黏土矿物对病毒生物地球化学作用的影响探讨与展望

作为自然界丰度最高的生命体,病毒活跃于海洋、土壤、冰川等各类生态系统.通过侵染细菌、古菌及真核微生物,病毒在调控微生物群落和元素生物地球化学循环过程中扮演着关键角色.在自然环境中,病毒与无机或有机颗粒存在广泛的相互作用.黏土矿物是广泛分布于陆地和海洋环境的无机颗粒,陆地生态系统中的黏土矿物可在大气、河流和冰川的作用下搬运至海洋,并在水体中沉降形成深海沉积物.黏土矿物对病毒具有高度亲和力,影响着环境中病毒的丰度、活性和感染能力.因此,黏土矿物对病毒介导的生物地球化学循环过程有着重要的影响.本文从各类生境中病毒的生态功能、病毒的生物地球化学作用模型和黏土矿物对病毒的吸附作用3个方面进行了概述,并讨论了陆地和海洋生态系统中黏土矿物的吸附作用对病毒功能和生物地球化学作用的潜在影响,提出黏土矿物是影响病毒驱动的生物地球化学循环不可忽视的因素,未来应将黏土矿物作为评估病毒生物地球化学作用的参数之一.     

化能自养微生物的固碳功能及人工调控策略

生物固碳是地球碳循环过程的重要组成部分,也是控制碳排放的有效方法.在海洋深处、水体沉积物、地表土壤甚至极端环境中,化能自养微生物可通过硫化物、氨、氢气等还原性物质的氧化获取化学能固定无机碳.诸多研究表明化能自养微生物的固碳功能对吸收大气、海洋、湿地、土壤和极端环境中的CO₂具有重要作用,特别是对深海、湖泊深层等无光环境以及深海热液区等极端生境中初级生产的重要贡献.然而,目前区域生态系统碳汇核算模型的建立普遍忽视了化能自养微生物类群及固碳潜能,低估自然生态系统实际碳汇能力.本文基于化能自养微生物固碳研究的现状,阐述了化能自养微生物在不同生态系统中的固碳潜能,介绍了参与化能自养固碳过程的主要微生物类群的代谢特征及固碳途径,重点分析了基于固碳途径和能量代谢提升自养微生物固碳效率的人工调控策略及应用进展.最后,本文对区域生态系统化能自养微生物碳汇功能的精准量化、开发人工增汇技术等未来研究方向进行了展望,为认识和调控化能自养微生物驱动的自然碳汇过程,助力实现“双碳”战略目标提供参考.     

深部生物圈病毒研究进展与展望

病毒是地球上丰度最高的生命形式,广泛分布于包括深部生物圈在内的各种环境中.病毒通过侵染微生物宿主影响其生态特征、生态过程和生物地球化学循环,被称为"全球尺度过程的纳米尺度推动者".然而,病毒在深部生物圈中的生态功能和生物地球化学作用仍是一个"黑箱".本文综述了深部生物圈病毒的研究进展,包括病毒在典型深部生物圈环境中的分布规律和环境调控因素、多样性和群落结构、生活方式和活性、与宿主相互作用、生态效应和生物地球化学意义.在此基础上,对深部生物圈病毒在生物学、生态学和生物地球化学方面的研究方向提出建议,以期促进深部生物圈病毒学科的发展.     

深海热液区化能自养微生物多样性、代谢特征与环境作用

热液生态系统是如何形成的?深海热液活动在地球生命起源与演化中贡献是什么?作为深海热液生态系统初级生产者,化能自养微生物在热液区从无机到有机的物质能量转化、元素生物化学循环、热液生命起源演化、热液共生体与生态系统形成发挥着重要作用.深海热液生态系统的能量来源主要是地幔岩浆房水岩反应所产生的还原性物质,包括氢气、硫化氢、甲烷以及还原性金属离子等.化能自养微生物广泛分布于羽流、烟囱壁及热液沉积物等各种热液区生境,通过氧化热液中所携带的还原性物质获得能量、固定二氧化碳,形成热液生态系统初级生产力.通过长期的生物与非生物过程的交互作用,演化形成独特的深海暗能量生态系统.热液微生物的多样性分布特征与影响因素、热液区极端环境适应性机制与环境作用,以及热液生物共生机制等仍是目前重要研究内容,相关研究将有助于认识深海暗能量生态系统的形成机制以及深部生命过程.     

东北古龙山动物群与深海沉积物的对比

近十多年来,各国第四纪学者都致力于对深海沉积物进行研究。他们发现,深海沉积物中的氧同位素记录,为我们提供了关于更新世气候变迁的最连续、最完整的资料。为此,他们认为:把大陆上的资料与深海沉积物进行对比是当前第四纪研究中的一项重要课题。这项工作首先是从欧洲开始的。Kukla把欧洲的陆相地层与深海沉积物进行了对比;Bonifay则把欧洲的维拉方动物群与深海沉积物作了对比。近年来,我们也已着手于此项研究。     

病毒微小RNA的发现及其功能

病毒微小RNA (microRNA, miRNA)是新发现的一类miRNA. 它通过诱导mRNA切割降解、翻译抑制或其他机制调节宿主细胞和/或病毒自身靶基因的表达, 改变宿主细胞的生命活动或病毒自身复制, 从而对抗和逃避宿主免疫监视, 达到保护病毒自身的目的. 寻找病毒miRNA分子、作用靶标基因, 以及鉴定其生物学功能已成为研究的新热点. 本文回顾了病毒miRNA的研究历史, 分析了它在基因组中分布特点、生物学功能、作用机制以及病毒miRNA与其他生物miRNA的异同点, 最后展望了病毒miRNA的研究方向和在疾病防治中的应用前景. 随着病毒miRNA的鉴定和功能的深入研究必将促进相关领域的发展, 尤其为病毒病的控制带来新的思路和方法.     

南海深海环流研究进展

深海科学是全球气候变化研究的重要组成部分,孕育着科学上的重大突破和发现,是海洋科学研究的重要领域.近些年来,随着我国对深海科学研究的逐步深入,南海深海环流研究越来越引起海洋科学家的关注,并已取得若干研究成果.本文将从南海深海环流观测出发,首先总结近年来南海深海环流观测方面研究工作,然后介绍南海深海环流未来研究初步设想.     

气候变化下的深海世界

深海吸收了大量的热量和二氧化碳,是应对气候变化的重要缓冲,但在水温升高、海洋酸化、脱氧作用和粮食投入改变的联合压力下,海洋的生态系统十分脆弱。由此引起的变化可能会威胁到海洋的生物多样性,危害海洋的关键功能,不利于保持健康的地球生态和人类生活。目前,针对将发生的深海物理和生态反馈的理解还远远不够。明确承认深海能减缓气候变化并将其纳入联合国气候变化框架公约(UNFCCC)的规划,有助于发展深海研究和观测,保护深海生态系统的完整性和功能。     

中国第四纪深海孢粉研究进展

简述了中国深海孢粉学研究自20世纪90年代开端至今短短十几年中的研究进展, 在这10余年中深海孢粉学成果主要出自南海和东海. 中国所申请和主持的大洋钻探(ODP)184航次为南海深海孢粉研究提供了绝佳的材料. 到目前为止已有数个三四万年至百万年不等的孢粉成果, 东海的冲绳海槽也有一二万年的记录. 深海沉积有较好的连续性, 沉积速率高, 加以比较详细的同位素测年, 因此这些孢粉记录都有很好的分辨率, 为孢粉源区(中国大陆南部及日本等地)提供时间分辨率为百年至千余年不等的万年至百万年的植被、环境及季风演化的历史. 频谱分析发现植被演化也具有地球轨道尺度(100, 41, 23和±10 ka)及亚轨道尺度(Heinrich及Dansgaard/Oscheger事件)的周期变化. 交叉频谱分析还发现百万年以来南海北部植被演化的主要框架是受北半球冰量变化控制的. 冲绳海槽近20 ka以来孢粉记录显示海洋环境变化滞后于周边陆地植被, 其原因可能是大洋中温盐环流传送时间差引起的. 由此可以看到深海孢粉研究在海陆对比中的桥梁作用.     

植物果糖激酶研究进展

植物糖代谢是植物科学研究领域的前沿和热点.果糖是植物糖代谢的重要参与者,果糖磷酸化则是果糖进入代谢途径的第一道生化反应.植物果糖激酶是果糖磷酸化的高效酶,调节细胞中的果糖浓度以及有机碳在细胞中的分配及流向,在调控植物生长发育、代谢和响应环境胁迫中发挥了非常重要的作用.近年来,有关植物果糖激酶的研究越来越多,其参与生理和代谢功能的重要性也逐渐凸显,但果糖激酶参与调控的生理代谢功能和分子机制仍有待进一步深入研究.为系统地总结植物果糖激酶的特点及其在生命活动中的重要功能,本文综述了果糖激酶在调控植物生长发育、响应逆境胁迫、光合作用及代谢通路中的重要作用,并提出了今后的研究趋势,以期为植物果糖激酶研究提供参考.     

封面说明

正索伦山蛇绿岩是古生代存在于西伯利亚板块与华北板块之间的古亚洲洋闭合之后形成的索伦山缝合带的重要组成部分,对研究中亚造山带古亚洲洋演化具有重要的科学意义.一些学者对索伦山蛇绿岩中镁铁质-超镁铁质岩组成部分做了同位素测年和岩石地球化学研究,但是对其共生的深海远洋沉积盖层中的放射虫动物群组成及其时代研究还很薄弱,对索伦山蛇绿岩的形成时代还     

西秦岭北带泥盆系含金层段沉积环境的新认识

近年来,西泰岭北带中泥盆世地层中发现了大型和超大型微细浸染型金矿而成为热点地区,其中古地理环境则是沉积学者关注的重要研究课题。当前有两种截然不同的观点:(1)认为中泥盆世为浅海陆架至潮坪环境;(2)为半深海-深海的海底峡谷-水道-浊积扇体系。近期笔者对该组进行了详细的研究,得出与前两种观点不尽相同的认识。     

改善海洋环境的新技术

要研究海洋生态,必须采集一些海洋生物的样品进行研究.近百年来,科学家发明了多种多样的海洋生物采样器,根据不同的类型,可以采集海洋中的鱼类、浮游生物、底栖生物、微生物、贝类等.然而,由于深海环境和海面上的环境差异很大,一些生物被收集上来之后就死亡或者身体结构发生了显著的变化.为了研究真实海洋环境中的生物,美国研究人员开发出自动海洋生物分析器.     

追踪边缘海的生命史:“南海深部计划”的科学目标

国家自然科学基金重大研究计划"南海深部过程演变"简称"南海深部计划",于2011年年初启动,是我国海洋科学第一个大规模的基础研究项目.它以"构建边缘海的生命史"为主题,从现代过程和地质记录入手,解剖一个边缘海的发育史,从深海盆演化、深海沉积、生物地球化学过程3方面开展研究.在海盆演化方面,要利用现代技术重新测定南海磁异常条带,探测深部结构,争取钻探大洋壳,系统研究火山链;在深海沉积方面,要观测现代深部海流和海底沉积过程,实现深海过程研究的古今衔接,从深海沉积中提取边缘海古海洋学演变的信息;在生物地球化学方面,采用包括深潜探测在内的各种手段,认识海底溢出流体与井下流体的分布与影响,揭示微型生物在深海碳循环中的作用.与开放大洋和其他边缘海相比,南海具有研究海盆生命史的一系列优势;同时,南海的研究还将为理解亚洲和太平洋相互作用的变化提供无可替代的重要信息.     

寨卡病毒非结构蛋白NS5的结构与功能研究进展

寨卡病毒(Zika virus, ZIKV)是黄病毒科黄病毒属重要成员,因其能引起小头症、格林-巴利综合征等严重神经疾病引起了全球的关注. NS5蛋白是其基因组编码的最大非结构蛋白,主要包括N端的甲基转移酶MTase(methyltransferase)结构域和C端的RNA依赖的RNA聚合酶RdRp(RNA-dependent RNA polymerase)结构域. NS5蛋白是一个多功能蛋白,不仅负责病毒基因组的复制和加帽过程,而且参与调控宿主的多种天然免疫反应.鉴于其具备重要的生物学功能, NS5蛋白被广泛认为是抗病毒药物设计的重要靶标.近年来,寨卡病毒NS5蛋白的高分辨率结构被成功解析,其生物学功能的研究也取得了重要突破,本文就相关领域的最新进展作一简要综述.     

大洋钻探与我国古海洋学研究的国际意义

20世纪中晚期,地球科学研究所取得的一系列重要进展中,不少与国际深海钻探计划(DSDP)密切相关.几千米海水下地层记录的获得,为人们认识地球演化开辟了新的视野. 我国地学界是在20世纪下半叶通过“板块”学说的介绍而知道“深海钻探计划”的,但是,对当时的中国来说,深海研究确实是显得遥远了些.直到1985     

深海锰结核中微生物的分类及串珠状超微生物化石的研究

1994年以来,作者用偏光显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了东太平洋的深海锰结核,其中透射电子显微镜样品是采用离子减薄法制成的.这些锰结核按形态及其包壳的叠层石种类可分为表面光滑的和瘤状的两种类型.前者的包壳由微小叠层石组成,后者的包壳由奇异叠层石组成.文献[1]曾报道了锰结核中串珠状超微生物化石的首次发现,但是尚未进行分类和定名.此后,作者将另一种螺旋状超微生物化石定为太平洋螺球孢菌(新种),并认为螺球孢菌才是瘤状锰结核的包壳——奇异叠层石的真正建造者.本文是在上述基础上对深海锰结核中各种微生物按其与锰结核的关系进行分类,并对表面光滑的深海锰结核中的串珠状超微生物化石进行系统描述和定名.1 深海锰结核中微生物的分类深海锰结核可以看作为一种微生物建隆.在此建隆中发现的微生物化石种类很多,包括有孔虫、钙质超微化石、放射虫、硅藻、硅鞭毛藻、海绵骨针、蠕虫虫管、真菌以及新发现的纳米级超微生物等等.但是,上述各种微生物(除纳米级超微生物外)化石文献中报道较多,但并未涉及其在锰结核的建造中所起的不同作用.作者根据这些微生物与锰结核的关系将其分为以下4种类型:     

深海声学研究进展

水声基础研究的目的 是揭示声波在复杂海洋环境下的传播现象及物理机理,这是水声高科技装备研发与应用的基础.从深海声学规律认识及声呐应用需求出发,首先综述国外深海声学理论与实验研究进展,并简单回顾了我国水声学基础研究发展历程.过去,我国在浅海声学研究方面成果显著.1997和2012年,在第一届及第三届国际浅海声学会议上,有...     

网络仿真在高职网络教学中的应用

随着网络和信息技术的发展,使用仿真技术构筑虚拟的网络平台,以极低的成本实现对复杂网络环境进行分析与研究,已成为网络学习与研究中的重要组成部分. 文章从高职院校计算机网络实践教学入手,研究网络实践教学的过程中,常用的网络仿真软件,并对这些软件进行比较,探讨它们的仿真功能、仿真方式及应用前景.     

树轮同位素分析过程中的不确定性评价

树轮同位素分析作为一种较为新颖的高分辨率方法,它与冰芯、黄土、深海与湖泊沉积等一起成为获取古气候环境变化信息的重要技术途径.为了更准确地提取树轮同位素系列中所包含的各种信息,本文评价了样品、分析对象及测定方法的选择所带入的不确定性,从理论上论述了这种不确定性可能造成的“嗓音”大小.