湿地植物根系分泌物对根际氮转化菌群特征空间演化调控机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41203060
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0707.环境地球化学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Nitrogen cycling in wetlands has significantly effects on ecological structure, function and production of the systems. Nitrogen transformation in wetlands is mainly conducted by bioprocesses in rhizoshpere.Distribution of nitrogen transforming bacteria in rhizosphere is heterogeneous. Root exudate plays primary role in causing this feature as key transmitter for chemicals involved in rhizoshpere bioprocess. Elucidating the mechanisms of root exudates in shaping nitrogen transforming bacterial structures in rhizosphere will help to control rhizoshpere and give further insight into nitrogen cycling process in the underground environment. While the role and inside mechanisms of exudate in structuring nitrogen transfroming bacteria in rhizosphere remain unclear. Based on this situation, this project will choose typical wetland plant, Phragmites australis, as model to elucidate the mechanisms of its root exudate in shaping rhizobacterial structures through researches on 4 fundamental issues, i.e. micro-scale distribution of exudates in rhizosphere, effects of exudates on key abiotic eco-factors of micro-rhizosphere, chemotaxy of nitrogen transforming bacteria to exudates in micro-environments in rhizosphere, and metabolic profiles of nitrogen transforming bacteria on exudates. This project is to make people get better understand of plant-bacterial interactions in wetlands, spatial development of nitrogen transforming bacteria and nitrogen transforming process in rhizosphere. Results of this project promise to have great academic value with providing theoretical support to optimize root design of constructed wetland for wastewater treatment, regulate nitrogen transforming bacteria in rhizosphere and improve nitrogen-contaminants removal efficiency by related ecological wastewater treatment system.
湿地系统中氮的循环过程显著影响自身生态结构、功能和生产力,其氮的转化主要由根际生物过程完成。氮转化菌在根区呈不均匀分布状态,根系分泌物作为根际各化学物质参与生化反应的关键介质,对这一现象有重要影响。明确根系分泌物对根际氮转化菌的空间演化调控机制可促进掌控根区、理解根际氮循环过程,但关于其作用规律和内在机理尚未明确。针对此问题,本课题拟选取典型湿地植物芦苇,通过研究其根系分泌物在根际的微域分布特点、根系分泌物对根际关键非生物生态因子影响规律、根际微环境中氮转化菌对根系分泌物的趋化性、氮转化菌对根系分泌物的代谢功能等4个基本问题,揭示根系分泌物对根际氮转化菌作用机制,可促进人们对湿地植物-微生物互作机制、根际氮转化菌空间演化规律和根际氮转化过程的理解,研究成果预期可为优化人工湿地污水处理系统根区设计、合理调控氮转化菌群、提高相关生态水处理技术除氮效能提供科学依据,具有积极学术价值。

结项摘要

氮素作为主要营养元素之一,研究氮素在湿地系统中的循环过程有着很毋庸置疑的作用。湿地系统中氮的循环过程显著影响自身生态结构、功能和生产力,其氮的转化主要由根际生物过程完成。氮转化菌在根区呈不均匀分布状态,根系分泌物作为根际各化学物质参与生化反应的关键介质。通过本项目的资助,我们可以明确根系分泌物对根际氮转化菌的空间演化调控机制,充分掌控根区、理解根际氮循环过程。本课题选取典型挺水湿地植物芦苇作为研究对象。构建了根箱微域取样方法和琼脂培养基微域取样法,构建了根际复杂条件下根系分泌物取样方法,利用GC-MS分析了根系分泌物组成与分布特征,共检测出了99种化合物,包括34种烷烃、10 种烯烃、16种芳香烃、3种醇、2种酚、2种醚、2种酮、2种醛、1种酸、23种酯、1种噻唑以及3种其他含硫代、卤代化合物。研究了近根区远根区氮循环菌分布特征,结果表明芦苇根际硝化强度和反硝化强度大小的时间顺序一致:7月>9月>4月≈12月,而非根际基质硝化强度和反硝化强度随时间均无显著变化;根际基质硝化强度相对于非根际基质显著偏大,平均大约10倍以上;近根区的反硝化强度远远大于远根区(近根区>100倍远根区);利用高通量分析方法,定量研究了氨氧化古菌(Ammonia-Oxidizing Archaea, AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-Oxidizing Bacteria, AOB)两大类特种菌群在芦苇湿地近根区和远根区范围内对氨氧化作用的贡献,结果表明近根区和远根区均存在AOA和AOB,但AOA占明显的优势地位,古菌amoA基因丰度比细菌amoA基因丰度最高可高出4个数量级;AOB的amoA基因丰度和硝化速率均与深度呈现负相关,相关分析表明的硝化速率与AOB的amoA基因的丰度呈现显著的正相关关系,而与AOA的amoA基因则不存在相关关系。

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)
水中邻苯二甲酸酯的分析检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    工业水处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁爱中;张波涛;郑蕾;程莉蓉
  • 通讯作者:
    程莉蓉
A study of subsurface wastewater infiltration systems for distributed rural sewage treatment
分布式农村污水渗滤系统研究
  • DOI:
    10.1080/09593330.2014.894579
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    Environmental Technology
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Dou, Junfeng;Ding, Aizhong;Xie, En;Zheng, Lei
  • 通讯作者:
    Zheng, Lei

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其他文献

基于SDN的云计算网络
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 作者:
    颜敏玲;郑蕾;陈庆春
  • 通讯作者:
    陈庆春
基于遗传算法改进的一阶滞后滤波和长短期记忆网络的蓝藻水华预测方法
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  • 发表时间:
    2018
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  • 作者:
    于家斌;尚方方;王小艺;许继平;王立;张慧妍;郑蕾
  • 通讯作者:
    郑蕾
泛素蛋白酶体系统在脑出血后神经元死亡中的作用机制研究探析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    郑蕾;邹伟;于学平
  • 通讯作者:
    于学平
展筋活血膏治疗软组织损伤作用研究
  • DOI:
    10.13412/j.cnki.zyyl.2017.05.042
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    2017
  • 期刊:
    中药药理与临床
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    --
  • 作者:
    申旭霁;徐浩;郑蕾;张寒;张彦;汪兴军
  • 通讯作者:
    汪兴军
数据驱动的模糊支持向量农业水质评价模型
  • DOI:
    10.13961/j.cnki.stbctb.2019.01.023
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水土保持通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张慧妍;段瑜;王小艺;许继平;郑蕾
  • 通讯作者:
    郑蕾

其他文献

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郑蕾的其他基金

亚硝态氮累积过程中短程反硝化除磷系统微生态网络与稳定性演变分析
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
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    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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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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