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1 环苏拉威西海多俯冲带上地幔各向异性研究取得新进展 2021-09-25

中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室曹令敏副研究员、赵明辉研究员、丘学林研究员,联合浙江海洋大学何小波博士、中国科学院地质与地球物理研究所赵亮研究员、郝天珧研究员、以及剑桥大学吕川川博士,在东南亚环苏拉威西海多俯冲带地区上地幔各向异性研究上取得新进展,相关研究成果近日发表在国际地学期刊Geochemistry,Geophysics,Geosystems(《地球化学、地球物理学、地球系统》)上。 在俯冲带地区,开展上地幔各向异性研究是认识俯冲带应力分布及俯冲动力学过程的关键。采用剪切波分裂方法可以获得各向异性的快波偏振方向和快慢波延迟时间,是揭示地幔流动和岩石圈变形最直接的观测手段之一。 东南亚环苏拉威西海地区,东邻太平洋板块,南邻印度—澳大利亚板块。该区长期受到西太平洋与特提斯构造域的影响,形成复杂的多俯冲系统,包括位于苏拉威西海北东侧的Cotabato(科托巴托)俯冲带、南侧的North Sulawesi(北苏拉威西)俯冲带,及东南侧的双向俯冲带——Molucca Sea(摩鹿加海)板块分别向西和东俯冲形成的Sangihe(桑义赫)和Halmahera(哈马黑拉)俯冲带。因此,环苏拉威西海俯冲带系统是研究相邻俯冲带之间的动力学过程相互作用的理想区域。研究人员利用远震SKS震相分裂计算,获得环苏拉威西海周围地区的7个地震台站下方的上地幔各向异性参数(快波偏振方向和快慢波延迟时间)。 研究显示,Halmahera岛弧之上的TNTI台站的快波方向为东北-西南(NE–SW),倾斜于海沟和板片俯冲方向。研究认为在双向的Sangihe和Halmahera俯冲带之间的板下地幔中存在由南向北的地幔流,而本研究中台站TNTI的各向异性主要来源于Halmahera弧前下方的板下地幔流,是受到上述由南向北的地幔流以及向东俯冲的板片与板下地幔耦合产生的地幔流的叠加影响。位于Sangihe板片南北边缘的LUWI和DAV台站的各向异性方向反映了俯冲板块边缘效应引起的上地幔环绕板块边缘的流动。TOLI台站的各向异性主要贡献来源于深俯冲的Sangihe板块引起的地幔楔对流,其影响范围一直到Borneo(婆罗洲)东北角的LDM台站(其快波方向平行于Sangihe板片的俯冲方向)。KKM台站的各向异性为古南海板片俯冲引起的上地幔流动。BKB台站的快波方向垂直于Java海沟的走向,对应着Java俯冲带弧后的大地幔楔对流。 该研究成果为深入理解和认识环苏拉威西海多俯冲系统相互作用下的上地幔变形提供了新的地震学依据。 该研究由国家自然科学基金、先导专项B和南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项等共同资助完成。 相关论文信息:https://doi.org/10.1029/2021GC009700 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:1

2 科研人员建立原噬菌体de novo预测新算法 2021-09-25

中国科学院南海海洋研究所研究员王晓雪团队建立了一种不依赖于噬菌体基因序列相似性的原噬菌体de novo预测新算法,集成分析流程的工具名为Prophage Tracer。相关研究9月22日在线发表于《核酸研究》。汤开浩博士为论文第一作者,王晓雪为通讯作者。来自天津生物芯片技术有限责任公司的孙亚民博士也参与基因组分析工作。 烈性噬菌体侵染细菌宿主后,大量繁殖,裂解宿主细胞释放子代噬菌体粒子。温和噬菌体则是进入宿主细胞内,将自身的DNA整合在宿主的基因组中,随着宿主细胞的复制而复制。这个过程称为噬菌体的“溶原化”,整合在宿主基因组中的噬菌体DNA称为“原噬菌体”(prophage)。特定条件能重新激活原噬菌体使其裂解宿主。目前研究发现在人、小鼠肠道以及珊瑚微生物组中溶原化的温和噬菌体比裂解状态更加普遍。温和噬菌体的溶原-裂解转换是微生物生态领域的重要科学问题之一。 温和噬菌体能和宿主形成长期共生关系,其整合切离等可以破坏或恢复宿主的基因正常功能,是宿主基因表达调控的一种重要途径。研究团队的前期研究发现希瓦氏菌的原噬菌体CP4So可以在低温诱导条件下发生切离,是细菌一种重要的适冷机制(1),并且CP4So的切离受到宿主温度依赖性的H-NS磷酸化调控(2)。因此精确鉴定细菌中的原噬菌体及其插入位点对于研究温和噬菌体与宿主的共生关系至关重要。目前鉴定原噬菌体的方法主要依赖利用已知的噬菌体进行序列相似性检索。但是由于噬菌体的基因组变异快,基于序列相似性检索方法很难发现未知类型噬菌体。此外,对噬菌体插入位点的预测也不准确,很难区分原噬菌体携带的”cargo基因”和宿主基因的边界。 为了解决上述问题,汤开浩等建立了一种从头预测原噬菌体的方法。该方法主要利用原噬菌体整合切离过程中会产生基因组结构变异基因组序列。这些序列隐藏在细菌基因组、转录组测序数据的reads中。通过建立重叠的序列比对方法,追踪和挖掘埋藏于测序原始数据中reads。只需甄别到1-2条reads就能精确定位原噬菌体(精确到单个碱基)。由于该方法不依赖于序列相似性,因此能够预测到未知的噬菌体。通过挖掘,成功的在珊瑚共附生细菌中鉴定到九个温和噬菌体,其中两个为新颖的温和噬菌体。 本研究工作得到国家杰出青年科学基金、基金委水圈微生物重大研究计划重点项目、面上项目、国家重点研发计划等项目的共同资助。 相关论文链接:https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab824/6374144 Prophage Tracer下载地址:https://github.com/WangLab-SCSIO/Prophage_Tracer 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:1

3 青岛海洋科学与技术试点国家实验室在海洋与气候变化研究领域取得重要进展 2021-09-25

近日,海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室研究团队在北太平洋对热带ENSO的影响研究方面取得重要进展。北太平洋经向模态(英文简称NPMM)是东北太平洋海-气耦合的主模态,也是连接中高纬大气变率与热带海洋的重要通道之一,其峰值出现在北半球春季。NPMM可通过风-蒸发-SST(WES)反馈、夏季深对流响应和信风充放电等过程对当年厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的发生、发展和多样性等产生影响,是ENSO的有效预测因子,也可部分解释ENSO在2000年前后的特征变化。1950年以来超过50%的厄尔尼诺(拉尼娜)事件都伴随有当年春季的正(负)NPMM事件,其中包括了三次极端厄尔尼诺事件(1982-83、1997-98和2015-16厄尔尼诺)和一次极端拉尼娜事件(1998-99拉尼娜)。随着全球变暖,NPMM对ENSO的影响如何变化尚不清楚。 该研究利用CMIP5+CMIP6多模式数据及海气耦合模式实验,首次发现全球变暖将导致NPMM对ENSO,尤其是极端ENSO的影响增强。在全球变暖背景下,海温异常叠加在更高的背景海温上会触发更强的大气响应(蒸发、对流等),进而WES反馈和夏季深对流响应过程可以更加有效地在赤道中、西太平洋诱导出更强的风场异常,有利于接下来ENSO事件的发生和发展。根据该研究结果,北太平洋大气和海洋的变率不仅对未来极端ENSO事件的增加有所贡献,也成为ENSO更加有效的预测因子,为提高未来ENSO的预测提供了重要依据。 国际权威学术期刊Nature Climate Change(自然-气候变化)9月16日在线报道了标题为“Enhanced North Pacific impact on El Niño/Southern Oscillation under greenhouse warming(温室气体增暖背景下北太平洋对ENSO的影响加强)”的研究成果,该成果由海洋动力过程与气候功能实验室贾凡副研究员为第一作者,联合澳大利亚、美国学者共同完成,是海洋试点国家实验室在气候变化及可预测性研究领域取得的又一项重要发现,进一步彰显了海洋试点国家实验室在全球气候变化研究领域的国际前沿地位。 全文链接:https://www.nature.com/articles/s41558-021-01139-x. 查看详细>>

来源:青岛海洋科学与技术试点国家实验室 点击量:1

4 中国科学院海洋研究所研究发现冬季苏北水域与长江口水域间存在强生态连通性 2021-09-22

近日,中国科学院海洋研究所刘进贤课题组研究发现冬季西南黄海(也称作苏北水域)与长江口水域间存在很强的生态连通性,这一发现从分子生态学角度为冬季长江口与苏北水域之间的源汇关系的认识提供了新的证据。相关论文发表于国际学术期刊Ecology and Evolution。 连通性是海洋生态系统之间重要的基本过程,正确认知连通性对生态系统保护和管理具有重要的科学意义。作为重要的陆架海洋生态系统,黄海目前面临过度开发、污染以及生态灾害频发等严峻现实。洋流是海洋生态系统连通性的重要驱动因素,然而学界关于冬季西南黄海沿岸流存在争议。传统观点认为冬季苏北水域存在顺风南向的沿岸流,且该观点一直被广泛引用。然而,近期物理海洋观测的研究结果显示,冬季西南黄海近岸的苏北沿岸流方向为逆风北向,进一步数值模拟显示苏北近岸水域的北向沿岸流发端于长江口,且向北延伸至废黄河口南侧水域。 由于适宜生境的不连续性,江苏沿岸大范围的泥滩成为岩石相潮间带生物迁移的地理障碍。然而,在沿岸流的传输作用下,岩相潮间带生物浮游幼体近期在江苏沿岸人工建筑上形成新种群,生物体在不同生境之间的迁移是生态连通性最直接的体现,因此探究这些新形成岩相潮间带生物种群的来源可为正确认识西南黄海的沿岸流提供遗传学证据。 刘进贤课题组通过分子生态学方法解析了江苏沿岸人工建筑上冬季繁殖的岩相潮间带生物短滨螺种群来源。研究发现,长江口南北的自然种群间存在清晰的谱系及遗传分化,为精确解析江苏沿岸人工建筑上新种群的来源提供了契机,北纬33.5度以南苏北浅滩沿岸人工建筑上的新种群来源于长江口以南的自然种群,北纬33.5度以北江苏沿岸人工建筑上的新种群来源于北方自然种群。研究结果支持近期冬季苏北沿岸流为逆风北向流的物理海洋观测结论,并与数值模拟关于该北向苏北沿岸流影响范围的估算基本吻合,从分子生态学角度提示长江口是冬季苏北沿岸水域重要的物质和能量来源,对探究苏北浅滩海域生态灾害背后的驱动因子提供新的思路。 该研究得到了国家自然科学基金委项目资助,研究生李玉强为论文第一作者,李梦雨、邢腾飞为合作作者,刘进贤研究员为论文通讯作者。 论文链接:http://doi.org/10.1002/ece3.8095 查看详细>>

来源:中科院海洋研究所 点击量:4

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