2016年度中國海洋與湖沼十大科技進展評選揭曉

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時間:2017-01-19  來源:中國海洋湖沼學會文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,中國海洋湖沼學會組織海洋與湖沼領域相關單位、專家學者推薦,經學會理事投票,評選出“2016年度中國海洋與湖沼十大科技成果”。評選結果如下: 

  一、 蟲黃藻全基因組測序完成 

  甲藻是海洋生態系統中最重要的初級生產者之一。其中蟲黃藻是珊瑚礁中必不可少的共生藻。許多甲藻在近海形成赤潮并產生毒素,對沿海環境,經濟和人類健康造成了深遠的影響。該研究在國際上首次系統完整地分析了甲藻基因組的結構特性,描繪了珊瑚蟲和蟲黃藻共生過程中相互作用的分子機制,為今后甲藻基因組學和珊瑚-蟲黃藻共生生態系統的深入研究奠定了堅實的分子生物學基礎。 

  該研究成果于2016年發表在《Science》上。 

  主要完成人:林森杰等 

   

  二、 中尺度海氣耦合對西邊界流的影響 

  西邊界流區是中緯度海氣相互作用最活躍的區域,是影響副熱帶海區乃至全球氣候變化的關鍵區域。現有的氣候模式對西邊界流的模擬存在很大的誤差,影響了對天氣系統和氣候變化預測的準確性。該項研究對控制西邊界流的動力機制給出了新的理論解釋。不同于經典的海洋環流理論認為西邊界流是風生環流驅動的,該項目的研究首次提出海洋中尺度渦與大氣的耦合對維持西邊界流有重要作用,改變了對傳統西邊界流理論的認識,是對經典海洋環流理論的補充和發展,為氣候模式中準確模擬西邊界流提供了理論依據,對進一步模擬和預報中緯度風暴軸及其對氣候變化的響應具有重要意義。同時該研究通過對海洋中尺度渦勢能的定量分析首次指出海洋中尺度渦與大氣的耦合是海洋渦勢能耗散的主要途徑(>70%)。  

  該研究成果于2016年發表在《Nature》上。 

  主要完成人:馬曉慧,吳德星,林霄沛,吳立新 

 

  三、 西太平洋科學觀測陣列穩定運行,規模和功能拓展再創新高 

  中國科學院海洋研究所對熱帶西太平洋科學觀測陣列進行了擴展和升級,與印度尼西亞科學院海洋研究中心合作,于2016年建成印尼海潛標觀測陣列,在印尼貫穿流主通道布設的潛標達到10套。至此,中國科學院海洋研究所在熱帶西太平洋和印尼海域已擁有26套深海潛標組成的1個大規模潛標陣列、1個壓力逆式回聲儀(PIES)陣列和500余件觀測設備。已累計獲取連續2-4年的海洋數據,超過這一海域歷史上的任何觀測實驗。特別是,該陣列成功觀測了發生于2014-2016年期間的夭折厄爾尼諾和超強厄爾尼諾事件全過程,為該氣候事件研究提供了寶貴的資料。此外,潛標數據實時化傳輸的世界級難題得到初步破解,應用無線水聲和有線傳輸兩種通訊方案,實現了潛標數據的實時采集并傳輸,將為實時監控大洋運動狀況、海洋環境變化和海洋氣候預報等提供數據支撐。該陣列的規模擴展和實時化升級,是我國大洋觀測能力建設的新的里程碑。 

  主要完成人:王凡、袁東亮、汪嘉寧、王錚、胡敦欣 

 

  四、 海洋沉積物中古菌參與碳循環的過程和機制的解析 

  “深古菌”(Bathyarchaeota),是自然界分布非常廣泛的一大類未培養古菌,在海洋沉積物中含量最為豐富,并且也是最活躍的類群之一。然而由于“深古菌”細胞生長異常緩慢,體積微小不宜檢測,尚未能實驗室培養等使得對其研究異常困難,進展非常緩慢,其地球化學和生態學功能幾乎未知。上海交通大學王風平教授領導研究團隊在發現并命名“深古菌”新門等研究成果的基礎上,近期成功解析了“深古菌”部分類群的獨特新穎的代謝方式,提出“深古菌”是海洋沉積物中碳循環和生態系統的核心驅動者。該研究成果更新和極大地拓展了對古菌代謝多樣性的認識,促使重新思考和理解古菌在深部生物圈的生態地位和功能,同時也為認識早期生命的起源打開了一扇新的窗戶。 

  該研究成果于2016年發表于《Nature Microbiology》上。該論文被《Science》主編挑選進行介紹推薦(Editors summary; Faculty1000大力推薦(3 stars exceptional) 

  主要完成人:王風平,何瑩、李猛 

   

  五、 發現海洋渦旋對北太平洋副熱帶模態水形成的影響機理 

  目前的海洋觀測因為時空分辨率不夠精細,都無法刻畫海洋渦旋對模態水形成的影響過程。我國科學家在前期工作基礎上,提出了渦旋可能影響模態水形成的機制,并在黑潮延伸體南側的一個反氣旋渦(147.5°E, 29.5°N)內一次性投放了17Argo浮標,通過巧妙更改Argo浮標停留深度和上浮頻率,使得浮標可以跟蹤渦旋運動,實現了國際上首次用加密的浮標追蹤一個渦旋長達6個月的觀測,共獲得3000多個刻畫該渦旋的剖面數據。研究發現,反氣旋渦東側的南向流會將北部冬季深混合層中的低位渦水向南輸運進入溫躍層,并潛沉形成模態水。這種海洋渦旋對混合層低位渦水潛沉的貢獻可以占到其總潛沉的一半以上。該成果將為改進全球氣候模式提供重要的觀測依據。該Argo陣列的創新性設計,為未來針對渦旋的海上觀測提供了新思路,具有廣泛的應用價值,目前已在國際上得到認可與好評。 

  該研究成果已于2016年發表在《Nature Communications》上。 

  主要完成人:李培良、許麗曉、謝尚平、劉秦玉、劉聰 

   

  六、 非模式生物基因組學關鍵技術取得突破 

  研發了串聯標簽測序技術,在一個測序片段(read)實現了對多達5個以上標簽同時分析,解決了2b-RAD技術無法應用于雙末端測序平臺的局限,使得簡并基因組分析成本大大降低(單標簽測序成本僅為技術改進前的十分之一)。同時,該技術也首次實現了全基因組SNP分型和DNA甲基化的同步聯合分析。研發的新技術為低成本、大規模開展非模式生物特別是海洋生物基因組學及分子育種學研究提供了關鍵技術手段,也可應用于農作物、畜牧和模式動物等,具有廣闊的應用前景。 

  該研究成果于2016年發表在《Nature Protocols》上。 

  主要完成人:王師、包振民等 

   

  七、 第一張貝類高密度單核苷酸多態SNP芯片構建完成 

  牡蠣是世界性的經濟貝類,具有顯著的經濟和生態價值。牡蠣基因組的高多態性為高通量基因分型工作帶來了巨大挑戰。借鑒模式生物和農業生物中高通量分型技術的最新進展,借助Affymetrix Axiom技術,構建了牡蠣高密度單核苷酸多態(SNP)芯片。該芯片包含190KSNP位點,是貝類中第一張高密度,也是迄今為止密度最高的SNP分型芯片,其分型效率達到國際上同類芯片的水平。該芯片中的SNP在牡蠣基因組中分布相對均勻,且覆蓋多數預測基因,同時包含了牡蠣全基因組關聯分析中與糖原、氨基酸、脂肪酸、重金屬等重要經濟性狀顯著相關的位點,可實現大樣本的高通量SNP基因分型,用于牡蠣的群體結構解析、遺傳作圖、性狀的連鎖和關聯等分析,推動牡蠣的群體進化研究,顯著降低分子遺傳育種技術的應用門檻。這是我國學者繼牡蠣全基因組圖譜工作之后,又一項具有重要意義的研究成果。 

  SNP芯片已于2016年順利構建完成并實現商品化,為全球相關研究人員開展牡蠣基因分型工作提供了一個高效的研究工具。 

  主要完成人:張國范、李莉、亓海剛、宋凱、許飛 

   

  八、 深海多金屬硫化物資源與環境綜合調查研究取得重要進展 

  首次在沖繩海槽南部的唐印熱液區發現有流體活動的黑煙囪體群和熱液溢流噴口,證實該區蘊藏豐富的多金屬硫化物資源;在第四與那國熱液區,發現硫磺噴口和出露于沉積物覆蓋區的新熱液噴口;同時,在八重山地塹附近采集到具黑色枕狀構造的玄武質熔巖。以上發現為評價沖繩海槽多金屬硫化物資源潛力、揭示沖繩海槽地質演化過程和維護國家海洋權益奠定了重要工作基礎。首次對沖繩海槽唐印熱液區的貽貝(Bathymodiolusplatifrons)與蛤(Conchocelebisecta)以及龜山島熱液區的螺(Anachissp.)進行了化學組成研究,揭示了生物殼體及不同組織中元素富集、分配與熱液流體之間的關系,明確了生物殼體化學組成對熱液活動的響應,為深入認識熱液區生物記錄的熱液活動信息提供了研究支撐。 

  該研究成果于2016年發表在《Ore Geology Reviews》和《Journal of Marine Systems》上。 

  主要完成人:曾志剛,陳帥,王曉媛,殷學博,齊海燕 

   

  九、 海洋原生生物與藻類共生研究取得重要進展 

  該研究發現了紅色中縊蟲與隱藻共生新機制,改寫了紅色中溢蟲體內僅保留隱藻的葉綠體或細胞器進行內共生的傳統認知。實現了從野外水樣的宏轉錄組中甄別出赤潮種類的轉錄組數據;首次根據轉錄組數據描繪出共生隱藻的代謝通路圖;揭示了共生隱藻的光合作用、新陳代謝、物質輸送、細胞增殖等分子機制;明確隱藻以完整細胞的形式在紅色中縊蟲體內進行內共生;提出“紅色中縊蟲培育隱藻”的共生新模式:宿主幫助共生體從環境中吸收營養物質供共生細胞增殖所用,而宿主從共生體的光合產物中獲益。 

  該研究成果于2016年發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》上。 

  主要完成人:邱大俊,林森杰,黃良民 

   

  十、 海洋附著微生物的生態過程和生物地球化學作用研究取得新突破 

  海洋顆粒物及其它固體表面附著微生物(以下簡稱為附著微生物)往往與海水中自由生活微生物具有不同的種類組成和生態功能,在海洋營養鹽再生、生源要素循環、環境污染物降解、食物網物質、能量和遺傳信息傳遞中發揮重要作用,并通過影響海洋生物泵儲碳作用而對全球氣候變化和海洋環境變化產生重要影響。海洋附著微生物群落的生態過程和生物地球化學作用是微生物海洋學研究前沿熱點和難點。廈門大學黨宏月教授通過自主創新及國際合作,取得了一系列有關早期海洋附著微生物群落種類組成和時間演替等重要發現。該成果綜合了該領域國內外研究進展,理論分析了海洋附著微生物的遺傳、生化、生理、生態、生物地球化學及組學等特征和規律,預測了海洋附著微生物對全球變化(如海水升溫、酸化、缺氧和富營養化等)的響應和影響,為該領域發展和研究突破提供了系統理論基礎。 

  該成果2016年在《Microbiology and Molecular Biology ReviewsSCI IF: 14.167)》發表,據Web of Science統計,當年被SCI收錄文章引用16次左右。 

  主要完成人:黨宏月 

   

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