰老和代谢紊乱密切相关的全身性疾病，全球约5亿人受其影响，但目前尚无有效的骨关节炎药物。临床研究发现，衰老与肥胖均为骨关节炎的独立危险因素。传统观点认为骨关节炎是局部关节磨损性疾病，治疗方式多集中于关节软骨本身；而近年来研究揭示其与“代谢炎症”（metaflammation）和“炎症性衰老”（inflammaging）密切相关，涉及多器官代谢与免疫的动态交互。4月29日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）管敏研究团队在国际权威期刊Bone Research发表最新研究"Targeting adipocyte ESRRA alleviates osteoarthritis via interrupting inter-organelle crosstalk of complement C3-CFD-MAC cascade"。该研究团队发现，雌激素相关受体α（ESRRA）作为调控代谢应激的核受体，在骨髓脂肪组织（MAT）扩张中起关键作用。研究人员构建了脂肪细胞特异性ESRRA敲除小鼠，并在自然衰老模型及高脂高胆固醇饮食联合手术诱导的实验性骨关节炎模型中开展验证。研究结果显示，ESRRA缺失可显著抑制MAT异常扩增，并明显减轻膝关节软骨基质丢失、软骨下骨硬化及滑膜增生等骨关节炎病理改变。进一步深入探究其机制，发现核受体ESRRA可直接结合补体因子D（CFD）基因启动子，促进其转录表达。CFD是补体系统替代途径的关键限速酶。MAT扩张通过ESRRA依赖性方式增强CFD表达与分泌；同时，在衰老或代谢紊乱状态下，肝脏合成C3上调。C3是补体系统替代途径的底物。因此，MAT来源的CFD与肝脏来源的C3协同作用，导致补体系统过度活化，并在软骨细胞表面组装形成膜攻击复合物（MAC），进而激活软骨细胞内ERK1/2信号通路，诱发线粒体功能障碍，最终引发软骨细胞衰老、凋亡及细胞外基质降解，加重骨关节炎的病理进程。基于研究团队前期研究，天然产物单体穿心莲内酯是ESRRA的拮抗剂（黄童龄等，Br J Pharmacol., 2021），在老年小鼠灌胃给予穿心莲内酯持续3个月，可明显抑制关节软骨退变、改善衰老型骨关节炎。同时，已进入临床试验阶段的CFD特异性抑制剂Danicopan，可显著减轻人软骨细胞C28/I2的损伤，提示靶向ESRRA/CFD通路可能具有潜在的临床应用价值。该研究系统揭示了“肝脏-骨髓脂肪组织-软骨”轴在骨关节炎病理过程中的重要作用，阐明了多组织协同影响骨关节炎新机制，脂肪特异性ESRRA缺失或药物抑制均可有效扰动跨组织间的补体级联反应，减轻衰老/代谢型相关骨关节炎的病理进展，提示靶向脂肪细胞ESRRA是干预骨关节炎的潜在策略。深圳先进院管敏研究员为本论文通讯作者，深圳先进院博士后黄童龄与硕士研究生王紫辉（现为南京大学博士研究生）为本文共同第一作者。深圳理工大学陈棣教授、苏州大学李斌教授、香港大学杨伟国教授及中国科学院昆明植物研究所耿长安研究员为研究工作提供了重要支持。研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市医学研究专项基金、深圳市科技计划与国家植物化学与天然药物重点实验室开放课题等项目的资助。原文链接文章上线截图骨髓脂肪细胞ESRRA调控组织间补体级联反应影响衰老/代谢型骨关节炎的机制示意图

2026-05-06

南海海洋所研究团队揭示亚马逊雨林退化对大西洋尼诺变率的削弱作用

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）王鑫团队在大西洋尼诺（Atlantic Niño）变化机制方面取得新进展。研究人员结合观测和数值模拟试验，揭示了亚马逊雨林退化对大西洋尼诺变率的削弱作用，相关成果发表在国际期刊Nature Communications上，LTO助理研究员韦圣标为第一作者，研究员王鑫为通讯作者，合作者还包括研究员王春在和崂山实验室教授蔡文炬。大西洋尼诺是热带大西洋夏季最强的气候变率模态，能剧烈影响周边区域及中高纬度的气候，同时也是热带三大洋相互作用的关键要素之一。在近几十年间，大西洋尼诺的变率呈现显著的减弱趋势。大西洋多年代际振荡位相反转、人为气溶胶排放南北半球差异被过去的研究提出以解释大西洋尼诺变率的减弱，然而热带陆地变化也是热带海气耦合系统变化的重要影响因素，但其是否对大西洋尼诺变率的减弱具有贡献仍属未知。研究团队发现，大西洋尼诺变率自上个世纪七十年代以来的减弱与南美洲亚马逊雨林退化存在关联，持续的亚马逊雨林退化能有效地削弱大西洋尼诺的变率。亚马逊雨林退化在局地造成夏季降水显著减少，该降水的减少加强了南美洲与热带北大西洋之间的大气经圈环流，使得热带辐合带北移以及热带北大西洋信风减弱。通过减少海洋的潜热释放，信风的减弱造成热带北大西洋海表面温度（sea surface temperature，SST）升高。同时，亚马逊雨林退化引起的局地升温提升了南美洲与热带南大西洋之间的海陆温差，使得热带南大西洋信风增强，相应海洋潜热释放的增多引起SST变冷。与亚马逊雨林退化相关的热带北大西洋SST升高和热带南大西洋SST变冷，放大了夏季大西洋的南北半球热力梯度，使得大西洋越赤道南风增强。越赤道南风的增强通过增强经向动量平流，降低了异常纬向风应力对异常纬向SST梯度的响应，从而使得Bjerknes正反馈效率降低，不利于大西洋尼诺SST的发展，进而对大西洋尼诺变率起削弱作用。不同于过去的研究强调气候内部变率、温室气体和气溶胶排放的影响，该研究突出人类活动造成热带陆地性质变化在热带海洋变化中的作用。研究结果深化了热带陆地地表变化与热带海气耦合系统动力联系的认识，为我们理解人类活动如何影响热带气候变率的变化提供了理论依据。本研究得到了国家自然科学基金项目、中国科学院南海海洋所自主项目等共同资助。图1 亚马逊雨林退化削弱大西洋尼诺变率示意图。亚马逊雨林退化所致增温和降水减少提升了南半球的海陆温差（j）和亚马逊与热带北大西洋之间的东北向大气经圈环流（k，蓝色箭头），并造成热带辐合带（ITCZ）北移，致使信风在热带南大西洋增强而在热带北大西洋减弱。信风的变化调整了热带大西洋的潜热释放，放大了夏季南北半球热力反差（南北半球偶极子m）。南北半球热力反差的提高增强了大西洋的越赤道南风（n，黑色箭头），削弱异常纬向风应力（黄色宽箭头）对异常纬向SST梯度的响应，使得Bjerknes正反馈效率降低，进而削弱大西洋尼诺的变率。相关论文信息：Wei, S., Wang, C., Cai, W. & Wang, X. Amazon deforestation weakens Atlantic Niño variability. Nature Communications, 17, 3079 (2026).原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-69771-9

2026-04-30

华南植物园揭示亚热带真菌异养植物谱系地理格局及其形成机制

亚热带常绿阔叶林是全球生物多样性热点之一。相比乔木和灌木，林下草本植物的演化历史研究仍相对匮乏，尤其是依赖真菌获取营养的真菌异养植物（mycoheterotrophs）。这类植物不具备光合作用能力，其生存高度依赖特定真菌及森林生态系统，对环境变化极为敏感，在生态与进化研究中具有独特价值。然而，其群体历史和遗传格局的形成机制长期缺乏系统研究。中国科学院华南植物园研究团队以完全真菌异养植物宽翅水玉簪（Burmannia nepalensis）为研究对象，结合叶绿体基因组、核微卫星标记及物种分布模型，系统解析了其在中国亚热带地区的遗传结构、种群历史及其驱动因素。研究发现：1）宽翅水玉簪种群内遗传多样性水平较低，但种群间存在显著遗传分化，这一分化主要受地理隔离与历史气候波动的影响；2）物种分布模型与分子数据一致表明，该物种在末次盛冰期存在多个避难所，主要分布于南岭、武夷山区及西南喀斯特地区，不支持传统“冰期南撤、间冰期北扩”的经典模式；3）种群历史动态分析显示，该物种在末次盛冰期后经历种群扩张，但约3000年前有效种群大小显著下降，可能与人类活动导致的生境破碎化密切相关。该研究阐明了地理隔离与历史气候波动在塑造宽翅水玉簪遗传格局中的关键作用，并为中国亚热带地区存在多个北部冰期避难所提供了实证支持。同时，研究结果表明，依赖稳定森林生境的林下草本植物对环境变化与人为干扰高度敏感，亟需加强栖息地保护，以维持其长期存续。相关研究成果以“Historical Climatic Fluctuations and Geographic Isolation Shaped the Phylogeographic Patterns of a Mycoheterotrophic Species in Subtropical China”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石苗苗博士为论文第一作者，涂铁要研究员和张奠湘研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、广东省林木种质资源调查专项和广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室基金等资助。论文链接：https://doi.org/10.1002/bod2.70021图1. 宽翅水玉簪（Burmannia nepalensis）的生境和形态。图2. 基于物种分布模型预测的宽翅水玉簪在末次盛冰期（LGM）、中全新世（MH）及现今的潜在适生区分布。图3. 基于核微卫星标记推断的遗传结构，以及基于质体基因组的单倍型分布与谱系关系。

2026-05-01

广东首次发现国家二级保护野生植物宜昌橙

近日，广东省生物多样性调查工作传来重要消息。2026年4月，中国科学院华南植物园植物分类与多样性研究团队在执行“广东植物多样性全域调查与评估”项目期间，在韶关乐昌市境内，首次记录到国家二级保护野生植物——宜昌橙的野生种群。此次发现不仅刷新了广东省的野生植物名录，也为研究柑橘类植物的起源、演化和保护提供了极为珍贵的活体资源与地理分布新数据。珍稀柑橘祖先“现身”粤北此次发现的宜昌橙野生种群位于乐昌市沙坪镇的一处石灰岩山地中，种群规模约20株。调查人员发现了多株处于不同树龄的野生植株，长势良好，正值花期。宜昌橙是芸香科柑橘属的野生种，被认为是柚、酸橙、柠檬等多种栽培柑橘的重要原始亲本之一，在柑橘育种和遗传研究中具有不可替代的“基因宝库”价值。由于野生种群稀少、分布区狭窄，宜昌橙早在1999年即被列入首批《国家重点保护野生植物名录》，2021年新版名录中仍被列为国家二级保护植物。刷新纪录，意义深远此前，宜昌橙的已知自然分布范围主要包括陕西、甘肃、湖北、湖南、广西、四川、贵州、云南等地。此次在广东乐昌的发现，首次证实了该物种在广东省有野生分布，将其自然分布版图向南显著推进，成为广东省野生植物多样性记录的一项关键突破。“这一发现具有多重重要意义。”参与调查的植物学专家指出，“它不仅丰富了我们对这一古老物种生态适应性与分布边界的科学认知，而且由于乐昌地处南岭山脉南麓，这一发现可能为探索柑橘属植物在华南地区的起源历史与扩散路径，提供了新的关键地理线索。保护这片野生种群，就是保护了一个极为珍贵的天然柑橘基因库，对我国柑橘产业的种质资源安全与长远可持续发展具有战略价值。”就地保护工作随即启动鉴于宜昌橙的珍稀性与重要价值，当地林业及自然保护区管理部门在获悉发现后已迅速响应。目前，已对发现区域实施临时性保护与巡护措施，严防人为干扰与破坏。下一步，植物保护专家将对该种群的数量结构、健康状况、群落特征及潜在威胁进行深入评估，并据此制定科学的长期就地保护方案与系统监测计划。此次宜昌橙的发现，是广东省系统开展生物多样性调查、评估与保护工作的重要成果体现。它再次印证了南岭及其周边地区作为重要生物多样性热点区域，蕴藏着丰富而独特的生物资源。持续加强生态系统整体保护与物种资源调查，对于筑牢区域生态安全屏障、保存战略性种质资源具有至关重要的意义。宜昌橙植株宜昌橙的花宜昌橙的叶

2026-05-01

南海海洋所研究揭示中尺度涡会增强印度洋浅层经向翻转环流的强度

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室海洋动力热力过程及其环境效应研究团队在中尺度过程调控印度洋经向翻转环流方面取得新进展。相关研究成果以“Mesoscale Eddy Effect on the Strength of Shallow Meridional Overturning Circulation in the Indian Ocean”为题，发表在国际期刊Journal of Geophysical Research–Oceans。论文第一作者为博士后洪炜琦，通讯作者为研究员陈更新，共同作者包括上海交通大学博士研究生钱星赏，研究员李毅能，研究员储小青，以及中国海洋大学教授许丽晓和博士研究生王可瑶。印度洋浅层经向翻转环流（SMOC）关联着跨洋盆的物质和水体交换，通过重新分配能量、调节热平衡，在海洋和大气动态系统中也发挥着重要作用，是影响区域气候乃至全球气候变化的关键环节。同时，SMOC也是维系海洋生态平衡和海洋碳循环稳定的关键因素之一。尽管已有研究表明中尺度涡可显著影响大西洋经向翻转环流的强度，但其对印度洋SMOC的作用机制仍缺乏系统认识。研究团队基于两套再分析数据，并结合一系列不同分辨率（涡分辨与低分辨率）的海洋模式试验开展研究。结果表明，在涡分辨模式中，对中尺度涡的精细刻画显著增强了潜沉速率，并通过潜沉水团向北输送，最终加强了对SMOC强度的模拟（图1）。其中，涡致潜沉约占总潜沉的48.0%，在亚热带东南印度洋（90°E–110°E，35°S–20°S）尤为突出，该区域中尺度涡活动更为活跃。进一步分析发现，中尺度涡通过加速混合层深度变化，使其趋势项更加显著，从而提高了潜沉率。该研究从中尺度过程角度深化了对SMOC强度调控机制的认识，为理解热带印度洋物质与能量再分配提供了新的证据。在此基础上，结合团队前期研究成果，可以更为系统地认识印度洋经向翻转环流的跨尺度调控机制。此前研究指出，西向赤道潜流（wEUC）是塞舌尔–查戈斯温跃层脊（SCTR）上升流的重要水源之一，通过调节上升流强度进而影响SMOC结构；拓展了传统30°S潜沉—SCTR上翻的经典框架，揭示了赤道水体对SCTR上升流的补给作用及其显著的年际变化特征（图2）。同时，大尺度赤道波动还可通过东边界反射实现对印度洋经向翻转环流的远程调控，拓展了以局地风强迫为主的传统认知。上述结果与本研究关于中尺度涡增强潜沉并强化SMOC的发现相互补充，共同从中尺度过程到大尺度动力机制系统刻画了印度洋经向翻转环流的结构与演变，为理解其在全球气候系统中的作用提供了更完整的科学图景。该研究获得国家自然科学基金、广东省自然科学基金、中国科学院项目等的联合资助。图1 高低分辨率模式模拟潜沉区域示意图。潜沉区主要由风场驱动的Ekman输运形成，这一过程可以在低分辨率模式中模拟出来。然而，该区域也为高涡动能区域，且存在明显的逆向能量级联现象，这仅能在涡分辨率模式中被捕捉到。同时，涡分辨率模式更准确地再现了低位涡水潜沉的强度，特别是亚热带东南印度洋（SEIO）与亚热带中南印度洋（SCIO）之间的差异，也进一步增强了对浅层经向翻转环流强度的模拟。图2 wEUC为SCTR上升流提供水源的示意图。（a）nIOD年份平均表层流速（颜色表示纬向流速，矢量表示流场）。（b）nIOD年北半球夏季次表层的盐度异常及流场。蓝色区域表示因较强wEUC引入的低盐度水体。普通字体和加粗字体分别表示气候态和nIOD年份的输运量。（c）nIOD年北半球夏季SCTR区域内上层300米的平均纬向流速。（d）nIOD年份北半球夏季SCTR区域的盐度异常。（e）wEUC和SCTR上升流主要路径的示意图。约70%的水团向南输送，其中约65%上升至上层海洋。论文信息：Hong, W., Chen, G., Qian, X., Li, Y., Chu, X., Xu, L., & Wang, K. (2026). Mesoscale eddy effect on the strength of shallow meridional overturning circulation in the Indian Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2026JC024239.原文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2026JC024239

2026-04-27

广州健康院合作阐明小分子对副黏病毒聚合酶跨属抑制机制，助力抗相关病毒广谱药物开发

副黏病毒目（Paramyxovirales）包含多种重要人类及动物病原体，如麻疹病毒（Measles virus）、小反刍兽疫病毒（Peste des petits ruminants virus）及尼帕病毒（Nipah virus）等。其中，尼帕病毒具有较高致死率和跨种传播能力，被世界卫生组织列为重点关注的新发传染病病原之一。然而，目前针对尼帕病毒感染尚缺乏特异性抗病毒药物，围绕病毒复制酶开展靶向药物发现具有重要科学价值与现实意义。2026年4月29日，中国科学院广州生物医药与健康研究院（以下简称“广州健康院”）、山东大学、中国科学院武汉病毒所，广州实验室、广州医科大学等单位的研究团队，在学术期刊Cell 上在线发表研究论文“Differential inhibition of Morbillivirus and Henipavirus polymerases by ERDRP-0519 and structure-guided inhibitor optimization”。该研究系统解析了小分子抑制剂ERDRP-0519在麻疹病毒属以及亨尼帕病毒属病毒聚合酶中的作用机制，并结合结构与功能信息对抑制剂优化进行了指导。该研究整合冷冻电镜结构解析、生化细胞实验、和病毒学验证，揭示了跨病毒抑制差异的分子基础，并成功开发出针对尼帕病毒活性更优的新型候选分子。研究人员发现，ERDRP-0519这一最初针对麻疹病毒开发的小分子抑制剂，除对麻疹病毒及小反刍兽疫病毒等麻疹病毒属成员具有较强抑制作用外，还可对亨尼帕病毒属的尼帕病毒产生交叉抑制活性。结构与机制研究表明，ERDRP-0519能够结合于麻疹病毒、小反刍兽疫病毒以及尼帕病毒RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）手掌结构域中的一个较为保守的结合口袋。ERDRP-0519 通过占据这一关键位置，阻碍 RNA 模板和核苷酸结合聚合酶活性中心，从而抑制病毒 RNA 的合成。研究还首次揭示，相较于与麻疹病毒属聚合酶的结合，ERDRP-0519在结合尼帕病毒聚合酶时需要诱导其结合口袋发生更明显的构象变化，因而可能伴随更高的能量代价并导致结合亲和力下降，这在一定程度上解释了其对尼帕病毒抑制作用相对较弱的现象。在上述机制基础上，研究团队进一步对ERDRP-0519进行定向优化，获得了两种衍生物GL22和G671。两种新化合物通过引入延伸基团介导跨结构域相互作用，增强了与尼帕病毒聚合酶的结合，同时增加了对RNA 模板及核苷酸结合的空间位阻，从而提升了对尼帕病毒聚合酶的抑制活性。综上，该研究系统阐明了ERDRP-0519跨属抑制副黏病毒聚合酶的分子基础，揭示了相对保守的聚合酶药物结合口袋在不同病毒中的精细结构差异及其对抑制效果的影响，并提出了针对该口袋跨病毒差异进行精准优化的药物设计策略。相关成果为开发针对尼帕病毒等高致病性病毒的聚合酶抑制剂提供了新的候选化合物和设计思路，也为广谱抗副黏病毒药物研发提供了基础。广州健康院/广州医科大学-广州健康院联合生科学院熊晓犁研究员、何俊研究员，山东大学展鹏教授，武汉病毒所裴荣娟研究员，广州国家实验室陈新文研究员为本文的共同通讯作者。广州健康院副研究员薛璐、博士研究生桂嘉诚和潘海内，山东大学副研究员高升华，武汉国家生物安全实验室实验师高晓霄，广州医科大学博士研究生常添彩为论文的共同第一作者。研究受到伊利诺伊大学芝加哥分校荣立军教授，ERDRP-0519分子发明人美国乔治亚州立大学生物医学研究所 Richard K. Plemper 教授等的鼎力合作与支持。论文链接图 ERDRP-0519对麻疹病毒属聚合酶的结合亲和力高于尼帕病毒聚合酶，其优化衍生物G671通过理性设计的化学骨架延伸形成额外跨结构域相互作用，提升了对尼帕病毒聚合酶的结合能力

2026-04-30

华南植物园揭示森林叶片虫食率的生理生态驱动机制

昆虫取食直接影响植物的生长、存活和适合度，并对群落结构、生态系统功能以及生物多样性的维持具有持续影响。过度的昆虫取食会威胁森林的生态保护与可持续发展。然而，不同气候区森林植物叶片虫食率的生理生态驱动机制尚不明确，亟需综合考虑叶片内在性状和外在的生物和非生物影响因子的共同作用（图1）。根据资源可用性假说与叶经济谱理论，资源保守型树种如常绿树种，生长缓慢而防御投资高，推测虫食率较低，但叶片对干热胁迫的耐受性如何影响虫食率尚缺乏研究。同时，资源可用性假说针对环境因子提出，水热条件优越的环境中资源更丰富，植物遭受的虫食率也更高。然而，叶片功能性状（内因）与昆虫丰富度和气候因子（外因）如何共同解释虫食强度的变异仍无明确结论。中国科学院华南植物园恢复生态学研究团队沿不同水热条件和昆虫丰富度选取了5个自然森林样地（长白山、神农架、鸡公山、鼎湖山、元江），测量了共61种优势木本植物的虫食率和11种叶片功能性状。研究发现，尽管“保守”的常绿树种叶片具有更高的机械抗性、耐热性和更低的光合速率，但虫食率更高。同时，硅含量独立于叶片碳经济谱与虫食率呈显著负相关（图2）。此外，生长在高温、潮湿及昆虫丰富度更高的环境中的植物往往经历更强的虫食率，表明资源丰富的环境支持较高的虫食率，部分支持了资源可用性假说。进一步的方差分解结果发现，相比于外在环境（昆虫丰富度和气候因子），叶片功能性状是虫食率的主要驱动因子，尤其是硅含量和耐热性，表明叶片品质是影响植物-昆虫取食关系的关键因子。相关研究成果以“Disentangling intrinsic and extrinsic drivers of herbivory across forests: leaf functional traits, insect richness, and climatic factors”为题近日发表在国际学术期刊Plant Diversity（《植物多样性》）上。中国科学院华南植物园刘慧研究员为通讯作者，硕士研究生卢隆鑫为第一作者。中国科学院华南植物园叶清研究员、贺鹏程副研究员，中国科学院植物研究所刘晓娟研究员、李逸研究员，西华师范大学樊惠中教授共同参与了研究。该研究获国家自然科学基金面上项目、广东省自然科学基金杰出青年项目等资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.pld.2026.04.005图1. 叶片虫食率的内因与外因概念图假设：虫食率与生长性状、抗逆性状呈正相关关系，与防御性状呈负相关；虫食率随昆虫丰富度、年均温、年均降水量增加而增加；叶片功能性状作为内因，比昆虫丰富度和气候因子能解释更多虫食率的变异。图2. 叶片功能性状与虫食率的关系(a)防御性状、(b)生长性状、(c)抗逆性状。橙色圆点表示落叶树种，绿色圆点表示常绿树种。仅贝叶斯广义线性混合模型显著的虫食率-性状关系展示为实线，阴影部分表示95%的置信区间。缩写：黄酮含量(Flavonoids)、总酚含量(TP)、木质素含量(Lignin)、叶片穿透力(Fp)、比叶重(LMA)、单位质量叶片硅含量(Simass)、单位质量的最大光合速率(Amass)、单位质量叶片氮含量(Nmass)、单位质量叶片磷含量(Pmass)、最大量子效率损失15%时叶片经历的温度(Tcrit)、膨压丧失点时的叶片水势(πtlp)。

2026-04-28

深圳先进院揭示自闭症相关SHANK3蛋白无序区介导相分离与突触可塑性的机制

SHANK3是公认的自闭症谱系障碍中最显著的风险基因之一，早期研究表明它对突触后致密区（PSD）的结构和功能至关重要，并且参与长时程可塑性增强（LTP）——即学习和记忆的基础。然而，SHANK3 究竟如何精确调控 LTP、如何响应神经元活动并以如此高的精度重塑 PSD，其分子机制仍未清楚解开。4月20日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所/深港脑科学创新研究院张淑雯团队联合医工所黄良宇团队以“Dynamic recruitment of CaMKII into SHANK3 phase-separated condensates tunes postsynaptic density remodeling during long-term potentiation”为题在学术期刊Nature Communications上发表研究论文。该研究突破性的通过引入液-液相分离这一生物物理概念，为上述问题提供了新的答案。研究团队发现，在突触激活后，LTP 中的关键激酶 CaMKII 会被迅速招募到位于树突棘的 SHANK3 相分离凝聚体中，进一步作用于其下游靶点AMPAR 受体，从而介导 PSD 的结构和功能重塑，最终实现突触传递的增强。这一发现巧妙地将分子遗传学、生物物理学和细胞神经科学联系起来，揭示了一个与自闭症相关的基因如何在机制上驱动活动依赖性的神经可塑性。SHANK3通过其内在无序区域介导了液相分离。全长的SHANK3能形成动态的凝聚体，但缺失IDR3（尤其是IDR3-3亚区区域）会严重削弱这一能力，而缺失IDR1、IDR2、IDR3-1或IDR3-2则无显著影响。简化版的SHANK3虽然能够相分离，但凝聚体性质不同于全长蛋白。在Shank3b敲除神经元中，全长SHANK3强定位至树突棘并维持静息态中正常PSD体积和AMPAR表达。缺失IDR3或其亚区IDR3-3会削弱SHANK3在树突棘中的富集、让PSD体积缩小并降低GluR1水平。有趣的是，ΔIDR3-1虽能高定位至树突棘，却无法恢复PSD大小，提示存在相分离以外的额外机制。CaMKII在钙内流或光刺激下被快速招募至SHANK3凝聚体中，进一步加速凝聚体融合与PSD重塑。研究人员使用了活细胞成像技术、相分离生物物理测定，对这一动态招募过程进行了详细描绘，验证了招募过程需要CaMKII自身磷酸化以及SHANK3的IDR3区域，尤其是IDR3-1亚区内的RRK基序。这一发现强调了CaMKII与SHANK3凝聚体相互作用在突触可塑性中的重要作用。此次研究还揭示了与人类自闭症相关的SHANK3突变（InsG3680），这种突变导致SHANK3的部分IDR3以及SAM结构域的缺失，抑制了SHANK3的液相分离功能，造成了PSD重塑和AMPAR招募的缺陷。此结果为自闭症等神经发育障碍的分子机制提供了新的线索，并为未来的治疗策略开辟了新的方向。SHANK3通过CaMKII调控其凝聚体动力学，是LTP过程中PSD重塑的核心机制之一。这一发现不仅揭示了突触可塑性的全新分子机制，也为自闭症及其他神经发育障碍的潜在治疗靶点提供了新方向。SHANK3突变引起的自闭症和智力障碍，可能通过改变SHANK3的相分离特性，从而影响CaMKII的招募，调控突触强度并介导PSD的动态重塑。这项研究为在病理条件下调节突触功能提供了具体的分子靶点，也为开发针对神经功能障碍的新型治疗策略奠定了基础。本研究通讯作者为深圳先进院张淑雯項目研究员与黄良宇副研究员，刘茜助理研究员是本研究工作的第一作者。该项目受到中国科学院、国家自然科学基金委、广东省科技厅、深圳市科创委等资助。感谢深港脑科学创新研究院以及深圳市脑解析与脑模拟重大科技基础研究设施对本研究的支持。论文链接图一: SHANK3蛋白无序区介导液相分离的发生图二：SHANK3蛋白无序区缺失减少了它在树突棘上的富集，导致静息态的PSD体积缩小图三：光调控CaMKII显示SHANK3凝聚体快速招募激活后的CaMKII图四：SHANK3相分离介导突触长时程可塑性的机制模型

2026-04-23

喀斯特植物水分适应策略的岩土结构作用机制取得新进展

在全球植被变绿持续加速的背景下，如何确保生态系统长期持续性与稳定性，成为陆地生态系统研究的关键。中国西南喀斯特地区，是全球植被恢复最活跃但地质背景最复杂的区域之一，植被的生存与生长不仅受气候条件控制，更受岩土结构的深刻影响。在全球植被变绿持续加速的背景下，如何确保生态系统长期持续性与稳定性，成为陆地生态系统研究的关键。中国西南喀斯特地区，是全球植被恢复最活跃但地质背景最复杂的区域之一，植被的生存与生长不仅受气候条件控制，更受岩土结构的深刻影响。中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站陈洪松研究员团队前期研究发现，白云岩峰丛洼地小流域内不同生境、地形位置均显著影响植物蒸腾耗水及其环境敏感性（Liu et al., 2023, Science of the Total Environment; Liu et al., 2025, Plant, Cell & Environment），但岩土结构对物种共存及水分利用策略分化机制仍不清楚，植物地下地上水分利用性状响应关系尚不明确，限制了对复杂生境下植物水分适应策略的评估。针对上述问题，研究团队以广西环江白云岩灌草丛群落典型灌木和草本为研究对象，结合电阻率层析成像、稳定同位素和根系功能性状分析，探讨了土壤—岩石结构驱动植物水分利用策略分化的物种共存机制。研究发现，白云岩浅薄的土壤和较大裂隙发育不足，导致植物根系分布较浅，集中分布于0-20cm深度范围内，但不同植物根系形态差异显著，通过差异化的根系空间布局及水分利用实现了共存。具体而言，灌木如黄荆和米念芭横向根系发达，且根系能分布于浅层土壤、岩土交界面和基岩裂隙中，而草本植物如类芦和铁芒萁则根系横向扩展有限，大部分集中于表层土壤。植物蒸腾获取的根区水分的滞留时间（蒸腾水龄）约为2天至63天，且根系分枝频率与平均蒸腾水龄呈显著正相关，表明较高的分枝频率利于细根进入具有不同水龄的生态位空间获取水分。这一发现揭示了受岩性控制的高异质生境中，植物通过“水文生态位的时空分化”实现共存。然而，在物种共存的基础上，不同基岩类型下的植物是否采取一致的水分利用策略？研究团队进一步系统分析了石灰岩与白云岩共有的五种典型喀斯特恢复乔木的根系吸水来源、枝条水力特性和叶片碳氧获取能力相关指标。结果表明，石灰岩植物呈“获取型”策略，具有深层稳定的水源，可牺牲水力安全性以提升水力效率和叶片碳氧获取能力。白云岩植物呈“保守型”策略，根系受限于易波动的浅层水源，但其发育出较强的水力安全性和较低的碳氧获取能力以降低水力失衡风险。研究揭示了植物水分利用性状在“根—木质部—叶片”连续体中存在的系统性权衡关系。浅层水分依赖越强，植物的水力安全性越强，水分利用效率越高，但生长速率受限；而深层水分获取越多，植物的水力效率越高，气孔调节越宽松，但抗干旱风险的能力相应下降。这种地下与地上功能性状之间的协调与权衡，构成了喀斯特树种适应不同基岩环境的生理生态基础。上述研究共同强调了地质结构在塑造植被水分适应策略中的核心作用，并为喀斯特地区的植被恢复与管理提供了重要的理论依据。论文成果分别以Subsurface structure‑induced water use strategies mediate shrub‑herb coexistence in soil‑limited hillslopes和Trade-offs between root water uptake and xylem-leaf water-use traits underpin contrasting plant adaptation strategies in limestone and dolomite habitats为题发表于经典植物学期刊Plant and Soil（2026, 519: 291-237）和Tree Physiology（2026, 46(3): tpag013）。第一作者分别为罗紫东副研究员和刘文娜助理研究员，陈洪松研究员为通讯作者。论文链接：1 2相关研究论文链接：1 2米念芭（a、e）、黄荆（b、f）、类芦（c、g）和铁芒萁（d、h）在不同土壤深度（左列大于20厘米，右列小于10厘米）生境中的根系分布模式，照片中的数值表示观测到的最大根系深度石灰岩与白云岩植物水分适应策略概念模型

2026-04-23