近日，Nature旗下学术期刊“Scientific Reports”以“Microbial community shift on artificial biological reef structures(ABRs)deployed in the South China Sea”为题发表了自然资源部第三海洋研究所“受损珊瑚礁有性繁殖修复技术”研究团队的最新研究成果。团队成员Hala F.Mohamed博士为文章的第一作者，Amro Abd?Elgawad博士、蔡榕硕研究员、徐长安研究员为共同通信作者。 在这项研究中，团队基于自然的解决方案（NbS）和多学科交叉融合自主研发的环境友好型人工生物礁（ABR®），采用基因组学（Metagenomics，Genome sequencing and analysis）等多学科协作的方法，研究了三个对照地点不同礁体上微生物群落的多样性、微生态群体基因功能及其相互作用、微生态系统的连续发展/季节（春、夏和秋季）演替等微生态结构和功能的特征，其中，礁体类型分别为含活性物质的生物礁（ABAM，即ABR®）、仿天然礁（SCE）、水泥礁（NCE）及海底天然礁（XR）。 研究结果显示，在ABR®生物礁上，Amplicon Sequence Variant（ASV）丰富度和Shannon指数明显高于对照组（SCE、NCE）和XR，并与大型底栖动物的丰度和Shannon指数，特别是珊瑚幼体的附着、成功变态、发育及存活数量呈显著正相关。研究结果还显示，ABR®生物礁在其表面成功建立了健康且有利于底栖生物群落恢复的微生物膜，这为珊瑚幼体在生物礁上的附着、变态和生存提供了充分必要的条件，也揭示了ABR®生物礁吸引珊瑚幼体附着、变态和生长发育并修复受损珊瑚礁生态系统的内在机理。研究成果为ABR®生物礁技术应用于受损珊瑚礁生态系统及受损生境的修复提供了理论和实践的依据。 文章链接：https://doi.org/10.1038/s41598-023-29359-5 查看详细>>

近日，由自然资源部第一海洋研究所海洋测绘中心海洋空间基准与地理信息团队牵头编制的《海岛及周边海域地形图测绘规范》（GB/T 42332-2023）（以下简称《规范》）通过国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）审查，于2023年3月17日获得批准、正式发布。该标准由TC283（全国海洋标准化技术委员会）归口，主管部门为自然资源部（海洋）。本《规范》将于2023年7月1日起实施。 该《规范》由自然资源部第一海洋研究所牵头起草，联合青岛市勘察测绘研究院共同编制，规定了海岛陆地地形、干出滩地形及海岛周边海域水深地形测绘的总则、技术设计、测量内容、技术方法、检查验收及成果资料等的要求，适用于1：500～1:10000比例尺的海岛及周边海域地形图测绘，其他比例尺的测绘可参照执行。 该规范的实施为规范化我国海岛及周边海域的测图工作提供了技术指导，为获取我国海岛一体化基础地理信息成果提供了标准支撑，对支撑自然资源部“两统一”职责以及促进我国海岛经济发展具有重要意义。 查看详细>>

近期，中科院海洋所王凡研究团队基于长期连续潜标观测，系列研究揭示了西太平洋九州帕劳海脊和新几内亚岛以北深水通道深层环流的路径、流量和变异，进一步完善了对西太平洋深层环流的认知，成果分别发表在国际学术期刊Geophysical Research Letters和Journal of Physical Oceanography。 大洋深层环流路径会受到地形的约束，海盆间的深层水仅能通过一些关键通道进行交换。团队已有研究表明，4000米以深携带绕极下层水的深层流下分支会从雅浦-马里亚纳海沟连接区季节性进入西太平洋，但如何进一步进入菲律宾海盆是未知。基于潜标阵列2.5年的连续观测，研究发现深层流下分支通过连接区北通道进入西马里亚纳海盆，流量为1.41±1.43/0.26 Sv（平均±标准差/误差估计，1 Sv=106 m3s-1），然而可以通过九州帕劳海脊深水通道从西马里亚纳海盆进入北菲律宾海盆，流量为0.75±0.53/0.18 Sv，西马里亚纳海盆侧向流量净通量为0.65±1.35/0.28 Sv，上述两个通道流量以季节内变异为主，流量的平均态和变异受到上层海洋过程的控制。 进入北菲律宾海盆的绕极下层水因地形阻挡无法流出该海盆，只能通过混合吸热上升变为北太平洋深层水，而后通过关键深水通道流出西太平洋。团队基于长达5年的观测研究发现，深层流上分支会在新几内亚岛以北通道向东流出西太平洋，流量为2.19±11.4/1.62 Sv，并呈现显著的季节变化。流量的平均态受通道两端压力差异控制，季节变化由向西向下传播的罗斯贝波控制，均与上层海洋过程紧密联系。需要指出的是，该通道深层流上分支平均流向与前人基于温盐断面结果给出的结论正好相反（Kawabe&Fujio 2010），这一矛盾是由于前人间接观测的不准确或年际变化导致值得进一步研究。 两个研究的新结果丰富了对西太平洋深层环流系统和深层与上层海洋联系的认识，有助于多学科开展生物地球化学要素循环、深层水团性质和变异、气候变化等研究工作。 论文第一作者为中科院海洋所研究员汪嘉宁、博士研究生张航，通信作者为研究员王凡、汪嘉宁，合作者包括加拿大贝德福德和美国伍兹霍尔海洋研究所的专家学者等。研究得到了国家自然科学基金委重大研究计划重点项目和优秀青年项目、中国科学院战略性先导科技专项等资助。 相关成果及链接如下： 1.Jianing Wang*,Fan Wang*,Youyu Lu,Hang Zhang,Qiang Ma,Larry J.Pratt,Zhixiang Zhang,Abyssal circulation from the Yap-Mariana Junction to the Northern Philippine Basin,Geophysical Research Letters,2023,50(6):e2022GL100610.DOI:10.1029/2022GL100610. https://doi.org/10.1029/2022GL100610 2.Hang Zhang,Jianing Wang*,Fan Wang,Zhixiang Zhang,Qiang Ma,Observed upper deep branch of the Pacific meridional overturning circulation north of New Guinea,Journal of Physical Oceanography,2023,DOI:10.1175/JPO-D-22-0180.1. https://doi.org/10.1175/JPO-D-22-0180.1 查看详细>>

中国科学院海洋研究所张鑫课题组和孙超岷课题组共同合作，基于共聚焦显微拉曼技术，通过三维定量成像实现了长期、近实时、非破坏性的微生物监测，对微生物生长和代谢情况进行可视化及定量分析，为未来分析微生物原位生物过程提供了新思路。研究成果近日发表于国际学术期刊《微生物学谱》（Microbiology Spectrum，IF=9.043）上。 张鑫课题组在之前的工作中，观测到我国南海冷泉环境中单质硫含量丰富。随后孙超岷课题组发现了冷泉细菌Erythrobacter flavus 21-3可以高效氧化硫代硫酸钠生成单质硫，张鑫课题组通过拉曼光谱鉴定后发现单质硫结构为环状S8，研究成果发表在生物学领域权威期刊《国际微生物生态学会杂志》（The ISME Journal）。后续两个课题组合作将E.flavus 21-3及其突变株布放到深海冷泉喷口附近进行原位培养，证实该菌株在深海原位环境中也能形成硫单质，相关成果发表在国际生物学期刊《微生物学》（mBio），为解释我国南海冷泉喷口广泛分布硫单质的成因提供了重要理论依据。 由此可见，微生物是深海硫形成和循环的重要贡献者，其介导的硫代谢的研究对于了解深海硫循环至关重要。然而，由于深海环境极端复杂，采样困难、微生物难于分离培养等因素，以及缺少对硫元素的形成的近实时无损的监测方法，深海微生物的原位探测面临巨大挑战。目前主要通过经典的生物和化学方法研究硫元素的生成过程，例如X射线吸收近边结构、高效液相色谱、透射电子显微镜、离子色谱法或化学计量法等。但是这些方法主要通过取样来获知特定时间点的微生物代谢情况，不能在不破坏样品的前提下连续监测其在时间尺度上的代谢过程；并且其中一些方法样品制备复杂，会破坏细胞的原位真实性；也可能会出现取样不均匀及污染的情况，导致难以实现连续的原位观察。因此，亟需新的方法突破此瓶颈。 共聚焦显微拉曼三维成像技术拥有低成本、快速、无标签和无破坏性的优势，具有将定性、定量和可视化完美结合的潜力，为我们解决相关问题提供了新的思路。因此，为证明此技术的潜力，研究团队构建了一套固态基底上微生物群落拉曼三维定量原位分析方法，将光学可视化与拉曼定量分析相结合，可在时间和空间两个维度上无损定量表征微生物群落代谢过程。该技术已成功应用到深海冷泉细菌E.flavus 21-3硫代谢过程的原位监测。基于拉曼三维成像进行体积计算和比率分析，对不同环境下的菌落生长和代谢进行了量化，发现了生长和代谢方面不为人知的细节，为厘清深海冷泉生物群落中广泛分布的硫单质成因提供了重要技术支持。据我们所知，这是首次尝试长期监测菌落在固体培养基中生长的原位无损技术。我们能够快速确定代谢产物，推断反应发生的途径，并快速筛选产硫细菌。由于这一成果的应用，不仅证明了该方法在未来对微生物原位过程的可视化及定量分析的潜力，也为研究深海中附着在岩石沉积物等固体表面上的微生物提供了新的思路。 中科院海洋所博士研究生何婉莹、蔡瑞宁为文章共同第一作者，研究员张鑫、孙超岷为文章通讯作者，正高级工程师栾振东、副研究员杜增丰、博士席世川、硕士研究生殷子钰为文章共同作者。研究得到了国家自然科学基金、中国科学院A类战略性先导专项、中国科学院海洋大科学研究中心重点部署项目、泰山青年学者计划等项目联合资助，以及WITec公司吴望华博士和胡海龙博士的支持。　　 相关成果如下：　　 Wanying He;Ruining Cai;Shichuan Xi;Ziyu Yin;Zengfeng Du;Zhendong Luan;Chaomin Sun*,Xin Zhang*.Study of microbial sulfur metabolism in anear real-time pathway through confocal Raman quantitative 3D imaging[J].Microbiology Spectrum,2023,IF=9.043. 论文DOI:10.1128/spectrum.03678-22 Jing Zhang;Rui Liu;Shichuan Xi;Ruining Cai;Xin Zhang,Chaomin Sun*.A novel bacterial thiosulfate oxidation pathway provides anew clue about the formation of zero-valent sulfur in deep sea[J].The ISME Journal,2020,14(9):2261-2274. 论文DOI:10.1038/s41396-020-0684-5 Ruining Cai;Wanying He;Rui Liu;Jing Zhang;Xin Zhang,Chaomin Sun*.Deep-sea in situ insights into the formation of zero-valent sulfur driven by abacterial thiosulfate oxidation pathway[J].mBio,2022,13(4):e14322. 论文DOI:10.1128/mbio.00143-22 查看详细>>