背景提升丨国内科研-极地海洋微生物碳泵效应与气候变化响应机制研究

2024.10.01

　　海洋科学

　　一封专属导师推荐信

　　一封完整的科研报告

　　一次完整的科研经历

　　【海洋科学】

　　极地海洋微生物碳泵效应与气候变化响应机制研究

　　1、项目介绍

　　正式科研：1v1线上定制辅导

　　项目收获：科研报告、导师推荐信

　　科研补充包：48课时科研基础课+15课时学术写作基础课

　　2、涉及领域

　　3、适合人群

　　有意提高自身知识水平及学术能力的学生

　　有意掌握最前沿科研热点及科研方法的学生

　　有留学意向、跨专业深造的学生

　　4、研究前沿性

　　海洋在调节全球气候变化中扮演关键角色。极地海洋初级生产力显著，微生物碳泵效应强，在海洋碳循环和气候调控中举足轻重。

　　但全球变暖正在改变极地海洋生态系统。阐明微生物碳泵效应机制及其对气候变化的响应，将加深海洋碳汇过程认知，为预测海洋生态系统动态、应对全球变化提供科学依据。

　　5、研究介绍

　　本项目将综述极地海洋初级生产力、微型生物群落结构与功能、溶解有机碳累积机制等微生物碳泵研究新进展。利用宏基因组学分析浮游植物、异养原核生物等关键类群的代谢潜力和生态功能。

　　结合宏转录组和蛋白组学研究微生物群落，对升温、酸化、融冰等气候变化因子的响应机制。构建微生物碳泵过程的数学模型，模拟气候变化背景下极地海域的碳循环动态。学生将掌握海洋微生物采样、培养、多组学分析、生态过程模拟等研究方法。

　　6、课题要点

　　课题研究方法

　　文献阅读、生物信息学分析

　　课题难点

　　学生需要具备一定生物学基础，一定的文献检索、生物信息分析、系统梳理和总结等综合性能力

　　7、1v1定制化辅导参考任务

　　任务一

　　掌握查阅文献和研究方法

　　·掌握查阅文献和面向文献学习的方法；

　　·掌握文献管理的方法；

　　·通过查阅文献，学习该方向的研究热点和方向；

　　·掌握快速提炼文献重要信息的方法。

　　任务二

　　宏基因组分析关键微生物类群的代谢潜力

　　·利用宏基因组测序，获得极地海域浮游植物、古菌、异养细菌的基因目录。生物信息学分析宏基因组数据，鉴定与初级生产、碳固定、碳降解相关的关键功能基因。构建微生物碳代谢网络图谱，定量评估关键微生物类群对海洋碳库的贡献潜力。

　　任务三

　　多组学整合研究微生物群落的环境适应机制

　　·在宏基因组基础上，开展极地海域微生物宏转录组和宏蛋白组研究。比较冰期和消融期微生物群落的功能基因表达差异，揭示微生物对温度、光照等环境因子变化的适应性响应。整合多组学数据，构建基于内部代谢网络和外部生态互作的群落代谢模型，阐明微生物碳泵效应的调控机制。

　　任务四

　　模拟预测气候变化对极地海域碳循环的影响

　　·基于野外观测数据和室内模拟实验，开发极地海洋初级生产力动力学模型。耦合物理过程(海冰消融、海水层化)和生物过程(微生物群落演替)，模拟气候变暖背景下极地海域微型生物碳泵效率的动态变化。预测不同气候变化情景(RCP2.6、RCP8.5)下，极地海域的碳源汇功能。

　　任务五

　　总结发现/得出结论

　　·系统总结极地海洋微型生物碳泵效应的关键过程和主控因子。综合宏基因组、宏转录组、宏蛋白组数据,提出海冰微生物碳泵效应的"漫溢假说"。创新性构建海冰消融驱动下微生物碳泵效应的时空动态模型。展望全球变化背景下,极地海洋初级生产力变化及其对全球碳循环的影响，为全球变化生态效应预测提供科学依据。

　　任务六

　　项目收尾

　　·撰写整体报告；

　　·准备一次20~30分钟的presentation。

　　（以上任务仅供参考，实际辅导根据定制化要求展开）