水体富营养化诱导蓝藻释放VOCs在蓝藻水华形成中的作用研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31300364
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0305.群落生态学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

In eutrophic waters, the mass propagation of cyanobacteria, which is one of the important environment problems with massive attention in the world, markedly reduces the biodiversity and results in the formation of water bloom. However, the formation mechanism of the phenomenon is still not very clear. It is well known that cyanobacteria can release abundant volatile organic compounds (VOCs), whether those VOCs play an important role in the case that cyanobacteria become dominant population with the reduction in diversity and amount of aquatic plants and other algae. In our previous studies, abiotic stresses can induce VOCs release from Chlamydomonas reinhardtii, and those VOCs can inhibit the growth of normal C. reinhardtii cells (Zuo et al., 2012) and induce the cells formatting aggregation. Therefore, the study of VOCs released by cyanobacteria and their roles in the process of cyanobacteria mass propagation, biological diversity loss and formatting aggregation will help to reveal the formation mechanism of water bloom theoretically.In this study, Microcystis, the typical species of cyanobacteria for water bloom, will be used as the materials to investigate the effects of different nutrient condition on the release of VOCs, to reveal the allelopathic effects of VOCs, and to elucidate the relationship between VOCs and water bloom. Therefore, the results of the study are very meaningful and valuable for prevention and management of water bloom.
蓝藻在富营养化水体中大量繁殖已成为全世界广为关注的环境问题之一。蓝藻大量繁殖使水体生物多样性明显降低,同时也导致了水华爆发,但是该现象形成机制尚不十分清楚。蓝藻能释放大量挥发性有机化合物(VOCs),这些VOCs是否在蓝藻成为优势种群中发挥抑制水生植物和其它藻类生长的作用?我们研究发现非生物胁迫诱导的莱茵衣藻VOCs能明显抑制正常衣藻生长(Zuo et al., 2012),并诱发藻细胞形成聚集体。因此,对蓝藻释放VOCs及其在蓝藻大量繁殖、水体生物多样性降低和聚集体形成过程中的作用进行研究,将有助于从理论上揭示水华形成机制。本研究拟以形成蓝藻水华的主要种类微囊藻为材料,研究不同营养条件对其VOCs合成与释放的影响、VOCs的化感作用以及VOCs与水华形成的关系,以期从VOCs角度揭示蓝藻在富营养化水体中成功繁衍并形成水华的机制,这将对我们认识水华形成和治理水华具有重要的价值与意义。

结项摘要

本研究以蓝藻水华的主要藻种水华微囊藻和铜绿微囊藻为材料,研究了不同氮磷营养条件对其VOCs产生、VOCs的化感作用及其功能成分、以及VOCs主要成分对微囊藻聚集体的诱导作用,同时还探索了利用葡萄修剪废弃物进行抑藻。首次发现不同氮、磷源营养均会影响微囊藻VOCs产生与释放。在不同氮、磷浓度下,微囊藻VOCs释放量随营养减少而增加,在营养缺乏时VOCs释放量最大,其原因为营养缺乏诱导了与VOCs形成相关基因的表达,从而促进VOCs的产生与释放。在VOCs形成相关基因中,首次发现缺氮条件下磷酸戊糖途径中转醛醇酶的基因表达量明显上调,从而催化3-磷酸甘油醛大量形成,进而增加MEP途径底物浓度以促进单萜VOCs形成。首次证明缺乏氮或磷营养诱导的水华微囊藻和铜绿微囊藻VOCs均具有抑制小球藻和莱茵衣藻生长的化感作用,桉树脑和柠檬烯是其主要化感成分,其抑制机理可能是通过引起光合色素降解、抑制光合电子产生与传递,从而抑制藻细胞生长。光合色素在酸、碱条件下极易发生降解,桉树脑和柠檬烯引起光合色素降解可能与其改变藻细胞内pH值有关。桉树脑和柠檬烯除具有化感作用外,本研究还首次证明其可诱导微囊藻细胞形成聚集体。由此可见,在富营养化水体中,多样且复杂的氮磷营养会影响蓝藻VOCs产生与释放,当蓝藻大量繁殖后,营养物质大量消耗甚至匮乏时会导致营养竞争并诱导与VOCs形成相关基因表达,从而促进VOCs产生与释放;这些VOCs通过抑制其他藻细胞生长,从而有利于蓝藻扩大繁衍与生长,同时这些VOCs还会诱导蓝藻细胞聚集并形成水华。此外,本研究还探索了利用葡萄修剪下的枝叶提取液抑制藻细胞生长,首次发现修剪废弃物具有抑藻作用,这为通过植物次生代谢物防治水华奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
桉树脑和柠檬烯对莱茵衣藻光合特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水生生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵静娴;徐庆欢;杨王庭;左照江
  • 通讯作者:
    左照江
ROS production is associated with glycolate metabolism in Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyceae) under salt stress
盐胁迫下,ROS 的产生与莱茵衣藻(绿藻纲)的乙醇酸代谢相关
  • DOI:
    10.2216/13-257.1
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
    Phycologia
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yerong Zhu;Yanling Bai;Yan Gao;Yong Wang
  • 通讯作者:
    Yong Wang
NaNO3胁迫对两种微囊藻VOCs释放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    水生生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周律;张汝民;高岩;左照江
  • 通讯作者:
    左照江
盐胁迫下植物细胞离子流变化的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    浙江农林大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    左照江;张汝民;高岩
  • 通讯作者:
    高岩
Reactive oxygen species contribute to the release of volatile organic compounds from Chlamydomonas reinhardtii during programmed cell death
在程序性细胞死亡过程中,活性氧有助于莱茵衣藻释放挥发性有机化合物
  • DOI:
    10.1111/pre.12071
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
    Phycological Research
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Menglin Shi;Yerong Zhu;Yanling Bai;Yong Wang
  • 通讯作者:
    Yong Wang

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其他文献

高温胁迫对樟树光合性能的影响
  • DOI:
    10.11833/j.issn.2095-0756.2019.01.007
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    左照江
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张汝民
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  • 作者:
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    左照江
不同培养条件下莱茵衣藻细胞中SGAT酶活性的变化
  • DOI:
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  • 发表时间:
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光呼吸途径中两种转氨酶的研究进展
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    --
  • 期刊:
    植物生理学通讯
  • 影响因子:
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  • 作者:
    白艳玲;左照江;王勇;朱晔荣
  • 通讯作者:
    朱晔荣

其他文献

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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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