多环芳烃污染对农田土壤硝化过程的影响及其微生物学机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41671266
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Nitrification is one of the central processes of nitrogen cycling. As an important agricultural soil ecosystem service, nitrification is mainly carried out by microorganisms. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are major persistent organic pollutants in China croplands, which may affect soil nitrification; however, the underlying microbial mechanism remains unclear. In this project, three experiments will be performed to reveal the ecotoxicity of PAHs to nitrifiers. First, nitrification activity and nitrifiers community features will be determined with long-term contaminated agricultural soils collected from areas of intensive PAHs emission. Second, the dose-response relationship between PAHs and nitrifiers will be assessed with acute exposure microcosm study. The third experiment will test the toxicity of PAHs to pure cultures of nitrifiers. In addition, the resistance mechanism of nitrifiers to PAHs will be examined by transcriptomic approach. To evaluate the potential effects of PAHs transformation, long-term microcosm incubation will be established and the toxicity of soil extracts fractions of different polarity will be tested with pure cultured nitrifiers. The aim of this study is to understand the microbial mechanisms underlying the stress of PAHs on soil nitrification, which will facilitate the assessment of ecological risk and the development of biological diagnosis of soil PAHs pollution.
硝化是氮循环的关键环节,主要由微生物驱动,是农田土壤生态系统的重要功能。多环芳烃是我国农田土壤主要污染物之一,对硝化过程具有潜在影响,但微生物学机制尚不清楚。本项目选择我国多环芳烃较高排放地区农田,开展原位调查研究污染土壤中硝化功能及相关微生物的特征,建立土壤微宇宙明确多环芳烃与硝化微生物间的剂量-效应关系,并通过纯培养硝化菌株胁迫实验予以验证,以揭示多环芳烃对硝化微生物的生态毒理效应;通过转录组分析探明常见硝化微生物对多环芳烃的抗性机制;建立长期培养土壤微宇宙,分析不同极性提取物对硝化微生物的毒性变化,对照土壤硝化微生物活性及群落特征,阐明多环芳烃降解转化导致其生态毒性演变的规律。本项目旨在深入了解多环芳烃影响农田土壤硝化的微生物学机制,将有助于全面评价多环芳烃污染的土壤生态效应,为发展土壤污染生物诊断、生态风险评价提供重要科学依据。

结项摘要

硝化是农田土壤氮循环的重要过程,主要由微生物驱动。多环芳烃是我国土壤中常见的有机污染物,但多环芳烃污染对农田土壤的硝化过程具有何种影响、机制如何,目前尚不清楚。本项目开展了下述研究:建立了基于碳同位素示踪污染物转化、氧同位素标记土壤活跃生长微生物以及宏基因组、选择性抑制等较为系统的土壤污染物/微生物研究方法;调查了沈阳、南京、广州三处典型多环芳烃污染土壤中的硝化微生物群落特征及污染物环境归趋;利用土壤微宇宙短期暴露实验,评价了典型四环多环芳烃苯并[a]蒽及其氧化中间产物苯并[a]蒽醌对农田土壤氨氧化微生物群落的影响,并用氨氧化古菌富集菌株进行了验证;设立土壤长期暴露实验,研究了硝化与多环芳烃转化过程间的交互作用;分析了木质素作用下土壤多环芳烃转化的共代谢机制及硝化微生物响应。本项目通过同位素、组学等方法的联合运用,获得了如下重要结果:1、多环芳烃的氧化产物比母体化合物对硝化微生物具有更高的毒性,这可能是多环芳烃产生生态毒性的重要机制;2、土壤硝化和多环芳烃转化过程存在紧密的相互作用,多环芳烃改变土壤中的硝化活性与微生物群落特征,硝化过程也对多环芳烃转化产生重要影响;3、木质素促进多环芳烃的真菌共代谢转化,同时对土壤硝化活性与硝化微生物产生影响。这些结果明确了多环芳烃对硝化微生物的生态毒性及可能作用机制,发现了土壤氮转化和多环芳烃降解之间的复杂相互作用,对于揭示多环芳烃的生态毒性、完整理解土壤环境中氮循环和污染物循环具有重要的科学意义。

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)
氮肥和多环芳烃对农田土壤细菌群落的影响
  • DOI:
    10.16258/j.cnki.1674-5906.2018.08.023
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生态环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    戴叶亮;朱清禾;曾军;郑金伟;吴宇澄;林先贵
  • 通讯作者:
    林先贵
Oxygenated derivative is more influential than unsubstituted polycyclic aromatic hydrocarbon on ammonia-oxidizing archaea in an acidic soil
含氧衍生物比未取代的多环芳烃对酸性土壤中氨氧化古菌的影响更大
  • DOI:
    10.1007/s11368-018-1925-3
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Journal of Soils and Sediments
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Dai Yeliang;Wu Yucheng;Ding Qingmin;Zeng Jun;Li Xuanzhen;Zheng Jinwei;Lin Xiangui
  • 通讯作者:
    Lin Xiangui
Continuing Impacts of Selective Inhibition on Bacterial and Fungal Communities in an Agricultural Soil
选择性抑制对农业土壤中细菌和真菌群落的持续影响
  • DOI:
    10.1007/s00248-019-01364-0
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Microbial Ecology
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Pan Yanshuo;Wu Yucheng;Li Xuanzhen;Zeng Jun;Lin Xiangui
  • 通讯作者:
    Lin Xiangui
Moisture effects on the active prokaryotic communities in a saline soil unraveled by18O-informed metagenomics
18O 宏基因组学揭示了水分对盐渍土中活跃原核生物群落的影响
  • DOI:
    10.1007/s11368-020-02771-4
  • 发表时间:
    2020-09-04
  • 期刊:
    JOURNAL OF SOILS AND SEDIMENTS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Dai, Yeliang;Pan, Yanshuo;Lin, Xiangui
  • 通讯作者:
    Lin, Xiangui
Assessment of two whole genome amplification techniques in terms of soil community profiles
根据土壤群落概况评估两种全基因组扩增技术
  • DOI:
    10.1016/j.apsoil.2019.103455
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Applied Soil Ecology
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Wu Yucheng;Dai Yeliang;Liu Guangming;Zeng Jun;Lin Xiangui
  • 通讯作者:
    Lin Xiangui

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其他文献

基于引物的湖泊沉积物氨氧化细菌PCR扩增策略比较
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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    吴庆龙

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吴宇澄的其他基金

木质素促进土壤中高分子量多环芳烃转化的微生物共代谢机制研究
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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

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          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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