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水体中云芝-F21a蓝藻互作机制的初步研究

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水体中云芝-F21a蓝藻互作机制的初步研究

作者：费维成安徽农业大学

学位级别：硕士

蓝藻爆发不仅会使鱼类等水生生物窒息死亡,而且会分泌毒素,直接危害生物生存与人类健康。利用微生物控制水华与传统的物理化学方法相比,具有方法简单、不易引起污染等优点,已成为蓝藻水华治理研究的热点。目前,微生物控藻研究多集中于... 详细信息

蓝藻爆发不仅会使鱼类等水生生物窒息死亡,而且会分泌毒素,直接危害生物生存与人类健康。利用微生物控制水华与传统的物理化学方法相比,具有方法简单、不易引起污染等优点,已成为蓝藻水华治理研究的热点。目前,微生物控藻研究多集中于筛选具有优良特性的溶藻细菌、病毒、真菌,而利用这些微生物溶藻对水体的透明度和水生生态也有一定的影响。近几年发现的一种新型真菌控藻方法可以克服上述生物控藻剂的缺点,为水华蓝藻的防治以及快速去除水体藻毒素提供了一种新的途径。这种方法是利用真菌菌丝体将活体藻细胞包裹并将其完全分解,同时藻溶液也变得透明澄清,然而此种除藻方法机制尚不清楚。本论文利用高效除藻真菌云芝-F21a(Trametes versicolor F21a)为供试菌,通过扫描电镜观察不同时间段的真菌-蓝藻互作的细胞生物学作用过程;利用转录组测序寻找差异表达的基因并进行功能富集分析,并利用RT-PCR及酶活分析的方法对差异表达的基因,特别是分解酶相关基因进行验证;建立云芝-F21a遗传转化体系用于基因功能验证。主要结果如下:(1)利用扫描电镜观察了不同时间段的云芝-F21a菌丝膜与蓝藻共培养体系,观察到在共培养体系中,云芝真菌菌丝形成一种不甚紧密的腔体状结构,这种结构把一部分蓝藻细胞包裹在其中,随着时间的延长,蓝藻细胞变形,直至最后完全消失。(2)对培养0 h、1 h、6 h的真菌-蓝藻共培养体系样品进行真菌转录组测序,分别得到5986250、6290837、5833802个有效的clean reads,其中大约53%的clean reads可以回帖(mapping)到云芝参考基因组上。将mapping上的基因进行注释并进行基因差异分析,结果显示共培养1 h的样品与0 h的样品相比,云芝有1439条基因的表达量显著上调,1981条表达量显著下调;而共培养6 h的样品与0 h的样品相比,云芝有1161条基因的表达量显著上调,1887条下调。对共培养过程中差异表达的基因通过GO term富集分析可以看出:在生物学层面,这些差异表达的基因主要与细胞加工、代谢加工等相关;在细胞组分层面,这些差异表达的基因主要与细胞器组分、高分子复合物有关;在分子功能层面,这些差异表达的基因主要与结合、催化有关。通过KEGG Pathway富集分析可以看出,差异表达的基因主要与细胞加工、环境信息加工、遗传信息加工、代谢有关。在细胞加工层面,差异基因主要参与物质代谢运转、细胞生长和死亡;在环境信息加工层面,差异基因主要参与信号转导;在遗传信息加工层面,差异基因主要参与转录、翻译、化合物的折叠分选降解有关。特别是在代谢层面,差异表达的基因主要参与多糖的合成与代谢、脂类代谢、有害物质的生物降解、能量代谢、碳水化合物代谢、氨基酸代谢等。通过GO、KEGG富集分析可以推测,真菌云芝-F21a很可能是通过分解蓝藻细胞的各个组分,然后将各个组分的代谢产物转运到细胞中变成自己生长发育的原材料,云芝的分解酶类以及代谢酶类可能在该新型真菌杀藻过程中起重要作用。对共培养过程中上调的基因进行进一步CAZymes注释,结果显示这些上调的基因中许多是水解酶相关基因,如纤维素酶、木质素酶、锰过氧化物酶、漆酶、α/β水解酶等,这些水解酶相关基因中大约54%的水解酶含有分泌型导肽,意味着超过一半表达上调的分解酶可以分泌到真菌菌丝组成的腔体结构中。对这些水解酶基因进行半定量PCR验证表明,多数差异表达的分解酶基因的累积表达量与蓝藻的降解率呈正相关。主成分分析进一步显示,并不是所有的水解酶基因在真菌降解蓝藻过程中都发挥着相同的贡献,有的水解酶基因如:jgi|Trave1|126211(Cellobiohydrolase I)、jgi|Trave1|30530(GH13)、jgi|Trave1|60067(GH16)、jgi|Trave1|132063(GH18)、jgi|Trave1|58303(α-glucosidase)、jgi|Trave1|138531(laccase)、jgi|Trave1|135205(GH16)、jgi|Trave1|68611(GH72)、jgi|Trave1|131032|(GH5)等在降解蓝藻的过程中可能起主导作用,是主要的分解蓝藻的酶编码基因,酶活的初步分析结果与该分析结论基本一致。(3)云芝-F21a的原生质体制备再生最佳条件为:在PDA培养基上,28℃培养4 d的菌丝,以0.6 mol/L KCl为最佳稳渗剂,在混合酶液(2%cellulase+2%snailase+2%lywallzyme),30℃条件下酶解4 h。原生质体产量可达2.375×10～7个/mL,原生质体再生率达0.74%。采用限制性内切酶介导技术将质粒pAN7-1导入云芝F21a的原生质体获得经PCR验证的

关键词：云芝-F21a 消除蓝藻转录组水解酶分子机理

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骨素对软骨细胞及软骨组织修复的影响

医学食疗与健康 2021年第15期19卷 1-2页

作者：费维成上海辉文生物技术股份有限公司上海201318

本研究目的是使用细胞生物学,组织形态学方法和免疫组化染色法确定骨素对软骨细胞及动物软骨损伤修复治疗效果。以人软骨细胞C28/12进行体外实验,发现10μg/mL的骨素对细胞的增殖效果最明显,达到112.75%且有显著性差异(P<0.05)。而100μ... 详细信息

本研究目的是使用细胞生物学,组织形态学方法和免疫组化染色法确定骨素对软骨细胞及动物软骨损伤修复治疗效果。以人软骨细胞C28/12进行体外实验,发现10μg/mL的骨素对细胞的增殖效果最明显,达到112.75%且有显著性差异(P<0.05)。而100μg/mL的骨素对细胞分泌的透明质酸和Ⅱ型胶原蛋白最高,分别达到0.7723±0.011^(△)ng/mL、8.722±0.23^(△)ng/mL(P<0.05)。利用家兔进行体内试验,结果显示骨素在软骨损伤修复上有非常好的效果,且对炎症因子(IL-1b、TNF-αa)及尿酸的分泌有很好的的抑制效果,同时对生长因子TGF-β分泌有促进作用。

关键词：骨素软骨细胞软骨组织炎症因子尿酸

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银耳多糖WSK在强化皮肤屏障中的应用研究

当代化工研究 2020年第14期 106-108页

作者：曹铭费维成杨升平上海辉文生物技术股份有限公司上海201318

从银耳中提取的银耳多糖因为其特有的葡甘聚糖大分子结构具有优良的保湿性能和成膜性。人体实验结果表明0.1%的银耳多糖可以强化皮肤屏障,减少炎症因子IL-1β,IL-6,IL-10和TNF-a产生,提高皮肤含水量,降低经皮失水。最终银耳多糖在护肤... 详细信息

从银耳中提取的银耳多糖因为其特有的葡甘聚糖大分子结构具有优良的保湿性能和成膜性。人体实验结果表明0.1%的银耳多糖可以强化皮肤屏障,减少炎症因子IL-1β,IL-6,IL-10和TNF-a产生,提高皮肤含水量,降低经皮失水。最终银耳多糖在护肤品中起到保湿,抗过敏,恢复皮肤健康的作用。

关键词：皮肤屏障保湿抗炎银耳多糖

活性污泥胞外聚合物高效提取及对Cu2+、Cd2+吸附的机理研究

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活性污泥胞外聚合物高效提取及对Cu2+、Cd2+吸附的机理研究

作者：费维繁安徽建筑大学

学位级别：硕士

本课题利用生物吸附剂——活性污泥胞外聚合物（EPS）来去除水中重金属离子。EPS自身携带多种负电荷功能基团,可以在吸附重金属时提供吸附位点。同时EPS具有无毒、无二次污染、吸附量大、可生物降解等特性,在治理重金属污染方面具有十... 详细信息

本课题利用生物吸附剂——活性污泥胞外聚合物（EPS）来去除水中重金属离子。EPS自身携带多种负电荷功能基团,可以在吸附重金属时提供吸附位点。同时EPS具有无毒、无二次污染、吸附量大、可生物降解等特性,在治理重金属污染方面具有十分重要的应用意义。但迫于当前提取EPS方法的局限性,难以广泛应用。因此本课题选用络合剂联合超声法来高效提取EPS,对提取出的EPS各成分进行分析。结合数学模型研究EPS对重金属离子的吸附行为,并通过多种表征方法解析EPS吸附重金属离子的吸附机理。研究结果如下:（1）通过对EPS的提取实验得出下列结论:络合剂中草酸钠提取EPS的综合效率最高。提取EPS的单因素优化实验最佳条件为:Na Cl缓冲液质量分数为0.9%、草酸钠的投加浓度为105 mmol·L-1、超声条件为100W 6 min、对EPS的提取时间为80min。在最佳条件下所测得3组平行实验结果相似且高于各单因素实验结果。（2）借助FTIR、蛋白质二级结构、EEM、Zeta电位、BET、XPS等表征方法分析EPS成分特性,得到如下结论:EPS中与蛋白质、多糖相关的官能团为主,如:羧基、羟基、羰基、氨基等官能团,结合EPS的蛋白质二级结构发现这些功能基团的存在有利于后续利用EPS吸附重金属。Zeta电位说明EPS整体为电负性。BET表明后续EPS吸附重金属离子为化学作用并不是物理作用。从XPS来看,EPS中的C元素以四种形态存在:C-C、C-（N/O）、C=O、O=C-O（H/R）,O元素以三种形式:O=C、C-O、卫星峰存在,同样N元素以酰胺和胺基的C-N、氨基酸或氨基糖中的质子化N和少量的吡啶N的形态存在。（3）在EPS对铜、镉离子的吸附实验中发现最佳吸附条件:p H的范围在5～6内,EPS投加量为0.5 mg,初始离子浓度为0.25mg,吸附实验时间为90 min,吸附温度25℃。拟二级动力学方程与Langmuir吸附等温线更适用于此次吸附实验,EPS对铜、镉离子理论上的最大吸附量分别为584.8 mg/g、571.43 mg/g。通过MATLAB模拟得出的三维吸附曲面可以用于描述和预测铜、镉离子在不同浓度下的共存体系中竞争吸附行为和竞争吸附量,说明EPS对铜离子的吸附能力、结合能力要优于镉离子。（4）基于FTIR、EEM、XRD、SEM-EDS对EPS吸附重金属离子的吸附机理进行研究:通过FTIR发现EPS吸附铜、镉离子的机理相似,其中氨基、羟基、磷酸基团、羧基等是吸附过程中的主要参与者。EEM表明EPS中色氨酸、络氨酸类物质在吸附过程中发挥着重要作用。通过XRD发现,EPS在磷酸基团得作用下结构产生改变成新的晶体。SEM-EDS说明在吸附离子后在络合反应下生成球状络合物附着在其表面上,同时在反应过程中存在离子交换。图[35]表[11]参[116]

关键词：生物吸附剂胞外聚合物络合剂竞争吸附三维吸附曲面

基于PBD和FEM耦合的软组织切割仿真研究

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基于PBD和FEM耦合的软组织切割仿真研究

作者：盛维成南昌大学

学位级别：硕士

虚拟现实技术作为20世纪出现的一项新兴的技术,其独特的使用方式给用户带来全新的视觉和感觉体验,并且随着计算机技术的高速发展,虚拟现实技术现如今已广泛地应用到工业、医疗、娱乐、教育、生活等领域。虚拟手术作为虚拟现实技术在医... 详细信息

虚拟现实技术作为20世纪出现的一项新兴的技术,其独特的使用方式给用户带来全新的视觉和感觉体验,并且随着计算机技术的高速发展,虚拟现实技术现如今已广泛地应用到工业、医疗、娱乐、教育、生活等领域。虚拟手术作为虚拟现实技术在医疗领域的重要分支之一,承担了医生术前培训、术中辅助、术后总结等重大职责。在虚拟手术系统的众多模块中,形变和切割模拟仿真一直是虚拟手术领域的重点研究内容。为了增强使用者的沉浸式体验感,如何提升形变和切割仿真的逼真性与实时性是当前研究的热点问题。本文也是从逼真性与实时性两方面出发,围绕软组织的形变建模方法与切割两项关键技术展开研究,主要研究内容如下:首先,针对由面网格构建的表面模型内部没有任何几何信息所造成内部空洞导致模拟效果不真实,以及由体网格构建的体模型由于在内部产生顶点过多导致计算量大的问题,本文建立了一个精细表面网格和粗糙内部体网格混合的网格模型。该模型通过精细的表面网格呈现出更多的模型信息,表现出良好的逼真性,同时粗糙的体网格能够减少体模型在内部产生顶点的数量,提高了仿真的计算效率。其次,为上文的混合网格模型建立软组织形变模型。常用的位置动力学(PBD)构建的软组织形变模型虽然计算效率高,但是逼真性较差,而基于有限元法(FEM)构建的软组织形变模型仿真精度高,但是计算效率低。针对这种问题,本文提出了一种基于PBD和FEM混合的软组织形变模型,并使用该方法为精细表面网格和粗糙内部体网格混合的网格模型建立软组织形变模型。具体方法是在精细的表面网格上实现PBD方法,粗糙的内部网格上实现FEM方法,通过连接点驱动这两种网格的共同形变。为了进一步提高形变的逼真效果,本文将非线性超弹性模型Mooney-Rivlin引入到该软组织形变模型中,用于模拟软组织的生物力学特征。通过这种方式构建的软组织形变模型能够充分发挥PBD计算效率高以及FEM模拟精度高的优势。实验结果表明,通过引入Mooney-Rivlin模型能够提高形变的仿真精度,并且在形变计算过程中具有较高的计算效率。最后,针对现有的网格切割方法存在切割过程中难以维持原有的拓扑关系,以及产生子单元多的问题,本文提出了一种适用于精细表面网格和粗糙内部网格混合的网格模型的切割方法,该方法对面网格和体网格分别进行切割。首先对于面网格的切割,通过解除表面网格顶点之间的约束,避免了维护表面网格之间复杂的拓扑关系。其次对于体网格的切割,本文在最少单元法的基础上进行改进,实验结果表明,通过对体网格的切割类型进行简化,不仅减少了新四面体的生成数量,而且保证了网格的质量。

关键词：虚拟手术软组织形变切割仿真混合模型

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基于深度学习的海工平台运动预测

哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 163-170页

作者：薛佳帆张航维何广华姜泽成哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院山东威海264209 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001 山东船舶技术研究院山东威海264209

为提高海上作业装备的安全性能,实现海上结构物运动的实时预报,本研究利用了一种卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)方法与长短期记忆(long short-term memory, LSTM)方法混合的深度学习模型用于运动预测,该混合模型运用... 详细信息

为提高海上作业装备的安全性能,实现海上结构物运动的实时预报,本研究利用了一种卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)方法与长短期记忆(long short-term memory, LSTM)方法混合的深度学习模型用于运动预测,该混合模型运用CNN提取运动数据的特征,采用LSTM学习提取出的特征间的时间关系,并结合贝叶斯(Bayesian)优化算法优化混合模型的超参数。首先,对海工平台进行数值仿真,将得到的纵荡运动数据作为实验数据。其次,将数据集划分为训练集、验证集与测试集,利用训练集与验证集进行训练与验证,获得6、12、18 s运动最优预测模型,并利用测试集与LSTM模型进行比较。结果表明:混合模型在6、12、18 s预测上相比于LSTM等模型,预测精度可以提高15%~30%。除此之外,本研究还分别探究了预测精度与输入时长、预测时长之间的关系,结果显示预测精度受输入时长的影响较小,但随着预测时长的增加近似呈线性下降趋势。最后结合训练耗时证明了混合模型相比于LSTM等模型更具有优势。

关键词：贝叶斯优化自动机器学习运动预测 CNN LSTM

干细胞在癫痫及癫痫神经精神共患病治疗中的研究进展

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中华神经医学杂志 2024年第1期23卷 95-99页

作者：费成景杨志奇尹榕甘肃中医药大学第一临床医学院兰州730000 甘肃省中心医院神经内科兰州730070

癫痫是常见的神经系统疾病之一,患者通常伴随有焦虑、抑郁、认知障碍等神经精神共患病。目前的治疗方法对于存在药物耐受或伴有神经精神共患病的患者疗效欠佳,因此寻找新的治疗方法十分必要。干细胞因其自我更新、多向分化,存在于多种... 详细信息

癫痫是常见的神经系统疾病之一,患者通常伴随有焦虑、抑郁、认知障碍等神经精神共患病。目前的治疗方法对于存在药物耐受或伴有神经精神共患病的患者疗效欠佳,因此寻找新的治疗方法十分必要。干细胞因其自我更新、多向分化,存在于多种组织中并可参与组织再生与修复的特性,在癫痫治疗中具备较好的应用基础。本文现围绕干细胞在癫痫及癫痫神经精神共患病治疗中的研究进展进行综述,以期为后续干细胞在该领域的临床应用提供参考。

关键词：干细胞癫痫神经精神共患病治疗

改进的DeepLabV3+模型用于震后高分遥感影像滑坡识别

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遥感学报 2024年第9期28卷 2293-2305页

作者：赵通张双成何晓宁薛博维查富康长安大学地质工程与测绘学院西安710054 地理信息工程国家重点实验室西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 中科星图空间技术有限公司西安710054 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

利用“深度学习+遥感”在高分遥感影像上快速识别滑坡,对于灾后应急救援工作的开展具有非常重要的现实意义。但目前为止,公开的深度学习滑坡识别数据集较少,难以满足相关研究人员利用深度学习方法开展滑坡识别研究的任务需求;基于此,本... 详细信息

利用“深度学习+遥感”在高分遥感影像上快速识别滑坡,对于灾后应急救援工作的开展具有非常重要的现实意义。但目前为止,公开的深度学习滑坡识别数据集较少,难以满足相关研究人员利用深度学习方法开展滑坡识别研究的任务需求;基于此,本文使用谷歌地球影像和高分六号遥感影像制作并公开了一个样本数量达到10000+,空间分辨率为2 m的深度学习滑坡数据集,用于相关学者开展研究。此外,为有效识别滑坡,提取滑坡边界及细节等信息,本文提出了一种改进的DeepLabV3+模型用于滑坡识别,即在DeepLabV3+模型的基础上,引入通道注意力机制特征融合模块和转置卷积来重构模型。实验结果表明,与主流算法(FCN,U-Net,SegNet,DeepLabV3+)相比,改进的DeepLabV3+模型在滑坡的边界及细节方面提取效果更好,所得结果更接近于真实标签。本文的相关代码和数据可在(https://***/ZhaoTong0203/landslides_identification_model_***)获得。

关键词：高分遥感影像滑坡数据集深度学习 DeepLabV3+ 高分六号

高效除藻真菌云芝F21a遗传转化体系的建立

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微生物学杂志 2015年第6期35卷 10-15页

作者：费维成陈晓琳任冲邢育文戴薇韩国民安徽农业大学生命科学学院安徽合肥230036

以蓝藻高效降解菌云芝F21a(Trametes versicolor)为出发菌株,对其原生质体的制备、再生条件及限制性内切酶介导的遗传转化进行研究。结果表明:在PDA培养基上,28℃培养4 d的菌丝最适于原生质体制备;0.6 mol/L KCl为最适等渗条件;30℃混... 详细信息

以蓝藻高效降解菌云芝F21a(Trametes versicolor)为出发菌株,对其原生质体的制备、再生条件及限制性内切酶介导的遗传转化进行研究。结果表明:在PDA培养基上,28℃培养4 d的菌丝最适于原生质体制备;0.6 mol/L KCl为最适等渗条件;30℃混合酶液(2%cellulase+2%snailase+2%lywallzyme)酶解4 h,原生质体产量达到2.375×107个/m L,此时再生率达0.74%。采用限制性内切酶介导技术可将质粒p AN7-1导入云芝F21a的原生质体,在含有150μg/m L潮霉素的RM培养基中能够获得再生菌株,PCR验证初步表明该质粒已经转入云芝F21a原生质体。连续传代转接显示,阳性转基因菌株外源基因可以稳定表达,本结果为研究真菌高效消除蓝藻的分子机制奠定基础。

关键词：云芝F21a 原生质体制备条件优化限制性内切酶介导遗传转化