黄土丘陵森林带微生物介导的叶片枯落物分解以及对土壤有机碳的贡献

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基本信息

  • 批准号：
    41701317
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    刘栋
  • 依托单位：
    西北农林科技大学
  • 学科分类：
    D0710.土壤侵蚀与土壤肥力
  • 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

Microbial-mediated leaf-litter decomposition is a key process connecting soil and plant carbon pool. It plays an important role in carbon cycling in terrestrial ecosystem. The project will focus on the typical forest vegetation phyllosphere microorganisms-regulated litter decomposition and the soil organic carbon sequestration on the Loess hilly regions. Based on the combination of the in-site field decomposing-bag and traditional lab analysis, as well as 13C isotope tracing, biomarker, and molecular biotechnology, the interaction among leaf-litter decomposition, phyllosphere microorganisms and soil organic carbon will be investigated. The main focus of the study are: (1) to analysis the variations in leaf-litter stoichiometry (C:N:P) and carbohydrates; (2) to study the structure and diversity of the phyllosphere microorganism; (3) and to further explore the mechanisms of the effect of litter decompositions and microbial biomarkers to the soil organic carbon accumulation during decomposing process. Our aim is: to illustrate the contributions of various forest leaf-litter decompositions to carbon sequestrations; to clarify the proceeding of phyllosphere microorganisms and their roles in carbon cycling. Therefore, shed lights on the mechanisms of the interactions between forest leaf-litters and soil ecosystem, as well as the soil organic carbon sequestrating process originating from aboveground litter decompositions.
叶片枯落物在微生物作用下的分解过程是联系土壤碳库和植物碳库的重要环节，对陆地生态系统碳循环具有重要影响。本研究围绕黄土丘陵区典型森林植被叶际微生物介导的枯落物分解过程与土壤有机碳固定的互作机理这一科学问题，通过野外分解袋与室内提取分析相结合的方法，采用13C稳定同位素、生物标志物、分子生物学等技术，研究叶片枯落物、叶际微生物和土壤有机碳在叶片分解过程中的相互关系。重点研究：（1）叶片枯落物中不同碳水化合物及碳、氮、磷化学计量比变化；（2）叶际微生物群落结构和多样性演变特征；（3）地表叶片枯落物和微生物标志物对土壤有机碳固持的作用机制。旨在阐明不同森林植物叶片分解及对土壤有机碳积累的贡献；探明枯落物分解过程中叶际微生物群落演变及其介导的碳循环过程；丰富森林生态系统中植被叶片与土壤生态系统相互作用机制；为森林生态系统中来自地上部分的土壤有机碳积累提供科学依据。

结项摘要

叶片枯落物对陆地生态系统碳循环具有重要影响，也是联系土壤碳库和植物碳库的重要环节。本项目重点围绕森林植被叶际细菌和真菌群落参与的枯落物分解过程与土壤有机碳固定的互作机理这一科学问题，通过野外分解袋与室内提取分析相结合的方法，采用生物标志物、分子生物学等技术，重点研究了枯落物不同碳组分、叶际微生物和土壤有机碳含量在分解过程中的协同变化。主要结论有以下几点（1）森林树种塑造独特的土壤细菌和真菌群落，它们的群落特征在不同树种间差异明显，叶际的主导细菌的相对丰度基本是叶下土壤的两倍；（2）叶际伴生真菌群落中，子囊菌门和担子菌门是最大的优势门，微生物群落与凋落物化学养分和结构性碳水化合物呈显著正相关，碳水化合物和氨基酸代谢在枯落物分解到中后期时达到最强；（3）叶际微生物随分解时间变化的很快 （细菌显著，真菌不显著），但是这种变化并没有明显的垂直传递性，枯落叶下面的土壤微生物群落结构随时间变化不显著。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Response of Microbial Communities and Their Metabolic Functions to Drying-Rewetting Stress in a Temperate Forest Soil
温带森林土壤微生物群落及其代谢功能对干湿胁迫的响应
  • DOI：
    10.3390/microorganisms7050129
  • 发表时间：
    2019-05-01
  • 期刊：
    MICROORGANISMS
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Liu, Dong;Keiblinger, Katharina M.;Zechmeister-Boltenstern, Sophie
  • 通讯作者：
    Zechmeister-Boltenstern, Sophie
The Biogeographical Distribution of Soil Bacterial Communities in the Loess Plateau as Revealed by High-Throughput Sequencing.
高通量测序揭示黄土高原土壤细菌群落的生物地理分布
  • DOI：
    10.3389/fmicb.2018.02456
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Liu D;Yang Y;An S;Wang H;Wang Y
  • 通讯作者：
    Wang Y
The restoration age of Robinia pseudoacacia plantation impacts soil microbial biomass and microbial community structure in the Loess Plateau
黄土高原刺槐人工林恢复龄期对土壤微生物量及微生物群落结构的影响
  • DOI：
    10.1016/j.catena.2018.02.001
  • 发表时间：
    2018-06-01
  • 期刊：
    CATENA
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Liu, Dong;Huang, Yimei;An, Shaoshan
  • 通讯作者：
    An, Shaoshan
Geographic distance and soil microbial biomass carbon drive biogeographical distribution of fungal communities in Chinese Loess Plateau soils
地理距离和土壤微生物生物量碳驱动中国黄土高原土壤真菌群落生物地理分布
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2019.01.097
  • 发表时间：
    2019-04-10
  • 期刊：
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Liu, Dong;Wang, Honglei;Davlatbekov, Fayzmamad
  • 通讯作者：
    Davlatbekov, Fayzmamad

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  • 作者：
    刘栋;孟祥武;陈俊亮
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    陈俊亮

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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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