水稻根系分泌耦合根际氮素转化的微生物机制

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基本信息

  • 批准号:
    41701280
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 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

Diverse microorganisms in the rhizosphere play important roles in plant health and soil element cycling. The microorganisms involved in nitrogen cycling processes contribute largely to the nitrogen utilization and N2O emission in agricultural soils, such as paddy soil. However, knowledges about the genotype of critical microorganisms related to nitrogen turnover and the factors influencing the diversity and function of these microorganisms are limited. Focusing on nitrogen cycling in the rice rhizosphere, this project aims 1) to investigate the nitrogen turnover rates and function microbial communities in rhizosphere and bulk soils from different types of soils; 2) to determine the relationship among root exudates, nitrogen turnover rates and functional microbes via 13CO2-continuous labelling experiments. 13C-labelled low molecular weight organic acids will be measured by ion chromatography combined with mass spectrum, and the composition and abundance of critical microorganisms related to nitrogen transformation will be determined by combined 13C-DNA-SIP with Illumina sequencing of related functional gene amplicons; 3) Finally, this project will design a pot experiment amended with exudates to analyze the effect of root exudates on nitrogen cycling processes. Taken together, this project would depict the microbial mechanisms that coupling root secretion with nitrogen transformation in rice rhizosphere, which would provide theoretical basis for nitrogen application and improving nitrogen utilization efficiency in agricultural soils.
氮素转化的微生物过程是影响农田氮肥利用率及氧化亚氮排放的重要因素,根际微生物种类繁多,在植物健康及土壤元素循环中发挥重要作用。然而,根际氮素转化关键功能微生物组成及其影响因素还不明确。因此,本项目将以水稻根际氮素转化为研究核心,首先研究不同类型水稻土根际/非根际氮素转化速率和氮素转化功能微生物差异;进而通过13CO2连续标记实验,量化水稻根系分泌13C标记小分子有机酸及氮素转化速率,采用稳定同位素技术(DNA-SIP)联合Illumina高通量测序技术探明水稻根际氮素转化关键微生物丰度和多样性;最后结合添加根系分泌物培养实验阐释水稻根系分泌物对根际氮素转化过程影响,阐明水稻根系分泌耦合根际氮素转化的微生物机制。本研究成果将为农业氮肥施用、提高氮肥利用率及环境保护提供坚实的理论基础。

结项摘要

本项目以水稻根际氮素转化过程及微生物为研究核心,探究了水稻土中厌氧氨氧化(anammox)和厌氧铁铵氧化(Feammox)过程及其相关功能微生物组成差异;分析了氮素转化功能微生物对根际效应及干湿交替的响应机制,并且阐释了水稻根系分泌物对反硝化过程影响的微生物机制。研究结果表明:(1)不同母质水稻土anammox速率存在显著性差异,且根际anammox速率显著高于非根际;中国南方水稻土中广泛存在Feammox过程,Geobacter、GOUTA19、Nitrososphaeraceae和Pseudomonas是Feammox过程的重要相关微生物,pH和粒径是影响水稻土中Feammox相关微生物群落组成的重要环境因素;(2)水稻土中总微生物与活性微生物群落存在显著性差异,且活性微生物对根际效应响应更加灵敏,反硝化微生物比硝化微生物对根际效应响应更加灵敏;(3)干湿交替将显著影响活性微生物和总微生物群落组成,氮素转化功能微生物对干湿交替过程的响应存在不同响应;(4)水稻根系分泌物(甲酸和葡萄糖)提高土壤反硝化速率,且葡萄糖的促进作用更加强,并发现含水量是影响水稻土中反硝化速率及其功能微生物组成的重要因素。本项目的实施为提高农业生产过程中氮肥利用及环境保护提供了重要的科学依据。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
RNA Stable Isotope Probing of Potential Feammox Population in Paddy Soil
水稻土中 Feammox 潜在种群的 RNA 稳定同位素探测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Li Hu;Su Jianqiang;Yang Xiaoru;Zhou Guowei;Simon Bo Lassen;Zhu Yongguan
  • 通讯作者:
    Zhu Yongguan
Spatial and seasonal variation of the airborne microbiome in a rapidly developing city of China
中国快速发展的城市空气微生物组的空间和季节变化
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2019.01.367
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hu Li;Xin-Yuan Zhou;Xiao-Ru Yang;Yong-Guan Zhu;You-Wei Hong;Jian-Qiang Su
  • 通讯作者:
    Jian-Qiang Su
Changes in the diversity and abundance of syntrophic and methanogenic communities in response to rice phenology
水稻物候响应中互养和产甲烷群落多样性和丰度的变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Applied Soil Ecology
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Xiaofang Pan;Hu Li;Lixin Zhao;Xiaoru Yang;Jianqiang Su;Chunxing Li;Guanjing Cai;Gefu Zhu
  • 通讯作者:
    Gefu Zhu
Distinct rhizosphere effect on active and total bacterial communities in paddy soils
根际对水稻土活性细菌群落和总细菌群落的独特影响
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2018.08.373
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Hu;Su Jianqiang;Yang Xiaoru;Zhu Yongguan
  • 通讯作者:
    Zhu Yongguan
Earthworm gut: An overlooked niche for anaerobic ammonium oxidation in agricultural soil
蚯蚓肠道:农业土壤中厌氧氨氧化的一个被忽视的生态位
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hu Li;Xiao-Ru Yang;Juan Wang;Guo-Wei Zhou;Yu-Sen Zhang;Simon Bo Lassen;Yong-Guan Zhu;Jian-Qiang Su
  • 通讯作者:
    Jian-Qiang Su

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    辰巳哲也
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    --
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    --
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  • 通讯作者:
    刘冲
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    --
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    张婧
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    刘旭亮;武从海;李虎;et al.
  • 通讯作者:
    et al.

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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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