宏组学技术探究海洋环境微生物群落对典型环烷酸污染的响应机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61902368
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0213.生物信息计算与数字健康
  • 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

Marine naphthenic acid pollution has been an unavoidable environmental problem while there were few researches on the influence of it on the marine micro-ecology. In this project, firstly, we selected the seawater and sediments from the polluted areas and non-polluted areas of the Bohai Reservoir and their physicochemical property will be determined. Through the method of metagenomic and metatranscriptomic, we will study the metabolic network of microbial communities in two different regions at the expression level; find the dominant metabolic pathways and find out the key biological processes and metabolic pathways for the metabolism of naphthenic acids. Secondly, the spatio-temporal character of the microbial communities between the polluted areas and non-polluted areas will be compared to illustrate the community succession pattern in these two areas. The difference of key genes and expression of mRNA resulted from the naphthenic acid pollution will be detected. According to the cluster analysis, the differences of population structure in different environments will be analyzed. At last, we will clarify the distribution pattern of the microbial community in the contaminated area and the relationship between the microbial community composition and environmental factors. The molecular mechanism of microbial response to naphthenic acid stress will be illuminated through this study and it will also provide important scientific data support for marine ecological risk assessment of naphthenic acid pollutants.
海洋环烷酸污染已经是一个不可回避的环境问题,但是环烷酸对海洋微生态影响的机理目前尚不清楚。本项目以渤海油藏污染区和非污染区的海水及水底沉淀物为研究对象,首先通过化学检测法测定水体及沉淀物的理化性质。其次,利用宏基因组和宏转录组学的分析方法,探究环烷酸污染海域微生物群落结构组成和时空分布特征,比较非污染区及污染区微生物群落分布的时空差异,研究非污染区至污染区海域微生物群落演替规律,进而甄别环烷酸污染诱导的微生物关键基因及其在mRNA水平上表达的差异。最终,明晰油藏区域微生物的时空分布规律,揭示渤海油田环烷酸污染海域环境微生物群落组成及其与环境因子间关系,阐明环烷酸胁迫下微生物响应的分子机制,为环烷酸类污染物的海洋生态风险评估提供重要科学数据支持。

结项摘要

高酸原油中典型污染物环烷酸(NAs)的大范围泄露使海洋生态系统面临长期污染的风险。本项目的开展致力对典型高酸原油高风险污染海域的水体进行探究,利用16s rDNA和宏基因组测序技术:调查微生物群落的时空分布和功能特征,探究微生物群落对溢油污染及处理的响应,阐明高酸原油及其关键污染物质环烷酸的污染修复过程中群落演替和生物降解的分子机制。结果表明:1.高风险区微生物群落中降解烷烃、烯烃、芳香烃和脂肪酸等的基因的总丰度显著高于低风险区,但基础代谢过程基因富集程度低,表明高酸原油污染物在增强微生物对其降解能力的同时破坏了其原有的生存模式。2.研究随后进行了原位微生态系统的模拟实验,以期探究微生物群落对溢油污染及处理过程的响应。土著微生物群落对石油烃、氮、磷等环境因子的变化敏感。除了加快细菌群落的演替速度,分散剂对细菌群落的结构和降解功能的影响程度明显强于石油。同时,较高剂量的石油暴露对应着更少的高相对丰度的优势菌。3.研究发现胶州湾近岸海域表层海水中的微生物在三周后能够降解70.72%的NAs (HCOWAF组). 并根据期间微生物群落结构的变化确定了与生物降解有关潜力物种, Roseobacter,Colwellia,Cycloclasticus,Sulfitobacter 和 Marivita 属依然是常见的碳氢化合物降解菌属,而 Glaciecola, Dokdonia 和 Lentibacter属更有希望应用在长期的NAs生物降解中。 芳香族化合物和烷烃类的降解更早被激活,Benzoate 和 Fatty acid degradation等与NAs降解相关的代谢途径和功能基因的丰度也随之增加。本研究为探究高酸原油污染高风险海域表层水微生物的时空分布规律;明确环境微生物群落组成及其与环境因子间关系提供科研基础,为筛选石油降解的关键细菌和评估石油泄漏给海洋生态系统带来的风险提供了信息。同时初步揭示了海洋微生物降解NAs的代谢途径及功能基因差异,并将有助于改善石油污染生物修复的应用和实践。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Dynamic changes in the microbial community in the surface seawater of Jiaozhou Bay after crude oil spills: An in situ microcosm study
原油泄漏后胶州湾表层海水微生物群落动态变化:原位微观研究
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2022.119496
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Yumiao Zhou;Qiang Kong;Xinyu Zhao;Zhihao Lin;Zhang Huanxin
  • 通讯作者:
    Zhang Huanxin
多环芳烃类污染物对斑马鱼胁迫效应的研究进展
  • DOI:
    10.7524/aje.1673-5897.20210327001
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    生态毒理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周宇淼;张焕新;钟玮;孔强
  • 通讯作者:
    孔强
Transcriptome aberration associated with altered locomotor behavior of zebrafish (Danio rerio) caused by Waterborne Benzo[a]pyrene
转录组畸变与水性苯并[a]芘引起的斑马鱼(斑马鱼)运动行为改变相关
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2021.112928
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Zhou Yumiao;Kong Qiang;Lin Zhihao;Ma Jinyue;Zhang Huanxin
  • 通讯作者:
    Zhang Huanxin
Toxicity of Naphthenic Acids on the Chlorophyll Fluorescence Parameters and Antioxidant Enzyme Activity of Heterosigma akashiwo.
环烷酸对赤潮异藻叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的毒性
  • DOI:
    10.3390/antiox10101582
  • 发表时间:
    2021-10-08
  • 期刊:
    Antioxidants (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang H;Zhou Y;Kong Q;Dong W;Lin Z
  • 通讯作者:
    Lin Z
Transcriptome aberration in marine microalgae Phaeodactylum tricornutum induced by commercial naphthenic acids.
商业环烷酸诱导海洋微藻三角褐指藻转录组畸变
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2020.115735
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Zhang Huanxin;Hu Yanran;Yang Likun;Lin Zhihao;Zhao Xinyu;Chen Jun;Tang Xuexi;Wang Ying
  • 通讯作者:
    Wang Ying

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其他文献

Ca2+-NFAT信号通路在骨髓基质细胞介导的费城染色体阳性急性淋巴细胞白血病耐药中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国实验血液学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张焕新;邱婷婷;韩雅慧;闫志凌;姚瑶;朱升云;牛铭山;曾令宇;李振宇;徐开林
  • 通讯作者:
    徐开林
RNA干扰血管内皮钙黏蛋白表达对Ph+急性淋巴细胞白血病细胞株SUP-B15甲磺酸伊马替尼敏感性的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中华血液学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张焕新;闫志凌;宋旭光;吕超;曹江;李振宇;曾令宇;陈翀;徐开林
  • 通讯作者:
    徐开林
伊布替尼单药治疗难治复发性B细胞淋巴瘤3例并文献复习
  • DOI:
    10.13201/j.issn.1004-2806.2020.09.012
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    临床血液学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王莹;闫志凌;李护君;张焕新;祁岳坤;田宇;李振宇;徐开林
  • 通讯作者:
    徐开林
3例IgD型多发性骨髓瘤临床资料分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    徐州医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱婷婷;李德鹏;李振宇;张焕新;闫志凌;王莹;李护君;徐开林
  • 通讯作者:
    徐开林
油菜蜂花粉多肽饮料的研制及抗氧化活性评价
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201608024
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吉挺;张焕新;殷玲
  • 通讯作者:
    殷玲

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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