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1 水下遥控航行器探海7000米 2024-03-25

近日,我国首套7000米级ROV(水下遥控航行器)系统在南海中北部海域完成海试。该系统由南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)自主研制。此次海试全面测试了7000米级ROV系统的各项功能,验证了多项关键技术,以及自主研制的深海高清摄像机、直流液压动力源、大功率推进器等一批国产ROV核心部件性能,并通过ROV作业首次近海底动态重力测量获得了一批深海水样、沉积物、生物等样品,探索出一种基于母船长跨距脐带缆条件下的深海ROV吊放回收作业模式。本次试验的成功将为我国海底构造环境研究、冷泉开发、海底硫化物等矿产资源勘查提供高分辨率数据支持,为我国岛礁、海洋资源调查开发研究提供了重要的装备保障支撑。 查看详细>>

来源:中国海洋发展研究中心 点击量:3

2 中国科学院海洋研究所发现海洋微生物源新型抗多重耐药菌先导化合物 2024-03-25

近日,微生物学领域经典期刊Applied and Environmental Microbiology及Journal of Agricultural and Food Chemistry分别刊发了中国科学院海洋研究所孙超岷课题组与青岛大学吴仕梅团队合作开展的关于海洋微生物源抗生素抑制多重耐药菌分子机制的研究成果,为研发新型抗多重耐药菌抗生素提供了先导化合物,也为深入挖掘海洋微生物在生物医药领域的应用潜力奠定了理论基础。 多重耐药菌(MDROS)又称耐多药微生物,其出现是细菌变异及过度使用抗菌药物的结果。MDROS感染患者往往病情复杂,治愈困难,需要用较高级抗菌药物进行治疗,且易形成定植菌,给患者造成沉重的经济负担。而MDROS可通过污染的手、物品等方式进行接触传播,易造成医院感染,增加患者的痛苦,延长患者住院日,增加医疗成本等,甚至导致死亡。细菌的多重耐药(multi-drug resistance,MDR)不是天然固有耐药,而是获得性耐药,与抗菌药物使用强度有关。在国际上,细菌多重耐药一般指细菌对一类或更多类抗菌药物耐药,且通常对除了一类或两类市场上可购买到的抗菌药物之外的所有抗菌药物都耐药,如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌、万古霉素耐药肠球菌等。因此,筛选新型抑制多重耐药性细菌的抗生素一直是药物学研究领域的重要关注点。海洋尤其是深海生境的低温、缺氧、高压等极端条件孕育了大量具有特殊生命过程的微生物,它们往往会产生结构新颖、功能独特的代谢产物,是发现新型抗多重耐药菌抗生素的天然宝库。 孙超岷和吴仕梅团队近年来一直致力于从海洋生境发掘新型抗生素的工作,尤其是针对临床日益泛滥的耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)。他们发现一株海洋真菌Alternaria alternata FB1产生的代谢产物交链孢酚(AOH)及其衍生物交链孢酚单甲醚(AME)能通过紊乱MRSA的细胞分裂过程而抑制病菌的生长,进一步研究发现AOH是通过作用于MRSA的DNA拓扑异构酶进而阻碍了其发挥解旋酶活性。AOH和AME在以往的报道中虽然将其归类于毒素,但两者在有效抑菌浓度下对人源正常细胞没有明显毒性,而且能有效保护斑马鱼免受MRSA、鳗弧菌等病原微生物的侵染,显示了良好的成药活性(Applied and Environmental Microbiology,2024)。这也是首次报道AOH和AME的体内抗菌活性,也提示我们毒素在有些情况下也可以发展成为抗生素。该研究还通过基因敲除和回补的方式定位了AOH和AME的合成基因簇,为下一步开展上述抗生素的生物合成和改造工作奠定了基础。值得一提的是,Alternaria alternata FB1菌株还具有优良的降解各种塑料的活性(Journal of Hazardous Materials,2022),再加上其可以高产AOH和AME(产量高于目前报道的真菌);因此,待Alternaria alternata FB1菌株实现塑料降解的工业级应用后,可以回收处理塑料废弃物后的真菌培养物,进而纯化AOH和AME用于下游抗菌素的研发,真正建立塑料降解的循环经济模式。此外,孙超岷和吴仕梅团队还从一株深海冷泉芽孢杆菌Bacillus licheniformis M1中获得了一种新型抗菌肽bacipeptin。该抗菌肽可以有效降低MRSA的毒力,并通过干扰病菌的组氨酸代谢、诱导活性氧(ROS)的积累、下调Na+/H+反转运蛋白和细胞壁相关基因,从而对细胞壁和细胞膜造成损伤,发挥抗菌作用。抗菌肽bacipeptin没有溶血活性,能有效阻止MRSA对斑马鱼的侵染。值得一提的是,抗菌肽bacipeptin的抗菌活性及稳定性强于目前市面上出售的Nisin(已经商品化的食品级抗生素),也说明抗菌肽bacipeptin有潜力发展成为生物医药及食品级抗生素(Journal of Agricultural and Food Chemistry,2024)。 中国科学院海洋研究所及青岛大学联合培养的硕士研究生李荣梅及魏晓彤分别为文章的第一作者,孙超岷和吴仕梅两位老师为通讯作者。研究得到了崂山实验室科技创新计划、国家基金委重大研究计划及创新群体项目、山东省自然科学基金重大基础研究项目等联合资助。 相关论文: Rongmei Li,Zhenjie Su,Chaomin Sun*,Shimei Wu*.Antibacterial insights into alternariol and its derivative alternariol monomethyl ether produced by amarine fungus.Applied and Environmental Microbiology,2024.Doi:10.1128/aem.00058-24. https://journals.asm.org/doi/10.1128/aem.00058-24 Xiaotong Wei,Yuanyuan Hu,Chaomin Sun,Shimei Wu*.Characterization of anovel antimicrobial peptide bacipeptin against foodborne pathogens.Journal of Agricultural and Food Chemistry,2024.Doi:10.1021/acs.jafc.4c00573. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.4c00573 查看详细>>

来源:中科院海洋研究所 点击量:1

3 南海北部发现海底活动断裂 2024-03-25

中国科学院深海科学与工程研究所深海地球物理与资源研究团队联合中山大学、中国石油大学(华东)、西班牙巴塞罗那大学等单位,研究揭示了南海北部一条正在活动的海底断裂带——陆坡断裂带。近日,相关成果在线发表于Marine and Petroleum Geology。 论文的第一作者曾凡长博士生指出,海底断裂活动不仅会触发地震,而且通常会触发海底滑坡-海啸灾害链,往往比陆上地震具有更大的破坏性。海底活动断层的空间分布、结构特征和最新活动性是海洋地质灾害评估的关键参数。 该研究利用高精度多道地震、重磁和海底地形数据,系统研究了南海北部深水区的活动构造,揭示了陆坡断裂带的空间分布、结构特征和最新活动性。研究结果表明,陆坡断裂带是发育在陆架坡折带附近的一条长约1100 km,北东东走向的活动断裂带。陆坡断裂带的平/剖面呈现出正断兼走滑的结构特征。断距分析和生长指数表明,陆坡断裂带在晚第四纪以来发生过多次活动。结合现今海底地貌特征,认为陆坡断裂带未来可能会进一步活动,并可能触发海底滑坡、引起海啸,具有巨大的地质灾害危险性。 论文共同通讯作者王大伟研究员指出,该研究揭示了我国南海北部陆坡断裂带的具体分布、几何结构和最新活动性。为我国海域地质灾害评估工作提供了基础数据。 该论文受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省引进人才创新创业团队项目共同资助。 相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2024.106777 查看详细>>

来源:中科院深海科学与工程研究所 点击量:3

4 新矿物相新能源材料多硫空位六方镍黄铁矿的发现及高效催化水分解制氢 2024-03-25

新矿物的发现是拓展人类认知边界的重要方式,其在丰富自然矿物宝库的同时,可以深化人类对自然世界物理化学性质的认识,并为社会经济发展提供新材料。 镍黄铁矿(Fe,Ni)9S8是世界镍金属核心的来源之一,为立方相,空间群为Fm3m。深海所科学部极端环境模拟研究室与南科大工学院、南科大前沿与交叉科学研究院、中山大学材料学院、地大(北京)晶体结构实验室、石溪大学矿物物理研究所、阿贡国家实验室、西交大测试中心、清华四川能源互联网研究院合作,利用阿贡国家实验室同步辐射X射线光源、X射线单晶衍射、洛伦兹透射电镜、X射线粉晶衍射、台湾光源扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)数据发现了镍黄铁矿的新矿物相:多硫空位P63/mmc六方镍黄铁矿(a=b=3.428Åand c=5.394Å),并首次确定了其理想晶体结构和立方/六方相的相边界,相边界可以表示为:T(℃)=660e-2.203P,其中P单位为GPa。在缓慢降温的情况下,六方相/立方相相变为可逆相变。但在淬火冷却后,六方相可保持其晶型。 立方相相变为六方相的过程中,产生了硫空位,这在电子顺磁共振谱3515 G峰处有很好的体现;透射电镜图像显示六方相相对于立方相存在更多的晶格位错,对于硫化物来说,这通常指示了较多硫空位的存在(Xie et al.,2013--Advanced Materials)。 电化学测试结果显示:在0.5 M酸性溶液中,0.2–2 um的六方镍黄铁矿(hPn)在10 mA cm-2下表现出60 mV的过电位,优于cPn的168 mV。hPn在300 mV和高电流密度(≤205.8 mA cm-2)下表现出高稳定性,活性在50小时内没有损失,远优于cPn的16小时。hPn的Tafel斜率为34 mV/dec,优于cPn的98 mV/dec。使用循环伏安法测试的hPn的电化学双层电容(Cdl)为0.27 mF cm-2,高于cPn(0.14 mF cm-2)。 研究发现:hPn相对于cPn析氢性能提升的2个重要原因在于:(1)硫空位旁边的金属原子拥有更接近零值的氢吸附吉普斯自由能,而hPn相对于cPn拥有更多的硫空位,是其催化性能提升的重要原因;(2)hPn晶胞中的Fe与Ni均是6配位,cPn晶胞中只有1/8金属原子是6配位,其余7/8为4配位。模拟计算显示:高配位数金属原子拥有更优异的氢吸附吉普斯自由能,故hPn表现出更优异的催化性能(Liu et al.,2024)。 氢气有金氢和绿氢的区别。金氢为天然氢,如橄榄石蛇纹石化产生的氢气(黄瑞芳等,2024--中国科学地球科学; Truche et al., 2024--Science);绿氢是通过太阳能、风能等可再生能源发电催化水分解制取,生产过程中基本不产生温室气体。cPn及加压得到的hPn具有优异的催化水分解制氢性能,有助于绿氢的获取。镍黄铁矿作为橄榄岩重要的副矿物,通过该研究成果可以预测其存在有助于天然橄榄石的蛇纹石化产氢,为金氢的产生(如现代俯冲带)的机理提供了启示。 文章信息: Yuegao Liu(刘月高), Chao Cai(蔡超), Shengcai Zhu(朱升财), Zhi Zheng(郑直), Guowu Li(李国武), Haiyan Chen(陈海燕), Chao Li(李超), Haiyan Sun(孙海燕), I-Ming Chou(周义明), Yanan Yu(于亚楠), Shenghua Mei*(梅升华, 通讯), Liping Wang*(王李平, 通讯).Enhanced hydrogen evolution catalysis of pentlandite due to the increases in coordination number and sulfur vacancy during cubic-hexagonal phase transition. Small, 2024, 2311161. (TOP期刊, IF=13.3) 文章链接:https://doi.org/10.1002/smll.202311161 查看详细>>

来源:中科院深海科学与工程研究所 点击量:1

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