杨树响应土壤酚酸胁迫的氮同化机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31700553
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1607.森林培育学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The accumulation of phenolic acids in the soil is one of the main causes of the obstacle of continuous cropping of poplar. Phenolic acids could reduce the absorption of mineral elements by Poplar, especially nitrogen, which seriously restrict the productivity of Poplar plantation. Nitrate nitrogen and ammonium nitrogen in the soil needs to be assimilated by the plant in order to be used. However, it is not clear about the metabolism mechanism of the effect of soil phenolic acid stress on the assimilation process. Therefore, the existing research on revealing the effects of soil phenolic acid on poplar plantation nitrogen nutrition is limited. In this project, the I-107 poplar (Populus×euramericana ‘Neva’) is used as the experimental material, and the content of phenolic acids in the rhizosphere soil of the second generation poplar plantation is reference. In order to reveal the effect of phenolic acids on the absorption and assimilation of nitrate nitrogen and ammonium nitrogen, 7 kinds of soil phenolic acid gradients are setup to study the mechanism of the effect of soil phenolic acid stress on poplar nitrogen assimilation and to clarify the relationship between the assimilation process and photosynthetic productivity of poplar under phenolic acid stress. The results will provide theoretical basis for solving the continuous cropping obstacle of poplar and improving the productivity of poplar.
土壤中累积的酚酸类物质是引起杨树人工林连作障碍的主要原因之一。酚酸类物质能降低杨树对氮元素的吸收,严重制约了杨树的生产力。土壤中的硝态氮和铵态氮需要经过植物的同化过程才能被利用。而有关土壤酚酸胁迫对杨树氮同化过程的影响机制尚不清楚,致使现有研究不能全面揭示土壤酚酸导致杨树氮素匮乏的氮代谢机制。因此,本项目以I-107杨树(Populus×euramericana‘Neva’)作为试验材料,以二代杨树人工林根际土壤中的酚酸含量为参考,设置7种土壤酚酸浓度,研究不同土壤酚酸胁迫对杨树氮同化过程的影响机制,揭示土壤酚酸类物质对杨树硝态氮和铵态氮的吸收、同化途径的影响;明确土壤酚酸胁迫下,杨树氮同化过程和光合生产力的关系;为杨树人工林克服连作障碍,提高生产力提供理论基础。

结项摘要

杨树人工林连作障碍与土壤中累积的酚酸类物质有密切的关系,酚酸类物质能降低杨树氮同化作用,限制杨树光合生产力。本研究探讨了土壤酚酸胁迫对杨树氮素吸收和同化的影响机制,明确了土壤酚酸胁迫下杨树光合生产力和氮同化的关系。研究发现,①杨树为喜硝植物,酚酸可抑制杨树根系硝态氮转运蛋白的表达,导致杨树吸收硝态氮的过程受阻;同时酚酸还降低了硝态氮和铵态氮同化蛋白组含量,引起某些氮代谢产物积累。②酚酸降低了杨树根、茎、叶硝酸还原酶(NR)和谷氨酰合成酶(GS)的活性,导致杨树硝态氮的无机同化过程受阻;酚酸影响了杨树根、茎、叶GS、谷氨酸合酶(GOGAT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、丙氨酸转氨酶(ALT)的活性,导致杨树铵态氮的有机同化过程受阻。③酚酸对杨树光合作用具有显著抑制作用,表现为叶片净光合速率(Pn)、最大光合速率(Pnmax)、光合量子效率(Φ)、PSII最大和实际光化学效率(Fv/Fm和ФPSII)等都明显下降;酚酸导致PSⅡ反应中心电子传递受阻,氧化状态的QA含量减少,稳定的还原型QA积累,光化学效率降低,过多光能以热耗散(NPQ)的形式散失;随着酚酸浓度的升高,限制杨树光合作用因素转变,在低酚酸胁迫下,PSⅡ反应中心暂时失活,以气孔限制因素为主;在高酚酸胁迫下,PSⅡ反应中心受破坏,发生光抑制,以非气孔限制因素为主。总体来看,土壤酚酸胁迫限制杨树根系硝态氮转运蛋白的表达,致使根系吸收硝态氮能力下降,影响杨树根、茎、叶氮同化酶活性及硝态氮含量,限制杨树叶片中各种蛋白质、核酸、叶绿素等含氮产物的生成,导致杨树光合效率下降,生产力低下。研究结果可为连作杨树人工林生产力衰退的氮同化机理构建提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Genome-wide identification of meiotic recombination hot spots detected by SLAF in peanut (Arachis hypogaea L.)
SLAF 检测花生(Arachishypogaea L.)减数分裂重组热点的全基因组鉴定
  • DOI:
    10.1038/s41598-020-70354-x
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Xiaohua Wang;Ping Xu;Yan Ren;Liang Yin;Shuangling Li;Yan Wang;Yanmao Shi;Hui Li;Xue Cao;Xiaoyuan Chi;Tianyi Yu;Manish K;P;ey;Rajeev K. Varshney;Mei Yuan
  • 通讯作者:
    Mei Yuan
Physiological Responses of Scirpus validus to Nitrate Stress
三棱草对硝酸盐胁迫的生理反应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Polish Journal of Environmental Studies
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Kui Li;Hui Li;Ge Shi;Mao Xiao;Chuanggrong Li;Huicheng Xie
  • 通讯作者:
    Huicheng Xie
The effects of phenolic acids on the photosynthetic characteristics and growth of Populus × euramericana cv. ‘Neva’ seedlings
酚酸对欧美杨光合特性及生长的影响
  • DOI:
    10.1007/s11099-018-0818-4
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Photosynthetica
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Dongfeng Xie;Guangcan Zhang;Xuanxuan Xia;Ying Lang;Shuyong Zhang
  • 通讯作者:
    Shuyong Zhang
Effects of controlled‑release urea combined with fulvic acid on soil inorganic nitrogen, leaf senescence and yield of cotton
控释尿素与黄腐酸配施对土壤无机氮、叶片衰老及棉花产量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Jibiao Geng;Xiuyi Yang;Xianqi Huo;Jianqiu Chen;Shutong Lei;Hui Li;Ying Lang;Qianjin Liu
  • 通讯作者:
    Qianjin Liu
Phenolic acids inhibit the photosynthetic productivity of poplar
酚酸抑制杨树光合生产力
  • DOI:
    10.32615/ps.2020.071
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Photosynthetica
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Kui Li;Tao Zhang;Hui Li;Liudong Zhang;Feng Li
  • 通讯作者:
    Feng Li

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  • 发表时间:
    2009-10-20
  • 期刊:
    Acta Seismologica Sinica
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  • 作者:
    申重阳;李辉;孙少安;刘少明;玄松柏;谈洪波
  • 通讯作者:
    谈洪波
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  • 期刊:
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  • 作者:
    常焜;李辉;陈卫祥;马琳
  • 通讯作者:
    马琳
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  • DOI:
    10.13287/j.1001-9332.202102.002
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 作者:
    李辉;红英;邓国荣;乌日罕;张洪岩;赵建军;郭笑怡
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 作者:
    李辉;孙国栋;邓娟利;李恺峰;纪道鹏;赖金宇
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    赖金宇
华北地区重力势能差水平构造应力分布特征
  • DOI:
    10.14075/j.jgg.2017.09.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 作者:
    李忠亚;胡敏章;李辉
  • 通讯作者:
    李辉

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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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