毛竹冠层叶片氮素梯度分布的光驱动及水力调节机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31600503
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1607.森林培育学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Moso bamboo (Phyllostachys pubescens) is an important forest resources in South China, and its carbon sequestration capacity is more than that of the ordinary trees. Forest carbon sinks enhancement and biomass accumulation are mainly formed through the canopy photosynthesis. The bamboo yield depends mainly on the stand structure regulation and soil management, and the potential space to further enhance bamboo shoot yield through intensive management is more and more small. The relationship between canopy leaf nitrogen gradient distribution and light is an important ecological and physiological relation for the trees, which is a very good reference index to understand the best density for the different age structure of bamboo stand, and nowdays the relationship between light and nitrogen and hydraulic conductance within bamboo canopy is lack of systematic research. This project is to, basing on canopy meteorological gradient observation tower (30M ) in bamboo forest, confirm the " light -nitrogen " hypothesis applicability in bamboo forest and reveal the light drive mechanism for leaf nitrogen gradient distribution within the bamboo canopy, according to the correlation between the light gradient distribution and the leaf biochemical properties, such as leaf area, leaf nitrogen content per unit leaf area and leaf nitrogen fractions content changes, within the canopy in different growth stages of bamboo. Based the proportional and mutual relations among leaf hydraulic conductivity, nitrogen content and light within the canopy, this study is to reveal the co-regulation mechanism of light and water for canopy leaf nitrogen gradient distribution. Through the correlation analysis among the canopy leaf gas exchange, chlorophyll fluorescence parameters, leaf nitrogen biochemical components content and the hydraulic conductance, this project will clear the influence of canopy " light –nitrogen- hydraulic conduntance " driving mechanism on canopy photosynthesis. The study will fill the research blank of Moso bamboo canopy photosynthesis, and provide scientific basis for sustainable and efficient nutrient and water management philosophy, technology improvement and carbon sequestration enhancement techniques for Moso bamboo ecological system in China.
毛竹(phyllostachys pubescens)是重要森林资源。目前提高毛竹单产主要依赖林分结构调控和土壤管理,通过集约经营进一步提高竹材、笋产量的潜力空间越来越小。冠层叶片氮素梯度分布和光照、叶片水力导度关系是树木重要的生理生态关系,是竹林造林质量提升、不同年龄结构组成需要最佳密度控制的很好参考指标,迄今对毛竹冠层“光-氮”关系及其水力调节机制缺乏系统研究。项目通过对不同生长发育阶段毛竹冠层内光辐射梯度分布特征、气孔行为及其与冠层叶片氮组分含量变化的相关性分析,应用实际系统观测数据,揭示冠层叶片氮素梯度分布光驱动机制,建立毛竹“光-氮”假说;基于毛竹冠层内叶片水力导度、氮素含量和光照三者优化协同分配关系,进一步阐明和揭示冠层叶片氮素梯度分布的光、水协同调节机制。冠层“光-氮-水力导度”理论将为揭示毛竹林生态系统光、水、氮素群落发展与生长理论基础、建立科学栽培技术提供重要理论依据。

结项摘要

毛竹是重要森林资源。目前提高毛竹单产主要依赖林分结构调控和土壤管理,通过集约经营进一步提高竹材、笋产量的潜力空间越来越小。冠层叶片氮素梯度分布和光照、叶片水力导度关系是树木重要的生理生态关系,是竹林造林质量提升、不同年龄结构组成需要最佳密度控制的很好参考指标,迄今对毛竹冠层“光-氮”关系及其水力调节机制缺乏系统研究。项目通过不同生长发育阶段毛竹冠层内光辐射梯度分布特征、气孔行为及与冠层叶片氮含量变化的相关性分析,应用实际系统观测数据,发现毛竹叶片氮素含量随冠层呈垂直梯度分布,与叶片最大净光合速率梯度分布显著相关,氮素垂直分布梯度的尖削度受生长季节影响。自然生长下,叶片氮素含量在春季和冬季有随着冠层高度增加而下降的趋势,而夏季和秋季其含量基本随着冠层高度增加而增加。与自然生长毛竹相比,截雨干旱改变了不同年龄毛竹叶片氮素含量竹龄差异随季节的变化。阐明了毛竹叶片和冠层水平光合特性、叶绿素、氮素时空分布格局及其与太阳辐射、温度、湿度等关键气象因子梯度分布的耦合关系,发现叶片光合速率、水分利用效率与太阳辐射、温度和湿度相关性较高,且受季节影响。研究印证了“光-氮”假说在毛竹的适用性,揭示了叶片氮素梯度分布的光驱动机制,建立毛竹“光-氮”假说。研究发现各生长季节,不同林龄个体叶片氮素含量、比叶重随冠层高度垂直变化趋势与叶片Pn日均值的垂直变化趋势一致。研究认为,毛竹不同冠层部位叶片通过改变形态、氮素含量来适应不同生长季节生长环境的变化,以便充分利用光能提高光合能力。毛竹叶片水势冠层梯度分布受生长季节和竹龄大小显著影响,通过截雨模拟干旱试验可改变其冠层梯度分布模式;毛竹叶片氮素时空分布与叶片含水量、叶片水势及土壤含水量显著正相关。基于毛竹冠层内叶片水力导度、氮素含量和光照三者优化协同分配关系,进一步阐明和揭示冠层叶片氮素梯度分布的光、水协同调节机制。冠层“光-氮-水力”理论将为揭示毛竹林生态系统光、水、氮素群落发展与生长理论基础、建立科学栽培技术提供重要理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
模拟干旱下毛竹叶片水势的动态变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    林业科学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹永慧;周本智;倪霞;葛晓改;王小明
  • 通讯作者:
    王小明
冠层高度对毛竹叶片光合生理特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    西北植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹永慧;周本智;王小明;顾连宏
  • 通讯作者:
    顾连宏
Metabolic profiles of moso bamboo in response to drought stress in a field investigation
野外调查中毛竹响应干旱胁迫的代谢特征
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.137722
  • 发表时间:
    2020-06-10
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Tong, Ran;Zhou, Benzhi;Jiang, Lina
  • 通讯作者:
    Jiang, Lina
毛竹比叶质量时空变化及对截雨干旱的响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    林业科学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹永慧;周本智;葛晓改;倪霞;王小明
  • 通讯作者:
    王小明

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其他文献

PEG模拟干旱对毛竹种子萌发及生长生理特性的影响
  • DOI:
    10.13275/j.cnki.lykxyj.2018.06.007
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    林业科学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨振亚;周本智;周燕;葛晓改;王小明;曹永慧
  • 通讯作者:
    曹永慧
干旱对杉木幼苗根系构型及非结构性碳水化合物的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨振亚;周本智;陈庆标;葛晓改;王小明;曹永慧;童冉;石洋
  • 通讯作者:
    石洋
生物质炭添加对毛竹林土壤呼吸及温度敏感性的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    植物生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛晓改;周本智;肖文发;王小明;曹永慧
  • 通讯作者:
    曹永慧

其他文献

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曹永慧的其他基金

干旱驱动下毛竹水力传输障碍及碳饥饿研究
  • 批准号:
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    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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    58 万元
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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

        graph TD
          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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