En-Gen: A functional genomic analysis of how a major calcifying phytoplankter responds to ocean acidification predicted for the end of the century
En-Gen:对主要钙化浮游植物如何应对本世纪末预测的海洋酸化进行功能基因组分析
基本信息
- 批准号:0723908
- 负责人:
- 金额:$ 118.47万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2007
- 资助国家:美国
- 起止时间:2007-10-01 至 2012-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The coccolithophore Emiliania huxleyi is the most abundant calcifying phytoplankton species in the world's oceans. Due to its abundance and broad range of occurrence, deep-sea export of its CaC03 coccoliths plays a significant role in the oceans alkalinity balance, and in turn, air-sea CO2 exchange. Since the start of the industrial age, atmospheric partial pressure of CO2 (pCO2) has steadily increased due to fossil fuel combustion and land use change, and is projected to reach 750 ppm by the end of this century. As a consequence, both seawater pH and carbonate ion concentration are expected to drop significantly relative to pre-industrial times. Calcifying organisms are sensitive to changes in carbonate ion concentration, however, neither the extent of this sensitivity, nor its physiological basis, are well understood. The purpose of this project is to examine the mechanism (s) by which E. huxleyi physiologically acclimates and adapts to changes in its environment in order to understand the impact of changes in seawater carbonate chemistry on this important planktonic calcifying organism. Cells from two genetically distinct ecotypes will be cultured in chemostats at present day and projected year 2100 levels of pCO2 under nitrogen or phosphorus limitation. Both short- (2 week) and long-term (2 year) experiments will be conducted to investigate acclimation and adaptation responses to changes in carbonate chemistry, respectively. In each experiment, patterns of gene expression will be investigated using a microarray that has been developed by the E. huxleyi genome sequencing projects. Gene expression will be analyzed as a function of physiological performance (photosynthesis vs. irradiance), calcification rates and cellular nutrient content. The results of this project will generate a novel set of candidate biomarker genes for analysis of the environmental physiology of coccolithophorids and contribute to a better prediction of the role of E. huxleyi in air-sea CO2 exchange in the next century. Since E. huxleyi is a globally distributed organism that frequently forms massive blooms, there are numerous investigators studying it and this research will therefore be of broad interest to the scientific community. Graduate students, a postdoctoral investigator, and high school students will be trained during this project and underrepresented minorities will participate in this research project. Public outreach on this research will be conducted through the Romberg Tiburon Center and the NSF-funded Bay Area Discovery Museum.
球石藻Emiliania huxleyi是世界海洋中最丰富的钙化浮游植物。 由于其丰富和广泛的出现范围,其CaCO 3球石的深海输出在海洋碱度平衡中起着重要作用,反过来,海-气CO2交换。 自工业时代开始以来,由于化石燃料燃烧和土地利用的变化,大气中的CO2分压(pCO 2)稳步上升,预计到本世纪末将达到750 ppm。 因此,海水pH值和碳酸根离子浓度预计将相对于工业化前时期大幅下降。 钙化生物对碳酸根离子浓度的变化很敏感,然而,这种敏感性的程度及其生理基础都还不清楚。 本项目的目的是研究E. huxleyi在生理上适应和适应环境的变化,以了解海水碳酸盐化学变化对这种重要的浮游钙化生物的影响。 来自两种遗传上不同的生态型的细胞将在恒化器中培养,目前和预计的2100年的pCO 2水平下的氮或磷限制。 将进行短期(2周)和长期(2年)实验,分别研究对碳酸盐化学变化的驯化和适应反应。 在每一个实验中,基因表达的模式将使用由E。huxleyi基因组测序计划。 基因表达将作为生理性能(光合作用与辐照度)、钙化率和细胞营养含量的函数进行分析。 本项目的结果将产生一组新的候选生物标志物基因,用于分析颗石藻的环境生理学,并有助于更好地预测E. huxleyi在未来世纪海气CO2交换中的作用。自E. huxleyi是一种全球分布的生物,经常形成大规模的水华,有许多研究人员正在研究它,因此这项研究将引起科学界的广泛兴趣。 研究生、博士后研究员和高中生将在该项目期间接受培训,代表性不足的少数民族将参加该研究项目。 这项研究的公众宣传将通过Romberg Tiburon中心和国家科学基金会资助的湾区探索博物馆进行。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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