2023年5月~7月，法国罗讷-地中海-科西嘉水利局、法国蒙彼利埃大学马贝克联合研究中心等机构利用环境DNA（eDNA）技术，对法国地中海沿岸地区的海洋生物多样性开展了调查。通过收集到的700份eDNA样本，研究人员发现了267种鱼类，确认了法国地中海沿岸拥有丰富的鱼类和甲壳类等沿海海洋生物多样性，并绘制出法国有史以来最大规模的海洋生物多样性图谱。研究结果将有助于防治污染、确定新的海洋保护区和促进可持续沿海捕捞。eDNA技术作为一项新兴技术，通过生物遗留在水体中的DNA痕迹观察水生生物多样性，有助于绘制出精确的海洋生物多样性图谱。

5月30日，由海南普盛海洋科技发展有限公司投资、中国科学院广州能源研究所研发设计、中国船舶集团旗下广船国际所属文冲修造负责建造的半潜式深远海智能养殖旅游平台“普盛海洋牧场6号”在广州南沙命名交付。

“普盛海洋牧场6号”半潜式深远海智能养殖旅游平台总长100米、最大宽度39米、顶甲板高27.6米，作业吃水15米，入级中国船级社（CCS）。平台兼顾养殖与休闲旅游功能，在海上养殖的同时可提供不同风格的高端客房，以及餐厅、游泳池、酒吧等休闲娱乐设施，实现多产业融合发展。平台配置海上清洁能源供电，可实现能源的自给自足，并配置了生活生产配套、海水淡化、污水/污油处理系统等，实现海上生产“零”污染。

前期，广州能源所已为海南普盛海洋科技发展有限公司研发“普盛海洋牧场1号”（2022年交付）和“普盛海洋牧场3号”（2023年交付），均已在海南乐东龙栖湾国家级现代智慧海洋牧场完成多轮养殖，取得了良好的经济效益和社会效应。“普盛海洋牧场6号”交付后将助力海南省打造深远海智慧渔业装备集群，推动海南渔业“往岸上走、往深海走、往休闲渔业走”。

深远海绿色智能养殖平台技术是广州能源所针对行业发展需求，基于40多年海洋可再生能源开发理论和实践经验研发而成，获中、美、欧、英、澳、日、加等多国发明专利授权，在广东、福建、海南等6省实现成果转化应用，获中国科学院科技促进发展奖和中国渔船渔机渔具协会行业创新奖。今后，广州能源所将持续深化关键技术研究，实现海上生产的绿色化、机械化、信息化和现代化，服务海洋经济高质量发展。

近日，中国科学院海洋研究所在海洋腐蚀微生物基因组的高灵敏检测分析技术研发方面取得新进展，成功研发了基于摩擦纳米产电效应的硫酸盐还原菌基因片段的定量检测及智能预警技术，相关成果发表于国际学术期刊Energy & Environmental Science（IF=32.5）。

硫酸盐还原菌是腐蚀性最强，也是研究最广泛的腐蚀微生物，广泛存在于海洋环境中。腐蚀微生物的功能和行为依赖于其复杂的基因网络，通过研究其胞内功能性表达基因对于操纵微生物腐蚀发生行为表型十分重要。

此研究构建了基于液滴摩擦产电效应的高电压输出器件（DEG）。通过构建聚二甲基硅氧烷掺杂的高熵氧化物材料作为DEG的中间层，利用中间层材料的高熵效应和强大的电荷捕获能力有效减少电荷衰减，从而为增加DEG的电压输出提供了保证，成功实现了420 V的高电压输出和0.23 mA的电流输出。科研人员还研究构建了基于DEG的硫酸盐还原菌基因片段的高灵敏检测分析方法和早期预警系统，为低容量、高灵敏度的腐蚀微生物基因组样品分析需求提供了新的可能。

该研究是海洋环境腐蚀领域中一项新的研究探索，对于腐蚀微生物功能基因信息的定量检测分析，以及从功能遗传学水平探索微生物腐蚀早期预警具有重要的科学价值。

海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室博士生周雅楠，副研究员曾艳及硕士生王健明为论文共同第一作者，王鹏研究员为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

文章链接：Yanan Zhou,‡ Yan Zeng,‡ Jianming Wang,‡ Xiaoyi Li,  Peng Wang, * Wenlong Ma, Congyu Wang, Jiawei Li, Wenyong Jiang，and Dun Zhang，Enhancement of the voltage output of droplet electricity generators using high dielectric high-entropy oxide composites，Energy &Environmental Science, 2024, 17, 3580. DOI: 10.1039/d4ee01234h

近日，中国科学院深海科学与工程研究所深海生物学研究室深海生物活性物质研究团队撰写的论文“α-Pyrone mediates quorum sensing through the conservon system in Nocardiopsis sp.”于Microbiological Research期刊（生物学1区）在线发表，硕士毕业生朱柏羽为文章第一作者，韩壮副研究员为通信作者。该研究在马里亚纳海沟深渊来源菌株Nocardiopsis sp. LDBS0036中发现一种新的放线菌信号分子—α-吡喃酮 (α-pyrone)，这类化合物可以调节拟诺卡氏菌的群体感应过程。同时，研究发现α-吡喃酮介导的调节机制在诺卡氏菌属中较为普遍且在放线菌的种内及种间相互作用中扮演着重要功能。因此，本文研究结果揭示了一种新型的群体感应信号系统，这预示着目前仍有很多潜在的细菌通信模式尚未被发现。

微生物的群体感应（Quorum Sensing）是一种微生物间的沟通交流机制，微生物通过释放和感知信号分子（自诱导剂）来检测种群密度和环境变化，并调节基因表达。当种群密度达到某个阈值时，信号分子的浓度增加，触发一系列基因表达，协调群体行为，如生物发光、生物膜形成、毒素和抗生素的产生。

放线菌能够产生大量具有生物活性的次生代谢物，这些代谢物的生产通常由群体感应信号分子调节。团队发现了拟诺卡氏菌Nocardiopsissp. LDBS0036中的新型信号分子—α-吡喃酮 (α-pyrone)，且通过研究验证了α-吡喃酮的信号分子功能。结果显示，小分子nocapyrone I可以介导菌株的群体感应，诱导吩嗪类抗生素的产生。通过生物信息学分析发现，菌株LDBS0036中吡喃酮合成基因上游存在一个多组分调控系统——Conservon。敲除该系统的基因后，吩嗪和吡喃酮的产量均受到影响，推测其用于接收和传递α-吡喃酮信号。

分析发现，包含conservon系统的吡喃酮生物合成基因簇在放线菌拟诺卡氏属（Nocardiopsis）中广泛存在并高度保守。此外，吡喃酮同系物在链霉菌属中也存在并且通过不同途径合成。将代表性的拟诺卡氏菌及链霉菌发酵上清液添加到吡喃酮敲除型菌株?nprB后，恢复了吩嗪的产生。通过质谱分析和构建化合物的分子网络，发现能激活吩嗪产生的菌株中都可以产生吡喃酮类小分子。基于此，团队提出了不同来源、不同类型的α-吡喃酮类小分子介导放线菌种间及种内相互作用的模型。该研究结果拓展了我们对放线菌群体感应系统的认识，有助于在放线菌中激活沉默的活性代谢产物合成，同时也可以为合成生物学提供开关、生物传感器和逻辑门等工具。

该工作得到了国家重点研发计划，海南省重点研发计划和全球深渊深潜探索计划（Global TREnD）等项目的支持。

论文信息：Boyu Zhu(朱柏羽), Ziyun Cen(岑梓韵), Yiqiu Chen(陈以秋), Kun Shang(尚琨), Ji’an Zhai(翟吉安), Meigui Han(韩梅桂), Jiawei Wang(王佳伟), Zhiyong Chen(陈志勇), Taoshu Wei(魏韬书), Zhuang Han*(韩壮). α-Pyrone mediates quorum sensing through the conservon system in Nocardiopsis sp.. Microbiological Research., 2024, 285, 127767.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.micres.2024.127767

近期，中国科学院南海海洋研究所张帆研究员团队，联合林间院士、中国科学院海洋研究所研究员高翔、中山大学副教授蔡晨和南方科技大学副教授周志远，在俯冲板块地幔蛇纹石化程度控制因素的研究上取得了重要进展，相关成果发表于国际地学期刊《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters），副研究员张江阳为第一作者，研究员张帆为通讯作者。

俯冲作用是水向地球深处输送的主要机制，这个过程对板块构造、俯冲地震活动、弧岩浆作用以及气候变化等都具有重要影响。大洋岩石圈在海沟附近发生弯曲变形，并形成挠曲正断层。水沿着正断层进入板块深部，引起地幔蛇纹石化。因此，俯冲板块的地幔蛇纹石化与俯冲作用的水通量有密切的关系。然而目前对俯冲板块地幔含水量（或地幔蛇纹石化程度）的具体控制因素和机制尚不清楚。

科研人员利用过去二十年全球海沟地区的地震数据，深入探讨了板块年龄、挠曲曲率和沉积物厚度等因素对上地幔顶部地震波速的影响。研究发现，随着板块的年龄增长，其挠曲变形区域的应力屈服深度受到限制，而板块曲率则直接决定这一深度的实际表现。这两个因素共同决定了俯冲板块浅部的水平伸展应变量，进而显著影响了地幔上层的蛇纹石化程度。有趣的是，沉积物厚度较大的地区，地幔的地震波速下降趋势相对较小，显示出沉积覆盖对于地幔蛇纹石化的抑制作用。

通过对全球各地海沟的地震波速结构进行详尽分析，研究结果揭示：俯冲板块的变形与地幔蛇纹石化程度之间存在着明确的线性相关性。这一发现不仅有助于我们更好地理解板块构造过程中的水循环动态，也为估算俯冲板块的含水量提供了新的理论依据。

这项研究从板壳力学的基本原理出发，阐明了板块年龄和曲率对地幔蛇纹石化的控制机理，并揭示了沉积覆盖作用对地幔蛇纹石化的阻碍效应，对估算俯冲板块含水量、地幔蛇纹石化程度以及理解俯冲带水循环过程具有重要意义，为深入研究地球内部环境和气候变化提供了重要支撑。

上述研究工作得到了国家自然科学基金项目、广东省人才项目和广州市科学基金项目等支持。

文章信息：Zhang,J.,Zhang F*.,Lin,J.,Gao,X.,Cai,C.,Zhou,Z. (2024). Mantle serpentinization of subducting plate are controlled by combined effect of plate age and bending curvature. Earth and Planetary Science Letters. 640: 118799.

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24002322

由瑞典于默奥大学、澳大利亚迪肯大学等机构研究人员组成的团队发现，沿海生态系统在二氧化碳捕集和封存方面的重要性被严重低估。研究团队分析了超过250篇科研文献，发现除了已受关注的海草床和红树林外，潮间带、峡湾、潟湖等也是重要的碳库。研究指出，虽然沿海生态系统在应对气候变化方面发挥着关键作用，但其经常遭受过度开发，这可能削弱其固碳能力。该研究结果发表在《全球变化生物学》上。

海岸带环境监测中的光学检测技术具有灵敏度高?抗干扰能力强等优点，但这些技术也会面临海岸带特殊环境样品中的光学背景干扰影响（如色素等）。为了降低环境样品中背景光学干扰的问题，中国科学院烟台海岸带研究所的张志阳/陈令新团队提出了基于拉曼静默区分子指纹峰的表面增强拉曼散射光谱（SERS）传感新方法，用于色素等溶解性有机质（DOM）环境中的亚硝酸盐检测，并取得显著进展。

自然水体中腐殖质的光降解会产生大量亚硝酸盐，而且溶解性有机质（DOM）的存在会促进微生物对亚硝酸盐积累作用。研究团队以亚硝酸盐的检测为模型对象，提出了用于DOM环境下的亚硝酸根离子检测的SERS静默区传感方法。通过系统研究典型天然色素，人工色素，环境有机质，溶解性有机质标准品等潜在干扰物质影响，证明了提出的SERS分析方法具有很强的抗干扰能力，并成功应用于含色素样品和高浓度天然有机质的环境样品。除此之外，还将该方法成功应用于当地河流（烟台市逛荡河）的亚硝酸盐调查，证明该方法的实际应用潜力。

研究成果发表于美国化学会旗下的知名环境领域期刊《ACS ES&T Engineering》上。论文发表后，被该杂志主编推荐到ACS Publications的官方微信公众号转载报道。这个研究成果对复杂环境环境监测技术的开发具有重要的指导意义，有望为海岸带特殊场景下污染物的高灵敏、现场快速检测提供新思路。

该研究得到了国家自然科学基金(22006162,21976099,21976105,21804010,22376216)、中国科学院海洋科学研究中心重点部署项目（COMQ2020Q11）、泰山学者青年专家(ts20190962 and ts202103134)等多项目资助。

相关论文：

Liu M,Zhang Z,Wu Y,et al. Reducing Interferences from Organic Matter during Optical Environmental Detection using SERS-silent Region Nanosensor：A Case of Nitrite Detection[J]. ACS ES&T Engineering,2024,XXXX,XXX,XXX-XXX

链接：https://doi.org/10.1021/acsestengg.4c00037

近期，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室（LMB）/广东省海洋药物重点实验室（LMM）闫岩研究员团队完成了对真菌来源的quadrane新骨架倍半萜terrecyclic acid的生物合成研究，成果发表在英国皇家化学会旗舰期刊《Chemical Science》上，文章被该刊评为每周亮点论文和2024热点论文。

倍半萜是萜类化合物中占比最多的一种，分子中含15个碳原子，由三个异戊二烯单元组成链状、环状等多种骨架结构，分布于植物、昆虫、微生物等生物中，具有广泛的生物活性，是医药、食品和化妆品研发的重要源泉。Terrecyclic acid是一类由环戊烷骈双环辛烷组合而成的quadrane倍半萜骨架，经过氧化后修饰而成的一类具有抗菌、抗肿瘤活性天然产物。该类化合物最早发现于土曲霉，后又相继从不同来源的真菌和柳珊瑚中发现。

由于quadrane骨架的特殊结构与良好的生物学活性，其制备方法的研究受到广泛关注，其中合成化学家先后开发出20余条合成路线。然而由于该类化合物特殊的结构和成环方式，使得其化学合成步骤多，产率较低，在一定程度阻碍了先导药物的开发。通过合成生物学方法大量制备quadrane类天然产物，是解决这一问题的有效策略。同位素示踪实验表明，quadrane骨架的生物合成可能经历了两种完全不同的途径，即Hirota途径和Coates途径。尽管计算化学研究表明后者的可能性更高，但quadrane骨架的生物合成基因与其形成的确切酶学机制仍有待证实。

闫岩研究员团队通过对真菌基因组的挖掘，发现了该类化合物的生物合成基因簇ter，包括一个萜类环化酶（terpene cyclase，TC）即terA、一个P450氧化基因（terB）、一个短链脱氢基因（terC）和一个主要协同转运因子超家族基因（terD），如图2A。通过异源表达、体内喂养、体外酶反应等研究，验证了基因簇中各基因的功能，证实了其生物合成途径：即在环化酶TerA的作用下催化FPP产生化合物25，进而产物25被P450酶TerB羟化和羧基化产生化合物32，最后32被脱氢酶TerC催化形成终产物2。

在发现新型倍半萜环化酶（β-terrecyclene合酶，TerA）可以催化法尼基焦磷酸（FPP）转化为β-terrecyclene（25）的基础上，通过对TerA的系列定点突变研究，结合动力学同位素效应分析，确证了环化过程为Coates途径，而非最早提出的Hirota途径。

通过以上研究，作者发现了抗菌、抗肿瘤quadrane骨架倍半萜terrecyclic acid的生物合成基因簇，以此为基础，解析了其通过β-terrecyclene环化酶TerA形成quadrane骨架，继而氧化、脱氢的后修饰的生物合成过程。Quadrane骨架的形成机制也通过对蛋白TerA的点突变和动力学同位素效应得以证实，从而解决了几十年来关于该类天然产物生物合成研究的谜团。该研究也为进一步以萜类环化酶TerA为探针，从真菌数据库中对quadrane类天然产物的发掘奠定了基础。

以上研究，副研究员宋永相为第一作者，研究员闫岩为通讯作者。由济南大学的王文贵博士，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）唐奕（Yi Tang）教授团队合作完成。

上述研究工作得到了国家重点研发计划、海南省科技计划三亚崖州湾科技城科技创新联合项目、国家自然科学基金、中国科学院王宽诚率先人才计划“卢嘉锡国际团队项目”和海南省自然科学基金、广东特支计划 “海洋药物研究开发创新团队”等的资助。

Chemical Science作为英国皇家化学会资助的旗舰期刊，对各国研究人员在化学领域取得的突破性成果，经评审接收后免费发表，并对全球读者开放获取。文章接收后，被Chemical Science评为每周亮点论文（2024 ChemSci Pick of the Week Collection）和2024热点论文（2024 Chemical Science HOT Article Collection）。

本文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/sc/d4sc01208a。

文章相关信息：Yongxiang Song, Wengui Wang, Jiafan Yang, De-Wei Gao, John M Billingsley, Songtao Wang, Yiguang Zhu, Junfeng Wang, Jianhua Ju, Yan Yan* and Yi Tang. Chem. Sci., 2024, doi.org/10.1039/D4SC01208A

近日，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赵明辉研究团队联合剑桥大学地球科学系、中国科学院地质与地球物理研究所、印尼万隆技术学院、西澳大利亚大学以及浙江海洋大学，使用布设在苏拉威西岛上的流动地震台数据，合作研究了多俯冲系统交互作用下上地幔变形模式，研究成果发表于国际地学期刊《地球物理研究-固体地球》（Journal of Geophysical Research-Solid Earth），中国科学院南海海洋研究所副研究员曹令敏（第一作者）、剑桥大学博士吕川川和浙江海洋大学博士何小波为共同通讯作者。

印尼苏拉威西岛北部的北苏拉地块具有独特地质特性，处于多板块俯冲交界地带，新生代构造活动频繁，是研究地幔流动和岩石圈变形的热点区域。

研究人员利用地震学方法—剪切波分裂技术，对近震S波和远震 S波，以及SK(K)S波形数据进行了详尽分析。

研究结果显示，北苏拉地块周边的地震各向异性特征与多板片俯冲交互作用密切有关。首先，研究发现桑义赫板块和苏拉威西海板块的俯冲过程中，都显示出典型的地幔楔对流现象，然而苏拉威西海板块的地幔楔对流模式受其弧形板块形态的显著影响。在Tomini湾，研究人员观察到与北苏拉威西海沟走向斜交的快波方向，推测可能是两个板块俯冲相互作用的结果。另外，苏拉威西海板块俯冲形成的地幔楔在其最南端呈现出东西向的快波方向，这暗示了可能是由南部隐没的苏拉板块的阻挡产生。

以上发现为理解印尼北苏拉地块复杂多俯冲系统下的上地幔变形提供了宝贵的地震学依据。未来，这类基于地震学的深入研究有望为地壳稳定性预测和灾害防范提供更丰富的信息。

该研究受到国家自然科学基金西太重大项目（郝天珧-91858212）、中国科学院战略性先导科技专项（B 类）、国家自然科学基金、英国艾萨克牛顿信托基金和英国全球挑战研究基金等共同资助。

相关论文信息：Cao,L.,Lü,C.,He,X.,Rawlinson,N.,Hao,T.,Widiyantoro,S.,Supendi,P.,Zhao,L.,  Yuan,H.,Zhao,M.,Qiu,X.,Rafie,M.,Alfian A.,Sahara,D. (2024). Mantle flow induced by the interplay of downgoing slabs revealed by seismic anisotropy beneath the Sula Block in eastern Indonesia. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,129,e2023JB028110.

论文链接：https:// doi.org/10.1029/2023JB028110

近日，中国科学院海洋研究所李晓峰研究团队，基于合成孔径雷达（SAR）卫星遥感影像，构建深度学习模型融合SAR极化信息和图像纹理信息，实现了北极波弗特海域一年冰、多年冰和冰间水道的高精度识别，并建立了波弗特海2018-2022年80米分辨率海冰类型数据集。该成果在遥感领域国际顶级学术期刊《环境遥感》（Remote Sensing of Environment， IF=13.5）发表。

受全球气候变化影响，北极海冰在范围、年龄和体量上都有明显的减少趋势。近十年间，北极越来越多的多年冰（MYI）被一年冰（FYI）取代，这一现象在波弗特海尤为明显。在此背景下，精准高效的遥感海冰分类将有利于北极气候变化监测和北极航道开发利用。

李晓峰研究团队基于SAR卫星影像，构建了双分支U-Net的海冰分类模型DBU-Net，融合SAR影像的极化信息和由SAR图像衍生得到的GLCM纹理信息，实现了开放水域（OW）、FYI和MYI的分类，以及冰间水道（Lead）识别。由于GLCM的计算涉及频数统计等不连续运算过程，无法被神经网络的反向传播过程学习。因此，本研究基于Jeffries-Matusita距离筛选有利于海冰分类的GLCM特征，并将其显示地加入模型输入，可有效地提升不同类型海冰和冰间水道的识别精度。

研究采用16幅哨兵1号EW模式SAR影像构建训练集，采用另外8幅独立的影像构建测试集。实验结果显示， DBU-Net对8幅完整图像的海冰分类准确率（Acc）、平均重叠度（mIoU）和Kappa系数分布达到了91.83%、0.841和0.849，比传统机器学习模型如SVM、RF和CNN模型提升明显。相对于原始的U-Net模型，加入GLCM纹理特征对海冰分类精度提升显著。

进一步将模型应用于冰间水道的识别。采用冰间水道样本集重训练DBU-Net，模型在测试集展示出较高的水道识别能力，其Acc、mIoU和Kappa系数分别达到了99.49%、0.801和0.745。

基于该模型，研究收集了2018-2022年间冬季时序的波弗特海哨兵一号SAR影像，共454幅，应用该模型生成了80米分辨率的波弗特海海冰类型数据集，包括OW、FYI、MYI和冰间水道四种类型。分析了波弗特海海冰类别的变化情况：2018-2019年冬季波弗特海MYI呈输出态，2019-2021冬季MYI呈输入态，2021-2022冬季MYI呈稳定态，其变化与波弗特高压的强度和位置相关。2018-2019年波弗特海80米分辨率海冰类型数据示例如图所示。

论文第一作者是中国科学院海洋研究所2023届硕士黄岩，通讯作者为任沂斌副研究员，合作者为李晓峰研究员。该研究得到了国家自然科学青年基金等项目资助。

相关论文信息：

[1] Huang, Y., Ren, Y.*, & Li, X. (2024). Deep learning techniques for enhanced sea-ice types classification in the Beaufort Sea via SAR imagery. Remote Sensing of Environment, 308, 114204. https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114204

[2] Y. Ren, X. Li, X. Yang and H. Xu, Development of a Dual-Attention U-Net Model for Sea Ice and Open Water Classification on SAR Images, in IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol. 19, pp. 1-5, 2022, Art no. 4010205, doi: 10.1109/LGRS.2021.3058049