血蚶基因組揭示軟體動(dòng)物血紅性狀的起源和演化

中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室包振民院士團(tuán)隊(duì)與浙江萬(wàn)里學(xué)院林志華研究員團(tuán)隊(duì)合作，在動(dòng)物血紅性狀起源演化解析方面取得進(jìn)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(dòng)物類群，是研究無(wú)脊椎動(dòng)物血紅性狀起源和演化的良好動(dòng)物模型。該研究發(fā)現(xiàn)蚶科貝類Hb和脊椎動(dòng)物Hb共同起源于單一祖先基因，突破了國(guó)際學(xué)界關(guān)于無(wú)脊椎動(dòng)物血紅性狀為“獨(dú)立起源演化”的傳統(tǒng)認(rèn)知。研究結(jié)果揭示了軟體動(dòng)物Hb基因簇的起源演化歷程，也為理解動(dòng)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(tuán)隊(duì)利用海底地震儀臺(tái)陣觀測(cè)數(shù)據(jù)，揭示了南海的擴(kuò)張洋中脊在閉合前洋殼增生和巖漿活動(dòng)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(kuò)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(kuò)張速率下，沿著洋中脊，很容易形成裂隙和斷層。通過(guò)這些斷層和裂隙，海水進(jìn)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(duì)于南海全程演化的認(rèn)識(shí)水平，為理解全球洋中脊的演化過(guò)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(bào)告

中國(guó)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(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)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(bào)告。相關(guān)成果發(fā)表于Advances in Atmospheric Sciences。這是國(guó)際第一份涵蓋2020整年的全球海洋環(huán)境（溫鹽）變化研究報(bào)告。研究指出：2020年海洋升溫持續(xù)，成為有現(xiàn)代海洋觀測(cè)記錄以來(lái)海洋最暖的一年;同時(shí)，海洋“咸變咸，淡變淡”的鹽度變化態(tài)勢(shì)加劇，海水垂向?qū)踊掷m(xù)加強(qiáng)。研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)發(fā)布了兩個(gè)國(guó)際機(jī)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(duì)中國(guó)降水變化的重要性研究

中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）王春在研究團(tuán)隊(duì)與合作者揭示了南海經(jīng)向水汽輸運(yùn)對(duì)于中國(guó)降水，尤其是華南降水變化特性的影響及其物理機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于Climate Dynamics。華南降水主要分為前后兩個(gè)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(qiáng)和西伸時(shí)，會(huì)在菲律賓海上空形成一個(gè)異常反氣旋，導(dǎo)致南海可以向北輸送更強(qiáng)的水汽到華南區(qū)域并輻合形成降水。后汛期時(shí)副高有減弱和東撤，會(huì)在華南上空形成一個(gè)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(guó)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(jìng)爭(zhēng)。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(duì)數(shù)坐標(biāo)下呈近似線性關(guān)系，間歇加載時(shí)間對(duì)鈦合金的保載疲勞行為沒(méi)有影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析揭示了鈦合金的保載疲勞機(jī)理，即保載產(chǎn)生的塑性變形增大了試樣的實(shí)際應(yīng)力，這促進(jìn)了已形成裂紋或損傷的擴(kuò)展，同時(shí)疲勞載荷部分導(dǎo)致的局部塑性應(yīng)變?cè)龃罅吮］d疲勞塑性應(yīng)變的累積。

脊椎動(dòng)物水生到陸生演化過(guò)程中的遺傳創(chuàng)新基礎(chǔ)

中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所何舜平、中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所王文與合作者解析了肺魚(yú)的全基因組序列，其高達(dá)400多億對(duì)堿基（40Gb）的基因組，是人類（3Gb）的十多倍，為迄今人類所測(cè)序的最大的基因組序列。相關(guān)成果發(fā)表于Cell。肺魚(yú)擁有5000多個(gè)超過(guò)1Mb的長(zhǎng)基因，而人類只有91個(gè)。肺魚(yú)最長(zhǎng)基因長(zhǎng)達(dá)18Mb，人類最長(zhǎng)基因?yàn)?.8Mb。然而，肺魚(yú)的這些超長(zhǎng)基因表達(dá)水平與短基因和其他物種的同源基因相似，提示肺魚(yú)進(jìn)化出了高效轉(zhuǎn)錄這些超長(zhǎng)基因的機(jī)制。結(jié)合組學(xué)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，脊椎動(dòng)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(guò)程。

貝類基因組演化研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院海洋研究所楊紅生與國(guó)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(kuò)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(zhǎng)快、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)。硬殼蛤基因組存在較為顯著的IAP基因家族大規(guī)模擴(kuò)張現(xiàn)象，擁有159個(gè)拷貝，遠(yuǎn)超人類、模式動(dòng)物的拷貝數(shù)（<10拷貝）。硬殼蛤IAP通過(guò)譜系特異性的串聯(lián)重復(fù)和逆轉(zhuǎn)錄的方式發(fā)生擴(kuò)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?bào)w對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)的貢獻(xiàn)

中國(guó)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(zhǎng)期養(yǎng)分添加實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（10年），研究了長(zhǎng)期外源養(yǎng)分添加和土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)對(duì)微生物殘?bào)w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(huì)加劇生態(tài)系統(tǒng)磷限制的程度，進(jìn)而影響土壤碳循環(huán)過(guò)程。微生物殘?bào)w不僅是土壤有機(jī)碳庫(kù)的重要貢獻(xiàn)來(lái)源，也可通過(guò)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的調(diào)控間接影響土壤有機(jī)碳庫(kù)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(dòng)機(jī)制有所不同，外源磷添加對(duì)微生物殘?bào)w積累的抑制作用不利于土壤有機(jī)碳庫(kù)的穩(wěn)定性。

中國(guó)廢塑料進(jìn)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(guó)教授團(tuán)隊(duì)在廢塑料進(jìn)口政策對(duì)全球環(huán)境可持續(xù)性影響的研究中取得進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。該研究定量化了由中國(guó)廢塑料進(jìn)口禁令引起的18個(gè)主要國(guó)家（地區(qū)）、6種塑料類別的貿(mào)易流動(dòng)及處理模式變化所帶來(lái)的環(huán)境影響及生態(tài)成本，并通過(guò)情景分析預(yù)判了出口量下降、回收率上升等長(zhǎng)期的環(huán)境影響，為未來(lái)提高國(guó)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(dá)國(guó)家可通過(guò)政策激勵(lì)和財(cái)政支持，加強(qiáng)廢塑料的屬地化管理、提升回收率，而發(fā)展中國(guó)家需要提高對(duì)處置外國(guó)廢塑料潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)，并及時(shí)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(duì)喜馬拉雅山大氣邊界層有顯著影響

中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所地氣作用與氣候效應(yīng)團(tuán)隊(duì)馬耀明研究員與合作者研究了大尺度西風(fēng)環(huán)流強(qiáng)迫對(duì)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(chǎng)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(shí)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(duì)大氣邊界層的增長(zhǎng)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(dòng)機(jī)制，為深入理解青藏高原地表、邊界層大氣、對(duì)流層大氣和西風(fēng)環(huán)流的物質(zhì)和成分的相互交換過(guò)程提供重要參考。

微塑料對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和二氧化碳排放的影響

中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所姚槐應(yīng)團(tuán)隊(duì)研究了微塑料污染對(duì)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(jìn)了土壤二氧化碳的排放，但對(duì)土壤氧化亞氮的釋放沒(méi)有明顯的促進(jìn)作用。土壤PH值、可溶性有機(jī)碳、銨態(tài)氮、總磷脂脂肪酸（PLFA）含量、革蘭氏陽(yáng)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(duì)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(guó)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧曄研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外合作者，獲得并分析了中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)中1600多個(gè)樣點(diǎn)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(guò)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(diǎn)區(qū)域在空間上并不重疊;而在未來(lái)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(jìn)而產(chǎn)生一系列熱點(diǎn)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(duì)未來(lái)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(jìn)一步用來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的土壤生態(tài)效應(yīng)，如土壤酸化、土壤有機(jī)碳庫(kù)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(jī)理與影響。相關(guān)成果發(fā)表于PNAS。該研究基于對(duì)一戶住宅中室內(nèi)空氣組分為期八周的在線觀測(cè)，觀測(cè)期間保持正常生活狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，即使觀測(cè)期間臭氧濃度很低，臭氧氧化反應(yīng)仍對(duì)室內(nèi)空氣中的一系列揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生顯著貢獻(xiàn)。這些有機(jī)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(duì)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(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所研究員鄒強(qiáng)、崔鵬等圍繞氣候變化條件下區(qū)域泥石流堵江危險(xiǎn)性方面取得研究進(jìn)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(shì)以及氣候變化條件下災(zāi)害效應(yīng)。通過(guò)研究泥石流堵江災(zāi)害形成過(guò)程、影響因素和演化機(jī)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(jì)算模型，構(gòu)建了區(qū)域泥石流堵江危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)方法。該研究為高寒區(qū)泥石流堵江分析及危險(xiǎn)性評(píng)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(guó)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(jī)制研究進(jìn)展

復(fù)旦大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院吳力波課題組牽頭，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)，利用我國(guó)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(duì)我國(guó)工業(yè)部門空氣污染物與二氧化碳的協(xié)同減排潛力進(jìn)行研究。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Sustainability。研究結(jié)合中國(guó)工業(yè)企業(yè)環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)企業(yè)稅收調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)和中國(guó)6000千瓦以上電廠數(shù)據(jù)庫(kù)這三大微觀數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建了一個(gè)微觀工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，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(jìn)電氣化水平以及大力發(fā)展非化石能源發(fā)電是實(shí)現(xiàn)我國(guó)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(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所金釗研究團(tuán)隊(duì)對(duì)黃土原生垂直節(jié)理的起源、發(fā)育和演化過(guò)程進(jìn)行分析總結(jié)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(zhǎng)期以來(lái)未回答的黃土強(qiáng)烈結(jié)構(gòu)性和水敏性問(wèn)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(jī)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(guò)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(dòng)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(duì)認(rèn)識(shí)黃土高原土壤侵蝕過(guò)程、地下水文過(guò)程、溝谷演化、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生等具有參考價(jià)值。