海洋科技

血蚶基因组揭示软体动物血红性状的起源和演化

中国海洋大学海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室包振民院士团队与浙江万里学院林志华研究员团队合作，在动物血红性状起源演化解析方面取得进展。相关成果发表于Molecular Biology and Evolution。蚶科贝类（俗称血蚶）是为数不多具有红色血液的软体动物类群，是研究无脊椎动物血红性状起源和演化的良好动物模型。该研究发现蚶科贝类Hb和脊椎动物Hb共同起源于单一祖先基因，突破了国际学界关于无脊椎动物血红性状为“独立起源演化”的传统认知。研究结果揭示了软体动物Hb基因簇的起源演化历程，也为理解动物血红性状的宏观起源演化提供了认知基础。

A）泥蚶高质量全基因组精细图谱；B）珠蛋白家族在软体动物类群中的分布模式；C）蚶类与脊椎动物Hb基因簇侧翼基因的共线性对应（图片来源于中国海洋大学网站）

南海构造演化研究

南方科技大学海洋科学与工程系杨挺团队利用海底地震仪台阵观测数据，揭示了南海的扩张洋中脊在闭合前洋壳增生和岩浆活动的特征。相关成果发表于Geophysical Research Letters。在接近残留洋脊的站位，也就是洋脊扩张的最后阶段，地壳厚度显著减薄，生成新洋壳的岩浆供应量显著下降。在这种扩张速率下，沿着洋中脊，很容易形成裂隙和断层。通过这些断层和裂隙，海水进入地幔顶部并与之反应，形成了一种新的岩石类型，随着断层的演化而显露于海底。这些新岩石具有非常高的纵横波波速比。该研究提升了对于南海全程演化的认识水平，为理解全球洋中脊的演化过程和岩浆供给模式提供研究基础。

全球海洋变暖2020年度报告

中国科学院大气物理研究所、海洋大科学研究中心成里京、朱江，国家海洋环境预报中心于福江等全球13家单位研究者发布全球海洋变暖2020年度报告。相关成果发表于Advances in Atmospheric Sciences。这是国际第一份涵盖2020整年的全球海洋环境（温盐）变化研究报告。研究指出：2020年海洋升温持续，成为有现代海洋观测记录以来海洋最暖的一年；同时，海洋“咸变咸，淡变淡”的盐度变化态势加剧，海水垂向层化持续加强。研究团队同时发布了两个国际机构的2020年海洋热含量数据，以及2020年全球海洋盐度和层结IAP/CAS数据。

南海对中国降水变化的重要性研究

中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）王春在研究团队与合作者揭示了南海经向水汽输运对于中国降水，尤其是华南降水变化特性的影响及其物理机制。相关成果发表于Climate Dynamics。华南降水主要分为前后两个汛期：前汛期（4—6月）和后汛期（7—9月）。研究指出，在华南前汛期，西北太平洋副热带高压的位置较为靠南，当西太副高增强和西伸时，会在菲律宾海上空形成一个异常反气旋，导致南海可以向北输送更强的水汽到华南区域并辐合形成降水。后汛期时副高有减弱和东撤，会在华南上空形成一个异常气旋，阻碍水汽从北边界流出华南。

深海潜水器耐压舱用钛合金保载疲劳研究

中国科学院力学研究所孙成奇与合作者发现耐压舱钛合金的3种保载疲劳失效模式，即疲劳失效、延性失效以及疲劳与延性混合失效。相关成果发表于Journal of Materials Science & Technology。保载与疲劳载荷的相互作用不但加速了试样的失效，还导致了不同失效模式之间的竞争。保载疲劳寿命与第一周次累积最大应变有关，二者在双对数坐标下呈近似线性关系，间歇加载时间对钛合金的保载疲劳行为没有影响。实验结果和理论分析揭示了钛合金的保载疲劳机理，即保载产生的塑性变形增大了试样的实际应力，这促进了已形成裂纹或损伤的扩展，同时疲劳载荷部分导致的局部塑性应变增大了保载疲劳塑性应变的累积。

（a）“奋斗者号”潜水器;（b）耐压舱;（c）常规疲劳波形;（d）保载疲劳波形（图片来源于中国科学院力学研究所网站）

保载疲劳3种失效模式。A-1～A-4：疲劳失效；B-1～B-4：延性失效；C-1～C-4：混合失效（图片来源于中国科学院力学研究所网站）

脊椎动物水生到陆生演化过程中的遗传创新基础

中国科学院水生生物研究所何舜平、中国科学院昆明动物研究所王文与合作者解析了肺鱼的全基因组序列，其高达400多亿对碱基（40Gb）的基因组，是人类（3Gb）的十多倍，为迄今人类所测序的最大的基因组序列。相关成果发表于Cell。肺鱼拥有5000多个超过1Mb的长基因，而人类只有91个。肺鱼最长基因长达18Mb，人类最长基因为2.8Mb。然而，肺鱼的这些超长基因表达水平与短基因和其他物种的同源基因相似，提示肺鱼进化出了高效转录这些超长基因的机制。结合组学和实验验证发现，脊椎动物从水生到陆生的演化经历了三步重要的遗传创新过程。

贝类基因组演化研究进展

中国科学院海洋研究所杨红生与国内外合作者完成了硬壳蛤Mercenaria mercenaria全基因组精细参考图谱的绘制，揭示了双壳纲贝类凋亡抑制因子IAP基因大规模扩张与分化现象。相关成果发表于BMC Biology。硬壳蛤，又称美洲帘蛤，其自然栖息地位于北美大西洋沿岸，具有肉质鲜美、生长快、抗逆性强等特点。硬壳蛤基因组存在较为显著的IAP基因家族大规模扩张现象，拥有159个拷贝，远超人类、模式动物的拷贝数（<10拷贝）。硬壳蛤IAP通过谱系特异性的串联重复和逆转录的方式发生扩张，并利用结构域的改组迅速发生结构和功能分化。

外源磷添加降低热带海岸带森林微生物残体对土壤有机碳库的贡献

中国科学院华南植物园生态中心李悦、刘占锋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。相关成果发表于Global Change Biology。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。研究结果表明，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。