纳米零价铁胁迫下功能型生物膜形成的群体感应机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21906145
  • 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:
    B0607.环境毒理与健康
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

A great many nanoscale zero valent iron (nZVI) could easily get into wastewater treatment system owing to its widespread application in the field of contaminated environment remediation. The biofilm formation and maintenance of pollutant-degrading bacterium was crucial for pollutant removal and stability in wastewater treatment system. Recent researches have showed that ENPs had remarkable effect on biofilm formation. However, comparatively little is known about the influence mechanism about biofilm formation for pollutant-degrading bacterium under NP exposure. Therefore, based on the quorum sensing theory, we focused on the impact of nZVI on degrading bacterium which has been widely studied before. Firstly, the biofilm formation rate, physicochemical properties and pollutant-degrading ability were conducted to investigate the influence of exposed nZVI on biofilm formation and performance of the degrading bacterium. Furthermore, amount of extracellular signaling molecules (auto-inducers), public good, toxin, ROS and c-di-GMP generated from the degrading bacterium were determined in order.to dissect the physiological and ecological mechanism towards the impact of biofilm formation exerted by nZVI. Finally, the molecular mechanism about the effect of nZVI on biofilm formation was revealed via comparing the difference of transcriptional regulatory factor and regulatory networks controlled by quorum-sensing. The achievement of this study is not only helpful to enrich correlation theories regarding to the impact of ENPs on microorganism in wastewater treatment system at the microbial community level, but also lay a foundation to understand the effect of quorum-sensing by exogenous substances in nanoscale.
随着纳米零价铁(nZVI)在环境修复领域的广泛应用大量进入废水处理系统。降解菌生物膜的形成对污染物去除及系统稳定性至关重要。已有研究显示nZVI对微生物个体及群体活性不尽相同,nZVI对微生物个体影响并不能作为对生物膜影响的判断依据。nZVI对污染物降解菌生物膜形成及影响机制仍存在较多理论空白。本项目拟以群体感应为切入点,选择nZVI为研究材料,以研究较透彻的高效降解菌为研究对象,通过生物膜理化结构及对污染物降解的分析,明确 nZVI对生物膜形成及功能的影响;通过信号分子、公共物质及毒素释放,氧自由基及c-di-GMP产生的分析,剖析nZVI对生物膜形成影响的生理生态机理;通过群体感应转录因子及其调控多级基因差异的对比,解析nZVI对生物膜形成影响的分子机制。预期成果不仅从微生物群体层面丰富nZVI对废水处理系统中微生物影响的相关理论,也可从纳米尺度理解外源物质对群体感应的影响奠定基础。

结项摘要

随着纳米零价铁(nZVI)在环境修复领域的广泛应用大量进入废水处理系统。降解菌生物膜的形成对污染物去除及系统稳定性至关重要。nZVI对污染物降解菌生物膜形成及影响机制仍存在较多理论空白。本项目拟以群体感应为切入点,选取四种不同的零价铁颗粒(ZVI):未修饰纳米零价铁,磷酸修饰纳米零价铁,草酸修饰纳米零价铁,微米级零价铁为研究材料,以前期项目组研究较透彻的铜绿假单胞菌为研究对象,系统研究ZVI对细菌的生理生态,生物膜形成及对污染物降解的影响;从ZVI对菌株群体感应信号分子、公共物质、调控基因的变化规律等方面揭示ZVI介导下微生物的生物膜形成的群体感应调控机制;在ZVI长期暴露下,从细胞膜通透性、基因靶位点确定、蛋白模型拟合等不同层面深入揭示了进化菌株的抗生素敏感性增加的分子机制。预期成果不仅从微生物群体层面丰富nZVI对微生物生态安全影响的相关理论,也可从全新的角度提出消减微生物抗生素抗性基因传播的绿色方法,为纳米颗粒等新兴材料的健康发展提供技术支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
贵金属纳米材料的抑菌机制
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20200269
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李张强;李娜;李悦;汪美贞
  • 通讯作者:
    汪美贞

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其他文献

Ce-Mn/TiO_2吸附剂的脱汞性能及抗SO_2特性
  • DOI:
    10.19674/j.cnki.issn1000-6923.2019.0278
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴响;段钰锋;姚婷;李娜;胡鹏;韦红旗;任少君
  • 通讯作者:
    任少君
融合糖苷水解酶在生物质转化中的研究进展
  • DOI:
    10.1360/ssc-2021-0020
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国科学:化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李娜;夏欢;江燕斌
  • 通讯作者:
    江燕斌
苏云金芽胞杆菌dxr1基因的转录受SigH控制
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20190136
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李娜;温继龙;宋福平;张杰;段江燕;彭琦
  • 通讯作者:
    彭琦
电针干预对颅脑损伤大鼠行为学及血清中NSE浓度的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1008-0805.2020.02.082
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    时珍国医国药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张容超;吴涛;王瑞辉;王东;杜旭;刘奇;李娜
  • 通讯作者:
    李娜
面向供应商网络的企业网络化行为:多维结构探索研究
  • DOI:
    10.6049/kjjbydc.2016100466
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    科技进步与对策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李娜;李随成
  • 通讯作者:
    李随成

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

        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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