近期，中国科学院南海海洋研究所张帆研究员团队，联合林间院士、中国科学院海洋研究所研究员高翔、中山大学副教授蔡晨和南方科技大学副教授周志远，在俯冲板块地幔蛇纹石化程度控制因素的研究上取得了重要进展，相关成果发表于国际地学期刊《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters），副研究员张江阳为第一作者，研究员张帆为通讯作者。 俯冲作用是水向地球深处输送的主要机制，这个过程对板块构造、俯冲地震活动、弧岩浆作用以及气候变化等都具有重要影响。大洋岩石圈在海沟附近发生弯曲变形，并形成挠曲正断层。水沿着正断层进入板块深部，引起地幔蛇纹石化。因此，俯冲板块的地幔蛇纹石化与俯冲作用的水通量有密切的关系。然而目前对俯冲板块地幔含水量（或地幔蛇纹石化程度）的具体控制因素和机制尚不清楚。 科研人员利用过去二十年全球海沟地区的地震数据，深入探讨了板块年龄、挠曲曲率和沉积物厚度等因素对上地幔顶部地震波速的影响。研究发现，随着板块的年龄增长，其挠曲变形区域的应力屈服深度受到限制，而板块曲率则直接决定这一深度的实际表现。这两个因素共同决定了俯冲板块浅部的水平伸展应变量，进而显著影响了地幔上层的蛇纹石化程度。有趣的是，沉积物厚度较大的地区，地幔的地震波速下降趋势相对较小，显示出沉积覆盖对于地幔蛇纹石化的抑制作用。 通过对全球各地海沟的地震波速结构进行详尽分析，研究结果揭示：俯冲板块的变形与地幔蛇纹石化程度之间存在着明确的线性相关性。这一发现不仅有助于我们更好地理解板块构造过程中的水循环动态，也为估算俯冲板块的含水量提供了新的理论依据。 这项研究从板壳力学的基本原理出发，阐明了板块年龄和曲率对地幔蛇纹石化的控制机理，并揭示了沉积覆盖作用对地幔蛇纹石化的阻碍效应，对估算俯冲板块含水量、地幔蛇纹石化程度以及理解俯冲带水循环过程具有重要意义，为深入研究地球内部环境和气候变化提供了重要支撑。 上述研究工作得到了国家自然科学基金项目、广东省人才项目和广州市科学基金项目等支持。 文章信息：Zhang,J.,Zhang F*.,Lin,J.,Gao,X.,Cai,C.,Zhou,Z.(2024).Mantle serpentinization of subducting plate are controlled by combined effect of plate age and bending curvature.Earth and Planetary Science Letters.640:118799. 原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24002322 查看详细>>

由瑞典于默奥大学、澳大利亚迪肯大学等机构研究人员组成的团队发现，沿海生态系统在二氧化碳捕集和封存方面的重要性被严重低估。研究团队分析了超过250篇科研文献，发现除了已受关注的海草床和红树林外，潮间带、峡湾、潟湖等也是重要的碳库。研究指出，虽然沿海生态系统在应对气候变化方面发挥着关键作用，但其经常遭受过度开发，这可能削弱其固碳能力。该研究结果发表在《全球变化生物学》上。 查看详细>>

海岸带环境监测中的光学检测技术具有灵敏度高?抗干扰能力强等优点，但这些技术也会面临海岸带特殊环境样品中的光学背景干扰影响（如色素等）。为了降低环境样品中背景光学干扰的问题，中国科学院烟台海岸带研究所的张志阳/陈令新团队提出了基于拉曼静默区分子指纹峰的表面增强拉曼散射光谱（SERS）传感新方法，用于色素等溶解性有机质（DOM）环境中的亚硝酸盐检测，并取得显著进展。 自然水体中腐殖质的光降解会产生大量亚硝酸盐，而且溶解性有机质（DOM）的存在会促进微生物对亚硝酸盐积累作用。研究团队以亚硝酸盐的检测为模型对象，提出了用于DOM环境下的亚硝酸根离子检测的SERS静默区传感方法。通过系统研究典型天然色素，人工色素，环境有机质，溶解性有机质标准品等潜在干扰物质影响，证明了提出的SERS分析方法具有很强的抗干扰能力，并成功应用于含色素样品和高浓度天然有机质的环境样品。除此之外，还将该方法成功应用于当地河流（烟台市逛荡河）的亚硝酸盐调查，证明该方法的实际应用潜力。 研究成果发表于美国化学会旗下的知名环境领域期刊《ACS ES&T Engineering》上。论文发表后，被该杂志主编推荐到ACS Publications的官方微信公众号转载报道。这个研究成果对复杂环境环境监测技术的开发具有重要的指导意义，有望为海岸带特殊场景下污染物的高灵敏、现场快速检测提供新思路。 该研究得到了国家自然科学基金(22006162,21976099,21976105,21804010,22376216)、中国科学院海洋科学研究中心重点部署项目（COMQ2020Q11）、泰山学者青年专家(ts20190962 and ts202103134)等多项目资助。 相关论文： Liu M,Zhang Z,Wu Y,et al.Reducing Interferences from Organic Matter during Optical Environmental Detection using SERS-silent Region Nanosensor：A Case of Nitrite Detection[J].ACS ES&T Engineering,2024,XXXX,XXX,XXX-XXX 链接：https://doi.org/10.1021/acsestengg.4c00037 查看详细>>

近期，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室（LMB）/广东省海洋药物重点实验室（LMM）闫岩研究员团队完成了对真菌来源的quadrane新骨架倍半萜terrecyclic acid的生物合成研究，成果发表在英国皇家化学会旗舰期刊《Chemical Science》上，文章被该刊评为每周亮点论文和2024热点论文。 倍半萜是萜类化合物中占比最多的一种，分子中含15个碳原子，由三个异戊二烯单元组成链状、环状等多种骨架结构，分布于植物、昆虫、微生物等生物中，具有广泛的生物活性，是医药、食品和化妆品研发的重要源泉。Terrecyclic acid是一类由环戊烷骈双环辛烷组合而成的quadrane倍半萜骨架，经过氧化后修饰而成的一类具有抗菌、抗肿瘤活性天然产物。该类化合物最早发现于土曲霉，后又相继从不同来源的真菌和柳珊瑚中发现。 由于quadrane骨架的特殊结构与良好的生物学活性，其制备方法的研究受到广泛关注，其中合成化学家先后开发出20余条合成路线。然而由于该类化合物特殊的结构和成环方式，使得其化学合成步骤多，产率较低，在一定程度阻碍了先导药物的开发。通过合成生物学方法大量制备quadrane类天然产物，是解决这一问题的有效策略。同位素示踪实验表明，quadrane骨架的生物合成可能经历了两种完全不同的途径，即Hirota途径和Coates途径。尽管计算化学研究表明后者的可能性更高，但quadrane骨架的生物合成基因与其形成的确切酶学机制仍有待证实。 闫岩研究员团队通过对真菌基因组的挖掘，发现了该类化合物的生物合成基因簇ter，包括一个萜类环化酶（terpene cyclase，TC）即terA、一个P450氧化基因（terB）、一个短链脱氢基因（terC）和一个主要协同转运因子超家族基因（terD），如图2A。通过异源表达、体内喂养、体外酶反应等研究，验证了基因簇中各基因的功能，证实了其生物合成途径：即在环化酶TerA的作用下催化FPP产生化合物25，进而产物25被P450酶TerB羟化和羧基化产生化合物32，最后32被脱氢酶TerC催化形成终产物2。 在发现新型倍半萜环化酶（β-terrecyclene合酶，TerA）可以催化法尼基焦磷酸（FPP）转化为β-terrecyclene（25）的基础上，通过对TerA的系列定点突变研究，结合动力学同位素效应分析，确证了环化过程为Coates途径，而非最早提出的Hirota途径。 通过以上研究，作者发现了抗菌、抗肿瘤quadrane骨架倍半萜terrecyclic acid的生物合成基因簇，以此为基础，解析了其通过β-terrecyclene环化酶TerA形成quadrane骨架，继而氧化、脱氢的后修饰的生物合成过程。Quadrane骨架的形成机制也通过对蛋白TerA的点突变和动力学同位素效应得以证实，从而解决了几十年来关于该类天然产物生物合成研究的谜团。该研究也为进一步以萜类环化酶TerA为探针，从真菌数据库中对quadrane类天然产物的发掘奠定了基础。 以上研究，副研究员宋永相为第一作者，研究员闫岩为通讯作者。由济南大学的王文贵博士，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）唐奕（Yi Tang）教授团队合作完成。 上述研究工作得到了国家重点研发计划、海南省科技计划三亚崖州湾科技城科技创新联合项目、国家自然科学基金、中国科学院王宽诚率先人才计划“卢嘉锡国际团队项目”和海南省自然科学基金、广东特支计划 “海洋药物研究开发创新团队”等的资助。 Chemical Science作为英国皇家化学会资助的旗舰期刊，对各国研究人员在化学领域取得的突破性成果，经评审接收后免费发表，并对全球读者开放获取。文章接收后，被Chemical Science评为每周亮点论文（2024 ChemSci Pick of the Week Collection）和2024热点论文（2024 Chemical Science HOT Article Collection）。 本文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/sc/d4sc01208a。 文章相关信息：Yongxiang Song,Wengui Wang,Jiafan Yang,De-Wei Gao,John MBillingsley,Songtao Wang,Yiguang Zhu,Junfeng Wang,Jianhua Ju,Yan Yan*and Yi Tang.Chem.Sci.,2024,doi.org/10.1039/D4SC01208A 查看详细>>