红树植物生物钟预测环境和潮汐变化能力对其光合的贡献及机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31860109
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0303.生理生态学
  • 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

The circadian clock increase plants’ fitness and competitiveness by regulating physiological responses to the temporal and spatial changes synchronously. The memorizing and predicting the variations in the environment by circadian clock have gradually been in a hot research in Chronobiology. The physiological activities of mangrove plants grown in the intertidal zone are affected not only by the variation of the environment factors but also by the dynamic fluctuation of the tides, and in most of the time, by both. Our previous study found that the photosynthetic rhythm and stomatal activity rhythm in mangroves are different from both terrestrial plants and (sea) aquatic plant. On this basis, the project aims to study the memory and anticipation of the variations in environment factors and tides by circadian clock and subsequent increase photosynthesis in mangrove plants. Pellacalyx yunnanensis grown in the tropical rain forest will be used as the contrast, several Rhizophoraceae plants grown in the intertidal zone will be selected, and the photosynthetic rhythm in them will be tested. Then, the relationship among the variation of environment factor, the tides and the photosynthetic rhythm will be analyzed based on statistical method and numerical model fitting method, and the contribution of circadian regulation to the increases in photosynthesis will be evaluated. Moreover, to discover the signals input to the circadian clock and the circadian regulations on photosynthesis mechanism, the dynamic changes of the signal substances such as ABA and ROS in the vascular bundles of stem, and the expression of the key clock gene and regulatory factor gene will be analyzed in both roots and leaves. The project implementation will provide theoretical guidance to the conservation and sustainable development of mangrove plants and give new useful data for plant circadian study. Besides, the implementation of the project will contribute to the up and coming field of ecological memory and anticipation.
植物用生物钟调控生理活动与外界时空环境同步而增强适应和竞争能力。生物钟环境变化记忆和预测功能近来成为时间生物学的前沿和热点问题。海陆潮间带红树林植物生理活动既受昼夜有规律更替的环境因子的影响,也受节律性动态潮汐的影响,而这两种影响又常交织在一起。我们初步研究发现,与已有报道相比,红树植物光合碳同化和气孔开闭运动生理节律有别于内陆植物,也不同于(海)水生植物。在此基础上,项目以热带雨林山红树为对照,设置现场测定和温室栽培模拟实验,用数理统计和模型拟合方法,弄清潮间带红树植物生物钟对日节律和潮汐节律的记忆、预测能力及对光合贡献程度。为揭示日节律和潮汐节律通过生物钟调控光合作用的途径、方式和机制,项目也拟监测根、叶微管组织信号物质动态和核心钟基因及调节因子表达动态。项目实施为红树林保育恢复及可持续发展提供直接理论指导,为植物生物钟研究提供新资料、新认识,也有助于记忆生态、预测生态新兴学科的繁荣。

结项摘要

生物通过生物钟调控自身生理活动适应时空环境的规律性变化,从而增强生存和竞争能力。植物生物钟对环境变化的记忆和预测功能近年来引起广泛关注,成为生物学诸多分支学科研究的热点。光合作用是植物最重要的生理活动,也受生物钟调控。项目以海陆交汇的潮间带特殊生境内生长的红树林红树科植物中的红树属、角果木属、秋茄属和木榄属为主要材料,以内陆热带雨林生境红树科山红树属和丘陵生境竹节树属为参照,设置潮间带原生境实验,同时辅以温室大棚栽植,人工模拟潮汐等综合实验,研究其光合作用在昼夜节律和潮汐节律共同影响下的生理特征及机制。与已有报道相比,项目取得下述核心发现:1)红树植物生物钟对光照等环境因子及潮汐状况有明显的预测和记忆功能,周期性潮汐改变了红树植物的光合节律,潮汐因子的影响更甚超过其它环境因子的作用,可能是红树植物能够在潮间带生存的关键机制之一;2)周期性潮汐不但改变了潮间带红树植物光合碳同化和气孔节律,对电子传递、光化学效率和热耗散等光反应特性的节律也有明显影响;3)红树植物水上叶片光合碳同化能力随着潮汐的上涨逐渐提升,在潮汐涨至最高潮位前光合能力达到峰值,而随着潮汐的下降,光合能力也下降,潮水降至最低位时,部分植株更甚测不出净光合速率;4)不同于已经报道的陆生高等植物,潮间带红树植物的气孔特性明显保守,即使在环境因子和潮汐都处于比较良好的环境条件下,气孔也不完全打开,并且光合诱导时间明显偏长,有时更甚超过2小时才能达稳态光合;5)红树植物根系、叶片生物钟及光合关键基因的表达有明显的时空差异,且受动态潮汐的直接影响;微管组织中的过氧化氢、细胞分裂素、还原型谷胱甘肽和脱落酸是地下和地上组织器官长距离交换潮汐信息的主要媒介物质。这些研究结果为红树林保育恢复及可持续发展提供了直接理论指导,为植物生物钟研究提供了新资料、新认识,红树植物生物钟理论的拓展也有助于记忆生态、预测生态新兴学科的繁荣。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
不同种源地木榄光合作用对 低温寒害的响应
  • DOI:
    10.12403/j.1001-1498.20220455
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    林 业 科 学 研 究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴中华;赵昊阳;曾思洁;朱俊杰
  • 通讯作者:
    朱俊杰
植物非叶组织器官光合作用研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾思洁;朱俊杰
  • 通讯作者:
    朱俊杰

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其他文献

肠道菌群、肥胖、饮食和能量吸收关系的研究进展
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.0254-1432.2014.12.027
  • 发表时间:
    2014-12
  • 期刊:
    中华消化杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝一鸣;余鹏飞;白槟;朱俊杰;王生;赵青川
  • 通讯作者:
    赵青川
基于IGBT行为模型的有源中点钳位五电平变换器损耗特性分析
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.l90104
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶伟伟;聂子玲;朱俊杰;许杰
  • 通讯作者:
    许杰
RF预处理对ZnO/Si生长的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    人工晶体学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱俊杰;姚然;傅竹西;朱拉拉;钟声
  • 通讯作者:
    钟声
基于三维有序大孔金电极构建过氧化氢无酶传感器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜立萍;宣婕;朱俊杰
  • 通讯作者:
    朱俊杰
Cd掺杂ZnS量子点的光学性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    分析科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡智学;李兴华;朱俊杰
  • 通讯作者:
    朱俊杰

其他文献

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朱俊杰的其他基金

不同演(驯)化状态甘蔗保育效应光合生理生态机制解析
  • 批准号:
    32360254
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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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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