2016年中国海洋与湖沼十大科技进展评选揭晓

来源:央广网   发布时间:2017-01-20 13:45:41 

    近日,中国海洋湖沼学会组织海洋与湖沼领域相关单位、专家学者推荐,经学会理事投票,评选出“2016年度中国海洋与湖沼十大科技成果”。评选结果如下:
  一、虫黄藻全基因组测序完成
  甲藻是海洋生态系统中最重要的初级生产者之一。其中虫黄藻是珊瑚礁中必不可少的共生藻。许多甲藻在近海形成赤潮并产生毒素,对沿海环境,经济和人类健康造成了深远的影响。该研究在国际上首次系统完整地分析了甲藻基因组的结构特性,描绘了珊瑚虫和虫黄藻共生过程中相互作用的分子机制,为今后甲藻基因组学和珊瑚-虫黄藻共生生态系统的深入研究奠定了坚实的分子生物学基础。
  二、中尺度海气耦合对西边界流的影响
  西边界流区是中纬度海气相互作用最活跃的区域,是影响副热带海区乃至全球气候变化的关键区域。现有的气候模式对西边界流的模拟存在很大的误差,影响了对天气系统和气候变化预测的准确性。该项研究对控制西边界流的动力机制给出了新的理论解释。不同于经典的海洋环流理论认为西边界流是风生环流驱动的,该项目的研究首次提出海洋中尺度涡与大气的耦合对维持西边界流有重要作用,改变了对传统西边界流理论的认识,是对经典海洋环流理论的补充和发展,为气候模式中准确模拟西边界流提供了理论依据,对进一步模拟和预报中纬度风暴轴及其对气候变化的响应具有重要意义。同时该研究通过对海洋中尺度涡势能的定量分析首次指出海洋中尺度涡与大气的耦合是海洋涡势能耗散的主要途径(>70%)。
  三、西太平洋科学观测阵列稳定运行,规模和功能拓展再创新高
  中国科学院海洋研究所对热带西太平洋科学观测阵列进行了扩展和升级,与印度尼西亚科学院海洋研究中心合作,于2016年建成印尼海潜标观测阵列,在印尼贯穿流主通道布设的潜标达到10套。至此,中国科学院海洋研究所在热带西太平洋和印尼海域已拥有26套深海潜标组成的1个大规模潜标阵列、1个压力逆式回声仪(PIES)阵列和500余件观测设备。已累计获取连续2-4年的海洋数据,超过这一海域历史上的任何观测实验。特别是,该阵列成功观测了发生于2014-2016年期间的夭折厄尔尼诺和超强厄尔尼诺事件全过程,为该气候事件研究提供了宝贵的资料。此外,潜标数据实时化传输的世界级难题得到初步破解,应用无线水声和有线传输两种通讯方案,实现了潜标数据的实时采集并传输,将为实时监控大洋运动状况、海洋环境变化和海洋气候预报等提供数据支撑。该阵列的规模扩展和实时化升级,是我国大洋观测能力建设的新的里程碑。
  四、海洋沉积物中古菌参与碳循环的过程和机制的解析
  “深古菌”(Bathyarchaeota),是自然界分布非常广泛的一大类未培养古菌,在海洋沉积物中含量最为丰富,并且也是最活跃的类群之一。然而由于“深古菌”细胞生长异常缓慢,体积微小不宜检测,尚未能实验室培养等使得对其研究异常困难,进展非常缓慢,其地球化学和生态学功能几乎未知。上海交通大学王风平教授领导研究团队在发现并命名“深古菌”新门等研究成果的基础上,近期成功解析了“深古菌”部分类群的独特新颖的代谢方式,提出“深古菌”是海洋沉积物中碳循环和生态系统的核心驱动者。该研究成果更新和极大地拓展了对古菌代谢多样性的认识,促使重新思考和理解古菌在深部生物圈的生态地位和功能,同时也为认识早期生命的起源打开了一扇新的窗户。
  五、发现海洋涡旋对北太平洋副热带模态水形成的影响机理
  目前的海洋观测因为时空分辨率不够精细,都无法刻画海洋涡旋对模态水形成的影响过程。我国科学家在前期工作基础上,提出了涡旋可能影响模态水形成的机制,并在黑潮延伸体南侧的一个反气旋涡(147。5°E, 29。5°N)内一次性投放了17套Argo浮标,通过巧妙更改Argo浮标停留深度和上浮频率,使得浮标可以跟踪涡旋运动,实现了国际上首次用加密的浮标追踪一个涡旋长达6个月的观测,共获得3000多个刻画该涡旋的剖面数据。研究发现,反气旋涡东侧的南向流会将北部冬季深混合层中的低位涡水向南输运进入温跃层,并潜沉形成模态水。这种海洋涡旋对混合层低位涡水潜沉的贡献可以占到其总潜沉的一半以上。该成果将为改进全球气候模式提供重要的观测依据。该Argo阵列的创新性设计,为未来针对涡旋的海上观测提供了新思路,具有广泛的应用价值,目前已在国际上得到认可与好评。
  六、非模式生物基因组学关键技术取得突破
  研发了串联标签测序技术,在一个测序片段(read)实现了对多达5个以上标签同时分析,解决了2b-RAD技术无法应用于双末端测序平台的局限,使得简并基因组分析成本大大降低(单标签测序成本仅为技术改进前的十分之一)。同时,该技术也首次实现了全基因组SNP分型和DNA甲基化的同步联合分析。研发的新技术为低成本、大规模开展非模式生物特别是海洋生物基因组学及分子育种学研究提供了关键技术手段,也可应用于农作物、畜牧和模式动物等,具有广阔的应用前景。
  七、第一张贝类高密度单核苷酸多态SNP芯片构建完成
  牡蛎是世界性的经济贝类,具有显着的经济和生态价值。牡蛎基因组的高多态性为高通量基因分型工作带来了巨大挑战。借鉴模式生物和农业生物中高通量分型技术的最新进展,借助Affymetrix Axiom技术,构建了牡蛎高密度单核苷酸多态(SNP)芯片。该芯片包含190K个SNP位点,是贝类中第一张高密度,也是迄今为止密度最高的SNP分型芯片,其分型效率达到国际上同类芯片的水平。该芯片中的SNP在牡蛎基因组中分布相对均匀,且覆盖多数预测基因,同时包含了牡蛎全基因组关联分析中与糖原、氨基酸、脂肪酸、重金属等重要经济性状显着相关的位点,可实现大样本的高通量SNP基因分型,用于牡蛎的群体结构解析、遗传作图、性状的连锁和关联等分析,推动牡蛎的群体进化研究,显着降低分子遗传育种技术的应用门槛。这是我国学者继牡蛎全基因组图谱工作之后,又一项具有重要意义的研究成果。
  该SNP芯片已于2016年顺利构建完成并实现商品化,为全球相关研究人员开展牡蛎基因分型工作提供了一个高效的研究工具。
  八、深海多金属硫化物资源与环境综合调查研究取得重要进展
  首次在冲绳海槽南部的唐印热液区发现有流体活动的黑烟囱体群和热液溢流喷口,证实该区蕴藏丰富的多金属硫化物资源;在第四与那国热液区,发现硫磺喷口和出露于沉积物覆盖区的新热液喷口;同时,在八重山地堑附近采集到具黑色枕状构造的玄武质熔岩。以上发现为评价冲绳海槽多金属硫化物资源潜力、揭示冲绳海槽地质演化过程和维护国家海洋权益奠定了重要工作基础。首次对冲绳海槽唐印热液区的贻贝(Bathymodiolusplatifrons)与蛤(Conchocelebisecta)以及龟山岛热液区的螺(Anachissp。)进行了化学组成研究,揭示了生物壳体及不同组织中元素富集、分配与热液流体之间的关系,明确了生物壳体化学组成对热液活动的响应,为深入认识热液区生物记录的热液活动信息提供了研究支撑。
  九、海洋原生生物与藻类共生研究取得重要进展
  该研究发现了红色中缢虫与隐藻共生新机制,改写了红色中溢虫体内仅保留隐藻的叶绿体或细胞器进行内共生的传统认知。实现了从野外水样的宏转录组中甄别出赤潮种类的转录组数据;首次根据转录组数据描绘出共生隐藻的代谢通路图;揭示了共生隐藻的光合作用、新陈代谢、物质输送、细胞增殖等分子机制;明确隐藻以完整细胞的形式在红色中缢虫体内进行内共生;提出“红色中缢虫培育隐藻”的共生新模式:宿主帮助共生体从环境中吸收营养物质供共生细胞增殖所用,而宿主从共生体的光合产物中获益。
  十、海洋附着微生物的生态过程和生物地球化学作用研究取得新突破
  海洋颗粒物及其它固体表面附着微生物(以下简称为附着微生物)往往与海水中自由生活微生物具有不同的种类组成和生态功能,在海洋营养盐再生、生源要素循环、环境污染物降解、食物网物质、能量和遗传信息传递中发挥重要作用,并通过影响海洋生物泵储碳作用而对全球气候变化和海洋环境变化产生重要影响。海洋附着微生物群落的生态过程和生物地球化学作用是微生物海洋学研究前沿热点和难点。厦门大学党宏月教授通过自主创新及国际合作,取得了一系列有关早期海洋附着微生物群落种类组成和时间演替等重要发现。该成果综合了该领域国内外研究进展,理论分析了海洋附着微生物的遗传、生化、生理、生态、生物地球化学及组学等特征和规律,预测了海洋附着微生物对全球变化(如海水升温、酸化、缺氧和富营养化等)的响应和影响,为该领域发展和研究突破提供了系统理论基础。......查看原文:http://www.hellosea.net/news/guonei/2017-01-20/38111.html

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