成土早期微生物碳需求对土壤有机磷矿化的驱动作用

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基本信息

  • 批准号：
    41701288
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    王吉鹏
  • 依托单位：
    成都理工大学
  • 学科分类：
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

During the early stage of soil development, mineralization of soil organic phosphorus (P; organic P, Po) mediated by microbes is a major source of bioavailable P, and it is necessary to decipher the driving effects of microbial carbon (C) demand for a better understanding of Po mineralization. In this proposed project, the 120-year-old Hailuogou chronosequence in Gongga Mountain is selected, and field soil surveys and laboratory soil incubation experiments will be conducted to investigate the driving effects of microbial C demand on soil Po mineralization. Soil enzyme analysis will be used to study the influence of microbial C demand on potential Po mineralization rate; microbial stoichiometry survey, nutrient addition experiment and oxygen isotope analysis of soil phosphate will be used to study the influence of microbial C demand on the fate of Po mineralization products; based on these data, the driving effects of microbial C demand on Po mineralization during the early stage of soil development will be illuminated. The proposed project will contribute to a better understanding of soil Po mineralization during the early stage of soil development, and will also help to link soil P transformation to plant succession and provide a theoretical basis for the efficient and stable vegetation restoration of bare lands.
微生物参与的土壤有机磷（P）矿化是成土早期生物有效态P的重要来源。阐明微生物碳（C）需求对土壤有机P矿化的驱动作用是理解成土早期土壤有机P矿化机理的关键。本项目拟选取贡嘎山海螺沟冰川退缩区土壤年代序列（约120年），开展野外土壤调查和室内土壤培养实验，研究微生物C需求对土壤有机P矿化的驱动作用。通过土壤酶活性分析，评估微生物C需求对土壤有机P潜在矿化速率的影响；通过土壤微生物化学计量比调查、养分添加实验和土壤磷酸根氧同位素测定，评估微生物C需求对土壤有机P矿化产物归趋的影响；最终阐明成土早期微生物C需求对土壤有机P矿化的驱动作用。研究结果有助于加深对成土早期土壤有机P矿化机理的理解，也为认识成土早期土壤P转化和植被演替的联系，实现裸地植被快速和稳定的恢复提供理论支持。

结项摘要

土壤有机磷（P）在成土早期即成为生物有效态P的重要来源，而其矿化机理尚不清楚。本研究基于海螺沟冰川退缩区原生演替序列，利用生态化学计量、稳定同位素等技术手段研究成土早期土壤有机P矿化的驱动机制。研究结果表明海螺沟冰川退缩区微生物的P养分状况相对碳（C）充足，而微生物在P充足的条件下仍表现出高于全球平均水平的有机P潜在矿化速率。土壤稳定同位素组成和有机质计量比显示微生物优先矿化含P有机质以获取C源，支持了微生物C需求驱动土壤有机P矿化的假设。对土壤P库和P循环通量的研究显示，微生物量P周转是土壤中含P有机质的重要来源。微生物量P周转过程中发生的有机P净矿化为植物生长提供了生物有效态P，可部分解释海螺沟冰川退缩区快速的植被演替。本研究进一步探讨了土壤有机P矿化的分子调控机质，发现海螺沟冰川退缩区碱性磷酸酶基因（phoD）丰度与碱性磷酸酶活性呈显著正相关，说明有机P的矿化受磷酸酶基因潜力的影响。下一步研究需进一步建立磷酸酶基因-磷酸酶活性的联系，解释野外条件下微生物生产磷酸酶的机制。此外，本研究结果表明演替初期植物P养分状况相对充足，而N为植物生长的主要限制因子。为进一步解释植被快速演替机制，本研究分析了成土早期生物固氮速率及其影响因子，并优化了土壤亮氨酸肽酶的测定方法。综上所述，本研究初步揭示了成土早期土壤有机P的矿化机理，并从土壤P和N供给的角度解释了海螺沟冰川退缩区发生快速植被演替的原因。研究结果有助于认识冰川退缩后土壤微生物参与的元素生物地球化学循环过程，也可为因冰川退缩和工程措施而不断增多的亚高山裸地实现快速而稳定的生态恢复提供支撑。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Energetic supply regulates heterotrophic nitrogen fixation along a glacial chronosequence
能量供应沿着冰川时间顺序调节异养固氮
  • DOI：
    10.1016/j.soilbio.2021.108150
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Soil Biology and Biochemistry
  • 影响因子：
    9.7
  • 作者：
    Wang Jipeng;Wu Yanhong;Li Jingji;He Qingqing;Zhu He;Bing Haijian
  • 通讯作者：
    Bing Haijian
Microplate fluorimetric assay of soil leucine aminopeptidase activity: alkalization is not needed before fluorescence reading
微孔板荧光法测定土壤亮氨酸氨肽酶活性：荧光读数前无需碱化
  • DOI：
    10.1007/s00374-019-01419-x
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Biology and Fertility of Soils
  • 影响因子：
    6.5
  • 作者：
    Wang Jipeng;Huang Shunyu;He Qingqing;Bing Haijian;Chen Xiao;Zhang Xifeng;Tian Xin;Zhou Jun;Wilcke Wolfgang;Wu Yanhong
  • 通讯作者：
    Wu Yanhong
Soil microbes become a major pool of biological phosphorus during the early stage of soil development with little evidence of competition for phosphorus with plants
在土壤发育的早期阶段，土壤微生物成为生物磷的主要库，几乎没有证据表明它们与植物竞争磷
  • DOI：
    10.1007/s11104-019-04329-x
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    PLANT AND SOIL
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Wang Jipeng;Wu Yanhong;Zhou Jun;Bing Haijian;Sun Hongyang;He Qingqing;Li Jingji;Wilcke Wolfgang
  • 通讯作者：
    Wilcke Wolfgang
Effects of pioneer N-2-fixing plants on the resource status and establishment of neighboring non-N-2-fixing plants in a newly formed glacier floodplain, eastern Tibetan Plateau
青藏高原东部新形成的冰川洪泛区先锋固氮植物对邻近非固氮植物资源状况和建立的影响
  • DOI：
    10.1007/s11104-020-04462-y
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Plant and Soil
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Wang Jipeng;He Qingqing;Wu Yanhong;Zhu He;Sun Hongyang;Zhou Jun;Wang Dongpo;Li Jingji;Bing Haijian
  • 通讯作者：
    Bing Haijian

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其他文献

海螺沟冰川退缩区土壤元素分布特征及影响因素
  • DOI：
    10.16089/j.cnki.1008-2786.000269
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    山地学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    何清清;邴海健;吴艳宏;王吉鹏;周俊;孙宏洋;祝贺
  • 通讯作者：
    祝贺
青藏高原东麓贡嘎山东坡土壤中Pb的来源解析
  • DOI：
    10.13198/j.issn.1001-6929.2015.09.14
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    环境科学研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李睿;吴艳宏;邴海健;周俊;王吉鹏;梁建宏
  • 通讯作者：
    梁建宏
日本血吸虫醛糖还原酶基因RNA干扰效应的初步研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    中国寄生虫学与寄生虫病杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    徐斌;刘建;王吉鹏;胡薇
  • 通讯作者：
    胡薇
外源铅污染对紫色土中微生物酶活性的影响研究
  • DOI：
    10.15985/j.cnki.1001-3865.2018.10.004
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    环境污染与防治
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邓代莉;石清清;薛圣炀;马晋;王吉鹏;蒲生彦
  • 通讯作者：
    蒲生彦
植物残体对青藏高原高寒草甸土壤、微生物和胞外酶C:N:P化学计量特征的影响
  • DOI：
    10.13287/j.1001-9332.202301.008
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    应用生态学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    肖向前;张海阔;冯娅斯;王吉鹏;梁辰飞;陈有超;朱高荻;蔡延江
  • 通讯作者：
    蔡延江

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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