黄土高原雨养条件下紫花苜蓿生物固氮调控氮磷重吸收机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31572460
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1602.草培育、保护与利用
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Nutrient resorption in a plant is beneficial to the enhancement of plant adaption to infertile soil or environment where nutrient availability is restricted by adverse environmental factors, i.e. drought. There is infertile soil in the Loess Plateau of China and the precipitation is not always enough for plant growth. Notably the rainfall is uneven among seasons or years, which makes it more difficult for the plant to absorb nutrients from soils. These stresses restrict the development of agriculture and livestock breeding and the ecosystem conservation in this region. So elucidating the characteristics of nutrient resorption and its regulation mechanisms is of great importance to promote the agricultural productivity and to restore the ecological function of the environment. Previous researches have revealed that the resorption is species-specific and influenced by soil nutrient availability and plant nutrient status. However, there is no consistent conclusion so far and no clear explanation. As known, frequent removal of the shoots may result in nutrient (mainly N) loss of the system, and leguminous species, i.e. lucerne, has some strong ability to biologically fix N from the atmosphere (BNF). So nutrient resorption and its regulation in these perennial legumes may be different from other species. Here, we proposed some hypotheses below: 1) The N and P resorptions in leguminous species with BNF, i.e. lucerne, are regulated by BNF. 2) The N and P resorptions are enhanced under drought. 3) In a mature (lucerne) grassland, the function that N addition reduces N resorption is weakened. 4) For perennial legumes, N and P resorptions are age- and cut-specific. In this study, some field and controlled pot experiments in the glasshouse will be conducted. We shall investigate the characteristics of N and P resorptions of lucerne in the rainfed Loess Plateau of China, testing the above hypotheses and revealing how BNF regulates N and P resorptions in lucerne.
营养重吸收能增强植物适应养分贫乏或因逆境(如干旱)导致的养分获取困难环境的能力。黄土高原土壤贫瘠,降水不足且季节性和年际变异大,严重限制了农牧业发展和生态保育。弄清植物营养重吸收规律及其调控机制对提升黄土高原雨养农区生产力、促进生态恢复具有实践意义。重吸收有物种特异性,并受土壤养分和体内营养的影响,但缺乏一致结论,也没有明确的机制性解释。多年生牧草常因地上部分移出而导致系统元素(主要为氮)大量减少,且豆科植物(如紫花苜蓿)常具有较强的生物固氮(BNF)能力,因此,多年生豆科牧草可能具区别于其他植物的重吸收特性和机制。试提假设:1)具BNF的豆科植物(如紫花苜蓿)的氮磷重吸收受其BNF的调控。2)干旱下,氮磷重吸收加强。3)在成熟草地中,氮添加对氮重吸收的弱化作用减弱。4)氮磷重吸收具年龄和茬次特异性。拟研究黄土高原雨养条件下紫花苜蓿氮磷重吸收特性,验证假设,以揭示BNF调控氮磷重吸收的机制

结项摘要

叶片养分重吸收是植物适应逆境的重要机制。黄土高原土壤贫瘠,降水季节性和年际变异大,严重限制了农牧业发展和生态保育。弄清叶片养分重吸收规律及其调控机制有助于通过适宜管理措施增强牧草适应能力,对提升黄土高原雨养农区生产力、促进生态恢复具有实践意义。研究了不同品种、生长阶段下控水、施肥对紫花苜蓿叶片氮、磷重吸收特性的影响及其调控。主要发现:1)叶片氮、磷重吸收效率(NRE、PRE)和重吸收度(NRP、PRP)具种内品种间差异性,但并不显著,与其他植物的种间差异显著。叶片氮、磷重吸收因建植年龄、生长年龄和茬次而显著不同。随年龄增大,NRE、PRE先增大后减小,重吸收度变化则不一致;第一茬叶片氮、磷重吸收显著强于第二茬。一般地,NRE、PRE分别与成熟叶氮、磷浓度显著正相关,与衰老叶氮、磷浓度显著负相关。土壤速效养分影响叶片氮、磷重吸收,但并不显著。2)施氮肥对NRE、PRE无显著影响,施磷肥显著提高NRE,对PRE的影响受施氮肥水平的调节;施氮、磷肥提高NRP,但PRP仅受施氮肥影响。一次性施磷肥对氮重吸收无显著影响,而其对磷重吸收的影响因苜蓿年龄而变化。一般地,重吸收效率与成熟叶N:P负相关、与衰老叶N:P正相关,重吸收度与成熟叶氮、磷浓度负相关。3)随供水增加,磷重吸收增强;控水改变施肥对氮、磷重吸收的影响;同施磷钾肥导致PRE降低。NRE、PRE受土壤养分相对限制性调控。叶片酸性磷酸酶活性与PRP显著正相关,与PRE显著负相关,尤其是衰老叶酸性磷酸酶。4)苜蓿生物固氮率具品种和年龄特异性,受控水和施肥影响。生物固氮影响叶片氮、磷重吸收特性,但年龄、控水、施肥等对二者关系有显著影响。本研究揭示了黄土高原雨养农区苜蓿叶片氮、磷重吸收的品种、生长阶段特异性,及其在控水、施肥等下的变化规律,阐明了其与叶片养分浓度、土壤养分供应间的关系,并揭示了苜蓿生物固氮与叶片养分重吸收间的关联。将有助于深入理解豆科植物的适应性,为合理实施管理、提高草地生产可持续性提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(15)
专利数量(1)
陇东苜蓿叶功能性状和生物量分配的时间动态
  • DOI:
    10.16742/j.zgcdxb.2016-02-07
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国草地学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王振南;尤菲菲;杨梅;段兵红;陆姣云;杨惠敏
  • 通讯作者:
    杨惠敏
Leaf resorption and stoichiometry of N and P of 1, 2 and 3 year-old lucerne under one-time P fertilization
一次性磷肥下1、2、3年生苜蓿叶片吸收及氮磷化学计量
  • DOI:
    10.1016/j.still.2019.104481
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    SOIL & TILLAGE RESEARCH
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    Lu, Jiaoyun;Liu, Minguo;Li, Lingling
  • 通讯作者:
    Li, Lingling
陇东雨养农区3个紫花苜蓿品种叶片氮磷重吸收特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国草地学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段兵红;刘敏国;杨惠敏
  • 通讯作者:
    杨惠敏
陇东雨养农区紫花苜蓿叶片氮、磷、钾重吸收与生物固氮的偶联关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    草业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段兵红;陆姣云;刘敏国;杨梅;王亚亚;王振南;杨惠敏
  • 通讯作者:
    杨惠敏
Suppression of weeds and weed seeds in the soil by stubbles and no-tillage in an arid maize-winter wheat-common vetch rotation on the Loess Plateau of China
黄土高原干旱玉米-冬小麦-野豌豆轮作留茬免耕对土壤杂草及杂草种子的抑制
  • DOI:
    10.1007/s40333-018-0063-5
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    Journal of Arid Land
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Mei Yang;Yuxin Zhao;Huimin Yang;Yuying Shen;Xiaoyan Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaoyan Zhang

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其他文献

施肥对高寒荒漠草原区混播人工草地产量和水分利用的影响
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    --
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  • 作者:
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Tim-3在药物性急性肾损伤动物模型中的表达及作用机制
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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高校野外台站服务本科实践教学现状与改进对策——以甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站为例
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    草业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王自奎;杨惠敏;杨宪龙;马景永;王先之;杨倩;沈禹颖
  • 通讯作者:
    沈禹颖
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    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国草地学报
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    --
  • 作者:
    杨惠敏;王振南;吉春荣
  • 通讯作者:
    吉春荣
基于临近台站气象数据的参考作物蒸散量估算方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    自然资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张学梅;王自奎;沈禹颖;杨惠敏
  • 通讯作者:
    杨惠敏

其他文献

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杨惠敏的其他基金

多年生豆禾混播草地土壤肥力消减调控牧草养分竞争的机制
  • 批准号:
    32371773
  • 批准年份:
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相似国自然基金

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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

        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]
      
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