稻田土壤甲基汞降解的微生物生态学机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41877120
  • 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:
    D0701.环境土壤学
  • 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

Methylmercury (MeHg) is highly neurotoxic, which easily accumulate and magnify in the food chain, threating food safety and human health. Paddy field is one of typical wetland ecosystems and also considered a hotspot for methylation of inorganic Hg. Rice consumption is an important route that human beings exposure to MeHg in Hg-impacted areas, it is thus essential to prevent and control MeHg pollution in paddy fields and its subsequent risks. MeHg can be degraded by a diverse of microorganisms, however little is known regarding the underlying mechanisms of microbial degradation of MeHg in natural paddy ecosystems. This project will integrate metagenomics/metatranscriptomics and Hg isotope technologies to analyse the major taxa involved in MeHg degradation in paddy soils, and also identify the environmental variables that influence microbial processes of MeHg degradation. Dynamics of MeHg degradation and express activities of key microbial groups involved in the demethylation will be monitored, helping to quantify the relative contribution of demethylation microbes to MeHg degradation as well as the influencing factors based on short-term incubation experiments. After that, a large scale of investigation from various geographic conditions in China will be conducted to unravel the soil microbial community composition involved in MeHg degradation. Finally, data resulted from both incubation experiments and field studies will be incorporated to develop biogeochemical models for clarifying the microbial pathways and mechanisms of MeHg degradation in paddy soils, which will be helpful to control and remediate MeHg pollution in paddy ecosystems.
甲基汞(MeHg)具有很强的神经毒性,容易随食物链富集与放大,进而威胁食品安全与人类健康。水稻田是一种典型的湿地生态系统,也是无机(Hg)发生甲基化的热区之一。稻米食用已成为Hg污染区域人群MeHg暴露的重要途径,稻田MeHg的防控刻不容缓。MeHg可以被多种微生物降解,但是目前对于土壤MeHg微生物降解机制不清楚。本项目拟以室内培养试验与野外调查相结合,基于宏基因组/宏转录组和MeHg同位素示踪等手段分析MeHg降解的土壤微生物类群;探究环境因子对稻田土壤MeHg微生物降解过程影响;分析驱动土壤MeHg降解的微生物群落及其活性,阐明稻田土壤微生物对MeHg降解的相对贡献及其主要影响因素;摸清不同地理与环境条件下稻田土壤MeHg降解的微生物群落组成特征。通过对野外调查和室内模拟实验数据进行模型拟合,揭示稻田土壤MeHg降解的微生物生态学机制,为稻田系统MeHg的污染控制与修复提供科学依据。

结项摘要

甲基汞具有极强的神经毒性,容易随食物链富集与放大。稻田土壤是甲基汞产生的热区,食用稻米已成为汞污染区域甲基汞暴露的主要途径,控制稻田土壤甲基汞对于食品安全与人类健康具有重要意义。本项目通过野外调查与实验室分析、利用同位素示踪与多组学等方法开展研究,分析了典型稻田土壤甲基汞降解的降解特征,探究了环境因子对稻田土壤甲基汞微生物降解过程影响,研究了驱动土壤甲基汞降解的微生物群落及其活性。结果发现,微生物是土壤甲基汞降解的重要驱动者,且土壤类型影响微生物对甲基汞降解效率。在高污染土壤中,淹水更有利于甲基汞的微生物降解,特别是微量元素铜的增加可以显著提高甲基汞的微生物降解效率。细菌扩增子和宏转录组测序分析一致表明,Catenulisporaceae、Frankiaceae和Mycobacteriaceae等可能是土壤甲基汞降解主要类群。进一步通过DNA-SIP和高通量测序技术明确了参与稻田土壤甲基汞降解的主要微生物类群。通过接种微生物降解污染土壤发现,接菌量、温度和水分均影响微生物对土壤甲基汞降的去除效率,而层状结构的蒙脱石和水钠锰矿能够促进微生物(Chitinophaga dinghuensis)对甲基汞的降解。项目研究结果揭示了典型稻田土壤甲基汞降解的微生物学机制,为理解甲基汞污染土壤微生物修复提供了理论支撑。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Influence of Legacy Mercury on Antibiotic Resistomes: Evidence from Agricultural Soils with Different Cropping Systems
遗留汞对抗生素耐药性的影响:来自不同耕作制度农业土壤的证据
  • DOI:
    10.1021/acs.est.1c04030
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Yi Zhao;Hang-Wei Hu;Jian-Qiang Su;Xiuli Hao;Huaming Guo;Yu-Rong Liu;Yong-Guan Zhu
  • 通讯作者:
    Yong-Guan Zhu
Recent advances in exploring the heavy metal(loid) resistant microbiome.
探索抗重金属(类)微生物组的最新进展
  • DOI:
    10.1016/j.csbj.2020.12.006
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Computational and structural biotechnology journal
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Hao X;Zhu J;Rensing C;Liu Y;Gao S;Chen W;Huang Q;Liu YR
  • 通讯作者:
    Liu YR
Microbial taxonomic and functional attributes consistently predict soil CO2 emissions across contrasting croplands
微生物分类学和功能属性一致地预测了对比农田的土壤二氧化碳排放量
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2019.134885
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science of The Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Yu-Rong Liu;Manuel Delgado-Baquerizo;Ziming Yang;Jiao Feng;Jun Zhu;Qiaoyun Huang
  • 通讯作者:
    Qiaoyun Huang
Microbial Communities Associated with Methylmercury Degradation in Paddy Soils
与稻田土壤中甲基汞降解相关的微生物群落
  • DOI:
    10.1021/acs.est.0c00181
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xin-Quan Zhou;Yun-Yun Hao;Baohua Gu;Jiao Feng;Yu-Rong Liu;Qiaoyun Huang
  • 通讯作者:
    Qiaoyun Huang
Global distribution and environmental drivers of methylmercury production in sediments
沉积物中甲基汞产生的全球分布和环境驱动因素
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2020.124700
  • 发表时间:
    2021-04-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Dai, Shu-Shen;Yang, Ziming;Huang, Qiaoyun
  • 通讯作者:
    Huang, Qiaoyun

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其他文献

基于纳米ZnO触觉传感器的研究进展
  • DOI:
    10.12141/j.issn.1000-565x.210104
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    陈明
基于表面势的有机薄膜晶体管漏电流的解析模型
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    华南理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘玉荣
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李斌;恩云飞;王磊;刘玉荣
  • 通讯作者:
    刘玉荣
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    华南理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘玉荣;李星活;苏晶;姚若河
  • 通讯作者:
    姚若河
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谷成;钟寰;张慧玲;刘玉荣
  • 通讯作者:
    刘玉荣

其他文献

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刘玉荣的其他基金

稻田土壤元素生态化学计量比对甲基汞积累影响的微生物学机制
  • 批准号:
    42177022
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    57.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
稻田土壤元素生态化学计量比对甲基汞积累影响的微生物学机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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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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