光照调控附生植物空间分布格局的生理生态学机制研究——基于受损常绿阔叶林

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770494
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0306.生态系统生态学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Epiphytes, which grow non-parasitically upon other plants, comprise one of the most diverse and vulnerable groups in subtropical and tropical forests. They improve the structural complexity of forests and play a vital role in the biodiversity maintenance, environmental monitoring, water and nutrient cycling in various forest ecosystems. Light can promote the evolutionary transition of plants from terrestrial to epiphytic life-forms and determine the growth and distribution of epiphytes. In order to obtain adequate light for growing and surviving, epiphytes have to suffer from severe water shortage, low availability of nutrients and high risk of falling from hosts. Nevertheless, the relation between epiphyte growth and light stress and the mechanism of light in determining the spatial distribution pattern of epiphytes have been plagued by some technical problems such as direct canopy access and systematic sampling. Moreover, the majority of available studies dealing with the ecophysiology of epiphytes have been limited to laboratory and greenhouse, however, some questions can only be answered by in-situ work and should also be conducted to confirm laboratory studies. In this project, we will conduct field controlled and in-situ experiments to characterize the leaf morphological and physiological traits of vascular epiphytes and their responses to different light regimes such as high light, weak light, light change and lightflecks in the snow-damaged primary evergreen broad-leaved forests in the Ailao Mountains in Yunnan Province. Epiphyte species and individuals will be studied in six vertical light zones through in-situ experiments using canopy crane. In addition, a number of samplings of vascular epiphytes, which have been collected from snow-fallen trees from April to August in 2016, will be cultivated in four light gradient plots for 1-2 years and then used for controlled experiments. In these experiments, the morphological traits, anatomical features, nutrient concentrations, δ13C content, photosynthetic performances, fluorescence parameters and chlorophyll concentrations of epiphyte leaves will be quantitated by using stable isotope analysis, scanning electron microscope, photosynthesis analysis and chlorophyll fluorescence techniques, and so on. Meanwhile, we will compare the pathway of photosynthetic carbon assimilation, water use efficiency, carbohydrate production rate, photosynthetic nitrogen-use and phosphorus-use efficiencies, nitrogen cost of photosynthetic components and leaf construction cost for epiphytes among different light conditions. The objective of this study is to address the adaptive strategies of epiphytes to light stress and the ecophysiological mechanism of light in determining the spatial distribution pattern of epiphytes in subtropical evergreen broad-leaved forests. Our information can provide scientific basis for biodiversity maintenance, vulnerable species conservation and forest resource management under global changes.
附生植物是热带亚热带森林生态系统中物种多样性极高且极其脆弱敏感的生物类群之一,在群落结构复杂性提升、生物多样性维系、环境监测、水文和营养循环等方面具有重要作用。光照是促进附生植物由陆生类群演化而来并决定其生长和分布的关键因素。但由于林冠访问和规范采样等技术性问题的限制,附生植物与光照的关系以及光照调控附生植物空间分布的生理机制尚不明确。本项目以云南哀牢山因雪灾受损的原生常绿阔叶林附生维管植物为对象,利用林冠塔吊系统开展原位实验,同时以趁雪灾契机采集自倒木的附生维管植物为材料开展野外控制实验,采用稳定同位素、扫描电子显微镜、光合系统分析和叶绿素荧光等技术,研究附生植物叶片形态和生理性状对高光、低光、光环境转换以及光斑的响应过程和特征,阐述附生维管植物应对光胁迫的适应策略,揭示光照调控附生植物空间分布格局的生理生态学机制,为全球变化背景下生物多样性维系、脆弱物种保护和森林资源管理提供科学依据。

结项摘要

附生植物是热带亚热带森林系统中物种多样性极高且具有重要功能的脆弱生物类群。由于林冠访问和规范采样等技术瓶颈,光照调控附生植物空间分布格局的生理机制仍有待阐明。本项目以云南哀牢山雪灾受损的原生常绿阔叶林附生维管植物为对象,利用林冠塔吊系统开展原位实验,结合采集雪后倒木上的附生植物开展控制实验,探讨了附生植物个体生长和分布对光照变化的适应策略,并建立了附生植物长期实验平台。研究发现,附生植物在原生林内垂直分层显著,林冠类群随分布高度降低个体显著减少,树干类群与之相反。小气候因子如光照、温度、湿度和风速等均对其垂直分布具有显著影响;光照是最主要的调控因子,但对林冠和树干类群的影响具有明显差异。附生植物的垂直分布模式也被其物种、个体生理特性和生境适应策略共同影响。水分充足条件下,附生植物光合潜能无明显种间差异,但树干类群具有更广的光照分布范围。控光实验表明,附生植物普遍存在高光胁迫现象;其累积叶片有机质的最适合光照约为60%全光照。结合主成分分析发现,高光环境下,附生植物最大净光合速率和叶片干物质含量普遍增大,比叶面积减小;低光环境下,附生植物叶片相对含水量增大,胞间CO2浓度和气孔导度降低。极端光胁迫会破环其叶片光系统,抑制光合作用,造成附生植物个体死亡;但低光胁迫可能是附生植物物种和个体在原生林内垂直下移的关键制约因素。总体而言,典型附生维管植物的表型可塑性低于陆生植物类群,环境变化适应性较弱,耐受性更差,生态幅更窄;但半附生植物类群表现出极高的种群恢复能力。本项目的实施,为揭示光照调控附生植物空间分布格局的生理生态学机制做出贡献,为全球变化背景下生物多样性维系、脆弱生物类群保护和森林资源管理提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Fast restore of the structure and composition of hemiepiphytes after a heavy-snowfall event in a subtropical forest
亚热带森林大雪后半附生植物结构和组成的快速恢复
  • DOI:
    10.1016/j.actao.2021.103770
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Acta Oecologica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Pu Xiao-Yan;Li Su;Hu Tao;Wu Yi;Lu Zhi-Yun;Yang Jian-Bo
  • 通讯作者:
    Yang Jian-Bo
Comparison of two noninvasive methods for measuring the pigment content in foliose macrolichens
两种无创测量叶状大地衣色素含量方法的比较
  • DOI:
    10.1007/s11120-019-00624-x
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    PHOTOSYNTHESIS RESEARCH
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Liu, Shuai;Li, Su;Wu, Chuan-Sheng
  • 通讯作者:
    Wu, Chuan-Sheng
亚热带山地森林附生地衣的移植生长及其对环境变化的响应
  • DOI:
    10.13346/j.mycosystema.180043
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    菌物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柳帅;李苏;刘文耀
  • 通讯作者:
    刘文耀
Non-dominant trees significantly enhance species richness of epiphytic lichens in subtropical forests of southwest China
非优势树显着提高了西南亚热带森林附生地衣的物种丰富度
  • DOI:
    10.1016/j.funeco.2018.10.005
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Fungal Ecology
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Li Su;Liu Wen Yao;Shi Xian Meng;Liu Shuai;Hu Tao;Song Liang;Lu Hua Zheng;Chen Xi;Wu Chuan Sheng
  • 通讯作者:
    Wu Chuan Sheng
亚热带常绿阔叶林附生地衣凋落物的物种多样性和生物量的边缘效应
  • DOI:
    10.13346/j.mycosystema.180041
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    菌物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李苏;柳帅;刘文耀;石贤萌;宋亮;武传胜
  • 通讯作者:
    武传胜

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    雍苏南
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  • 作者:
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微型金融助力少数民族地区农牧民就业增收效应分析—以南疆四地州为例
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    区域金融研究
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    --
  • 作者:
    达潭枫;李苏
  • 通讯作者:
    李苏

其他文献

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李苏的其他基金

亚热带森林附生植物群落蓝藻型地衣的氮贡献与氮转移格局研究——基于氮稳定同位素技术
  • 批准号:
    32171554
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    2021
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AI项目解读示例

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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