水稻土中以硫为电子中介体的硫酸盐还原菌胞外呼吸机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41571240
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Environmental microbes drive biogeochemical cycle of the most important elements through extracellular respiration gradually attracted more and more attention. However most of the mechanisms were developed by using proteobacteria, e.g. Geobacter sulfurreducens and Shewanella oneidensis. This study focus on sulfate-reducing bacteria extracellular respiration mechanism with sulfur as electronic mediator in typical paddy fields. Field experiment, pot experiment and enrichment of anaerobic bacteria are designed as test systems, integrated application of high-throughput sequencing of large-scale, high flux protein group of quantitative technology on the basis of the transcriptome, macro proteomics method as well. The study mainly discusses the characteristics of soil solution under sulfur stress variation, solid-phase iron reduction kinetics mechanism and morphological transformation which as electron acceptor. Illuminating sulfate-reducing bacteria community structure and quantity change features under sulfur stress, then give a preliminary understanding of sulfur metabolism markers: sulfite reductase and dissimilatory adenosine-5′-phosphosulfate reductase of sulfate-reducing bacteria response to extracellular respiration at the macro transcriptome and proteome level. This research will also set up sulfate-reducing bacteria extracellular respiratory model of paddy soils through the enrichment of sulfate-reducing bacteria culture, and verify the extracellular respiratory function of sulfate-reducing bacteria enrichment. Through the above research, this study will reveal the novel microbial ecological coupling mechanisms of sulfate-reducing bacteria mediated sulfur and mental (iron) biogeochemical cycles through extracellular respiratory in paddy soils.
环境微生物通过胞外呼吸作用推动元素的生物地球化学循环逐渐受到广泛关注。然而,既往的胞外呼吸作用机制研究多集中于变形菌门的地杆菌和希瓦氏菌。本项目以典型稻田土壤中以硫为电子中介体的硫酸盐还原菌胞外呼吸机制为主要研究内容。采用野外原位实验、盆栽实验、厌氧富集菌群等试验体系;综合应用以高通量测序、高通量大规模蛋白组定量技术为基础的宏转录组学、宏蛋白质组学手段;重点探讨硫胁迫下土壤溶液化学变化特征与作为电子受体的固相铁的还原释放动力学机制及其形态转化;研究在此过程中硫酸盐还原菌菌群的结构组成和数量变化特征;在宏转录组和宏蛋白质组水平上初步认识硫代谢的标识物-异化亚硫酸盐还原酶和异化腺苷酰硫酸还原酶对不同硫处理引起硫酸盐还原菌胞外呼吸作用的响应。并通过富集培养研究构建水稻土硫酸盐还原菌胞外呼吸模型以及功能验证。揭示水稻土中胞外呼吸硫酸盐还原菌参与的硫-金属(铁)耦合转化的微生物生态学新机制。

结项摘要

本项目以典型稻田土壤中以硫为电子中介体的硫酸盐还原菌胞外呼吸机制为主要研究内容。采用纯培养菌株、厌氧富集菌群、野外原位实验等试验体系;综合应用以高通量测序、高通量大规模蛋白组定量技术为基础的宏转录组学、宏蛋白质组学手段;重点探讨硫胁迫下作为电子受体的固相铁的还原释放动力学机制及其形态转化;研究在此过程中硫酸盐/硫还原菌菌群的结构组成和数量变化特征;在宏转录组和宏蛋白质组水平上探讨了微生物硫代谢的标识物-异化亚硫酸盐还原酶、异化腺苷酰硫酸还原酶、硫代硫酸盐还原酶对不同硫处理引起硫酸盐还原菌胞外呼吸作用的响应。并通过富集培养研究构建水稻土硫酸盐/硫还原菌胞外呼吸模型以及功能验证。揭示水稻土中胞外呼吸硫酸盐还原菌参与的硫-铁耦合转化的微生物生态学新机制。进一步的拓展性研究发现稻田微生物厌氧氨氧化过程不仅可以间接与硫、铁的氧化还原相耦合;而且可以直接与硫还原过程相耦合。研究提升了稻田厌氧微生物介导元素耦合转化的认知水平。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Sulfur Redox Cycling Dependent Abiotic Ferrihydrite Reduction by a Desulfitobacterium hafniense
哈夫尼脱硫杆菌对硫氧化还原循环依赖的非生物水铁矿还原
  • DOI:
    10.1021/acsearthspacechem.8b00012
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS EARTH AND SPACE CHEMISTRY
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Li Guo-Xiang;Chen Xue-Ping;Wang Xin-Nan;Zheng Chen;Bao Peng
  • 通讯作者:
    Bao Peng
The role of sulfate-reducing prokaryotes in the coupling of element biogeochemical cycling
硫酸盐还原原核生物在元素生物地球化学循环耦合中的作用
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2017.09.062
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Bao, Peng;Li, Guo-Xiang;Zhu, Yong-Guan
  • 通讯作者:
    Zhu, Yong-Guan
Sulfur-Driven Iron Reduction Coupled to Anaerobic Ammonium Oxidation
硫驱动的铁还原与厌氧氨氧化耦合
  • DOI:
    10.1021/acs.est.6b05971
  • 发表时间:
    2017-06-20
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Bao, Peng;Li, Guo-Xiang
  • 通讯作者:
    Li, Guo-Xiang
Extracellular Biomineralization of Gold by Delftia tsuruhatensis GX 3 Isolated from a Heavy Metal Contaminated Paddy Soil
从重金属污染的水稻土中分离的 Delftia tsuruhatensis GX 3 对金的细胞外生物矿化
  • DOI:
    10.1021/acsearthspacechem.8b00127
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Earth and Space Chemistry
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    鲍鹏
  • 通讯作者:
    鲍鹏

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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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