气候变化对氨氧化菌群落结构与功能影响研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41271272
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Climate change is perhaps the biggest challenge that humanity has ever faced. It is projected that as global warming worsens, the world is likely to experience more frequent extreme weather, such as heat waves and severe drought. How these extreme weather conditions will impact on the soil microbial community is unknown. Soil ammonia oxidizing bacteria (AOB) and archaea (AOA) are responsible for an important step of the nitrogen cycle, the first step of the nitrification process, ammonia oxidation. Nitrification produces nitrate which is a water contaminant, and leads to the production of nitrous oxide which is a potent greenhouse gas. Here we will conduct field and laboratory incubation experiments to study the impacts of extreme weather conditions (high temperatures and drought) on soil ammonia oxidizing bacteria and ammonia oxidizing archaea community structure and functioning, and the associated changes in nitrification rate and nitrous oxide emissions. The microbial communities will be studied using soil molecular biology techniques, such as real-time PCR, and the next generation sequencing (NGS). The results will help to understand possible impacts of extreme weather conditions on soil ammonia oxidizer communitiy structure and functioning and associated effects on nitrogen cycling. This is important for developing appropriate nutrient management systems to sustain agricultural production under the conditions of climate change.
气候变化是人类所面临的最大挑战之一。随着气候变化的加剧,预测今后极端天气,如高温、干旱等会更加频繁。这些极端天气将如何影响土壤微生物群落结构、功能和养分循环尚不清楚。土壤氨氧化细菌和古菌对土壤中氮循环,特别是硝化反应的第一步, 氨氧化反应,起着重要作用。其反应产物硝酸盐是重要水体污染物,而所产生氧化亚氮是重要温室气体。本课题将动过野外和室内培养实验,运用分子生物学的手段, 如PCR、基因测序(NGS),研究极端天气(高温和干旱)条件对土壤中氨氧化细菌和古菌群落结构和功能的影响。同时也研究氨氧化菌结构变化和硝化反应速率及氧化亚氮释放的关系。所得结果会帮助阐明气候变化对土壤氨氧化菌群落结构和功能的影响,帮助预测随之引发的氮循环变化,对理解气候变化对农业生产的影响以及制定长远的应对措施意义重大。

结项摘要

气候变化是人类所面临的最大挑战之一。随着气候变化的加剧,预测今后极端天气,如高温、干旱等会更加频繁。这些极端天气将如何影响土壤微生物群落结构、功能和养分循环尚不清楚。土壤氨氧化细菌和古菌对土壤中氮循环,特别是硝化反应的第一步, 氨氧化反应,起着重要作用。其反应产物硝酸盐是重要水体污染物,而所产生氧化亚氮是重要温室气体。本课题通过野外和室内培养实验,运用分子生物学的手段, 如定量PCR、高通量测序等手段,研究了极端天气(高温和干旱)条件对土壤中氨氧化细菌和古菌群落结构和功能的影响。同时也研究氨氧化菌群落的变化和硝化反应速率及氧化亚氮释放的关系。通过野外大田试验研究发现高温和干旱的综合作用减少了尿素处理中氧化亚氮的释放,并且水分的减少是主要原因。相对于氨氧化古菌,氨氧化细菌对气候的变化更为敏感,群落反应更为迅速。高温和干旱条件移除后仍会对氧化亚氮的释放起到刺激的作用,并刺激氨氧化细菌和古菌的增长与群落结构的改变。通过室内试验研究发现随着温度的升高,氧化亚氮的释放量随之增加。氨氧化细菌和古菌均不适应高于30℃的环境。以上所得结果会帮助阐明气候变化对土壤氨氧化菌群落结构和功能的影响,帮助预测随之引发的氮循环变化,对理解气候变化对农业生产的影响以及制定长远的应对措施意义重大。

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(0)
Impact of mowing management on nitrogen mineralization rate and fungal and bacterial communities in a semiarid grassland ecosystem
半干旱草原生态系统割草管理对氮矿化率及真菌和细菌群落的影响
  • DOI:
    10.1007/s11368-016-1620-1
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    J Soils Sediments
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiangye Li;Qichun Zhang;Yong Li;Jun Liu;Hong Pan;Xiongming Guan;Xiaoya Xu;Jianming Xu;Hongjie Di
  • 通讯作者:
    Hongjie Di
Management practices have a major impact on nitrifier and denitrifier communities in a semiarid grassland ecosystem
管理实践对半干旱草原生态系统中的硝化菌和反硝化菌群落有重大影响
  • DOI:
    10.1007/s11368-015-1321-1
  • 发表时间:
    2016-03-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF SOILS AND SEDIMENTS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Pan, Hong;Li, Yong;Di, Hongjie
  • 通讯作者:
    Di, Hongjie
Warmer and drier conditions alter the nitrifier and denitrifier communities and reduce N2O emissions in fertilized vegetable soils
温暖和干燥的条件改变了硝化菌和反硝化菌群落,减少了施肥蔬菜土壤中的 N2O 排放
  • DOI:
    10.1016/j.agee.2016.06.026
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
    Agriculture, Ecosystems and Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaoya Xu;Yu Ran;Yong Li;Qichun Zhang;Yapeng Liu;Hong Pan;Xiongming Guan;Jiangye Li;Jiachun Shi;Li Dong;Zheng Li;Hongjie Di;Jianming Xu
  • 通讯作者:
    Jianming Xu
Warmer and drier conditions and nitrogen fertilizer application altered methanotroph abundance and methane emissions in a vegetable soil
温暖干燥的条件和氮肥施用改变了蔬菜土壤中甲烷氧化菌的丰度和甲烷排放
  • DOI:
    10.1007/s11356-016-8027-9
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Environmental Sciences and Pollution Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu Ran;Jianli Xie;Xiaoya Xu;Yong Li;Yapeng Liu;Qichun Zhang;Zheng Li;Jianming Xu;Hongjie Di
  • 通讯作者:
    Hongjie Di

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其他文献

氮素水平对土壤甲烷氧化和硝化微生物相互作用的影响
  • DOI:
    10.11766/trxb202101050577
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    土壤学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘红;李勇;孟春梅;郑燕;刘杏梅;诸葛玉平;贾仲君;邸洪杰;徐建明
  • 通讯作者:
    徐建明

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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