单一及复合PAHs污染对铜绿微囊藻氮素吸收的影响及生物机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41671477
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0711.污染物环境行为与效应
  • 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

Nitrogen is demonstrated to be the essential nutrient for phytoplankton growth, which is also defined as the key factor to induce eutrophication of lakes. The potential ecological effects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) on phytoplankton physiology and their related nutrient biogeochemical processes have attracted much more attention from scientists. However, no information on how such pollutants will influence the nitrogen uptake by phytoplankton can be found anywhere. In the present project, the single and combined pollution of two typical PAHs (Naphthalene and Phenantherene, Nap and Phe) on Microsystis aeruginosa will be investigated by the laboratory microcosm study and field mesocosm experiments. Several physiological biomarkers such as growth rates, photosynthesis rates, cell viability and antioxidant enzyme activities are tested to elucidate the toxic effects of PAHs on Microcystis aeruginosa. In addition, stable nitrogen isotope labeling coupled with isotope mass spectrometer are used to imply the response of nitrogen uptake rate and internal kinetic processes to PAH pollution. And then, the internal mechanisms focused on biological aspects are discussed by analyzing the key enzyme activities (H+-ATP enzyme, glutamine synthetase, nitrate reductase, urease and L-amino acid oxidase) related to nitrogen uptake and assimilation by phytoplankton. Through the whole project, the potential toxic effects of PAHs on both the physiological characteristics of phytoplankton and the following physiochemical processes involved can be demonstrated, which is necessary for eutrophication mechanism exploring and ecological risk assessment of PAHs in lake ecosystems.
氮是浮游藻类的重要生源物质,也是导致湖泊富营养化的关键要素之一。多环芳烃(PAHs)是水体广泛赋存的微量有毒化合物,对浮游藻类生理过程的影响及其生物毒性已有一定研究基础,但是,PAHs污染对浮游藻类氮素吸收的影响效应和作用机制未知,阻碍了对水体氮素循环,特别是氮素吸收过程及机制的完整认识。本项目以PAHs污染生态环境效应为出发点,选取铜绿微囊藻为研究对象,结合室内染毒培养和野外原位实验,从藻类生长率、光合作用率、细胞活性及抗氧化酶活性等生理指标入手,阐明PAHs污染对铜绿微囊藻的生理毒性;进一步运用稳定氮同位素标记技术,弄清PAHs对藻类氮素吸收率和动力学过程的影响效应;结合藻类氮素吸收同化过程关键酶活分析,探讨藻类氮素吸收对PAHs污染的生物学响应机制,揭示单一及复合PAHs污染对铜绿微囊藻生理特性及其生化过程的影响,完善湖泊富营养化发生机制,并为开展PAHs生态风险评价提供科学依据。

结项摘要

多环芳烃PAHs污染对湖泊生态系统初级生产者浮游植物生长生理及其参与生态功能过程的影响是全面评价湖泊PAHs污染生态效应和健康风险的重要方面。本研究采用稳定氮同位素示踪技术(15N),通过室内染毒培养和野外原位实验,明确了铜绿微囊藻生长生理特性对单一及复合PAHs污染的响应特征,细胞抗氧化酶系统损伤或应激反应是微囊藻应对污染胁迫的主要内在机制,且存在一定的时间-效应和浓度-效应关系;研究了单一及复合PAHs污染胁迫下铜绿微囊藻对不同形态氮素(NO3-N、NH4-N及尿素Urea-N)吸收速率的响应过程,其中,NO3-N吸收对Phe污染胁迫响应敏感,呈现毒物的兴奋效应,还原态氮形态NH4-N和Urea则表现出对Pyr及Phe&Pyr复合污染的响应更为显著;结合氮素吸收代谢关键酶活指标(H+-ATPase、NR和GS)分析,揭示了PAHs污染物通过影响藻细胞生长作用、光合作用、呼吸作用、电子传递及能量过程等,引起藻细胞氮吸收转运-吸收-代谢酶活改变,进而影响氮素吸收速率,构建了PAHs污染对藻细胞氮素吸收代谢的影响概念模型;考察了太湖典型湖区水体氮素吸收速率时空变化规律,入湖口及梅梁湾等富营养化湖区氮素吸收速率较高,NH4-N和Urea吸收与低环PAHs化合物含量相关,NO3-N吸收则主要受高环化合物影响,初步揭示了水体氮素吸收响应对浮游植物种群优势种及群落结构的潜在效应。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Organochlorine pesticides in soils from the Issyk-Kul region in the western Tian Shan Mountains, Kyrgyzstan: Implication for spatial distribution, source apportionment and ecological risk assessment
吉尔吉斯斯坦西天山伊塞克湖地区土壤中有机氯农药:对空间分布、来源解析和生态风险评估的影响
  • DOI:
    10.1007/s11629-018-4963-9
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Mountain Science
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Li Qian-yu;Wu Jing-lu;Zhao Zhong-hua;Sakiev Kadyrbek
  • 通讯作者:
    Sakiev Kadyrbek
N2 and N2O production and emission variation during the flood period of Poyang Lake (China)
鄱阳湖洪水期间N-2和N2O的产生和排放变化(中国)
  • DOI:
    10.1007/s00027-019-0668-6
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Aquatic Sciences
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Xue Jingya;Yao Xiaolong;Zhao Zhonghua;Jiang Xingyu;Shen Qiushi;Chen Yuwei;Zhang Lu
  • 通讯作者:
    Zhang Lu
铜绿微囊藻对有机毒物菲的生理生态响应研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    长江流域资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯凡;赵中华;陈晨;田园;郦倩玉;龚雄虎;叶晨昊
  • 通讯作者:
    叶晨昊
High rates of ammonium recycling in northwestern Lake Taihu and adjacent rivers: An important pathway of nutrient supply in a water column
太湖西北部及邻近河流的高氨循环率:水体养分供应的重要途径
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2019.06.026
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Jiang, Xingyu;Zhang, Lu;Shen, Qiushi
  • 通讯作者:
    Shen, Qiushi
The occurrence of organochlorine pesticides (OCPs) in riverine sediments of hilly region of southern China: Implications for sources and transport processes
中国南方丘陵地区河流沉积物中有机氯农药(OCP)的存在:对来源和迁移过程的影响
  • DOI:
    10.1016/j.gexplo.2020.106580
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF GEOCHEMICAL EXPLORATION
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Gong, Xionghu;Li, Qianyu;Cai, Yongjiu
  • 通讯作者:
    Cai, Yongjiu

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  • 通讯作者:
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    赵中华
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  • 作者:
    赵中华;惠刚盈;刘文桢;王宏翔;张弓乔;胡艳波
  • 通讯作者:
    胡艳波

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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]
          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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