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  热带森林生态系统通常受到磷的限制,氮沉降增加会加剧生态系统磷限制的程度,进而影响土壤碳循环过程。微生物残体不仅是土壤有机碳库的重要贡献来源,也可通过土壤团聚体结构的调控间接影响土壤有机碳库的稳定性。然而,关于土壤养分的可获得性、团聚体结构和它们的交互作用如何影响微生物残体的积累及其对有机碳库的贡献,学界尚缺乏清晰的认识。   中国科学院华南植物园生态中心硕士研究生袁也、博士后李悦等基于小良热带海岸带生态系统定位研究站的长期养分添加实验平台(10年),研究了长期外源养分添加和土壤团聚体结构对微生物残体的影响。研究发现:(1)持续磷添加显著降低了微生物残体的积累及其土壤有机碳库的贡献,但氮添加的效应不显著;(2)磷添加主要通过提高微生物残体分解相关的酶活性,促进微生物残体的循环再利用,进而降低微生物残体在土壤有机碳库中的积累;(3)土壤团聚体组成和养分添加的交互作用不显著,土壤团聚体的物理保护在调控微生物残体对养分添加响应方面发挥的作用相对较弱。结果表明,在热带海岸带森林中,土壤微生物碳体响应土壤氮磷可获得性的驱动机制有所不同,外源磷添加对微生物残体积累的抑制作用不利于土壤有机碳库的稳定性。该研究不仅为揭示热带森林土壤碳循环的微生物机制提供了实验证据,对提升热带海岸带森林在全球碳循环中的作用的理解也具有重要意义。   相关研究成果发表在GlobalChangeBiology(《全球变化生物学》)上。研究工作得到国家自然基金项目、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)核心团队项目、中科院青年创新促进会优秀会员项目等的支持。   论文链接图1.养分添加对不同土壤团聚体组分中微生物残体积累的影响图2.养分添加和土壤团聚体调控土壤微生物残体积累的路径分析(PLS-PM)

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  根据Clausius-Clapeyron方程,温度每升高1°,大气中的水蒸气增加约7%,降雨也随之发生变化。在不断发展的气候背景下,气候要素平均态的微小改变将引发极端事件的非线性响应。相对于平均降水,极端降水对全球变暖更敏感、对人类影响更大。近期,中国科学院地球环境研究所古环境模拟团队为探究极端降雨变化的规律,通过数值模拟,评估了中全新世及未来温室气体增加情景下东亚地区夏季极端降雨的变化。   研究人员采用多种极端降水指标,分析不同强度降雨的频率和贡献曲线。结果显示,虽同为暖期,在中全新世与未来暖期条件下,东亚地区极端降水的响应不同。总体来看,中全新世东亚北部与南部极端降雨均增多,小雨到暴雨发生频率均增加;在未来温室气体增多的情景下,极端降雨的增加主要集中在东亚南部,东亚北部极端降雨则普遍减少,即使是降雨增多的南方,小雨发生频率也减少,降雨的强度贡献曲线发生了右移。   产生极端降水差异的主要原因是引发暖期的日射和温室气体强迫差异,中全新世北半球增加的太阳辐射导致海陆热力差增加,引发东亚夏季风增强,强夏季风为东亚带来了更多水汽且有利于输送到更北地区。在温室气体增多的条件下,热带西北太平洋对流层上层由于温室效应产生一个异常暖中心,减弱了东亚夏季风;在靠近水汽源地的东亚南部,由于显著增多的水汽抵消了负的环流作用,从而导致东亚南方降雨量增多。   相关研究成果以ResponseofsummerextremeprecipitationoverEastAsiaduringthemid-Holoceneversusfutureglobalwarming为题,在线发表在GlobalandPlanetaryChange上。   论文链接 中全新世(a,c,e,g)与未来暖期(b,d,f,h)夏季极端降水变化。采用四个极端降雨指标:(a,b)RX5day;(c,d)RX1day;(e,f)R10;(g,h)R95P 

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  禾本科(Poaceae)是被子植物的第五大科,约有770属12000种,也是与人类生产和生活关系最为密切、最具经济价值的大科。该科植物包括赖以生存的主要粮食作物、饲料,如水稻、小麦、玉米、高粱和多种牧草,还有其它有重要经济价值的物种,如芦苇、芒、甘蔗和竹子。该科植物同时具有重要的生态价值,表现出了广泛的生态适应性,从森林到草原、沼泽到荒漠、高山到北极都可见其身影。早期的植物分类系统将禾本科分为2-6个亚科,包括竹亚科、早熟禾亚科、假淡竹叶亚科、芦竹亚科、虎尾草亚科和黍亚科等,其中竹亚科除了木本竹子外,还包括稻族和一些草本竹子类群。近十年来的分子系统学研究将禾本科划分成12个亚科,其中最早分化出来的3个基部亚科此前一直被置于竹亚科,其余的9个亚科组成了核心禾草支系。常见的禾本科植物及广泛种植的农作物均来自于核心禾草类,现有的禾本科遗传学、基因组学和进化研究都集中于此,而系统演化位置关键的基部禾草则缺乏关注。在早期的分类系统中,基部的3个亚科的物种由于在形态和解剖学特征上与草本竹类相似,均长期被置于竹亚科中。这3个亚科仅有约27个物种,却保留了大量的禾本科祖先性状,是解析该科特有性状起源演化的关键环节。   中国科学院昆明植物研究所研究员李德铢团队,多年来致力于竹子的分类学、系统发育和基因组学研究。随着研究的不断深入,研究工作已从竹亚科的木本竹类逐渐扩展到草本竹子以及禾本科基部类群。近日,该研究团队在解析二倍体草本竹子和六倍体木本竹子基因组,并据此揭示竹亚科异源多倍化历史的基础上,依托中国野生生物种质资源库,开展了禾本科基部类群原禾属(Pharus)的基因组测序和进化基因组学研究。原禾属是禾本科最早分化出来的两个亚科之一,分布于中南美洲的热带森林地区,也是禾本科中最早演化出来小穗结构的类群。小穗是在禾本科植物演化产生的独特花部结构,其形态特征与农作物的产量密切相关。   研究团队利用三代PacBio测序技术和Hi-C技术获得了原禾属植物Pharuslatifolius染色体级别的参考基因组序列,组装基因组大小为1.0Gb,经过多种方法评估验证了基因组的可靠性和准确性。与禾本科常见植物如水稻、高粱以及二穗短柄草的参考基因组等相比,P.latifolius基因组较大,与其更古老的重复序列插入有关,并且蛋白质编码基因第三位密码子的GC含量分布与核心禾本科类群不同,却与禾本科近缘类群相似,显示出其基因组特征的古老性。同时,该物种的分子进化速率也远低于禾本科核心类群。利用基因组共线性、重复基因同义替换率和构建系统树等综合分析,揭示了P.latifolius在进化历史中发生了全基因组加倍(Whole-genomeduplication,WGD)事件,并且证实该加倍事件与核心类群所共享,即禾本科的ρ-WGD事件,并推断出其发生在白垩纪(约98.2个百万年前)。之后大约800万年,原禾属所代表的支系与其他核心类群发生分化。然而,ρ-WGD之后的二倍化过程在基部和核心禾草两大支系中表现出巨大差异,核心禾草支系经历了更快的重复基因丢失和更多染色体水平的变异,这可能与核心支系发生了产生更多物种的辐射分化有关。在进化基因组学分析的基础上,研究团队还重点分析了与小穗发育相关的FRIZZYPANICLE (FZP)基因和MADS-box基因家族的转录表达情况与演化历史。发现FZP基因在P.latifolius中有两个拷贝,其中一个拷贝与来自竹亚科毛竹的基因构成姐妹群,而在其他核心类群中均为单个拷贝,同时发现MADS-box家族编码基因数目的增加直接与ρ-WGD事件相关,这为后续的功能验证并最终解析禾本科小穗这一关键农艺性状起源演化的遗传机制提供了基础。   该研究成果以ThePharuslatifolius GenomeBridgestheGapofEarlyGrassEvolution为题发表在ThePlantCell上。昆明植物所种质资源库博士马朋飞和刘云龙为论文共同第一作者,李德铢为论文通讯作者。该研究得到了中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金项目和中科院青年创新促进会项目的支持。   论文链接 图1 基于480个单拷贝核基因构建的禾本科系统发育树和时间标定 图2禾本科小穗发育相关基因FZP和MADS-box基因家族的演化

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  钙华沉积被认为是重建古气候与古水文事件的重要信息载体之一,尤其对于高山峡谷区沉积物保存困难的地区来说。如何提取钙华沉积记录的环境代用指标并构可靠的年代序列,进而建立连续沉积与环境序列,成为揭示其区域古气候、古环境变化过程与规律的关键性难题。  2017年九寨沟震后,火花海钙华坝溃决,出露具有一定“韵律结构”的层状钙华沉积。在中国科学院院士、中科院成都山地灾害与环境研究所研究员崔鹏的指导下,成都山地所研究员葛永刚团队通过对九寨沟火花海钙华坝进行地貌学、沉积学和年代学研究,分析了九寨沟火花海钙华坝“脏”钙华层和“干净”钙华层的矿物组成、主要组成元素(K、Ca、Na、Mg、Al)和同位素(13C和18O)的差异性特征,结合现代钙华成因过程,明确了这种“韵律结构”能够指示区域气候水文波动变化。“干净”钙华指示常规气候环境下水溶性碳酸盐物质沉积;“脏”钙华层指示季风多雨时期地表土壤侵蚀硅铝酸盐混入钙华沉积,同时积累了可供碳十四测年的有机物质。  在上述基础上,研究人员利用环境指标和年代序列模型,重建了九寨沟早中全新世高分辨率气候水文变化历史,从中识别出九寨沟早中全新世7次强季风降雨事件导致的洪水频繁期(flood-richperiods),为今后西南季风区河流古洪水研究提供了参考;发现了全球性气候突变事件(8200aBP和5500aBP)可能对该地区造成影响。  该研究为九寨沟钙华沉积演化历史提供了科学依据,丰富了学界关于青藏高原东缘早中全新世气候水文变化规律的认识。相关研究成果发表在CATENA上,助理研究员郭永强为论文第一作者,葛永刚为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、第二次青藏高原综合科学考察研究等项目的支持。  论文链接 图1.火花海钙华坝震后景观和“韵律层”钙华沉积图2.火花海钙华坝年代序列构建图3.火花海钙华坝早中全新世高分辨气候水文变化指标

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  短吻硕鬣狗(Pachycrocutabrevirostris),是地史上最大的碎骨型(bone-cracking)鬣狗,体型远大于现生的亲近种,如斑鬣狗(Crocutacrocuta)和缟鬣狗(Parahyaenabrunnea)等,体重与现生的母狮相当。虽然早已绝灭,但它在早、中更新世时期十分繁盛并广泛分布于欧亚大陆,是当时哺乳动物群中的常见和典型动物种类。短吻硕鬣狗具有一系列特有的解剖形态特征,如强壮的头骨和下颌、发达的矢状嵴和颧弓、前臼齿极为粗壮且具有粗厚的珐琅质等,均是其独特食性(durophagus)的力学适应性表现。许多早、中更新世化石地点中动物骨骼的聚集与埋藏要归功于其特异的觅食行为(搬运和匿藏动物尸骨)。  短吻硕鬣狗曾因不同的产地或年代,先后被归入到不同的种之中,如桑氏硕鬣狗(Pachycrocutalicenti)、中国硕鬣狗(Pachycrocutasinensis)或(狭义)短吻硕鬣狗(Pachycrocutabrevirostris)等,对于这些鬣狗之间的真实系统关系,学术界尚缺乏统一认识,分歧较大。长期以来,人们忽视了对不同地区或年代鬣狗的解剖形态比较研究,未能很好地评估和探究鬣狗之间不同形态的系统发育意义和内涵,进而影响其他相关问题的深入探讨,如短吻硕鬣狗的起源及洲际间的扩散动态和迁徙路径等。  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员刘金毅,联合英国布里斯托大学(UniversityofBristol)、捷克布拉格国家博物馆(NationalMuseum,Prague)、北京大学以及大连自然博物馆等单位的研究人员,对采集于大连骆驼山金远洞的一个特大个体硕鬣狗标本V26310(图1)开展了重点研究,并与欧亚大陆的其他相关标本进行了广泛而系统的形态和数据测量比较,同时对短吻硕鬣狗的系统分类(taxonomy)、起源与洲际间的迁徙扩散(intercontinentaldispersal)及古生态学等问题展开探讨和分析。相关研究成果以Thegiantshort-facedhyenaPachycrocutabrevirostris(Mammalia,Carnivora,Hyaenidae)fromNortheastAsia:Areinterpretationofsubspeciesdifferentiationandintercontinentaldispersal为题,在线发表在《国际第四纪》(QuaternaryInternational)上。  研究表明,在所有可比较的标本中,V26310的大小和形态最接近于产自法国Auvergne地区的Sainzelles标本(图2)。Sainzelles标本是Gervais(1850)创建(狭义)短吻硕鬣狗时记述的标本,即模式标本。此外,V26310在上、下裂齿以及前臼齿的附尖等形态特征上,有别于我国常见的桑氏和中国硕鬣狗,因此,这件标本(V26310)可明确鉴定为(狭义)短吻硕鬣狗,即指名亚种Pachycrocutabrevirotrisbrevirostris,这是我国乃至东亚地区的首例报道。(狭义)短吻硕鬣狗是依据法国Sainzelles标本而创建的,其现有化石记录主要局限于欧洲大陆,因而长期被视为欧洲的土著类群,而(狭义)短吻硕鬣狗在大连金远洞的发现打破了这种固有认识。通过对比研究不同地区或年代的短吻硕鬣狗,研究人员发现这些鬣狗在大小和形态上存在若干细微差异(图3和4),且可能存在比较密切的联系。例如,V26310虽与(狭义)短吻硕鬣狗的模式标本最接近,但保留了桑氏硕鬣狗的若干形态特征,缩短了(狭义)短吻硕鬣狗与桑氏硕鬣狗之间的形态隔阂。我国陕西蓝田公王岭、德国Untermasfeld和意大利Olivola等地的短吻硕鬣狗同样揭示了不同短吻硕鬣狗之间可能存在的系统发育联系。据此,研究人员分析认为欧亚大陆的短吻硕鬣狗应归为同一物种,但需进一步划分为不同的亚种(群),这些亚种(群)彼此近乎构成一个具有祖裔演化关系的支系。芬兰古生物学家柯登(B.Kurtén)早在上个世纪五十年代提出了类似观点,但他主要认为这些亚种(群)为不同的地理亚种(群)。该研究对这一传统观点提出了挑战,提出这些亚种(群)不是因地理隔离分化而引起的,而是短吻硕鬣狗支系在不同演化阶段的表现。  (狭义)短吻硕鬣狗在欧洲大陆的首次出现引发广泛关注,人们普遍认为短吻硕鬣狗从欧洲以外的地区迁徙而来,并认为该鬣狗在意大利Olivola、希腊Gerakarou和西班牙Fonelas等地点的首次出现(距今约2.0Ma)反映出欧洲大陆经历的一次重大环境和生物革新事件,即“短吻硕鬣狗事件”。然而,人们对欧洲大陆(狭义)短吻硕鬣狗的确切来源地仍不清楚,缺乏可信的化石证据。(狭义)短吻硕鬣狗在大连金远洞的发现为解答这一谜题带来希望,并首次提供了可信的实证资料。尽管V26310的地质年代据推算仅为1.86Ma,但有证据表明(狭义)短吻硕鬣狗在大连金远洞的出现可追溯至距今2.0Ma,甚至更早。因此,(狭义)短吻硕鬣狗较有可能最早诞生于东北亚,随后扩散至亚洲其他地区,并最终抵达欧洲。据此,研究人员首次提出了(狭义)短吻硕鬣狗的“东北亚起源说(outofNortneastAsia)”。  作为地史上体型最大的鬣狗,短吻硕鬣狗的体重和大小一直是热点话题,许多涉及短吻硕鬣狗的论文提及体型特大这一特征。目前,较为可信的最大体型记录来自法国Sainzelles的模式标本,它的颅基长达322mm,十分逼近现生非洲雄狮的最大个体。然而,新近发现的V26310标本,无论是牙齿的长度还是颌骨的粗壮程度,均比模式标本大。据测算,它的颅基长达到332mm,超越了现今非洲的最大雄狮个体,可能代表了迄今发现的最大个体标本。有研究表明,哺乳动物尤其是食肉类动物,其体型或体重的大小直接影响着动物个体的生态行为、能量、生理需求及捕食策略等多个方面。因此,V26310标本将有助于深入认识和评估短吻硕鬣狗的生物学(Paleobiology)特性,如生态习性、觅食行为和捕食策略等。  研究工作得到中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金和“大连金普新区骆驼山第四纪脊椎动物综合研究”专项的共同支持。  论文连接   图1.产自大连骆驼山金远洞的短吻硕鬣狗标本V26310(刘金毅供图)  图2鬣狗牙齿大小对比的辛普森指数图(刘金毅供图)图3.三种短吻硕鬣狗亚种的下裂齿跟座形态比较(刘金毅供图)图4.三种短吻硕鬣狗亚种的头骨形态比较(刘金毅供图)

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  近日,中国科学院大连化学物理研究所仿生催化合成创新特区研究组研究员陈庆安、万伯顺团队,在ChemicalSocietyReviews上发表了题为Reactivityofynamidesincatalyticintermolecularannulations的综述文章,系统介绍了催化分子间环加成反应的研究现状与发展前景。  分子间环加成反应可以将不同结构片段整合,具有较高的步骤和原子经济性,是构建杂环直接和高效的方法。氨基杂环是较多药物分子的核心结构,生物体内脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)组成单元的碱基部分也是氨基杂环。因此,各类氨基杂环的精准构筑工作备受关注。  炔酰胺是一类特殊的功能化炔烃化合物。炔酰胺的碳碳三键直接与氮原子相连,增强了炔的活性,并且氮原子上连有吸电子基,使得反应具有良好的稳定性。由于这种独特的结构,炔酰胺同时具有亲电和亲核两种性质。基于此,催化炔酰胺的分子间环加成反应已成为精准构筑各类氨基杂环的通用方法,综述文章回顾了过去十年该领域的研究进展,按照过渡金属和酸催化体系,对已有分子间环加成反应类型进行了系统的总结与评述,并展望了今后的研究重点。研究工作得到国家自然科学基金等的资助。  陈庆安团队致力于开发高效催化体系,实现不饱和含氮分子的分子间环加成反应(AngewandteChemieInternationalEdition 2020,AngewandteChemieInternationalEdition 2018,AngewandteChemieInternationalEdition 2016,AngewandteChemieInternationalEdition 2015,AngewandteChemieInternationalEdition 2014,AngewandteChemieInternationalEdition 2013,AngewandteChemieInternationalEdition 2012,AngewandteChemieInternationalEdition 2011,JournaloftheAmeircanChemicalSociety 2015)。 大连化物所发表催化分子间环加成反应综述文章

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