海带是我国最重要的经济海藻之一，山东荣成是我国重要的海带产区，年均产量占全省总产量的八成、全国的四成以上。2021年秋季至2022年春季，荣成沿海养殖区遭受了有史以来最严重的海带溃烂死亡灾害，造成直接经济损失近20亿元，使当地海带养殖业遭受毁灭性打击。灾后调查发现，受灾期间当地海域的水体透明度和营养盐状况出现异常是导致海带死亡的直接环境因素，但导致这些环境因素发生突变的原因是什么？未来是否还会发生类似灾害事件？能否提前预警和有效应对？这些疑问成为广大养殖户和政府管理部门迫切希望给予解答的重要科学问题。 近日，Nature旗下top期刊Communications Earth&Environment在线刊发了中国科学院海洋地质与环境重点实验室王珍岩团队对引发2021-2022年山东荣成海带大规模死亡灾害的环境驱动机制的研究结果。 团队利用多学科遥感和现场观测数据，追溯了诱发此次海带大规模死亡灾害的多种致灾环境因素的形成过程。基于现场水体调查数据，发现2021年秋季在华北地区发生的极端降雨事件引发黄河流域产生罕见的秋季大洪水，导致河流中高氮磷比的营养盐通量大幅增加，造成在渤海南部海域出现大范围的赤潮过程和严重的磷限制营养盐条件。遥感反演和水文环境观测结果显示，此次黄河秋季洪水导致在渤海南部海域形成了低盐且呈现异常低浊度的山东半岛沿岸流入侵过程，沿岸的浮标观测记录也显示出在2021年秋季发生了异于常年的低盐水入侵。当处于磷限制状态的山东半岛沿岸流向东沿岸迁移时，会不断与富含磷营养盐的近岸海水接触，在锋面区形成最优的营养盐条件，进而发生赤潮。发生赤潮的锋面水体随沿岸流向东扩展而呈现出随“锋”迁移特征，不断消耗沿途沿岸海水中的营养盐。上述复合过程导致2021年秋季在山东半岛沿岸海域产生显著的悬浮体浓度（浊度）负异常和叶绿素a浓度正异常现象，即在沿岸流途经海域出现异常的高海水透明度和赤潮高发海况。研究人员进一步对可能影响海带生长的环境因子与海带产量进行了延迟相关性分析，得出荣成海域悬浮体浓度（浊度）和叶绿素a浓度两种环境因子在年际尺度上对当地海带产量有显著影响。 上述过程揭示了因2021年秋季在华北地区发生的极端降雨事件引发在上千公里外的山东荣成沿海养殖区发生海带大规模死亡灾害的连锁环境过程及其驱动机制。该过程产生异常的低盐度、强光照以及因赤潮引起的营养盐缺乏等环境条件是导致2021-2022年山东荣成海带大规模死亡灾害的直接原因。 已有研究表明，2021年秋季发生于华北内陆的极端降雨事件归因于热带印度洋-太平洋-大西洋海表面温度异常产生的综合影响。本文研究显示，不仅低纬度热带海区的气候异常可以通过遥相关作用引起数千公里外的中纬度内陆地区发生极端降雨事件，内陆发生的极端降雨事件也可能通过河流径流及其引发的连锁环境过程对上千公里外的沿海生态系统产生巨大的灾害性影响。在全球变暖背景下，未来极端天气事件发生的频率和强度将不断增加，类似的突发灾害事件也会越来越多。本文的研究结果将为山东半岛沿岸海域海带养殖业未来预警和类似灾害应对提供科学依据，也为探究因气候变化引发的灾害事件的成因机制提供了科学启发和参考。研究也表明，加强多学科、多手段综合观测和分析研究能力对于解析突发性极端天气事件引发的海洋环境灾害的形成机制具有不可或缺的重要价值，相关基础设施建设和研究工作对于提高极端天气事件的风险管理和防灾能力等具有重要意义。 论文第一作者为中国科学院海洋地质与环境重点实验室特别研究助理（博士后）李文建，通讯作者为王珍岩研究员，黄海军研究员和中国科学院海洋研究所深海研究中心孙晓乐研究员、崔全超博士研究生为共同作者。研究得到了中国科学院战略性先导专项、国家自然科学基金、中国博士后基金、中国科学院海洋地质与环境重点实验室开放基金等项目联合资助。 论文连接：https://www.nature.com/articles/s43247-024-01418-3 论文信息：Li,W.,Wang,Z.*,Cui,Q.,Sun,X.,&Huang,H.(2024).Coastal ecological disasters triggered by an extreme rainfall event thousands of kilometers inland.Communications Earth&Environment 5,238(2024).https://doi.org/10.1038/s43247-024-01418-3.  查看详细>>

近日，中国科学院海洋研究所胡敦欣院士团队基于长期连续的潜标观测，阐明了菲律宾海深层流季节内变化的新机制，研究成果发表于国际学术期刊Journal of Geophysical Research:Oceans。 目前关于西太平洋（菲律宾海）上1000米层海流的季节内变化特征及其机制已取得一些认知，但菲律宾海盆内深层环流的变化及其与上层海洋联系的认识仍不清楚。胡敦欣院士团队基于长时间连续的全水深现场潜标观测资料，揭示了菲律宾海全水深海流的季节内变化，特别是深层流变化机制以及极端事件（两次厄尔尼诺）对海流季节内变化的影响。 研究结果表明，菲律宾海经向流速存在两个主要的季节内变化周期分别是45天和62天，具体表现为：250–5000米的整层海流都具有显著的45天的变化，在1500米以上和2500米以下海流中可见62天的变化信号。进一步研究发现，近乎于全水深存在的45天变化和深层海洋的62天变化主要是由海盆正压罗斯贝波本征模调制，其能量来源于局地共振风场，1500米以上的62天的季节内变化受大洋第一斜压Rossby波的控制。 此外，研究发现ENSO事件对西太平洋上层海洋季节内波动有显著调节作用，体现在2015/2016年和2018/2019年厄尔尼诺事件半年之后，在西太平洋的上层海洋分别出现了两次超强的季节内波动。 论文第一作者为原中国科学院海洋研究所博士研究生袁欣，通讯作者为中国科学院海洋研究所王庆业研究员，合作者包括胡敦欣院士、冯俊乔副研究员、王富军副研究员和原硕士研究生田志兆。研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项联合资助。 文章信息：Yuan,X.,Wang,Q.*,Hu,D.,Feng,J.,Wang,F.,&Tian,Z.(2024).Intraseasonal variability of full-depth currents in the Philippine Sea.Journal of Geophysical Research:Oceans,129,e2023JC019827.https://doi.org/10.1029/2023JC019827 查看详细>>

近日，由中国科学院南海海洋研究所林强研究员团队和浙江海洋大学高天翔教授团队等合作完成的口孵鱼类亲代抚育行为遗传调控机制的最新结果以Article形式在线发表在The Innovation Life（《创新生命》）上。中国科学院南海海洋所研究员张艳红、副研究员王信为本文共同第一作者，研究员林强和教授高天翔为共同通讯作者。 亲代抚育行为的演化代表了生物个体在适应环境方面的重大突破，其形成机制一直是行为学、进化生态学等领域关注的热点问题。口孵是硬骨鱼类亲代抚育的一种特殊形式，然而目前关于口孵鱼类亲代抚育行为的遗传调控机制研究甚少。 本研究以典型口孵鱼类细条银口天竺鲷(Jaydia lineata)为研究对象，对其育儿行为的遗传基础进行了探究。首先组装了该物种染色体水平基因组，通过多物种的分子系统学研究，发现鱼类口孵行为最早可追溯到约2.5亿年前，而口孵的天竺鲷科鱼类的进化分歧时间约为9700万年前。同时发现鱼类繁殖模式多样化（雌性卵胎生、雄性育儿、卵生）主要集中于鱼类物种多样性爆发的白垩纪，揭示了鱼类繁殖性状与物种多样性的共同演化，以及口孵行为的多次独立进化。 大约四分之一的鱼类存在亲代抚育行为，口孵又是硬骨鱼亲代抚育的一种特殊形式，至少9科鱼类中存在口孵行为。本研究首先选择具有亲代抚育行为（雌性卵胎生、雄性卵胎生、雌性口孵和雄性口孵）的代表性硬骨鱼类，通过全基因组水平的趋同进化分析，发现多个基因如rab34,grm2等在亲代抚育物种谱系中具有显著的遗传趋同信号，这些基因在胚胎发育过程中发挥着重要作用。进一步聚焦于口孵鱼类，发现相对于普通卵生鱼类而言，口孵鱼类的编码基因普遍表现出较快的进化速率。神经递质催产素（Oxytocin，鱼类中直系同源基因命名为isotocin）被称为“爱的荷尔蒙”。全基因组趋同分析显示口孵鱼类催产素通路具有明显的适应性遗传突变，催产素信号通路相关基因在介导亲代抚育行为中发挥至关重要的作用，如CD38、IP3R等不仅存在氨基酸位点趋同变异，同时均受到显著正选择。神经肽类物质在调控动物社会行为，如亲母行为、亲代抚育行为中发挥重要作用。比较转录组分析显示，神经肽及其受体信号通路在天竺鲷雌雄个体间存在显著差异；与不具备口孵行为的弹涂鱼相比，雄性之间也存在明显差异。 口孵育儿行为虽增加了后代的存活率，但代价却是将亲本置于饥饿、免疫功能改变的特殊生理状态。本研究通过比较基因组和转录组分析共同揭示了天竺鲷在投资后代和维持自身健康之间的微妙平衡，并且发现了天竺鲷的免疫性别二态性，强调了雄性亲本口孵行为对免疫相关基因表达的影响。此外，本研究还发现口腔黏膜不仅特异性表达一些免疫相关基因（如IL-17a,S100A9,chemokine28），且首次证实口腔黏膜有孵化酶基因（hce,hce1-like,hce2-like）表达，揭示了口腔黏膜在保障口腔中胚胎正常发育和免疫防护等方面的独特生物学功能。 本研究通过揭示鱼类育儿行为的遗传基础，为我们深入了解鱼类进化过程和复杂行为驱动机制提供了宝贵的见解。理解基因变异如何影响行为演化不仅有助于加强了我们对自然界的认识，还对保护生物学等领域具有重要意义。 该研究工作得到了国家自然科学基金杰青项目（延续）、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发项目等联合资助。 相关论文信息：Mouthbrooding behavior and sexual immune dimorphism in Indian perch Jaydia lineata.https://doi.org/10.59717/j.xinn-life.2024.100066 查看详细>>

近日，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喻子牛研究员团队，在葡萄牙牡蛎四倍体速生新品系选育及产业化应用方面获重要进展，研究团队在应用新型诱导技术成功建立葡萄牙牡蛎四倍体群体后，开展了其持续3代选育，获得的选育系在生长率、存活率和倍性稳定性方面具有显著优势，并应用到了三倍体牡蛎苗种产业上，取得了良好的养殖效果。相关成果发表于国际水产领域专业期刊《Aquaculture》，副研究员秦艳平为论文第一作者，研究员喻子牛和研究员张跃环为并列通讯作者。 葡萄牙牡蛎(又称福建牡蛎)是我国产量最高的牡蛎种类，是福建、广东和广西沿海的主要养殖种；但养殖的二倍体因个体较小、品质平庸等导致效益较低。推广三倍体养殖是解决问题和转型升级的重要途径，而四倍体与二倍体杂交是规模化三倍体生产的根本方法；因此，四倍体良种直接关系其种业升级发展；团队通过葡萄牙牡蛎四倍体的连续选育，获得了优良选育品系。 国内外尚无关于葡萄牙牡蛎四倍体持续选育和产业应用的报道。该研究对四倍体进行了持续3代的选育，成功获得了一个葡萄牙牡蛎四倍体的快速生长新品系，并对相关性状(生长、存活、性比、倍性组成和优势率)进行了比较研究。结果表明：(1)选育组的生长率显著快于未选育组，壳高增长的选择优势由第一代（S1）的7.80%提高到第三代（S3）的34.68%；(2)选育代数的增加并未对存活率产生显著影响，两个组别没有显著性差异；(3)随着选育代数的增加，选育组中染色体丢失的个体数量逐渐减少，其四倍体倍性更加稳定；(4)选育组保持完全可育，并呈现雄性比例高的特点。随后，团队把选育系应用到三倍体的产业化应用上，显著提高了葡萄牙牡蛎的养殖效益和三倍体良种覆盖率，在华南沿海获得了良好的养殖效果，为沿海地区牡蛎种业发展做出了有效贡献。该成果得到了国家贝类产业技术体系、科技部重点研发计划、广东省重点研发计划、海南省重点研发、福建省科特派项目和广州市重点研发计划等项目资助。 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2024.741127 查看详细>>