青藏高原典型湿地甲烷氧化微生物的分布与功能

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91951109
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    84.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0305.群落生态学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Natural wetlands are the major sources of global methane. However, up to 90% of methane can be oxidized by methanotrophs before escaping to the atmosphere. Therefore, methanotrophs play a critical role in carbon cycle of wetland ecosystems. Qinghai-Tibet Plateau (QTP) is the sensitive areas responding to global climate change. It is estimated that the annual methane emissions from the QTP wetlands account for more than 30% of the total methane emissions from all the wetlands in China. However, the spatial distribution and its driving mechanism of methanotrophs in the QTP wetlands remain unknown. In this project, soil samples of typical wetlands across the QTP will be collected on a large spatial scale to study the spatial distribution patterns and the environmental driving factors of methanotrophic communities by using high-throughput sequencing and bioinformatic analyses. In addition, the community assembly processes and co-occurrence network interactions of methanotrophic communities will be analyzed. Furthermore, representative soil samples will be selected to explore the active methanotrophs and their functions in the methane oxidation processes by using DNA-based stable isotope probing technology. Taken together, this project will elucidate the spatial distribution patterns and functions of methanotrophic communities in typical wetlands in the QTP, which is favorable for further understanding the carbon cycle processes in alpine wetland ecosystems. This study will also provide scientific basics for the protection of microbial diversity and the exertions of ecological functions.
自然湿地是全球甲烷的重要排放源。然而,有高达90%的甲烷在释放到大气前就被甲烷氧化微生物所氧化。因此,甲烷氧化微生物在湿地生态系统碳循环过程中起着关键作用。青藏高原是全球气候变化的敏感区,据估计,每年从青藏高原湿地排放的甲烷占我国湿地甲烷排放总量的30%以上。然而,青藏高原湿地甲烷氧化微生物的空间分布规律及其驱动机制尚不明确。本申请项目拟在较大空间尺度下采集青藏高原典型湿地土壤样品,利用高通量测序、生物信息分析等技术,系统研究甲烷氧化微生物群落的空间分布及其环境驱动因子,并解析甲烷氧化微生物的群落构建过程与共存网络关系。进而,选择具有代表性的湿地土壤样品,利用稳定性同位素核酸探针技术,研究甲烷氧化过程中的活性微生物类群及其功能。本研究将阐明青藏高原典型湿地甲烷氧化微生物的空间分布规律及其功能,研究成果有助于进一步认识高寒湿地的碳循环过程,并为微生物多样性保护和生态服务功能发挥提供科学依据。

结项摘要

平均海拔超过4000米的青藏高原具有独特的地理和气候条件,孕育了类型多样并且分布广泛的高寒湿地生态系统。而且青藏高原高寒湿地作为气候变化的敏感区是重要的甲烷排放源,其独特的生态环境孕育着丰富的在湿地碳循环过程中起着关键作用的甲烷氧化微生物。然而,青藏高原高寒湿地甲烷氧化微生物的空间分布规律及其驱动机制尚不明确。本项目通过采集青藏高原高寒湿地土壤样品结合开展室内同位素标记实验,采用高通量测序和定量PCR等技术,研究了青藏高原不同空间尺度下高寒湿地细菌和古菌的分布情况、甲烷氧化微生物的多样性和群落组成、甲烷氧化潜势及其与甲烷氧化微生物之间的关联。研究发现:(1)羌塘高原高寒湿地土壤细菌和古菌的多样性及群落组成在不同盐分类型湿地中分异显著;(2)羌塘高原高寒湿地中甲烷氧化菌多样性和组成同样主要受到盐分影响;(3)藏东南高寒湿地沉积物中细菌多样性高于水体,主要受多种氮素的影响,而水体中细菌多样性和群落结构更易受气候扰动;(4)藏东南高寒湿地中甲烷氧化菌多样性与土壤pH显著相关,地貌类型对群落影响差异显著;(5)增温显著影响甲烷氧化势并改变活性甲烷氧化菌群落,I型甲烷氧化菌主导甲烷氧化过程。这些结果加深了对青藏高原高寒湿地微生物分布与甲烷循环转化耦合机制的理解,并可为气候变化背景下的高原高寒湿地生态系统综合管理提供科学依据

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(9)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Continental‐scale plant invasions reshuffle the soil microbiome of blue carbon ecosystems
大陆规模的植物入侵重新洗牌了蓝碳生态系统的土壤微生物组
  • DOI:
    10.1111/gcb.16211
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    Global Change Biology
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Gui‐Feng Gao;Huan Li;Yu Shi;Teng Yang;Chang‐Hao Gao;Kunkun Fan;Yihui Zhang;Yong‐Guan Zhu;Manuel Delgado‐Baquerizo;Zheng Hai‐Lei;Haiyan Chu
  • 通讯作者:
    Haiyan Chu
Distinct Co-occurrence Relationships and Assembly Processes of Active Methane-Oxidizing Bacterial Communities Between Paddy and Natural Wetlands of Northeast China.
东北稻田与天然湿地甲烷氧化活性细菌群落的独特共生关系及组装过程
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2022.809074
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Liu X;Shi Y;Yang T;Gao GF;Zhang L;Xu R;Li C;Liu R;Liu J;Chu H
  • 通讯作者:
    Chu H
Soil Microbial Biogeography in a Changing World: Recent Advances and Future Perspectives
不断变化的世界中的土壤微生物生物地理学:最新进展和未来展望
  • DOI:
    10.1128/msystems.00803-19
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    MSYSTEMS
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Chu, Haiyan;Gao, Gui-Feng;Delgado-Baquerizo, Manuel
  • 通讯作者:
    Delgado-Baquerizo, Manuel
Distinct Community Assembly Processes of Abundant and Rare Soil Bacteria in Coastal Wetlands along an Inundation Gradient.
沿海湿地沿淹没梯度的丰富和稀有土壤细菌的独特群落组装过程
  • DOI:
    10.1128/msystems.01150-20
  • 发表时间:
    2020-12-22
  • 期刊:
    mSystems
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Gao GF;Peng D;Tripathi BM;Zhang Y;Chu H
  • 通讯作者:
    Chu H
Dramatic change of bacterial assembly process and co-occurrence pattern in Spartina alterniflora salt marsh along an inundation frequency gradient
互花米草盐沼细菌组装过程及共现模式随淹没频率梯度的显着变化
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.142546
  • 发表时间:
    2021-02-10
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Gao, Gui-Feng;Peng, Dan;Chu, Haiyan
  • 通讯作者:
    Chu, Haiyan

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其他文献

高寒生态系统微生物群落研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    褚海燕
  • 通讯作者:
    褚海燕
结构方程模型在土壤微生物生态学中的应用
  • DOI:
    10.21769/bioprotoc.2003678
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    BIO-PROTOCOL
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    杨腾;褚海燕
  • 通讯作者:
    褚海燕
不同硼利用效率甘蓝型油菜对钙的吸收和分配
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    华中农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    喻敏;褚海燕;吴礼树
  • 通讯作者:
    吴礼树
天目山银杏根区土壤固氮微生物群落沿海拔梯度的分布特征
  • DOI:
    10.13758/j.cnki.tr.2022.05.012
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    土壤
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴狄;杨腾;林臣峰;付晓;赵云鹏;褚海燕
  • 通讯作者:
    褚海燕
浙江慈溪不同利用年限水稻土微生
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学报, 28(3), 2008 (CSCD)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡君利;林先贵;尹睿;褚海燕
  • 通讯作者:
    褚海燕

其他文献

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褚海燕的其他基金

气候变化背景下青藏高原典型湿地微生物多样性的演变与保护
  • 批准号:
    42230511
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长期不同施肥管理对小麦根际及内生微生物的影响机制
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    2018
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长白山土壤碳氮转化微生物的垂直分布及其驱动机制
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    41371254
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
长白山高山苔原土壤微生物群落组成与功能研究
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    41071167
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

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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]
      
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