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血蚶基因組揭示軟體動物血紅性狀的起源和演化

中國海洋大學(xué)海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點實驗室包振民院士團隊與浙江萬里學(xué)院林志華研究員團隊合作，在動物血紅性狀起源演化解析方面取得進展。相關(guān)成果發(fā)表于Molecular Biology and Evolution。蚶科貝類（俗稱血蚶）是為數(shù)不多具有紅色血液的軟體動物類群，是研究無脊椎動物血紅性狀起源和演化的良好動物模型。該研究發(fā)現(xiàn)蚶科貝類Hb和脊椎動物Hb共同起源于單一祖先基因，突破了國際學(xué)界關(guān)于無脊椎動物血紅性狀為“獨立起源演化”的傳統(tǒng)認(rèn)知。研究結(jié)果揭示了軟體動物Hb基因簇的起源演化歷程，也為理解動物血紅性狀的宏觀起源演化提供了認(rèn)知基礎(chǔ)。

南海構(gòu)造演化研究

南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系楊挺團隊利用海底地震儀臺陣觀測數(shù)據(jù)，揭示了南海的擴張洋中脊在閉合前洋殼增生和巖漿活動的特征。相關(guān)成果發(fā)表于Geophysical Research Letters。在接近殘留洋脊的站位，也就是洋脊擴張的最后階段，地殼厚度顯著減薄，生成新洋殼的巖漿供應(yīng)量顯著下降。在這種擴張速率下，沿著洋中脊，很容易形成裂隙和斷層。通過這些斷層和裂隙，海水進入地幔頂部并與之反應(yīng)，形成了一種新的巖石類型，隨著斷層的演化而顯露于海底。這些新巖石具有非常高的縱橫波波速比。該研究提升了對于南海全程演化的認(rèn)識水平，為理解全球洋中脊的演化過程和巖漿供給模式提供研究基礎(chǔ)。

全球海洋變暖2020年度報告

中國科學(xué)院大氣物理研究所、海洋大科學(xué)研究中心成里京、朱江，國家海洋環(huán)境預(yù)報中心于福江等全球13家單位研究者發(fā)布全球海洋變暖2020年度報告。相關(guān)成果發(fā)表于Advances in Atmospheric Sciences。這是國際第一份涵蓋2020整年的全球海洋環(huán)境（溫鹽）變化研究報告。研究指出：2020年海洋升溫持續(xù)，成為有現(xiàn)代海洋觀測記錄以來海洋最暖的一年;同時，海洋“咸變咸，淡變淡”的鹽度變化態(tài)勢加劇，海水垂向?qū)踊掷m(xù)加強。研究團隊同時發(fā)布了兩個國際機構(gòu)的2020年海洋熱含量數(shù)據(jù)，以及2020年全球海洋鹽度和層結(jié)IAP/CAS數(shù)據(jù)。

南海對中國降水變化的重要性研究

中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室（LTO）王春在研究團隊與合作者揭示了南海經(jīng)向水汽輸運對于中國降水，尤其是華南降水變化特性的影響及其物理機制。相關(guān)成果發(fā)表于Climate Dynamics。華南降水主要分為前后兩個汛期：前汛期（4—6月）和后汛期（7—9月）。研究指出，在華南前汛期，西北太平洋副熱帶高壓的位置較為靠南，當(dāng)西太副高增強和西伸時，會在菲律賓海上空形成一個異常反氣旋，導(dǎo)致南海可以向北輸送更強的水汽到華南區(qū)域并輻合形成降水。后汛期時副高有減弱和東撤，會在華南上空形成一個異常氣旋，阻礙水汽從北邊界流出華南。

深海潛水器耐壓艙用鈦合金保載疲勞研究

中國科學(xué)院力學(xué)研究所孫成奇與合作者發(fā)現(xiàn)耐壓艙鈦合金的3種保載疲勞失效模式，即疲勞失效、延性失效以及疲勞與延性混合失效。相關(guān)成果發(fā)表于Journal of Materials Science & Technology。保載與疲勞載荷的相互作用不但加速了試樣的失效，還導(dǎo)致了不同失效模式之間的競爭。保載疲勞壽命與第一周次累積最大應(yīng)變有關(guān)，二者在雙對數(shù)坐標(biāo)下呈近似線性關(guān)系，間歇加載時間對鈦合金的保載疲勞行為沒有影響。實驗結(jié)果和理論分析揭示了鈦合金的保載疲勞機理，即保載產(chǎn)生的塑性變形增大了試樣的實際應(yīng)力，這促進了已形成裂紋或損傷的擴展，同時疲勞載荷部分導(dǎo)致的局部塑性應(yīng)變增大了保載疲勞塑性應(yīng)變的累積。

脊椎動物水生到陸生演化過程中的遺傳創(chuàng)新基礎(chǔ)

中國科學(xué)院水生生物研究所何舜平、中國科學(xué)院昆明動物研究所王文與合作者解析了肺魚的全基因組序列，其高達400多億對堿基（40Gb）的基因組，是人類（3Gb）的十多倍，為迄今人類所測序的最大的基因組序列。相關(guān)成果發(fā)表于Cell。肺魚擁有5000多個超過1Mb的長基因，而人類只有91個。肺魚最長基因長達18Mb，人類最長基因為2.8Mb。然而，肺魚的這些超長基因表達水平與短基因和其他物種的同源基因相似，提示肺魚進化出了高效轉(zhuǎn)錄這些超長基因的機制。結(jié)合組學(xué)和實驗驗證發(fā)現(xiàn)，脊椎動物從水生到陸生的演化經(jīng)歷了三步重要的遺傳創(chuàng)新過程。

貝類基因組演化研究進展

中國科學(xué)院海洋研究所楊紅生與國內(nèi)外合作者完成了硬殼蛤Mercenaria mercenaria全基因組精細(xì)參考圖譜的繪制，揭示了雙殼綱貝類凋亡抑制因子IAP基因大規(guī)模擴張與分化現(xiàn)象。相關(guān)成果發(fā)表于BMC Biology。硬殼蛤，又稱美洲簾蛤，其自然棲息地位于北美大西洋沿岸，具有肉質(zhì)鮮美、生長快、抗逆性強等特點。硬殼蛤基因組存在較為顯著的IAP基因家族大規(guī)模擴張現(xiàn)象，擁有159個拷貝，遠超人類、模式動物的拷貝數(shù)（<10拷貝）。硬殼蛤IAP通過譜系特異性的串聯(lián)重復(fù)和逆轉(zhuǎn)錄的方式發(fā)生擴張，并利用結(jié)構(gòu)域的改組迅速發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能分化。

外源磷添加降低熱帶海岸帶森林微生物殘體對土壤有機碳庫的貢獻

中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心李悅、劉占鋒等基于小良熱帶海岸帶生態(tài)系統(tǒng)定位研究站的長期養(yǎng)分添加實驗平臺（10年），研究了長期外源養(yǎng)分添加和土壤團聚體結(jié)構(gòu)對微生物殘體的影響。相關(guān)成果發(fā)表于Global Change Biology。熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)通常受到磷的限制，氮沉降增加會加劇生態(tài)系統(tǒng)磷限制的程度，進而影響土壤碳循環(huán)過程。微生物殘體不僅是土壤有機碳庫的重要貢獻來源，也可通過土壤團聚體結(jié)構(gòu)的調(diào)控間接影響土壤有機碳庫的穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明，在熱帶海岸帶森林中，土壤微生物碳體響應(yīng)土壤氮磷可獲得性的驅(qū)動機制有所不同，外源磷添加對微生物殘體積累的抑制作用不利于土壤有機碳庫的穩(wěn)定性。

中國廢塑料進口禁令減少了全球環(huán)境影響

清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院溫宗國教授團隊在廢塑料進口政策對全球環(huán)境可持續(xù)性影響的研究中取得進展。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。該研究定量化了由中國廢塑料進口禁令引起的18個主要國家（地區(qū)）、6種塑料類別的貿(mào)易流動及處理模式變化所帶來的環(huán)境影響及生態(tài)成本，并通過情景分析預(yù)判了出口量下降、回收率上升等長期的環(huán)境影響，為未來提高國際廢塑料貿(mào)易的環(huán)境可持續(xù)性指明了方向。研究提示發(fā)達國家可通過政策激勵和財政支持，加強廢塑料的屬地化管理、提升回收率，而發(fā)展中國家需要提高對處置外國廢塑料潛在環(huán)境風(fēng)險的認(rèn)識，并及時制定有關(guān)限制性的政策，從而改善全球環(huán)境可持續(xù)性。

西風(fēng)環(huán)流對喜馬拉雅山大氣邊界層有顯著影響

中國科學(xué)院青藏高原研究所地氣作用與氣候效應(yīng)團隊馬耀明研究員與合作者研究了大尺度西風(fēng)環(huán)流強迫對喜馬拉雅山中段北側(cè)絨布河谷邊界層垂直結(jié)構(gòu)、大氣穩(wěn)定度、地面風(fēng)場和地表能量通量的影響。相關(guān)成果發(fā)表于Journal of Geophysical Research： Atmospheres。喜馬拉雅山脈位于青藏高原南部，其高大山地地形在大范圍的時空尺度上影響著高原上空大氣的混合和傳輸。該研究證明了高原山地地形與西風(fēng)大尺度環(huán)流的相互作用對大氣邊界層的增長起著關(guān)鍵作用，解釋了冬季喜馬拉雅山中段大氣邊界層發(fā)展的驅(qū)動機制，為深入理解青藏高原地表、邊界層大氣、對流層大氣和西風(fēng)環(huán)流的物質(zhì)和成分的相互交換過程提供重要參考。

微塑料對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和二氧化碳排放的影響

中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所姚槐應(yīng)團隊研究了微塑料污染對菜地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，土壤溫室氣體二氧化碳和氧化亞氮排放的影響，為土壤微塑料污染下微生物群落結(jié)構(gòu)改變及碳氮元素循環(huán)提供了直接證據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表于Environmental Toxicology and Chemistry。微塑料的添加顯著促進了土壤二氧化碳的排放，但對土壤氧化亞氮的釋放沒有明顯的促進作用。土壤PH值、可溶性有機碳、銨態(tài)氮、總磷脂脂肪酸（PLFA）含量、革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌、飽和與單不飽和PLFA比值顯著增加。該研究的結(jié)果表明，微塑料對菜地土壤微生物群落存在明顯影響，并可能影響全球碳氮循環(huán)。

融合微生物-土壤屬性-氣候變化模型的理論框架

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境生物技術(shù)院重點實驗室鄧曄研究團隊聯(lián)合國內(nèi)外合作者，獲得并分析了中國森林生態(tài)系統(tǒng)中1600多個樣點的土壤微生物群落組成和土壤環(huán)境因子大數(shù)據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表于Science Bulletin。通過分析發(fā)現(xiàn)不同生態(tài)集群分布在當(dāng)前氣候條件下的熱點區(qū)域在空間上并不重疊;而在未來氣候變化的背景下，這些不同的生態(tài)集群響應(yīng)的敏感區(qū)域不同，進而產(chǎn)生一系列熱點區(qū)域的遷移。這些變化一方面可以指示集群內(nèi)微生物對未來氣候變化的空間適應(yīng)性，另一方面考慮到每一類生態(tài)集群所代表的環(huán)境偏好性，這些變化也可進一步用來預(yù)測未來的土壤生態(tài)效應(yīng)，如土壤酸化、土壤有機碳庫的變化等。

在有人居住的住宅中觀察臭氧化學(xué)

北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)工程學(xué)院劉穎君研究員與合作者揭示了室內(nèi)臭氧反應(yīng)機理與影響。相關(guān)成果發(fā)表于PNAS。該研究基于對一戶住宅中室內(nèi)空氣組分為期八周的在線觀測，觀測期間保持正常生活狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，即使觀測期間臭氧濃度很低，臭氧氧化反應(yīng)仍對室內(nèi)空氣中的一系列揮發(fā)性有機物產(chǎn)生顯著貢獻。這些有機物包括嗅味閾值極低的壬烯醛、具有刺激性的4-氧戊醛等，可能對人體健康產(chǎn)生不利影響。臭氧與人體皮脂反應(yīng)生成的特征性氧化產(chǎn)物在住戶外出5天后仍表現(xiàn)出較高濃度。結(jié)合其他定量證據(jù)，該結(jié)果表明臭氧不僅與住戶身上的皮脂發(fā)生反應(yīng)，而且很大一部分與住戶散落在房間各處的皮脂皮屑發(fā)生反應(yīng)。

高寒山區(qū)氣候變化致災(zāi)效應(yīng)研究

中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所研究員鄒強、崔鵬等圍繞氣候變化條件下區(qū)域泥石流堵江危險性方面取得研究進展。相關(guān)成果發(fā)表于Science of the Total Environment。該研究揭示了近60年藏東南氣溫和降水變化趨勢以及氣候變化條件下災(zāi)害效應(yīng)。通過研究泥石流堵江災(zāi)害形成過程、影響因素和演化機制，建立了與泥石流堵江密切相關(guān)的物源量、地貌連通性、堵江系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)的定量計算模型，構(gòu)建了區(qū)域泥石流堵江危險性預(yù)測方法。該研究為高寒區(qū)泥石流堵江分析及危險性評估提供了科學(xué)分析方法，為氣候敏感地區(qū)的工程規(guī)劃和災(zāi)害防治提供了科學(xué)依據(jù)。

中國工業(yè)部門空氣污染物與二氧化碳協(xié)同減排潛力的微觀機制研究進展

復(fù)旦大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院吳力波課題組牽頭，聯(lián)合國內(nèi)外研究機構(gòu)，利用我國工業(yè)部門微觀企業(yè)的能源消耗與空氣污染物排放數(shù)據(jù)，對我國工業(yè)部門空氣污染物與二氧化碳的協(xié)同減排潛力進行研究。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Sustainability。研究結(jié)合中國工業(yè)企業(yè)環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、中國企業(yè)稅收調(diào)查數(shù)據(jù)庫和中國6000千瓦以上電廠數(shù)據(jù)庫這三大微觀數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了一個微觀工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫，并聚焦其中七大高能耗、高污染行業(yè)。研究結(jié)果表明，持續(xù)提升能源使用效率、合理布局并調(diào)整現(xiàn)有工業(yè)部門的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、加快推進電氣化水平以及大力發(fā)展非化石能源發(fā)電是實現(xiàn)我國工業(yè)部門協(xié)同減排效益的重要途徑。

黃土原生垂直節(jié)理起源、發(fā)育和演化的新模式

中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所金釗研究團隊對黃土原生垂直節(jié)理的起源、發(fā)育和演化過程進行分析總結(jié)和實驗驗證，提出了黃土原生垂直節(jié)理起源、發(fā)育和演化的新模式，解答了長期以來未回答的黃土強烈結(jié)構(gòu)性和水敏性問題。相關(guān)成果發(fā)表于Earth-Science Reviews。該研究總結(jié)了黃土原生垂直節(jié)理的成因機制、演化模式、理論模型、發(fā)育形態(tài)及其與黃土歷史沉積過程的關(guān)系，構(gòu)建了控制原生垂直節(jié)理起源和發(fā)育演化的理論框架，揭示了原生垂直節(jié)理受5種因素（內(nèi)部因素、驅(qū)動因素、阻抗因素、演化因素和景觀因素）的共同影響。研究結(jié)果對認(rèn)識黃土高原土壤侵蝕過程、地下水文過程、溝谷演化、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生等具有參考價值。