青藏高原草地土壤固碳微生物群落及其固碳能力研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41771303
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Tibetan Plateau, representing the highest area on Earth, is one of the most sensitive regions to climate change and the most ecologically fragile zones. Grassland is the dominant lanscape on the plateau with an area of 162 km2, where low temperature, drought and strong UV inhibit plant growth for short growing season and low biomass and subsequently decrease their carbon sequestration capacity. Soil microbes can fix atmospheric CO2, and microbe-dominated biological soil crust could sequestrate carbon in the amount similar to plants in dryland ecosystems. Tibetan Plateau grassland is typical of plant-growth-inhibited ecosystem, its soil CO2-fixing microbes thus could play a big role in sequestrating carbon. The CO2-fixing microbial community and their carbon sequestration potential remains unexplored in the region. We are proposing to characterize the CO2-fixing microbial community abundance, diversity, carbon sequestration potential and their driving factors along a typical precipitation gradient where meadow, steppe and desert grassland transits. Molecular methods and stable isotope probing techniques will be employed for this purpose. This will extensively contribute to understand the carbon cycling process and accurately assess the carbon balance in the alpine grassland soils, which could provide suggestions and solutions for the grassland management and the protection and construction of the national ecological security shelter zone on the Tibetan Plateau.
青藏高原属典型生态脆弱带,其低温、干旱和强紫外等极端条件极大限制草地植被固碳潜力。土壤微生物可固定大气CO2,全球土壤微生物固碳量可高达49亿吨/年。故在青藏高原草地系统中,土壤微生物固碳潜力可能巨大,但尚未系统研究。本项目将沿该地区降水梯度线(东南至西北方向),采集草甸-草原-荒漠草地土壤样品,采用定量PCR测定土壤中4类固碳微生物类群数量,T-RFLP方法研究其群落结构和多样性,克隆测序方法确定固碳微生物组成;利用13CO2标记技术在室内培养条件下测定土壤微生物固碳能力,并在纳木错站和阿里站利用13CO2标记方法野外原位监测草地土壤固碳能力及其季节动态变化,采用DNA-SIP方法确定固碳微生物活跃类群;耦合土壤、植被和气候等环境因子,阐明不同类型草地土壤固碳微生物群落特征、固碳能力及其环境驱动因子。为全面认识青藏高原草地土壤碳循环过程和准确评估草地土壤碳收支平衡提供理论依据。

结项摘要

青藏高原属典型生态脆弱带,其低温、干旱和强紫外等极端条件极大限制草地植被固碳潜力。土壤微生物可固定大气CO2,全球土壤微生物固碳量可高达49亿吨/年。本项目系统研究了青藏高原草地系统中,土壤微生物固碳潜力及其群落结构特征。本项目沿该地区降水梯度线(东南至西北方向),采集草甸-草原-荒漠草地土壤样品,利用分子生态学方法系统研究了青藏高原土壤固碳微生物群落结构,采用室内稳定同位素13CO2标记试验测定了土壤微生物固碳潜力;并依托中国科学院青藏高原研究所纳木错野外台站,采用静态箱法连续4年定位监测了高寒草原土壤微生物群落结构及其固碳潜力季节动态变化特征。受本项目资助,共发表9篇SCI论文,其中部分论文发表在Journal of Applied Ecology, Soil Biology and Biochemistry, Environmental Microbiology等期刊上。本项目研究发现:(1)连续4年野外观测发现,土壤微生物固碳量最高可达植物固碳量的35%,4年平均固碳量占植物固碳量的18.2%;土壤微生物固碳量年际波动大,其变化率可达76.1%;(2)沿青藏高原随草甸-草原-荒漠样带,土壤总有机碳含量逐渐降低,但土壤溶解性有机质(DOM)可降解性显著增加,土壤DOM可降解性主要受土壤微生物活性驱动,后者受土壤碳氮含量驱动;(3)沿降水梯度带,稀有与优势土壤微生物类群空间分布格局一致,二者群落结构均沿草甸-草原-荒漠生态系统逐渐变化,但稀有种群落构建过程主要由随机过程驱动(72%),优势种群落构建过程由随机和决定性过程共同驱动。本研究为全面认识青藏高原高寒草地土壤碳循环过程和准确评估草地土壤碳收支平衡提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Contrasting environmental factors drive bacterial and eukaryotic community successions in freshly deglaciated soils
对比环境因素驱动新消融土壤中的细菌和真核生物群落演替
  • DOI:
    10.1093/femsle/fnz229
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    FEMS Microbiology Letters
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Ajmal Khan;Weidong Kong;Said Muhammad;Fei Wang;Guoshuai Zhang;Shichang Kang
  • 通讯作者:
    Shichang Kang
Soil microbial CO2 fixation plays a significant role in terrestrial carbon sink in a dryland ecosystem: A four-year small-scale field-plot observation on the Tibetan Plateau
土壤微生物二氧化碳固定在旱地生态系统陆地碳汇中发挥重要作用:青藏高原四年小规模田间观测
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.143282
  • 发表时间:
    2021-01-14
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Chen, Hao;Wang, Fei;Wu, Jinshui
  • 通讯作者:
    Wu, Jinshui
Salinity reduces bacterial diversity, but increases network complexity in Tibetan Plateau lakes
盐度降低了青藏高原湖泊的细菌多样性,但增加了网络复杂性
  • DOI:
    10.1093/femsec/fiz190
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    FEMS MICROBIOLOGY ECOLOGY
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Ji, Mukan;Kong, Weidong;Zhu, Liping
  • 通讯作者:
    Zhu, Liping
Distinct assembly mechanisms underlie similar biogeographical patterns of rare and abundant bacteria in Tibetan Plateau grassland soils.
青藏高原草原土壤中稀有和丰富的细菌具有相似的生物地理模式,其组装机制不同。
  • DOI:
    10.21203/rs.2.19893/v1
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Environmental microbiology
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Linyan Yue;Weidong Kong;Xiaobin Dong;James Stegen;Don A Cowan;Mukan Ji;Fei Wang;Belinda C Ferrari
  • 通讯作者:
    Belinda C Ferrari
Polar soils exhibit distinct patterns in microbial diversity and dominant phylotypes
极地土壤在微生物多样性和优势系统发育方面表现出独特的模式
  • DOI:
    10.1016/j.soilbio.2022.108550
  • 发表时间:
    2022-01-14
  • 期刊:
    SOIL BIOLOGY & BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Ji,Mukan;Kong,Weidong;Cowan,Don
  • 通讯作者:
    Cowan,Don

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其他文献

增温与降水变化对青藏高原高寒草甸土壤nirS反硝化菌群落丰度和群落结构的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘晓悦;王晓;郭光霞;孔维栋
  • 通讯作者:
    孔维栋

其他文献

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Dimensions合作研究项目:极地与高山土壤微生物多样性形成的基因、进化和功能机制研究
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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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