典型区域水稻耕作层土壤"溶解性有机质与地杆菌属铁呼吸菌"的多样性特征及其生态关联性

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41673081
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    72.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0312.生物地球化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Soil dissolved organic matter (DOM) is an important electron shuttle for Geobacter-related dissimilatory iron-reducing bacteria (G.-FeRB) in paddy field ecosystem. The co-existence of soil DOM and the G.-FeRB complex plays a important role in regulating the bioavailability of heavy metals and nutrients, the biodegradation of organic pollutants, and the generation of greenhouse gases. However, due to the structural complexity of DOM chemistry and diversity of the G.-FeRB community, the ecological linkages between soil DOM and G.-FeRB over a broad spatial range is poorly understood. This knowledge gap hinders the development of cost-effective strategies for fortifying the health of the paddy field ecosystem. This proposal will explore three groups of paddy field soil with significant differences in geographical features, climate condition, and soil biogeochemistry across China, including the HongHe plateau terrace paddy fields (Vertical climate) in YuNang province, the paddy fields around the TaiHu basin (Subtropical climate), and the paddy fields in SanJiang plain in HeRongJiang province (Temperate climate). Topsoil from these ecosystems will be sampled during the blooming phase of rice tilling. The main goals of this proposal are: 1) to understand the molecular diversity of DOM (or chemodiversity) and to illustrate the geographic variability and spatial features of soil DOM chemodiversity; 2) to identify the strain specific diversity of the G.-FeRB populations and ecological functions using Shannon entropy oligotyping, and to determine the biogeographic structure of these populations; 3) to calculate the space-dependent ecological linkages among the chemodiversity of DOM, diversity of G.-FeRB, and environmental parameters by using local similarity correlations and network analysis, so as to reveal the correlative interactions that define local and national-scale biogeographic structure; 4) to discuss the optimal strategies for soil DOM dynamic and G.-FeRB activities, so as to develop proposals to enhance the health of the paddy field ecosystem. The purpose of this proposal is to provide new insights into the co-occurrence of soil DOM and G.-FeRB for improving regional agricultural and ecological sustainability.
水稻土壤地杆菌属铁呼吸菌(G.-FeRB)的能量代谢常需要溶解性有机质(DOM)作为电子穿梭体来协助完成,并调控金属与养分有效性、有机污染物降解及温室气体产生等过程。由于土壤DOM分子组分的复杂性与G.-FeRB菌群的多样性,两者是否存在规律性的生态关联性尚不清楚。因此,本项目选取云南哈尼梯田、环太湖、东北三江平原等地理与人类活动显著差异的水稻区,重点开展:1)基于超高分辨质谱(FT-ICR-MS)技术,在分子层面阐述土壤DOM化学多样性(Chemodiversity)及其区域差异化特征;2)基于Oligotype配型识别,深入到亚种水平揭示土壤G.-FeRB菌群结构与功能多样性及其区域差异化特征;3)基于局部相似-网络分析,阐明“G.-FeRB菌与DOM”之间多元化、趋势性及相对强度的复杂生态关联性及其区域差异化规律。本项目可从G.-FeRB菌与DOM协同调控的机理服务绿色高效农业生产。

结项摘要

微生物介导了水稻土中的各种生物地球化学过程,溶解性有机质(DOM)在水稻土的生物地球化学过程中也扮演着重要角色。水稻土壤地杆菌属异化铁还原菌(G.-FeRB)需要溶解性有机质(DOM)作为电子穿梭体完成能量代谢,并调控重金属与养分有效性、污染物降解及温室气体产生等过程。据此,本研究选取我国三江平原、两湖平原、太湖平原和哈尼梯田四个典型的水稻种植区,重点开展:1)基于化学多样性(Chemodiversity)原理揭示DOM电子转移潜力及其空间变化特征;2)基于Oligotype配型阐述G.-FeRB菌深入到亚种水平的种群与功能多样性特征及其空间变化趋势;3)基于局部相似-网络分析,可视化地阐明土壤“G.-FeRB菌与DOM”在地理尺度上生态关联性的多元化特征、指向性趋势、及强弱度水平。研究发现:1)水稻土微生物与非水稻土相比具有显著更低α多样性(丰富度、多样性和均匀度),水稻土微生物共现网络中的大多数相互关系都是独特的;同时,水稻土微生物共现或互斥关系具有显著的区域性特征;2)DOM分子组成与微生物群落一样,也具有显著的地理分布模式;且该模式亦由地理距离、月均降水、pH、年均温度、海拔高度等环境因子,以及微生物群落组成特征所驱动,DOM分子组成的β多样性特征也可解释最多的微生物β多样性变化;3)DOM分子中,多肽、糖类和不饱和脂肪族化合物分子丰度的增加,以及多酚和多环芳烃化合物分子丰度的减少,与一些微生物(如属Syntrophobacterales、Thermoleophilia、Geobacter,所有产甲烷菌属等)的丰度变化显著相关。这些DOM分子的变化还与微生物代谢通路(如厌氧固碳、糖酵解、木质素分解、发酵和产甲烷等)的变化相关。本研究所得结果或结论为深入揭示长期人类活动影响下的土壤微生物群落的构建规律,以及微生物群落与DOM分子组成的生态关联本质具有重要科学意义。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Phosphorus fertilization alters complexity of paddy soil dissolved organic matter
施磷改变水稻土溶解性有机质的复杂性
  • DOI:
    10.1016/s2095-3119(20)63215-4
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Journal of Integrative Agriculture
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    ZHANG Zhi-jian;Xian-Zhe Wang;LIANG Lu-yi
  • 通讯作者:
    LIANG Lu-yi
The chemodiversity of paddy soil dissolved organic matter correlates with microbial community at continental scales.
水稻土溶解有机质的化学多样性与大陆尺度的微生物群落相关
  • DOI:
    10.1186/s40168-018-0561-x
  • 发表时间:
    2018-10-19
  • 期刊:
    Microbiome
  • 影响因子:
    15.5
  • 作者:
    Li HY;Wang H;Wang HT;Xin PY;Xu XH;Ma Y;Liu WP;Teng CY;Jiang CL;Lou LP;Arnold W;Cralle L;Zhu YG;Chu JF;Gilbert JA;Zhang ZJ
  • 通讯作者:
    Zhang ZJ
水田施用磷肥对土壤氮库活性及周转特性的影响
  • DOI:
    10.16178/j.issn.0528-9017.20170846
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    浙江农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙星照;沈建国;王忠;李霞;张志剑
  • 通讯作者:
    张志剑
模拟气候升温对湿地土壤微生物群落及磷素形态的影响
  • DOI:
    10.13227/j.hjkx.201601044
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    腾昌运;沈建国;王忠;王行;李鸿毅;张志剑
  • 通讯作者:
    张志剑

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Removal of fluorine ions from industrial zinc sulfate solution by a layered aluminum-based composite
层状铝基复合材料去除工业硫酸锌溶液中的氟离子
  • DOI:
    10.1016/j.hydromet.2017.05.019
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    Hydrometallurgy
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    田忠良;郭伟昌;张志剑;赖延清;叶绍龙;李劼
  • 通讯作者:
    李劼
Polydopamine-coated nano-ZnO for high-performance rechargeable
用于高性能可充电的聚多巴胺涂层纳米氧化锌
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    杨超;张志剑;田忠良;张凯;李劼;赖延清
  • 通讯作者:
    赖延清
内参基因加标法定量土壤微生物目标基因绝对拷贝数
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.150702
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王行;曹萍麟;张志剑
  • 通讯作者:
    张志剑
外源磷输入对农区湿地土壤碳库有效性及周转特性的影响
  • DOI:
    10.13930/j.cnki.cjea.170266
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国生态农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙星照;沈建国;王忠;刘萌;楼莉萍;岳春雷;张志剑
  • 通讯作者:
    张志剑
Influences of carboxymethyl cellulose on two anodized-layer structures of zinc in alkaline solution
羧甲基纤维素对碱性溶液中锌两种阳极氧化层结构的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2017.10.215
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    杨超;张志剑;田忠良;赖延清;张凯;李劼
  • 通讯作者:
    李劼

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

张志剑的其他基金

虻粪有机肥防控土传病害的菌群与活性分子协同互作特征及其微生态拮抗机理
  • 批准号:
    42377002
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于黑水虻幼虫转化的废弃物有机质化学多样性动态演替特征及其微生物响应机理
  • 批准号:
    32171466
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于黑水虻幼虫转化的废弃物有机质化学多样性动态演替特征及其微生物响应机理
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
暖化湿地土壤肌醇六磷酸酯动态消长特征及其微生物酶-功能基因驱动机理
  • 批准号:
    41373073
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    90.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
温度响应与碳素耦合的湿地土壤有机磷循环特征与机制研究
  • 批准号:
    40701162
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码