特定微域系统漆酶功能菌群时序特征及其对木质素和多酚矿化的影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41271250
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

This proposal aims to investigate the laccase correlated microorganisms and the processes of decomposition of lignin, polyphenol and soil organic carbon, and their temporal characteristics responding to different ecological factors. A microcosm incubation will be carried out with three forest soils including the alpine tundra, coniferous and broad-leaved forest in Changbai Moutain. Forest litters collected in the above three forests will be used as exogenous substrates for soil incubation. The incubation temperatures will be separately set at 5, 15 and 25 ℃. Therefore, three factor and multi-level lab incubation experiment will be carried out to investigate the effects of forest soil types, temperature and litter qualities on laccase correlated microorganisms and the degradation of soil recalcitrant organics matter. At given times, (RT-)PCR and DGGE will be applied to analyze laccase genes' diversity, and the acquired cDNA sequences will be compared with the known laccase genes and their taxa will be confirmed. Phospholipid fatty acid and amino sugar contents will also be measured to clarify the specific microbial community compositions' alteration over time. Laccase activities, CO2 emission rates, lignin and polyphenol contents will be also measured to determine the carbon mineralization rates of recalcitrant substances in microcosms, and also, through two exponential models, the decomposition kinetics of lignin and polyphenol and soil organic carbon in the microcosm will be described over incubation time. Through the multi-way ANOVA, the effects of forest ecosystem soil types, temperatures and plant litter qualities and their interaction on the above microbial biomarkers and carbon mineralization parameters will be determined, and the correlation between the above biomarkers and indicators will be analyzed by multiple linear regression. This proposal will address the knowledge of responding realistic and effective ecological functions involving in the key metabolic pathway of soil organic matter mineralization in different forests under global climate change.
针对温度、凋落物种类(质量)、森林土壤类型对特定组分矿化过程的影响及相关功能菌群的响应机制的科学问题,提出利用三因素多水平室内微域培养,并以木质素和多酚组分矿化过程及漆酶功能菌群时序特征为研究对象,可明确局限条件下SOC矿化关键步骤对不同生态因子的响应规律。微域培养不同时期,提取土壤DNA与RNA,进行(RT-)PCR-DGGE,探索真菌和细菌漆酶基因多样性、表达水平、种属分类特征;测定磷脂脂肪酸与氨基糖含量,明确漆酶功菌群的指纹特征;检测木质素与多酚含量、土壤呼吸速率、漆酶活力,借助双室模型定量描述木质素、多酚、总SOC矿化动力学特征。利用多因素方差分析和多元线性回归等手段,阐明各组分矿化潜势、速率常数与漆酶功能菌群组成、活力的相关关系,以及二者对温度、凋落物、森林土壤类型等生态因子的响应机制,对揭示漆酶功能菌群对森林SOC矿化调控机制、完善陆生系统碳排放对气候变化响应的认识有重要意义。

结项摘要

针对温度设置(恒温与变温)、林分条件(针叶林与落叶林)以及土壤层次(O层与A层)等环境因素对特定碳组分矿化过程及相关功能菌群组成及多样性影响的科学问题,提出利用三因素多水平室内微域培养,并以木质素和多酚组分等有机碳(SOC)矿化过程及包括漆酶功能菌群在内的真菌、细菌微生物群落时序特征为研究对象,明确局限条件下SOC矿化对不同生态因子的响应规律。研究结果表明,不同培养时期土壤瞬时呼吸速率、碳矿化过程动力学参数、水溶性碳、木质素与多酚、磷脂脂肪酸与氨基糖、真(细)菌及漆酶功能菌群多样性等指标均受恒-变温、林分条件和土壤层次显著影响。总体上,不同有机碳库矿化速率、包括漆酶功能菌群在内的土壤真菌和细菌菌群活力等指标,随温度变化呈现低温处理最低,恒高居中,变温处理最高;它们于恒温处理条件下的温度敏感性显著低于变温处理。应对恒-变温不同温度设置,微生物群落明显进化出两种生存策略:即富营养型与贫营养型。碳矿化过程与菌群的温度敏感性回归分析表明,富营养型菌群显著与碳矿化温度敏感性正相关,二者形成正反馈;贫营养菌则与碳矿化过程温度敏感性负相关,二者形成负反馈。林分条件显著影响碳矿化速率和难分解碳组分(如多酚、木质素等)分解过程的温度敏感性,落叶林影响大于针叶林;对真菌、细菌和漆酶功能菌群温度敏感性的影响表现为落叶林小于针叶林。不同土壤层次亦显著影响上述指标的温度敏感性,真(细)菌多样性、木质素C单体、多酚、冷水溶性碳等温度敏感性表现为O层>A层;而漆酶活力与相关功能菌群、木质素V单体等表现为O层<A层。本研究对揭示微生物群落对森林SOC矿化调控机制、完善陆生系统碳排放对气候变化响应的认识有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
不同倒木腐解过程对长白山森林土壤碳氮积累的影响
  • DOI:
    10.1523/jneurosci.1326-21.2022
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土壤通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    解宏图;何红波;张威;张旭东
  • 通讯作者:
    张旭东
Kinetics of amino sugar formation from organic residues of different quality
不同质量有机残渣形成氨基糖的动力学
  • DOI:
    10.1016/j.soilbio.2012.08.006
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Soil Biology and Biochemistry
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Bodé; S.;Huygens; D.;Zhang; X.;Boeckx; P.
  • 通讯作者:
    P.
ABTS底物检测漆酶活力条件和算法比较——以长白山两种林分土壤为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    土壤通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏宝玲;王月阳;白震
  • 通讯作者:
    白震
Phospholipid 13C stable isotopicprobing during decomposition of wheat residues
小麦残渣分解过程中磷脂 13C 稳定同位素探测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Applied Soil Ecology
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Liang; C.;Bodé; S.;Huygens; D.;Boeckx; P.
  • 通讯作者:
    P.
恒、变温培养模式对土壤呼吸温度敏感性影响之异同
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    土壤通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈智文;白震;王月阳;解宏图
  • 通讯作者:
    解宏图

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其他文献

不同水解方法对土壤中性糖和氨基糖含量测定的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    生态环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张威;张明;白震;张旭东;解宏图;何红波
  • 通讯作者:
    何红波
作物残体去向与利用及对土壤氮素转化的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    土壤通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白震;郑立臣;解宏图;李晓波;丁雪丽;何红波;张明;张旭东
  • 通讯作者:
    张旭东
长期施肥对农田黑土r-K策略菌群的影响
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    --
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  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张威;冯慧敏;张旭东;武叶叶;张明;白震;丁雪丽
  • 通讯作者:
    丁雪丽
利用气相色谱-质谱联机测定土壤氨基酸手性异构体~(13)C富集比例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘宁;白震;张威;张旭东;丁雪丽;何红波
  • 通讯作者:
    何红波
外源物质添加对东北黑土氨基酸矿化的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张威;何红波;解宏图;白震;张旭东
  • 通讯作者:
    张旭东

其他文献

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白震的其他基金

中国东北典型天然林EcMF介导的SOC形成机制
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持续扰动下农田SOM固持及微生物学机制
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    面上项目

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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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