沉水植物的群落构建机制及其对环境变化的响应

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870345
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0208.植物资源保护与利用
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Submerged macrophytes communities play a crucial role in maintaining clean water status in shallow lakes, while environmental changes (e.g. eutrophication, global warming) in recent decades have led to rapid succession or even declining of submerged macrophytes communities in shallow lakes. The theory of regime shift proposed in the classic limnological study focuses on the state of the lake, neglecting the succession of submerged macrophyte communities and the changes of their ecological functions along with the environmental changes. This study targets at the commonly-found submerged species in the Yangtze River Basin, via the mesocosm experiment system, the long-term monitoring on the permanent quadrat in shallow lakes and the field parameterized competition model, and uses contemporary species coexistence theory to analyze the mechanisms of community assembly of submerged macrophytes according to the niche differences and average fitness differences and their responses to environmental changes. We aim to investigate the succession of submerged macrophytes communities under environmental changes such as lake eutrophication and climate warming by linking plant functional traits with niche differences and average fitness differences and optimize the mathematical model for predicting the succession of submerged macrophyte communities in natural lakes. We also focus on assessing the role of propagules in community assembly and provide the reasonable solution for the restoration and reconstruction of submerged macrophyte communities in degraded lakes.
沉水植物群落对维持浅水湖泊的清水状态起着至关重要的作用,而近几十年来环境变化导致浅水湖泊沉水植物的群落迅速演替甚至衰退。经典湖沼学研究中提出的湖泊稳态转换理论聚焦于湖泊状态,而忽略了环境变化过程中沉水植物群落的演替及其生态功能变化。本项目以长江流域主要沉水植物为对象,通过受控实验体系、沉水植物群落固定样方的长期监测和基于野外参数校正的竞争模型,基于当代物种共存理论,从生态位和平均适合度差异两个方面分析沉水植物群落的构建机制及其对环境变化的响应,解析湖泊富营养化和气候变暖等环境变化过程中水生植物群落演替的规律,将植物功能性状及其集合与物种间的生态位和适合度差异进行关联分析,优化预测自然湖泊沉水植物群落演替的数学模型,着重评估繁殖体库在群落构建机制中的作用,为退化湖泊沉水植物群落的恢复重建提供合理的解决方案。

结项摘要

稳定性的水生植物群落对维持浅水湖泊的清水状态起着至关重要的作用,而近几十年来环境变化导致浅水湖泊水生植物的群落迅速演替甚至衰退。经典湖沼学研究中提出的湖泊稳态转换理论聚焦于湖泊状态,而忽略了环境变化过程中沉水植物群落的演替及其生态功能变化。本项目以水生植物为对象,通过基于人工模拟湖泊实验体系、水生植物地上群落和地下繁殖体库的长期样方监测,同时根据受控实验和野外调查的结果梳理水生植物的群落构建机制,预测自然水体中的水生植物群落演替规律。本研究基于伊乐藻-菹草的加温竞争实验以及多种沉水植物的竞争实验,发现与一年生植物相比,多年生水生植物的适合度计算较为复杂,特别是对于既有无性繁殖(特化的繁殖器官或克隆分株)又具备有性繁殖能力的水生植物,其适合度并不能直接应用经典研究中基于果实或者无性繁殖体的数量来计算。本研究还基于湖北荆州的洪湖、云南石屏的异龙湖、汉江王甫洲库区等自然水体,开展水生植物地下繁殖体库、地上植被的持续监测。结合竞争实验的结果发现,在清水系统中,沉水植物的演替与繁殖体库的特征较为一致,而在异龙湖和洪湖这类浊水系统中,繁殖体库中占优势的轮藻并未成为地上优势种群,繁殖体库中以无性繁殖体为主要繁殖方式的菹草(石芽)和蓖齿眼子菜(块茎) 成为地上植被的优势群落。我们的研究结果表明,沉水植物的繁殖性状在其群落构建中发挥重要作用,影响沉水植物在不同类型的环境变化(如富营养化、气候变暖等)过程中的优势种群演替。我们的研究结果提升了在环境变化背景下对水生植物群落演替的可预测性。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
机械损伤对9种水生植物叶片的影响
  • DOI:
    10.11913/psj.2095-0837.2019.20230
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    植物科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘俊峰;王博;李丁玉;冯旗;郭牧语;李璐;卢虹羽;佘丹;余耀文;赵天铭;操瑜
  • 通讯作者:
    操瑜
Responses of propagule germination and sexual reproduction of submerged macrophytes exposed to cadmium
沉水植物繁殖体萌发和有性生殖对镉的响应
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2018.12.056
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Cao Yu;Liu Hui;Sun Junyao;Liu Yang;Jiang Hong Sheng;Wang Wei;Li Wei
  • 通讯作者:
    Li Wei
Bladder entrance of microplastic likely induces toxic effects in carnivorous macrophyteUtricularia aureaLour
微塑料的膀胱入口可能会对肉食性大型植物产生毒性作用
  • DOI:
    10.1007/s11356-020-09529-y
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Zhou Jingzhe;Cao Yu;Liu Xiaoning;Jiang Hongsheng;Li Wei
  • 通讯作者:
    Li Wei
Responses of four submerged macrophytes to freshwater snail density (Radix swinhoei) under clear-water conditions: A mesocosm study
清水条件下四种沉水植物对淡水蜗牛密度(Radix swinhoei)的响应:中生态系统研究
  • DOI:
    10.1002/ece3.6489
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Ecology and Evolution
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zhi Yongwei;Liu Yang;Li Wei;Cao Yu
  • 通讯作者:
    Cao Yu
Responses of periphyton on non-plant substrates to different macrophytes under various nitrogen concentrations: A mesocosm study
不同氮浓度下非植物基质上的附生植物对不同大型植物的响应:中生态系统研究
  • DOI:
    10.1016/j.aquabot.2019.01.003
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    AQUATIC BOTANY
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Cao, Yu;Zhang, Na;Li, Wei
  • 通讯作者:
    Li, Wei

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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 作者:
    吴业颖;操瑜;郑志伟;张志永;王文君;刘帆
  • 通讯作者:
    刘帆
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    植物科学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李伟;操瑜;尹黎燕;顾舒平;李兆波
  • 通讯作者:
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  • 期刊:
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    刘洋;付文龙;操瑜;李伟
  • 通讯作者:
    李伟
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  • DOI:
    10.11913/psj.2095-0837.2017.50741
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    植物科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王秋林;支永威;江红生;操瑜;李伟
  • 通讯作者:
    李伟

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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