西南亚高山针叶林主要树种根系对水-氮耦合效应的响应及其与地上生长的关联

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31370495
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0308.全球变化生态学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Notable changes are happening in global climate, which character with extrem climate event, nitrogen deposition and so on. While we had little knowledge about the responses and feedback of belowground ecological processes to climate change. It is well known that there are significant soil water-nitrogen interaction effect on plants. The studies focused on the aboveground of plant, only limited effort has been made to blowground, which to some extent limits the understanding of belowground processes in forest ecosystems. However, the root sense and response firstly to soil environment, and regulate the growth and development of plant. So in this study, Picea asperata and Betula albo-sinensis, the dominating species of subalpine forest in the southwest of China, eastern Tibetan Plateau, would be used as materials, and the root of plant as breakthrough point. We would conduct a controlled experiment (soil water would be controlled and nitrogen deposition simulated as watering NH4NO3 solution with different concentration to soil) to study the responses of root to water-nitrogen interaction in growth, distribution and physiology, its mechanism and the regulation to aboveground of plant, through the non-invasive micro-test technique (NMT) and stable isotope 15N enrich method. The aim of this study would be to: (1) clarify the response of root to water-nitrogen interaction in different levels; explain the lifespan of fine root in physiology and function to break the limit of "the optimum allocation paradigm". (2) reveal the biological linkage of the aboveground and belowground from the root function of the nutrient absorption, along "nitrogen absorption - movement - distribution" in plant. This project will greatly advance and deepen the development of root ecology. Also, this information will be valuable for providing a more comprehensive view to understand the whole effect of water-nitrogen interaction to plant in the "soil-plant" system.
全球正经历着极端气候事件增加、氮沉降等为主要特征的显著变化,而地下生态过程对气候变化的响应和反馈知之甚少。土壤水分及氮有效性对植物的影响有显著的耦合效应,但相关研究主要集中在地上部分,而对直接接触、响应土壤环境并调控地上生长的根系未见研究。本项目以西南亚高山针叶林主要树种粗枝云杉和红桦为材料,根系为切入点,通过控制试验设置土壤水分、模拟氮沉降,结合稳定同位素示踪和非损伤微测技术,重点研究水-氮耦合效应下根系在生长、分布及生理活性等方面的响应机制及对地上的调控,试图:1)阐明根系对水-氮耦合效应在不同层面的应答,以突破传统的"优化配置"理论,从生理、功能方面解释细根寿命;2)从养分吸收功能入手,以"N素的吸收-运转-分配"为主线,揭示地上、地下的生物学关联。本项目的实施可加深和提升根系生态学的理论研究;同时,为理解在"土壤-植物"系统中水-氮耦合效应对植物的整体影响提供新的、全面的认识。

结项摘要

降水的时空分配及土壤N有效性不均导致全球水氮分布的异质性,而植物根系对土壤水氮有效性的响应和反馈知之甚少。本项目以西南亚高山针叶林主要树种粗枝云杉(Picea asperata)和红桦(Betula albosinensis)为材料,着重研究水(土壤含水量为40、50、60、80和100%FC)-氮(施氮浓度为N0、N20、N40 g m-2yr-1)耦合效应下根系的响应及对地上的调控。结果表明:根系可改变形态结构以适应土壤水氮状况,水分胁迫下降低根系平均直径、组织密度和根系总表面积,增大比根长和比表面积。充足的水分能提高根系活性及对NH4+、NO3-的吸收,而水分胁迫造成根系膜脂过氧化程度加剧。施氮对根系形态的影响因土壤水分状况而异:随土壤水分的增加,依次表现为抑制效应、无显著影响和促进作用。.随土壤水分的增加,云杉的碳同化速率呈现S型(N0和N20)/线性(N40)的响应,水分利用效率(WUE)呈指数(N0和N40)/线性(N20)响应,光合-氮利用效率(PNUE)呈S型(N0)/指数(N20)/线性(N40)响应;红桦的碳同化速率、WUE和PNUE均呈S型响应。植物生物量积累对水氮的响应存在阈值:随土壤水分增加,云杉的生物量积累呈线性(N0和N20)/S型(N40)增加,响应水氮的阈值较宽,基本在40%FC开始响应,到100%FC达到饱和。施氮能促进生物量的积累,施氮浓度越大效果越明显。无论施氮与否,随土壤含水量的增加,红桦生物量积累都呈现S型曲线响应,生物量在55%FC开始响应,在65%FC(N0和N20)/76% FC(N40)左右出现饱和值。本研究基于根系形态和生理活性的研究,从植物对N的吸收、WUE和PNUE的响应,并结合生物量的分配,通过地上、地下的生物学关联解释了水氮耦合下植物的生长表现,为 “土壤-植物”系统中水氮耦合效应对植物的整体影响提供了全面的认识。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
夜间增温对亚高山针叶林主要树种无机氮吸收的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    植物生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐波;杨欢;尹春英;孙誉育;郑东辉;刘庆
  • 通讯作者:
    刘庆
Effects of night warming on spruce root around non-growing season vary with branch order and month
非生长季夜间升温​​对云杉根系的影响随枝序和月份的不同而变化
  • DOI:
    10.1007/s11104-014-2090-0
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Plant and Soil
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Yin Chunying;Pu Xiaozhen;Xiao Qunying;Zhao Chunzhang;Liu Qing
  • 通讯作者:
    Liu Qing
Picea asperata pioneer and fibrous roots have different physiological mechanism of responses to soil freeze-thaw in spring
先锋云杉和须根对春季土壤冻融响应的生理机制不同
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Biologia Plantarum
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Chunying Yin
  • 通讯作者:
    Chunying Yin
红桦幼苗根系对水-氮耦合效应的生理响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙誉育;尹春英;贺合亮;唐波;刘庆
  • 通讯作者:
    刘庆
Fine roots branch orders of Abies faxoniana respond differentially to warming in a subalpine coniferous forest ecosystem
亚高山针叶林生态系统中冷杉细根分支对变暖的响应存在差异
  • DOI:
    10.1007/s10457-016-9970-7
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    AGROFORESTRY SYSTEMS
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Pu Xiaozhen;Yin Chunying;Xiao Qunying;Qiao Mingfeng;Liu Qing
  • 通讯作者:
    Liu Qing

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其他文献

不同林龄云杉人工林的根系分泌物与土壤微生物
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹华军;尹春英;魏宇航;刘庆
  • 通讯作者:
    刘庆
雌雄异株植物对环境胁迫响应的性别差异研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    西华师范大学生命科学学院; 中国科学院成都生物研究所
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    --
  • 作者:
    胥晓;杨帆;尹春英;李春阳
  • 通讯作者:
    李春阳
云南省德宏州无抗病毒治疗史的HIV/HCV合并感染者肝脏B超结果
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国艾滋病性病
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚仕堂;沈勤丰;唐仁海;杨跃诚;时允;许元武;章银娣;尹春英;段松;何纳
  • 通讯作者:
    何纳
云南省德宏州2012-2014年成年艾滋病患者抗病毒治疗耐药发生及影响因素研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华流行病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚仕堂;姚媛;时允;李品银;许元武;杨文芹;章银娣;尹春英;寸柳青;翟志坚;何纳;段松
  • 通讯作者:
    段松
川西亚高山针叶林树种云杉和冷杉土壤酸碱性差异及其机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨欢;尹春英;唐波;郑东辉;赵春章;李丹丹;刘庆
  • 通讯作者:
    刘庆

其他文献

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尹春英的其他基金

西南亚高山森林不同树种共存条件下根系觅食策略分异及其机制研究
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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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