互花米草入侵对中国东部滨海湿地土壤有机碳氮库的影响及微生物生态学机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    31600427
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    16.0万
  • 负责人：
    杨文
  • 依托单位：
    南京大学
  • 学科分类：
    C0311.土壤生态学
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Relationship between plant invasion and soil organic carbon (C) and nitrogen (N) pools is a hot spot in invasive ecology. Plant invasion has not always positive effect on soil organic pool, also may bring negative effect or no significant effect on soil C and N pools. Currently, the effects of plant invasion on soil organic C and N pools sizes, stability and turnover in invaded ecosystem is not fully understood. Moreover, little is known about the effect mechanism of the alterations of soil microbial community which caused by plant invasion on soil organic C and N pools. Exotic invasive plant, Spartina alterniflora, affected seriously the coastal wetlands in China. In this study, we examine the impacts of S. alterniflora invasion on the stocks of various soil organic C and N fractions by using soil fractionation technique; and examine the effects of S. alterniflora invasion on soil C and N turnover through analyzing the contribution of S. alterniflora invasion on various soil organic C fractions and the changes in decay rate of various soil organic C and N fractions by using stable isotope technique. We also analyse the alterations in the soil microbial community structural, functional and genetic diversity following S. alterniflora invasion by using phospholipids fatty acids extraction and high-throughput sequencing techniques. These results of the study could reveal the effects mechanism of S. alterniflora invasion on soil organic C and N pools in a coastal wetland of eastern China. This study will help us better understand the effects mechanism of plant invasion on soil organic C and N pools, and provide the theory foundation for scientific evaluation in the consequences of plant invasion.
植物入侵与土壤有机碳氮库之间的关系，是入侵生态学关注的热点。植物入侵对土壤有机碳氮库的影响可能是正效应，也可能是负效应或者“零效应”。植物入侵对土壤有机碳氮库的大小、稳定及碳氮转化的影响目前仍缺乏了解，植物入侵后土壤微生物群落的改变对土壤有机碳氮库的影响机理尚不清楚。本项目拟以对我国东部滨海湿地影响最严重的入侵植物互花米草为研究对象，运用土壤分馏技术，分析互花米草入侵对土壤各种有机碳氮组分的影响；利用稳定同位素技术，示踪互花米草入侵对土壤各种有机碳组分的贡献及有机碳氮组分降解率的变化，研究互花米草入侵对土壤有机碳氮转化的影响；利用磷脂脂肪酸浸提及高通量测序等技术，分析互花米草入侵后土壤微生物结构、功能及遗传多样性的变化。其结果不仅能揭示互花米草入侵对中国滨海湿地土壤有机碳氮库的影响机理，也有助于我们深入了解植物入侵对土壤有机碳氮库的影响机制，为科学评价植物入侵的后果提供理论依据。

结项摘要

本项目以入侵我国滨海湿地的互花米草为研究对象，分析互花米草入侵对土壤有机碳氮库的大小、稳定和转化的影响；阐明互花米草入侵对土壤微生物结构、功能及遗传多样性的影响，揭示互花米草入侵对土壤有机碳氮库影响的微生物生态学机理。结果表明，入侵10年的互花米草与光滩、盐地碱蓬和芦苇群落相比显著增加了土壤有机碳氮储量的0.37–7.43倍，增加的土壤有机碳氮主要积累在团聚体内的颗粒有机质及与矿质有关的有机质中。随着入侵年限的增加，互花米草土壤总有机碳含量不断增加，在入侵17年的互花米草土壤里达到最大。与盐地碱蓬和芦苇群落相比，互花米草入侵显著增加了碳在团聚体内的颗粒有机质里的分配比例，降低了碳在与矿质有关的有机质里的分配比例，表明互花米草入侵降低了土壤有机碳的物理稳定性。随着入侵年限的增加，互花米草土壤有机碳的稳定性降低，在入侵17年的互花米草土壤里达到最低。入侵17年的互花米草土壤有机质、轻组有机质、团聚体内的颗粒有机质及与矿质有关的有机质中互花米草来源的碳的百分比及储量显著高于入侵6年和10年的互花米草土壤。随着入侵年限的增加，土壤有机组分中老碳的降解率不断降低，碳的驻留时间不断增加，土壤氮循环速率下降。此外，互花米草入侵改变了土壤微生物的结构、功能和遗传多样性。入侵10年的互花米草与本地群落相比，显著增加了174–253%的土壤微生物量碳和48–348%土壤总磷脂脂肪酸含量。不同入侵年限的互花米草土壤相比，入侵10年的互花米草群落的微生物达到了最丰富的状态和最大的微生物对碳的利用效率。互花米草群落与本地群落相比显著增加了细菌群落的数量、多样性，改变了细菌群落组分。随着入侵年限的增加，互花米草土壤中富营养的细菌群不断降低而贫营养的细菌群不断增加，土壤细菌群落组分的转变主要受到土壤营养底物和理化性质的驱动。此研究不仅有助于阐明互花米草入侵对土壤有机碳氮库的影响机制，亦能为更全面地认识和更客观地评价植物入侵的生态系统后果提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
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专利数量（0）
Soil organic carbon and nitrogen dynamics following Spartina alterniflora invasion in a coastal wetland of eastern China
中国东部滨海湿地互花米草入侵后土壤有机碳氮动态
  • DOI：
    10.1016/j.catena.2017.03.021
  • 发表时间：
    2017-09
  • 期刊：
    Catena
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Wen Yang;Hui Zhao;Xin Leng;Xiaoli Cheng;Shuqing An
  • 通讯作者：
    Shuqing An
Alterations in soil bacterial community in relation to Spartina alterniflora Loisel. invasion chronosequence in the eastern Chinese coastal wetlands
与互花米草相关的土壤细菌群落变化。
  • DOI：
    10.1016/j.apsoil.2018.11.009
  • 发表时间：
    2019-03
  • 期刊：
    Applied Soil Ecology
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Wen Yang;Nasreen Jeelani;Zhihong Zhu;Yiqi Luo;Xiaoli Cheng;Shuqing An
  • 通讯作者：
    Shuqing An
How Spartina alterniflora adapts to a new environment created by embankment reclamation through C-N-P stoichiometry in the coastal wetlands of eastern China
互花米草如何适应中国东部滨海湿地的C-N-P化学计量围堤围垦创造的新环境
  • DOI：
    10.1071/mf17374
  • 发表时间：
    2018-05
  • 期刊：
    Marine and Freshwater Research
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Yajun Qiao;Wen Yang;Yuxuan Zhao;Nasreen Jeelani;Lingqian Xu;Hui Zhao;Yanan Zhang;Shuqing An;Xin Leng
  • 通讯作者：
    Xin Leng
Seawall construction alters soil carbon and nitrogen dynamics and soil microbial biomass in an invasive Spartina alterniflora salt marsh in eastern China
海堤建设改变了中国东部入侵互花米草盐沼的土壤碳氮动态和土壤微生物生物量
  • DOI：
    10.1016/j.apsoil.2016.11.007
  • 发表时间：
    2017-02
  • 期刊：
    Applied Soil Ecology
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Wen Yang;Yajun Qiao;Ning Li;Hui Zhao;Rong Yang;Xin Leng;Xiaoli Cheng;Shuqing An
  • 通讯作者：
    Shuqing An

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    杨文
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  • 作者：
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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]
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          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]
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          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
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