雪藻驱动极地碳循环及适应低温和高辐射的机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91851201
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    290.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Snow algae including Chlamydomonas nivalis can grow and propagate on polar regions covered with snow and ice. They can fix about 2300 µmol CO2 per day and per square meter. So they play a vital role in the carbon cycle in polar regions. However, the mechanisms of acclimation to low temperature and high irradiation, and driving the carbon cycle of polar microbial communities in Chlamydomonas nivalis remain unclear. In this proposal, we will study the distribution, community composition and succession of snow algae in the polar regions, focus on the carbon metabolism such as selection of carbon resource, the transport and concentration of CO2, fixation of CO2 and secretion of acetate. To study the acclimation of carbon metabolism to low temperature, we will compare the metabolic change, the alteration of membrane fluidity and the activities of key metabolic enzyme when Chlamydomonas nivalis is shifted from normal temperature to low temperature. To study the adaption of carbon metabolism to high irradiation, our work will concentrate on the change of transcriptional regulation, the adjustment of ROS and redox system, the accumulation of astaxanthin . The above results will be further verified in Chlamydomonas reinhardtii, a model organism closely related to Chlamydomonas nivalis. Moreover, we will cooperate with Chinese polar research stations and artificial polar system to study the effect of the growth and propagation of snow algae on polar carbon cycling and the succession of microbial community. Our research will reveal the functions of snow algae in driving carbon cycle and the succession of the microbial community in polar regions, and deepen our knowledge in the microbial acclimation mechanism to low temperature and high irradiation.
雪藻在极地冰雪表面繁衍,每天每平方米能固定CO2达2300µmol,在极地碳循环中起着举足轻重的作用。但极地雪藻适应低温、高辐射/光强,高效固定CO2以及驱动极地碳循环的机理还不清楚。本项目在研究雪藻分布、群落组成及演替的基础上,围绕雪衣藻在碳源选择、CO2运输和浓缩,CO2固定以及有机碳分泌这一碳代谢的主线,从低温下代谢产物变化、膜的流动性改变及酶活性的维持等方面,研究雪衣藻碳代谢对低温的适应;从雪衣藻在高辐射/光强下转录调控的改变、ROS及抗氧化系统的调整、虾青素的积累等方面来研究雪衣藻碳代谢与高光强/辐射的适应机理。然后在雪衣藻近缘的模式生物莱茵衣藻中验证以上研究得到的结论。将利用我国极地考察站和人工模拟,研究雪藻群落繁衍及对极地碳循环的影响。该研究将揭示雪藻在驱动极地碳等元素循环以及极地生物群落演替中的作用,丰富对微生物适应低温和高辐射的机制的认识。

结项摘要

雪藻是极地重要的初级生产者,不仅驱动极地元素循环,还能高效合成色素,降低冰雪返照率,加速冰雪消融。研究雪藻演化和环境的互作有助于理解极地水圈生境演变的规律和趋势,但是极地雪藻适应低温、高辐射,高效固定CO2的机理还不清楚。.本项目利用两次极地考察,分离纯化真核雪藻和极地细菌,建立了极地雪藻群落种质资源库和雪藻系统生物学分析平台,完成拟衣藻属雪藻高质量基因组组装、比较转录组和蛋白质组分析,开发了适用于绿藻的精确基因编辑技术。利用上述平台,本项目得到以下重要结论:1.雪藻基因组与地球协同演化,碳代谢相关Rubisco小亚基和光保护蛋白基因家族显著扩张,雪藻通过基因水平转移从细菌获得冰结合蛋白,氰酸盐裂解酶等基因适应极地环境;2.温度骤降时雪藻转录组较为稳定,利用Dead box RNA解旋酶调控冷响应代谢网络,氮代谢、磷酸戊糖途径和多糖生物合成代谢通路上调;3.低温时雪藻依赖光系统I的环式电子传递,耗散过量光能,同时合成ATP维持细胞活动;4.解析了真核绿藻DNA甲基化修饰调控高光辐射适应的机制:去甲基化酶CMD1以维生素C为底物催化5-甲基胞嘧啶生成5-甘油基-甲基胞嘧啶,该机制调控光保护蛋白的表达;5.完成南极菲尔德斯半岛有色雪与淡水湖中雪藻多样性分析,发现磷酸盐和温度是影响雪藻群落的关键生态因子,建立了有色雪藻群落中真核藻类与原核生物的关联模型。.本项目实现了极地雪藻采集分离培养、雪藻遗传功能与地球生物学等多学科研究平台的整合,阐明了雪藻碳代谢适应极地低温和高辐射的机制,在真核绿藻中发现了全新的DNA修饰机制,鉴定了雪藻群落结构组成和相关生态因子,有助于未来系统开展极地雪藻多样性和雪藻群落的研究,开发耐极端气候农作物所需的遗传模块,建立雪藻群落演替与全球气候变化的关联模型。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Complete genome analysis of bacteriochlorophyll acontaining Roseicitreum antarcticum ZS2-28~T reveals its adaptation to Antarctic intertidal environment
含叶绿素细菌南极蔷薇ZS2-28~T全基因组分析揭示其对南极潮间带环境的适应
  • DOI:
    10.13679/j.advps.2020.0034
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advances in Polar Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zeng Yinxin;Yu Yong;Li Huirong;Luo Wei;Ding Haitao
  • 通讯作者:
    Ding Haitao
Sources apportionment and carcinogenic risk of polycyclic aromatic hydrocarbons in gas phase of urban Shanghai: Based on high volume solid phase extraction (Hi-volume SPE)
上海城区气相多环芳烃来源解析及致癌风险:基于高容量固相萃取(Hi-volume SPE)
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2020.110398
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Zhang Shengwei;Cai Minghong;Meng Xiangzhou;Gao Yuan
  • 通讯作者:
    Gao Yuan
Complete genome of Sulfitobacter sp. BSw21498 isolated from seawater of Arctic Kongsfjorden
硫酸杆菌属的完整基因组。
  • DOI:
    10.1016/j.margen.2020.100769
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    MARINE GENOMICS
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Zeng Yin-Xin;Zhang Yi-He;Li Hui-Rong;Luo Wei
  • 通讯作者:
    Luo Wei
Molecular diversity of the microbial community in coloured snow from the Fildes Peninsula (King George Island, Maritime Antarctica)
菲尔德斯半岛(南极洲乔治王岛)彩色雪中微生物群落的分子多样性
  • DOI:
    10.1007/s00300-020-02716-0
  • 发表时间:
    2020-07-09
  • 期刊:
    POLAR BIOLOGY
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Luo, Wei;Ding, Haitao;Zeng, Yinxin
  • 通讯作者:
    Zeng, Yinxin
A vitamin-C-derived DNA modification catalysed by an algal TET homologue
由藻类 TET 同系物催化的维生素 C 衍生 DNA 修饰
  • DOI:
    10.1038/s41586-019-1160-0
  • 发表时间:
    2019-05-23
  • 期刊:
    NATURE
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Xue, Jian-Huang;Chen, Guo-Dong;Xu, Guo-Liang
  • 通讯作者:
    Xu, Guo-Liang

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

骨桥蛋白对巨噬细胞极化影响的体外实验研究
  • DOI:
    10.13701/j.cnki.kqyxyj.2019.05.020
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    口腔医学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯丽华;王敏;夏海斌;黄开耀
  • 通讯作者:
    黄开耀

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

黄开耀的其他基金

纤毛囊泡中的蛋白酶VLE的定向运输及功能调节
  • 批准号:
    32261160642
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
初级纤毛在细胞迁移及衰老过程中的作用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    165 万元
  • 项目类别:
血红素结合蛋白BCD1参与调节纤毛协调运动的机制
  • 批准号:
    31871358
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
N-糖基化修饰在纤毛膜蛋白的运输及功能调节中的作用
  • 批准号:
    31671399
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Intraflagellar Transport运输纤毛蛋白的分子机理
  • 批准号:
    31371354
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    90.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
鞭毛/纤毛膜的形成,代谢及在细胞间信号传递中的作用
  • 批准号:
    31171287
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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