生物固氮对西沙珊瑚礁区海草的促生作用及其在恢复岛礁生态系统中的重要性
批准号:
41406191
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
凌娟
依托单位:
学科分类:
生物海洋学与海洋生物资源
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙红岩、冯敬宾、江玉凤、张渊洲、杨清松
中文摘要
西沙珊瑚礁是典型的热带大洋型珊瑚礁,代表着我国现存最古老和最珍贵的珊瑚礁,具有不可估量的社会经济价值。先锋植物海草具有抑制岛礁荒漠化和防止珊瑚礁盘崩塌的重要科学意义。本项目拟着重对能够促进先锋植物海草生长的生物固氮作用展开详细的研究;定期调查西沙永兴岛、西沙洲和赵述岛周边选定海域内的海草种类及其分布特征;利用乙炔还原法,测定固氮微生物的原位固氮效率并估算氮贡献量;利用固氮基因nifH的特异性引物,构建基因文库分析固氮微生物群落变化并应用荧光定量PCR法分析固氮微生物的丰度变化和基因表达特性;测定相应海草的生物量和含氮量,并计算其生产力;利用多元统计方法,探讨环境变化对海草生长、原位固氮效率和固氮微生物群落与功能的影响,并深入探究生物固氮与海草生长之间的关系。该研究结果不仅将揭示生物固氮对先锋植物海草生长的促进作用,推动我国珊瑚礁区海草的研究,而且将为恢复岛礁生态系统提供科学依据和技术支持。
英文摘要
Coral reefs of Xisha Islands are typical oceanic coral reefs. They represent the oldest and rarest coral reefs in China and have immeasurable social and economic values. Pioneer plants seagrass can inhibit reef desertification and prevent coral reef collapse, so they are of great importance. Entensive inverstigation in this project will be carried out to study the biological nitrogen fixation which can promote the seagrass growth. Regular survey of the species and distribution pattern of seagrass in the selected areas around Yongxing Island, Xisha Zhou and Zhaoshu Island will be conducted. In the meantime, acetylene reduction assay will be applied to mearsure the in situ nitrogen fixation rate, and the total nitrogen fixed by epiphytic organisms will also be estimated. Based on nitrogenase gene nifH, clone library will be constructed to investigate the the dynamics of nitrogen fixing bacterial community structure and fluorescence quantitative PCR will be employed to analyze the abundance and gene expression of nitrogen fixing microorganism. Biomass and nitrogen content together with enviromental factor of the surronding water and pore water of sediments the will be measured. The productivity of seagrass will be calculated based on the data obtained. Multivariate statistical analysis will be used to study the effect of environmental change on the seagrass growth, nitrogen fixation rate and the nitrogen-fixing bacterial community structure and function, and exlore the relationship between biological nitrogen fixation and seagrass growth. The results of this project will not only reveal the role of biological nitrogen fixation to seagrass growth and promote the study of seagrass and coral resources in China, but also will provide scientific basis and technical support for the reef island ecosystem restoration.
氮素是珊瑚岛礁生态系统生产力的主要限制要素,因此生物固氮作用在岛礁生态系统的氮循环过程中发挥着重要的作用。本项目以西沙群岛为主要的研究区域,以岛礁中的海草群落为主要研究对象,着眼于生物固氮过程,以植物生理学、分子生物学和生态学方法为主要技术手段,通过海草资源的调查和监测、固氮功能基因的定量、分布、多样性研究以及对海草生理生态指标的测定等,探讨了生物固氮微生物功能群在岛礁生态系统中的重要作用以及与海草的相互关系:1)揭示了西沙群岛的海草资源主要种类为泰来草、喜盐草和海神草等,不同海草种类的生长特性不同并且对不同珊瑚礁底质的具有一定偏好性,如喜盐草的植株相对矮小并可以作为先锋植物具有广泛分布而泰来草根际发达生长;2)对海草本身及环境因子进行了研究包括海草植株的生理生态指标、氮素含量和珊瑚礁底质的粒径等;3)应用高通量测序技术分析海草根际微生物和固氮微生物的群落结构组成(种类和丰度)和多样性等,明确了海草根际微生物群落的优势菌种类并存在种类特异性和地理分布差异性;4)分离获得了一批高效固氮蓝藻,它们都具有较高的固氮活性并且能够有效地促进植株的生长等;此外,5)我们还对氮循环过程中其他的功能菌,如反硝化菌进行了功能特性的研究及基因组测序,该菌还具有降解多环芳烃的功能,因此能够在海草的生态修复过程中发挥着重要的作用;本项目的开展能够为深入地研究珊瑚礁生态系统的氮循环功能微生物群提供了重要的技术支撑和理论依据;相关研究共计发表学术论文9篇,SCI 论文7篇,中文核心期刊1篇。
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DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
生物学杂志
影响因子:
--
作者:
[江玉凤, 凌娟, 董俊德, 张燕英]
通讯作者:
张燕英
Illumina-based analysis the microbial diversity associated with Thalassia hemprichii in Xincun Bay, South China Sea
基于Illumina的南海新村湾海带藻微生物多样性分析
DOI:
10.1007/s10646-015-1511-z
发表时间:
2015-10-01
期刊:
ECOTOXICOLOGY
影响因子:
2.7
作者:
[Jiang, Yu-Feng, Ling, Juan, Wang, You-Shao]
通讯作者:
Wang, You-Shao
Cultivation-dependent analysis of the microbial diversity associated with the seagrass meadows in Xincun Bay, South China Sea
南海新村湾海草草甸微生物多样性的培养依赖分析。
DOI:
10.1007/s10646-015-1519-4
发表时间:
2015-10-01
期刊:
ECOTOXICOLOGY
影响因子:
2.7
作者:
[Jiang, Yu-Feng, Ling, Juan, Dong, Jun-De]
通讯作者:
Dong, Jun-De
Draft Genome Sequence of Marinobacter hydrocarbonoclasticus strain STW2, a polyaromatic aromatic hydrocarbon degrading and denitrifying bacterium from rhizosphere of Seagrass Enhalus acodoides
Marinobacter Hydrooclasticus 菌株 STW2 的基因组序列草案,这是一种来自海草 Enhalus acodoides 根际的多环芳烃降解和反硝化细菌
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
Genome Announcements
影响因子:
--
作者:
[Juan Ling, Liyun Lin, Yanying Zhang, Xiancheng Lin, Manzoor Ahamad, Weiguo Zhou, Junde Dong]
通讯作者:
Junde Dong
Responses of bacterial communities in Seagrass Enhalus acoroides Sediments to Polycyclic Aromatic Hydrocarbon-induced stress
海草 Enhalus acoroides 沉积物中细菌群落对多环芳烃胁迫的响应
DOI:
--
发表时间:
2015
期刊:
Ecotoxicology
影响因子:
2.7
作者:
[Juan Ling, Yufeng Jiang, Youshao Wang, Junde Dong, Yanying Zhang, Yuanzhou Zhang.]
通讯作者:
Yuanzhou Zhang.
共 10 条
典型热带蓝碳生态系统甲烷氧化的温度
敏感性及其微生物驱动机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2025
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负责人:凌娟
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依托单位:
海草及其根际微生物协同适应西沙岛礁寡营养环境的生态策略研究
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批准号:41676163
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项目类别:面上项目
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资助金额:71.0万元
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批准年份:2016
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负责人:凌娟
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依托单位:
国内基金
海外基金