海拔梯度变化对高寒草甸土壤N2O功能微生物的影响

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基本信息

项目摘要

N2O is one of the important damage material for atmospheric ozone and greenhouse gases and become the focus of all of the world. Most of the reseachers only mensurated the flux of N2O in different environments and not open out its producing mechanism.The impact of climate change on N2O emmission and its microbial driving mechanism are still unclear. Soils account for over 65% of the total of N2O in the atmosphere, and most of them is emission by denitrification and nitrification processes microbe-mediated. The Qinghai-Tibetan Plateau is thought to be one of the areas least distributed by human activities, in China or the world. It is the highest and youngest plateau in the world and was named "The third pole of the Earth"for its unique location. The alpine meadow is a typical vegetaion types in Qinghai-Tibetan Plateau. In this project,we will select typical alpine meadow soils dominant by Kobresia along the elevation gradient and use metagenomic sequencing and microbial functional Geochips and other molecular biology methods in combination with survey data for N2O emission,to study the effect of elevation gradient change on N2O emission,the microbial diversity of denitrification and nitrification processes and their activity. With the development and application of high throughout metagenomic approaches based on direct extraction DNA from environment samples, such as pyrosequencing-based and microarray-based metagenomics technologies, large data sets allowed the exploration of the microbial taxonomic and functional activity can be rapidly obtained in diverse ecosystems,thus making it possible to link the functional structure of microbial processes with ecosystem processes. The contribution of denitrification and nitrification for N2O emission the alpine meadow and their driving mechanism for climate change by mediated-microorganism will be analyzed.These study result will provide support for reduce the uncertainty for increasing N2O emission,and accurated evaluation the contribution of alpine meadow on global climate change and forecast the global nitrogen dynamics.
N2O是重要的大气臭氧层破坏物质和温室气体之一,已成为全社会关注的焦点问题,N2O的排放主要由微生物控制,已有研究大多停留在对N2O排放通量的表观测定上,较少对机理进行研究。本项目将选择青藏高原5个不同海拔高度的嵩草属(Kobresia)为优势种的高寒草甸为研究对象,应用宏基因组测序、微生物功能基因芯片、荧光定量PCR等技术和功能分子生态网络分析等方法,结合N2O排放和相关环境因素等,研究海拔梯度变化对土壤N2O排放的影响,研究海拔梯度变化对参与硝化和反硝化作用关键功能微生物的多样性及其功能基因表达活性差异;阐明硝化和反硝化作用对土壤N2O排放的贡献;分析海拔梯度变化对土壤N2O排放影响的微生物驱动机制;以空间代替时间,探讨气候变化对土壤N2O排放的影响。项目的实施将有助于降低对N2O增长原因认识的不确定性,并为准确评估高寒草甸对气候变化的贡献和预测氮的动态变化提供科学依据。

结项摘要

为了研究海拔梯度变化对高寒草甸土壤微生物和N2O功能微生物的影响,本项目在青藏高原三江源国家级自然保护区沿着海拔梯度(3200m-4800m),设立了6个(海拔梯度间隔200-300m)不同海拔高度的高寒草地研究样地。应用高通量测序、微生物功能基因芯片、Biolog生态板等技术和功能分子生态网络分析方法等,结合植物多样性、土壤N2O通量和氮循环相关地球化学成分监测等数据,研究了海拔梯度变化对高寒草地土壤微生物群落结构、多样性和微生物功能基因多样性的影响,特别是与N2O循环密切相关的微生物功能多样性的影响。研究初步揭示了青藏高原高寒草甸的主要土壤微生物物种和功能基因类群特征,特别是介导土壤硝化和反硝化的微生物功能基因多样性;表明海拔梯度变化对高寒草甸土壤微生物群落结构和N2O功能微生物将产生不同的影响,大多数参与氮循环的功能基因(e.g. nifH, amoA, nosZ 和nirK)的相对丰度随着海拔的降低而增加,氮循环相关功能基因的相对丰度与土壤总氮和有效氮具有显著的相关性;分析了土壤微生物介导的硝化和反硝化作用对氮循环过程的影响,综合分析了环境因素影响,探讨了气候变化对碳氮功能微生物的影响及其微生物驱动,并表明氮循环相关功能微生物可能具有较碳降解相关功能微生物更快的响应。项目的实施,在GenBank数据库提交了一批基因序列,完善了相关数据库;已发表论文7篇,另有4篇在审稿中,其中在Molecular Ecology等发表SCI论文3篇。

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)
The microbially mediated soil organic carbon loss under degenerative succession in an alpine meadow
高寒草甸退化演替下微生物介导的土壤有机碳损失
  • DOI:
    10.1111/mec.14148
  • 发表时间:
    2017-07-01
  • 期刊:
    MOLECULAR ECOLOGY
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhang, Yuguang;Liu, Xiao;Deng, Ye
  • 通讯作者:
    Deng, Ye
青海三江源高寒草甸土壤微生物功能多样性的海拔分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    现代生物医学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    盛玉钰;卢慧;喻海茫;丛静;王秀磊;刘晓;张于光
  • 通讯作者:
    张于光
神农架国家公园林线过渡带的土壤真菌多样性
  • DOI:
    10.5846/stxb201709211693
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    盛玉钰;丛静;卢慧;杨开华;杨林森;王敏;张于光
  • 通讯作者:
    张于光
Variations of Soil Microbial Community Structures Beneath Broadleaved Forest Trees in Temperate and Subtropical Climate Zones.
温带、亚热带阔叶林下土壤微生物群落结构变化
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2017.00200
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Yang S;Zhang Y;Cong J;Wang M;Zhao M;Lu H;Xie C;Yang C;Yuan T;Li D;Zhou J;Gu B;Yang Y
  • 通讯作者:
    Yang Y
Soil bacterial endemism and potential functional redundancy in natural broadleaf forest along a latitudinal gradient
天然阔叶林沿纬度梯度的土壤细菌特有性和潜在的功能冗余
  • DOI:
    10.1038/srep28819
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang Yuguang;Cong Jing;Lu Hui;Deng Ye;Liu Xiao;Zhou Jizhong;Li Diqiang
  • 通讯作者:
    Li Diqiang

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其他文献

神农架国家公园林线过渡带土壤真菌多样性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    盛玉钰;丛静;卢慧;杨开华;杨林森;王敏;张于光
  • 通讯作者:
    张于光
三江源地区高寒草原土壤微生物活性和微生物量研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖启明;任佐华;李迪强;张于光
  • 通讯作者:
    张于光
土地利用变化对川西米亚罗林土壤活性碳库的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李迪强;张小全;张于光;肖烨;周程爱
  • 通讯作者:
    周程爱
不同气候带森林土壤微生物多样性和群落构建特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    林业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丛微;于晶晶;喻海茫;丁易;张于光
  • 通讯作者:
    张于光

其他文献

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张于光的其他基金

天然阔叶林土壤微生物多样性的纬度分布格局和形成机制
  • 批准号:
    31670614
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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