苔藓植物交叉胁迫记忆的时间动态及种群差异
批准号:
31370490
项目类别:
面上项目
资助金额:
86.0 万元
负责人:
刘蔚秋
依托单位:
学科分类:
全球变化生态学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张力、陈素芳、陈云凤、刘滨扬、舒婷、朱术超、苗毅博、叶伟南
中文摘要
植物在胁迫条件下会产生一系列的响应,在胁迫结束后植物的一些状态仍然保留下来并提高植物对重复发生的胁迫的抗性,这就是胁迫记忆。胁迫记忆在植物对环境的适应中起着重要的作用,但目前有关胁迫记忆的研究多从细胞生物学和分子生物学的角度进行,胁迫时间间隔内多在一周以内,从生态学的角度对植物胁迫记忆的研究仍匮乏。本研究以苔藓植物作为研究材料,探讨苔藓植物在短期、中期和长期3个不同的时间间隔尺度上对低温和干旱的交叉胁迫记忆特征,通过生理指标分析及基因表达谱分析探讨其内在机理和调控途径,并分析氮营养对植物胁迫记忆的影响;同时对比研究来源于不同纬度种群的胁迫记忆特征及调控机制,探讨环境因子与植物进化及胁迫适应的关系。本项目将生态学、生理学和分子生物学的目标结合,对不同时间尺度和空间尺度上的数据进行综合分析,为深入理解植物胁迫记忆的规律及内在机理和进化机制提供理论依据。
英文摘要
The phenomenon that a plant which has been exposed to a stress maintains its modification after the stress has been applied, and enables the plant to respond quicker and more adequate to a recurrent stress is defined as "stress memory". Stress memory plays an important role in environmental adaptation of plants. However, at present most experiments investigating the stress memory are from the perspective of molecular biology and cell biology with time spans less than 1 week and only a few reports have investigated the stress memory from the perspective of ecology. This project first selects bryophytes as the study materials and studies the cross stress memory in the bryophytes at time spans of short-, medium- and long-term respectively at the same time. The mechanisms and regulation pathways are well discussed by analyzing the physiological indices and gene expression profile. A comparative analysis will also be done on the stress memory and its regulation mechanisms for populations originated from different latitude, which aims to discuss the relationship of evolution and stress adaption. The present project combines the objectives of ecology, physiology and molecular biology, comprehensively discusses the data at different time scale and spatial scale, which will provide a profound basis for a deep understanding of the inherent laws, mechanisms and evolution of the stress memory in plants.
在项目的支持下,我们研究了不同氮沉降条件下大灰藓(Hypnum plumaeforme)和刺边小金发藓(Pogonatum cirratum)对不同时间间隔的重复干旱、重复低温以及交叉胁迫的胁迫记忆特征,在此基础上比较来自不同纬度的这两种藓类植物对低温及干旱胁迫的响应特征、胁迫记忆特征及其代谢通路调节的差异,并对大灰藓在低温处理期间生理响应的时间动态进行了研究。结果显示两种苔藓植物的抗氧化酶活性表现出较明显的胁迫记忆特征,从而使其在再次遭遇同种胁迫或其它类型的胁迫时具有更高的耐性,但这种记忆具有一定的时效性,随着时间间隔的延长,这种胁迫记忆特征趋于减弱至基本消失。另外,30 kg N ha-1 yr-1的NH4NO3处理未对两种苔藓植物的胁迫记忆产生明显的影响。该研究首次提供了藓类植物胁迫记忆的生理指标证据。来自不同种群的大灰藓和刺边小金发藓对低温和干旱胁迫的响应特征存在明显种群分异,来自较高纬度地区的藓类植物更适应低温条件,且其胁迫记忆特征存在明显的不同,对胁迫响应的代谢通路调节亦存在明显的差异,但转录组数据的深度挖掘仍在进行当中,研究结果将为藓类植物的种群分化机理研究提供重要依据。我们的研究还显示,2-4˚C的低温处理导致大灰藓的氧化胁迫,抗氧化活性,光系统II及激素调控等出现较大波动,但至36-84 h后各指标渐趋稳定,且可较好的应对实验设置的低温条件。
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Physiological responses of two moss species to the combined stress of water deficit and elevated N deposition (II): Carbon and nitrogen metabolism.
两种苔藓对水分亏缺和氮沉降增加联合胁迫的生理反应(二):碳氮代谢
DOI:
10.1002/ece3.2521
发表时间:
2016-11
期刊:
Ecology and evolution
影响因子:
2.6
作者:
[Liu BY, Lei CY, Jin JH, Guan YY, Li S, Zhang YS, Liu WQ]
通讯作者:
Liu WQ
PHYSIOLOGICAL RESPONSES OF TWO MOSS SPECIES TO THE COMBINED STRESS OF WATER DEFICIT AND ELEVATED NITROGEN DEPOSITION. I. SECONDARY METABOLISM
两种苔藓物种对水分亏缺和氮沉降升高的综合胁迫的生理反应。
DOI:
10.1086/681023
发表时间:
2015-06-01
期刊:
INTERNATIONAL JOURNAL OF PLANT SCIENCES
影响因子:
2.3
作者:
[Liu, Bin-yang, Lei, Chun-yi, Liu, Wei-qiu]
通讯作者:
Liu, Wei-qiu
Nitrogen Addition Exacerbates the Negative Effects of Low Temperature Stress on Carbon and Nitrogen Metabolism in Moss.
添加氮加剧了低温胁迫对苔藓碳氮代谢的负面影响
DOI:
10.3389/fpls.2017.01328
发表时间:
2017
期刊:
Frontiers in plant science
影响因子:
5.6
作者:
[Liu BY, Lei CY, Liu WQ]
通讯作者:
Liu WQ
DOI:
10.1080/17550874.2015.1010187
发表时间:
2015
期刊:
Plant Ecology & Diversity
影响因子:
1.5
作者:
[Binyang Liu, Chunyi Lei, Ting Shu, Yishun Zhang, Jianhua Jin, Shan Li, Weiqiu Liu]
通讯作者:
Weiqiu Liu
Effects of low-temperature stress on secondary metabolism in mosses exposed to simulated N deposition
低温胁迫对模拟氮沉降苔藓次生代谢的影响
DOI:
10.1080/17550874.2015.1010187
发表时间:
2015-05-04
期刊:
PLANT ECOLOGY & DIVERSITY
影响因子:
1.5
作者:
[Liu, Binyang, Lei, Chunyi, Liu, Weiqiu]
通讯作者:
Liu, Weiqiu
共 7 条
纬度梯度上苔藓植物性状权衡及其与微生物群相互作用对升温的响应
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:刘蔚秋
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依托单位:
氮沉降对苔藓植物胁迫后补偿生长的影响及其机理
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批准号:31070470
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2010
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负责人:刘蔚秋
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依托单位:
铜尾矿生物结皮对生态系统的固氮效应研究
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批准号:30770398
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2007
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负责人:刘蔚秋
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依托单位:
国内基金
海外基金