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小麦多酚氧化酶基因克隆分析及其分子标记开发

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小麦多酚氧化酶基因克隆分析及其分子标记开发

作者：祝梓博河南农业大学

学位级别：硕士

面粉及其面制品色泽是评价小麦品质性状的最重要指标之一,小麦籽粒中多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)是导致其褐变的主要原因。褐变不仅影响面粉及其面制品的表观品质,也会造成食品特性和营养价值的缺失。因此,对小麦中多酚氧化酶... 详细信息

面粉及其面制品色泽是评价小麦品质性状的最重要指标之一,小麦籽粒中多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)是导致其褐变的主要原因。褐变不仅影响面粉及其面制品的表观品质,也会造成食品特性和营养价值的缺失。因此,对小麦中多酚氧化酶的分子遗传特性,以及其与小麦色泽品质性状之间的关系进行研究,既能为我国小麦品质性状的改良提供参考和理论依据,也在我国粮食安全和经济发展等方面具有重大的现实意义。本研究以我国地方农家种群体211份小麦品种为材料,用L-DOPA的方法测定其籽粒的PPO活性并进行聚类分析,运用小麦A、B、D染色体组不同的分子标记,对参试材料进行了多酚氧化酶基因的分子检测,分析研究了不同基因类型的分布和其与PPO活性之间的关系。通过同源克隆的方法,对2BL染色体上的PPO基因进行克隆和生物信息学分析,开发了2BL染色体上PPO活性的分子标记并进行验证,主要结果如下:1.我国地方农家种群体籽粒PPO活性总体均值为29.06 AU·min·g,变幅在9.23AU·min·g7.34 AU·min·g,PPO活性变异范围广泛,具备较大的遗传改良的潜质,通过聚类分析对PPO活性进行了归类,分为低(43 AU·min·g)五个区间。参试材料PPO活性在五个区间整体呈正态分布,较低活性类型区间的材料最多,为58份,占27.5%2.我国地方农家种群体中,Ppo-A1b(低PPO活性类型)、Ppo-B1a(低PPO活性类型)和Ppo-D1b(高PPO活性类型)基因型分布频率较高,分别为73.9%、81.5%和63.2%。Ppo-A1a基因型活性均值为40.5 AU·min·g显著高于其他类型,Ppo-D1a基因型活性均值最低,为20.2 AU·min·g。分别用A、B、D染色体分子标记对活性区间的分布进行分析,结果表明PPO活性越高Ppo-A1a和Ppo-D1b类型出现的可能性越大,PPO活性越低Ppo-A1b和Ppo-D1a出现的可能性越大,B组染色体F-8扩增类型的分布没有明显的趋势。3.参试211份农家种材料中,中间活性区间的Ppo-A1b/Ppo-B1b/Ppo-D1a(31.86AU·min·g)基因型材料最多,频率为39.3%,高活性区间的Ppo-A1a/Ppo-B1a/Ppo-D1b(45.92 AU·min·g)和Ppo-A1a/Ppo-B1b/Ppo-D1b(43.06AU·min·g)基因型频率分别为1%和13.4%,低活性区间的Ppo-A1b/Ppo-B1a/Ppo-D1a(15.32AU·min·g)和Ppo-A1b/Ppo-B1b/Ppo-D1a(15.81AU·min·g)基因型频率分别为6.5%和22.9%。相同基因组合的材料仍有部分出现活性偏离,从不同分子标记组合来看PPO18、PPO16和PPO29效应显著,F-8效应有限,A、B、D三组染色体分子标记结合使用能增加选择的区分度和效率。4.利用同源克隆的方法克隆了普通小麦2BL染色体上一个PPO同源基因,其gDNA序列为1824bp,c DNA序列为1575bp,编码524个氨基酸,分子量为58.58 kD,等电点pI为6.58。用生物信息学的方法进行分析预测得知,其具有三个保守结构域,分别为Tyrosinase、PPO1WL和PPO1FDV,为亲水性蛋白,没有信号肽,不具备跨膜结构,有18处丝氨酸(Ser)磷酸化位点,17处苏氨酸(Thr)磷酸化位点和3处酪氨酸(Tyr)磷酸化位点。5.开发了2BL染色体PPO活性分子标记PPO-B5,能扩增出三个条带(a带、b带、c带),共有四种不同类型,分别命名为A类型(a带、b带、c带)活性均值为29.75 AU·min·g、B类型(b带、c带)活性均值为27.16 AU·min·g、C类型(a带、c带)活性均值为34.39AU·min·g、D类型(c带)活性均值为23.78 AU·min·g,四种类型在(P<0.05)水平差异显著。序列分析表明a带为431bp,与GQ30713.1相似度为99%,b带为230bp,与AB254804.1相似度为99%,序列差异发生在AB254804.1第二内含子的201bp缺失和12个SNP,c带为192bp,其来自于A组染色体。结合A、D组染色体分子标记PPO18、PPO16和PPO29对其进行验证,211份农家种材料中,HHH类型(H、H、H分别表示PPO18、PPO-B5、PPO16扩增出的高活性带型)活性最高,活性均值为43.67 AU·min·g,显著高于其他类型材料,LLL类型(L、L、L分别表示PPO18、PPO-B5、P

关键词：普通小麦多酚氧化酶(PPO)活性等位变异分子标记

中国黄淮麦区小麦籽粒硬度Puroindoline基因等位变异检测

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分子植物育种 2016年第10期14卷 2700-2715页

作者：刘红美祝梓博田秋珍王永彦张灵然董中东赵磊崔党群陈锋河南农业大学农学院河南省粮食作物协同创新中心小麦玉米作物学国家重点实验室郑州450002

籽粒硬度是小麦品质性状改良的重要目标之一,研究黄淮麦区核心种质资源小麦籽粒硬度基因型分布规律,能够为中国小麦品质改良和种质资源利用提供信息。以来自中国黄淮麦区的244份小麦核心种质为材料,采用单籽粒谷物特性测试仪和特异引物... 详细信息

籽粒硬度是小麦品质性状改良的重要目标之一,研究黄淮麦区核心种质资源小麦籽粒硬度基因型分布规律,能够为中国小麦品质改良和种质资源利用提供信息。以来自中国黄淮麦区的244份小麦核心种质为材料,采用单籽粒谷物特性测试仪和特异引物的PCR扩增对其SKCS硬度及其基因型进行鉴定。结果表明,黄淮麦区小麦核心种质资源以硬质类型为主,占总参试材料的56.6%,其硬质麦基因型共有Pina-D1b、Pina-D1r、Pina-D1s、Pina-D1l、Pinb-D1b、Pinb-D1p、Pinb-D1ac、Pinb-D1e、Pinb-D1t和Pinb-D1u共10种单倍型,其分布比例分别为2.1%、5.3%、4.5%、0.8%、25.8%、15.7%、0.4%、0.4%、0.8%和0.8%。可以看出,Pinb-D1p在参试材料硬质麦中占据主导地位,PINA蛋白缺失类型也有广泛的分布。不同来源小麦品种籽粒硬度基因型分布表明,山西、河南、云南和新疆小麦品种籽粒硬度基因型较为丰富。不同类型小麦品种籽粒硬度基因型分布表明,农家种小麦籽粒硬度基因型更为丰富。在各Puroindoline变异类型中,拥有PINA-null类型的小麦品种SKCS籽粒硬度显著高于拥有Pinb-D1b和Pinb-D1p类型的小麦品种。本项研究表明黄淮麦区核心种质资源具有丰富的籽粒硬度主效基因变异类型,结合先前研究中认为的PINA-null类型的磨粉品质和面包烘烤品质均劣于Pinb-D1b类型,但拥有相对较好的印度薄饼加工品质,因此品质育种过程中可依据育种目标有选择的利用黄淮麦区小麦核心种质资源。

关键词：普通小麦核心种质籽粒硬度 Puroindoline基因等位变异

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深入学习贯彻党的二十大精神用红色资源培育可靠接班人——中国红色基因融入高校学生党员队伍建设路径研究

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现代商贸工业 2022年第S1期 114-115页

作者：叶忱祝梓博陈楷燊陈镇新广州大学

高校学生党支部是高等院校党组织的最基本单元、是高校中最有生机的“潜力基因”，学生党支部的建设成果及育人效果是高校落实立德树人根本任务和加强学生党性修养的有效手段。本文通过阐述红色基因的生机活力、对高校学生党员队伍建设... 详细信息

高校学生党支部是高等院校党组织的最基本单元、是高校中最有生机的“潜力基因”，学生党支部的建设成果及育人效果是高校落实立德树人根本任务和加强学生党性修养的有效手段。本文通过阐述红色基因的生机活力、对高校学生党员队伍建设重要意义和新时代高校学生党支部建设过程中存在的问题分析，探寻红色基因融入高校学生党员队伍建设的有效途径，使之焕发出新的蓬勃活力，这对于“红色基因”代代相传和实现中华民族伟大复兴的中国梦具有重要意义。

关键词：红色基因学生党员队伍民族复兴

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基于摩擦纳米发电机的运动轨迹识别研究

基于摩擦纳米发电机的运动轨迹识别研究

作者：袁梓博石家庄铁道大学

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机器学习算法构建急性心肌梗死患者发生急性肾损伤风险预测模型并与传统模型比较

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中华肾脏病杂志 2024年第3期40卷 175-182页

作者：叶楠祝闯徐丰博程虹首都医科大学附属北京安贞医院肾内科北京100029 北京邮电大学人工智能学院北京100876

目的利用机器学习算法建立急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)患者发生急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)风险预测模型,并与传统Logistic回归模型比较。方法该研究为回顾性研究。收集首都医科大学附属北京安贞医院2011年... 详细信息

目的利用机器学习算法建立急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)患者发生急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)风险预测模型,并与传统Logistic回归模型比较。方法该研究为回顾性研究。收集首都医科大学附属北京安贞医院2011年7月至2016年12月AMI患者的人口学、实验室检查、治疗方案和用药情况等资料。AKI诊断标准参照2012年改善全球肾脏病预后组织公布的AKI诊疗指南,入选AMI患者采用单纯随机抽样法将其分为训练集(70%)及内部测试集(30%)。运用SelectFromModel和Lasso回归模型选择重要特征因素为AMI患者发生AKI的预测因素。分别利用Logistic回归模型(模型A)及机器学习算法(模型B)建立AMI患者发生AKI的风险预测模型,DeLong法比较模型A和模型B在测试集中的受试者工作特征曲线(receiver-operating characteristics curve,ROC曲线)下面积(area under the curve,AUC),并选出最佳模型。结果共6014例AMI患者被纳入该研究,年龄(58.4±11.7)岁,男性3414例(80.5%),AKI 674例(11.2%),训练集4252例(70.7%),测试集1762例(29.3%)。SelectFromModel和Lasso回归模型选取的12项临床指标包括心肌梗死次数、ST段抬高型心肌梗死、室性心动过速、Ⅲ度房室传导阻滞、入院时伴失代偿性心力衰竭、入院血肌酐、血尿素氮、肌酸激酶同工酶峰值、使用利尿剂、利尿剂日最大剂量、利尿剂使用天数及使用他汀类药物。Logistic回归模型结果显示,预测测试集AMI患者发生AKI的ROC曲线AUC为0.80(95%CI 0.76~0.84)。机器学习算法模型在测试集中得到的ROC曲线AUC为0.82(95%CI 0.78~0.85)。2种模型ROC曲线AUC比较的差异无统计学意义(Z=0.858,P=0.363),但机器学习算法预测模型ROC曲线AUC略高于传统模型。结论基于机器学习算法构建的AMI患者发生AKI的风险预测模型与传统Logistic回归模型的预测效应相似,但机器学习算法模型有更优的趋势,引入机器学习算法模型可能提高预测AMI患者发生AKI风险的能力。

关键词：机器学习急性肾损伤心肌梗死预测模型

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植物根系特征与根区土壤水分高通量监测管道机器人研制

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农业工程学报 2024年第6期40卷 192-202页

作者：颜小飞王韵博宋晓波向梓薇杜太生程强北京林业大学工学院北京100083 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083

研究水分胁迫下的根系特征对于节水农业的发展具有重大意义。针对现有根系观测与土壤水分监测方法难以满足野外条件下根系和根区水分的同步、原位、高通量监测的不足,该研究研制了一种基于STM32芯片的管道机器人系统。系统由管道机器人... 详细信息

研究水分胁迫下的根系特征对于节水农业的发展具有重大意义。针对现有根系观测与土壤水分监测方法难以满足野外条件下根系和根区水分的同步、原位、高通量监测的不足,该研究研制了一种基于STM32芯片的管道机器人系统。系统由管道机器人、数据基站与PVC透明管道组成,通过在土壤中埋设管道机器人系统,控制机器人搭载的微距相机与土壤水分传感器在巡航时拍摄根系图像,并获取土壤水分数据。由根系图像识别分割与提取程序对图像进行畸变校正与根系识别,获取管道方向上植株的根系面积、长度与密度等特征参数。实验室条件下进行相机拍摄效果、图像畸变校正、识别与分割误差及里程轮测距误差测试,以及土壤水分传感器标定试验。测试结果表明:1)管道机器人能够清晰地拍摄到根系图像,图像畸变校正效果较好,单个像素点长度和面积分别为44μm和0.002 mm^(2),单张根系图像的拍摄范围为14.17 mm×10.60 mm;2)土壤水分传感器输出电压与土壤体积含水率之间呈现良好线性关系,决定系数R^(2)为0.990;3)自主巡航定位准确度较高,平均相对误差为1.47%。在田间条件下进行的根系生长动态监测、根系信息提取、土壤水分监测与电池续航试验表明:1)管道机器人系统能够在田间环境下高通量地拍摄根系图像,监测根系的生长动态,并进一步提取出根系长度、面积、根面积密度等特征参数;2)根区土壤水分监测较为准确,测量结果与烘干法结果平均相对误差为2.23%;3)在系统初始满电量状态下,管道机器人系统独立运行时长不少于7 d,最大巡航监测距离约为48 m。本文研制的管道机器人系统可在田间条件下实现根系特征以及根区土壤水分的原位、高通量测量,为节水灌溉与根系生长研究提供技术支持。

关键词：机器人土壤水分图像识别根系特征高通量

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面向海量分布式新能源业务流的通存资源无交互协同预留算法

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电力系统自动化 2024年

作者：吴润泽马伊嘉郭昊博祝琼珂华北电力大学电气与电子工程学院

考虑到传统配电通信网对新型业务流支撑能力不足，结合运营商公网的跨域融合组网模式被广泛应用。其中，资源预留是提升数据传输确定性的重要技术，但公网通道性能存在不可预知的波动性，对基于有交互模式的资源预留效用影响机理难以量... 详细信息

考虑到传统配电通信网对新型业务流支撑能力不足，结合运营商公网的跨域融合组网模式被广泛应用。其中，资源预留是提升数据传输确定性的重要技术，但公网通道性能存在不可预知的波动性，对基于有交互模式的资源预留效用影响机理难以量化表征。为此，提出面向海量分布式新能源业务流的通存资源无交互协同预留算法。首先，采用通感算一体化模式基于业务流特征构建异质资源无交互协同预留系统模型；其次，设计对应无交互协同预留效用函数，并以效用最大化为目标提出对应优化问题；最后，基于块坐标下降法将原问题解耦，结合凸优化理论快速给出最优无交互资源预留方案。仿真结果表明，所提业务流特征评估方法能够合理量化表征通道性能波动性，进而在无交互模式下有效优化异质资源协同预留过程，显著提升海量分布式光伏数据感知确定性。

关键词：业务流特征无交互资源预留通感算一体化多目标优化分布式光伏

基于改进双智能体D3QN的电网N-1新增风险防控策略

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中国电机工程学报 2024年

作者：安军黎梓聪周毅博石岩毕建航现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学)

城市电网在发生N-1故障后，极可能新增运行风险，导致N-1-1时出现大面积停电事故。为管控城市电网N-1后运行风险，本文提出一种改进双智能体竞争双深度Q网络(Dueling Double Deep Q Network，D3QN)的城市电网N-1风险管控转供策略。根据... 详细信息

城市电网在发生N-1故障后，极可能新增运行风险，导致N-1-1时出现大面积停电事故。为管控城市电网N-1后运行风险，本文提出一种改进双智能体竞争双深度Q网络(Dueling Double Deep Q Network，D3QN)的城市电网N-1风险管控转供策略。根据风险管控原则，提出一种无需额外历史数据、考虑备自投装置、单供变电站风险和单供负荷母线风险的N-1场景指标；建立了计及动作次序、指标间关系的负荷转供三阶段求解模型。以含预动作-变化探索值选择策略的改进双智能体D3QN方法，将负荷转供分为多个子转供环节学习，使转供思路清晰化，对动作空间进行降维，提高训练寻优效果，得到管控N-1风险的负荷转供策略。通过城市电网多场景算例分析，验证了本文模型和方法的有效性。

关键词：城市电网负荷转供深度强化学习 N-1新增风险双智能体

肌醇-1-磷酸合酶的重组表达及在多酶级联催化合成肌醇中的应用

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食品与发酵工业 2024年

作者：魏梓佳樊宇成张槿博赵杨段绪果南京林业大学轻工与食品学院

肌醇作为一种生物生长不可缺少的生长因子，在医药、食品、饲料、化妆品等行业具有十分广泛的应用。目前，肌醇的制备方法包括水解法、化学法和生物法。生物法，尤其是体外多酶催化制备工艺，因其高转化率和环境友好性而备受关注。然而... 详细信息

肌醇作为一种生物生长不可缺少的生长因子，在医药、食品、饲料、化妆品等行业具有十分广泛的应用。目前，肌醇的制备方法包括水解法、化学法和生物法。生物法，尤其是体外多酶催化制备工艺，因其高转化率和环境友好性而备受关注。然而，这一工艺仍然存在酶制剂用量大和成本高的问题。课题组前期重组表达了来源于Archaeoglobus fulgidus的肌醇-1-磷酸合酶（inositol-1-phosphate synthase，IPS）IPS-Af，但是研究发现其酶活力低，是多酶催化转化过程中酶用量最大的部分。针对上述问题，该文筛选并重组表达了来源于Caldivirga maquilingensis的IPS-Cm和Novibacillus thermophilus的IPS-Nt，对比了不同来源IPS的活力以及在体外多酶级联催化制备肌醇中的应用效果。结果表明，IPS-Cm和IPS-Nt酶活力均高于IPS-Af，其中IPS-Cm制备肌醇的转化率最高。在此基础上，该研究进一步优化了加酶量、缓冲液浓度、金属离子、底物浓度、pH、温度和反应时间等条件。结果表明，在最佳转化条件下，肌醇产量可达到42.3 g/L，转化率为84.6%，是优化前的2.1倍。

关键词：重组表达肌醇-1-磷酸合酶肌醇多酶级联催化条件优化