近日，华东师范大学河口海岸学国家重点实验室在气候变化和人类活动双重压力驱动下的三角洲冲淤状态转换过程研究中取得新进展，揭示了流域输沙量减少和海洋风暴加强背景下波浪在水下三角洲侵蚀过程的关键作用，阐明气候变化背景下全球水下三角洲普遍存在的隐性退化风险。 三角洲作为重要的河口海岸子系统和全球经济社会发展的核心地带，其可持续发展被列为国际未来地球海岸计划五大“科学热点”问题之一。由华东师大河口海岸学国家重点实验室牵头发起的“大河三角洲计划”是联合国“海洋十年”首批入选的65个行动方案之一，旨在为可持续问题寻求解决方案。 近年来，在气候暖化、海平面上升和人类活动加剧的影响下，全球越来越多的河口三角洲出现由淤转冲的快速状态转换，其物理增长潜力和对经济社会可持续发展的支撑力都受到严峻挑战。针对这一问题，研究团队以江苏北部废黄河三角洲为典型研究区，综合运用历史水下地形数据、气象再分析数据、长周期沉积动力学观测以及沉积物输运和地貌演化数值模拟等手段，对废黄河三角洲物源断绝后近百年来的地貌演化过程进行深入探究，揭示了波浪在水下三角洲侵蚀过程中的关键作用，发现潮汐、风、波浪耦合作用是造成三角洲出现大范围侵蚀的根本原因。在此基础上，团队利用过去40年间全球气候再分析数据和河流输沙数据，构建优化统计指标分析全球主要三角洲的水下侵蚀风险，首次阐明气候变化背景下全球水下三角洲普遍存在隐性退化风险，并识别出在陆源沉积物输入锐减和区域性波浪增强的双重影响下，全球水下三角洲高侵蚀风险区主要集中在东亚、地中海和墨西哥湾沿岸。 上述成果改变了以前主要依赖遥感和地表观测来评估三角洲地貌稳定性的传统认识，强调长周期水下地形地貌监测对于三角洲地貌稳定性评估的重要性，为气候变化背景下全球三角洲地貌系统脆弱性评估提供了新手段。同时，研究建立的三角洲水下侵蚀风险指标体系，有望为区域性三角洲地貌研究和海岸防护提供有效分析手段。 相关成果近日以“流域输沙量减少和海洋风暴加强导致的全球水下三角洲隐性退化”为题发表于《科学进展》期刊。 查看详细>>

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）杜岩研究员团队揭示了年周期罗斯贝波对阿拉伯海海盆尺度盐度锋形成的调制作用，相关成果以硕士生朱洁超为第一作者，张玉红研究员为通讯作者发表在国际期刊Journal of Geophysical Research:Oceans上。 北印度洋的阿拉伯海和孟加拉湾两个海盆之间的海水盐度存在显著差异。受周边干燥气候的影响，阿拉伯海全年净失淡水，海表盐度具有副热带高盐水的特征；孟加拉湾降水丰富，且在周边热带季风气候的影响下，有大量的河流淡水输入，海表盐度偏低。随季节改变流动方向的季风环流引起海盆间水体交换，在局地盐度平衡中起着重要作用。冬季风期间，逆时针流动的季风环流系统将来自孟加拉湾的低盐水输送到阿拉伯海东南部海域，然后在阿拉伯海海盆环流的输送下实现局地盐度平衡。 本工作利用SMAP卫星观测数据集和模式结果，揭示了来自孟加拉湾的低盐水在阿拉伯海内部输送过程中形成的春季盐度锋面，并解释了其动力机制。分析结果表明，冬季风期间，在沿岸逆时针传播的下沉开尔文波的影响下，孟加拉湾的低盐度水被输送到阿拉伯海东南部海域。之后，部分沿岸开尔文波反射成为向西传播的罗斯贝波，造成传播路径上海平面高度增加，形成显著的海表面高度梯度，驱动地转流。位于南侧的西向海流将低盐水向西输送。进入阿拉伯海内部的低盐水和局地高盐水相遇，在水团交界处形成显著的盐度锋面。由于罗斯贝波的相速度随纬度增加而减小，低盐水的输送速率也随纬度增加而减小，盐度锋面呈现出东北-西南的走向。每年3月份，当低盐水被输送到索马里海岸附近（~5°N）时，阿拉伯海形成了横跨海盆的盐度锋面，海表锋线长度达2500公里。位于海盆中部的锋面能够维持到5月份，在西南季风爆发后逐渐向南移动并瓦解。 利用连续分层线性海洋模式（LOM）探究阿拉伯海海盆尺度盐度锋面形成的动力机制，结果表明，海洋第一和第二模态斜压罗斯贝波共同作用导致了阿拉伯海内部的环流调整和盐度输送。其中，第二模态的贡献超过第一模态。在阿拉伯海南部海域（56°E~75°E,9°N~11°N），第一模态斜压罗斯贝波引起的海表面高度标准差仅为第二模态的60%。 阿拉伯海的海盆尺度盐度锋面出现在热带海域，该区域的海表温度相对均匀，与副热带或高纬度海域的温度差异主导的海洋锋面有所不同。该盐度锋面横跨阿拉伯海南部海盆，并持续近一个季度的时间，可能对局地的盐度平衡和海气交换产生重要影响。 该研究由国家自然科学基金、广东省自然科学基金和中国科学院项目等共同资助完成。 相关论文信息：Zhu,J.,Zhang,Y.,Huang,K.,Xia,Y.,&Du,Y.(2024).Modulation of annual Rossby waves on the formation of basin-wide salinity fronts.Journal of Geophysical Research:Oceans,129,e2023JC020634. 文章链接：https://doi.org/10.1029/2023JC020634 查看详细>>

近日，中国科学院海洋研究所藻类与藻类生物技术团队在雨生红球藻不动细胞快速萌动分裂调控研究中取得新进展，发现该藻通过线粒体交替氧化酶（AOX）途径加快能量代谢，拉动物质代谢流快速运转，从而提高不动细胞快速萌动分裂的新机制。相关成果发表于国际TOP学术期刊Bioresource Technology。 红球藻作为生产天然虾青素的最佳生物来源而备受关注，以往研究多关注游动细胞转变为不动细胞并大量积累虾青素过程及其调控机制，鲜有对其细胞生长繁殖机制的深入探讨。海洋所藻类生物技术团队从不动细胞可快速萌动分裂释放多个游动细胞的现象入手研究，发现线粒体AOX途径活性在该过程发挥着重要调节作用。 在红球藻萌动分裂过程中，伴随着红色不动细胞内积累的碳水化合物和油滴分解，大量还原能NAD(P)H和FADH2产生。AOX在维持细胞氧化还原状态——NAD(P)+/NAD(P)H和GSSG/GSH中发挥重要平衡作用。偶联跨膜质子梯度的细胞色素（COX）途径可维持基本能量ATP产销平衡，而非磷酸化的AOX活性增加可快速消耗还原能，有效拉动呼吸代谢途径的快速运转，为细胞氨基酸、蛋白质和核苷酸合成提供更多的碳骨架底物。AOX途径的上调可抑制脱落酸合成与信号转导途径，从而促进激活系列代谢活动。AOX至少还额外提供部分ATP，满足萌动分裂过程的能量消耗；同时，伴随AOX上调产生的大量热量可有效提高胞内温度，更有利于各种酶活性的增加，进一步加快系列代谢途径的高效运转，有利于细胞分裂。 本研究与团队2022发表在《Bioresource Technology》的另一篇论文“A strategy for promoting carbon flux into fatty acid and astaxanthin biosynthesis by inhibiting the alternative oxidase respiratory pathway in Haematococcus pluvialis”一起，可为红球藻资源开发研究开辟新视角，有望为产业可持续发展提供新原理、技术和开发模式。 实验海洋生物学重点实验室硕士生李菁为论文第一作者，刘建国研究员为论文通讯作者，张立涛副研究员等参与了相关工作。研究得到了中国科学院B类战略性先导科技专项、山东省项目、国家自然科学基金等项目资助。 论文链接： Jing Li,Litao Zhang,Wenjie Yu,Mengjie Zhang,Feng Chen,Jianguo Liu*,Mitochondrial alternative oxidase pathway accelerates non-motile cell germination by enhancing respiratory carbon metabolism and maintaining redox poise in Haematococcus pluvialis,Bioresource Technology,2024,402:130729. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130729   查看详细>>

近日，中国科学院海洋研究所藻类与藻类生物技术团队在小球藻资源高质化开发研究中取得新进展。团队研究发现亚硒酸钠不仅促进小球藻生长以及蛋白质和可溶性糖的含量，而且提高藻体中的硒蛋白含量和抗氧化酶系统活性。相关成果发表于TOP学术期刊Aquaculture。 硒是人体代谢必需的重要微量元素之一，但自然界的无机硒却具有很强的毒副作用，不能食用过量，相反有机硒不仅有较高的生物活性和生物利用率，食用也安全可靠。重要经济微藻小球藻因其生长速度快、蛋白含量高且对硒的结合率和转化率较高，具有富集有机蛋白硒的巨大潜力。以往研究重点关注无机硒对小球藻生长及光合作用等生理过程的影响，但对其产品品质的提升效果及其作用机制鲜有报道。 本研究表明，亚硒酸钠可增强小球藻呼吸代谢，促进三羧酸循环（TCA）和磷酸戊糖途径（PPP），可为细胞生长等生理过程提供充足能量，同时草酰乙酸和α-酮戊二酸等中间代谢产物为氨基酸合成前体，由此促进蛋白质合成、加快细胞生长。亚硒酸钠可促进糖异生过程，将更多的非糖物质转化为糖类，同时乙酰辅酶A合成酶基因表达上调，丙酮酸含量减少，使得更多的乙酸钠被转化为乙酰辅酶A，促进乙酸钠的同化。磷酸丝氨酰tRNA激酶在硒蛋白合成途径中起关键作用，其基因的高效表达，也意味着硒代半胱氨酸合成升高。  研究成果阐述了亚硒酸钠对异养小球藻的生理影响并诠释了相关机制，为小球藻资源高质化生产提供了新思路和新方法，有助于扩大小球藻在食品、医药保健和化妆品等行业领域的应用市场。 海洋研究所博士研究生上官晶晶为本研究论文第一作者，刘建国研究员为通讯作者，杨娜副研究员和张立涛副研究员为研究做出了重要贡献。研究得到了中国科学院B类战略性先导科技专项、山东省项目、黄河三角洲农业高新技术产业示范区科技项目等资助。 论文链接： Jingjing Shangguan,Na Yang,Litao Zhang,Yueming Li,Jianchun Xu,Xiuluan Xia,Bingzheng Xu,Jianguo Liu(2024)Sodium selenite enhances the production of functional proteins and biomass in Chlorella pyrenoidosa 038F by promoting acetate assimilation under heterotrophic cultivation.Aquaculture,https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2024.740987 查看详细>>