厦大科研新突破：揭秘海洋氮循环奥秘！
厦大科研新突破：揭秘海洋氮循环奥秘！
近日，厦门大学在国际权威期刊《自然-通讯》上连续发表两项重要研究成果，展现了该校在海洋科学和化学领域的科研实力。这些突破性发现不仅推进了相关领域的学术研究，也为解决实际问题提供了新的思路和方法。
海洋氮循环研究：揭示光强驱动机制
在全球气候变化的背景下，海洋氮循环作为地球生态系统的关键环节，一直是科学研究的热点。厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室、海洋与地球学院氮循环研究组在这一领域取得了重要进展。
研究团队通过同位素标记技术和人工周期光强培养，揭示了光强如何塑造固氮速率的垂直分布，并驱动固氮来源氮在真光层中的不同传输路径。这一发现对于理解海洋氮循环和气候变化之间的反馈机制具有重要意义。
研究背景与发现
在寡营养的海洋区域，氮的有限供应常常是限制浮游植物生长的关键因素。固氮微生物释放的自身固定的氮（diazotroph-derived nitrogen，DDN）至水体中，后被周围生物利用（即传输过程）。这一过程有助于缓解氮的限制并支持初级生产。目前，关于DDN的释放及其在真光层内的传输过程的研究仍然不足，尤其是对释放DDN的传输去向缺乏系统了解。同时野外观测中固氮速率垂直剖面经常在30-50米出现极大值，这种垂直单峰分布的控制因子也不明晰。
关键发现
该研究基于2020-2021年在西北太平洋副热带流涡区的原位观测和实验，首次量化了真光层内固氮速率在颗粒态和溶解态的分布。原位观测结果表明：
- 总固氮速率（颗粒态与溶解态份额中固氮速率加和）垂直剖面呈现单峰分布，在大约50m处出现极大值（图1 a-b）。
图1.夏、冬季固氮速率垂直剖面
（a-b 总固氮速率；c-d溶解态份额固氮速率占比）
- 在近原位观测中，溶解态份额中的固氮速率占比3-97%，且随深度增加其占比逐渐提高（图1c-d）。进一步实验发现，释放的DDN在不同光强条件下，出现传输路径差异。在高光区域，15-33%释放的DDN被生物再吸收，转化成颗粒态的有机氮（图3a-c）；而在低光区域，大约70%释放的DDN通过硝化作用转化为溶解态的NOx-（图3 d-e）。这样的光控双通路是溶解态份额占比随深度增加而增加的主因。
图3.固氮来源氮在双层结构下两种传输路径
（a-c高光区释放的DDN流向藻类再吸收；d 低光区DDN流向NOx-储库占比；e光强驱动的硝态氮通路占比随光强下降而升高）
研究意义
该研究强调了固氮微生物释放的DDN在真光层中的重要性，并揭示了其在短时间尺度内的循环机制，尤其是在真光层底部，固氮过程与硝化相耦合。这一发现为剖析海洋中氮的动态循环提供了新的视角，有助于理解海洋氮循环和气候变化之间的重要反馈机制，也对评估海洋固氮在生物泵过程中如何响应于全球变化提出了新的挑战。
化学领域突破：异手性选择性反应新体系
在化学领域，厦门大学化学化工学院江云宝教授团队在异手性选择性反应研究中取得重要进展。该团队构建了一种新型异手性偶合反应体系，实现了显著的手性选择性，为手性化学领域提供了新的研究思路。
研究背景与创新
手性选择性反应是化学合成中的一个重要课题，而异手性选择性反应更是其中的难点。江云宝教授团队通过巧妙的设计，实现了高达84%的异手性选择性，远高于统计值50%。这一突破的关键在于他们发现了一种特殊的分子结构，能够有效传递手性信息。
研究过程与发现
有趣的是，这项研究的灵感竟然来源于一个梦境。江云宝教授梦见对苯二异硫氰酸酯与外消旋乙酰基-L-/D-苯丙氨酰肼的反应为异手性偶合。这一梦境激发了研究团队的灵感，他们通过实验验证了这一设想，并发现了其中的科学原理。
研究发现，反应产物中两个手性中心虽然相隔14个原子，但通过分子内β-转角螺旋结构和分子间螺旋性传递，实现了远程手性中心之间的联系。这种无手性助剂或催化剂条件下的显著异手性选择性反应，为手性选择性合成机制的发展提供了新的思路。
研究意义
该研究不仅在理论上深化了对手性选择性反应机制的理解，还为实际应用提供了新的可能性。通过去除优先偶合形成的异手性产物，可以实现原料的手性放大，获得更高对映体过量(ee)值，这对手性药物和材料的制备具有重要价值。
结语
这两项研究成果充分展示了厦门大学在海洋科学和化学领域的科研实力。通过持续的创新和探索，厦大科研团队不仅在学术上取得了重要突破，也为解决实际问题提供了新的思路和方法。这些成果不仅体现了厦大科研人的创新精神，更为相关领域的学术研究提供了新的视角和方向。