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大肠杆菌葡萄糖木糖共利用产D-乳酸菌株的构建

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大肠杆菌葡萄糖木糖共利用产D-乳酸菌株的构建

作者：乔佳乐长春工业大学

学位级别：硕士

D-乳酸,分子式为CH3CH(OH)COOH,是一种α-羟基酸,含手性碳,广泛用于医药农业和化工领域。以其为原料的D-聚乳酸添加到L-聚乳酸中,能够提升生物可降解材料的热稳定性,市场对D-乳酸的需求日益增加。以生物质资源木质纤维素为碳源生产D-乳... 详细信息

D-乳酸,分子式为CH3CH(OH)COOH,是一种α-羟基酸,含手性碳,广泛用于医药农业和化工领域。以其为原料的D-聚乳酸添加到L-聚乳酸中,能够提升生物可降解材料的热稳定性,市场对D-乳酸的需求日益增加。以生物质资源木质纤维素为碳源生产D-乳酸可以有效解决D-乳酸生物合成成本高的问题。但微生物在利用木质纤维素水解液(主要成分为葡萄糖和木糖)发酵时,存在葡萄糖代谢物阻遏效应,木糖利用受到葡萄糖的抑制。本实验室前期,通过优化葡萄糖代谢途径和挖掘新的木糖转运蛋白,获得了能同步利用葡萄糖和木糖的大肠杆菌工程菌株Rec1.0。本研究以Rec1.0为出发菌,设计并创建了能同步利用葡萄糖和木糖的产D-乳酸工程菌,并对产D-乳酸工程菌株高效利用葡萄糖和木糖的能力进行了分子机制解析。主要研究结果如下:(1)设计并创建D-乳酸合成途径:利用还原力平衡和能量供给原则,设计了厌氧条件下以葡萄糖和木糖为底物合成D-乳酸的可能性,能够实现1 mol葡萄糖+1.2 m ol木糖=4 mol乳酸+4 ATP,碳摩尔转化率为1 mol/mol;利用CRISPR/Cas9基因编辑技术系统,敲除了mgs A、pfl B、frd及adh E基因,阻断了L-乳酸、甲酸、丁二酸和乙醇副产物的合成途径,获得工程菌株QJL005;厌氧发酵显示,QJL005的产物主要为D-乳酸,96h产量达到32.7 g/L,且无其他副产物。(2)适应性进化显示葡萄糖激酶Gl K的高活性提高了葡萄糖消耗速率:尽管Q JL005的发酵主要产物为D-乳酸,但其生长速度及葡萄糖消耗速率明显降低,相比R ec1.0分别降低了8.54倍,8.96倍;为提高葡萄糖消耗速率,对QJL005以葡萄糖为唯一碳源进行适应性进化,经过20次转接,获得中间菌株QJL008,其葡萄糖消耗速率达到0.75 g/g DCW·h,是QJL005的8.33倍;重测序分析显示:(a)葡萄糖激酶基因glk的启动子附近的SD序列从AGGAAA突变AGGAGG,这种改变可能促进了glk基因的翻译;(b)glk基因的编码区发生两个突变,分别为A142V和R188H,利用PSS M、蛋白质结构模拟和分子对接分析,显示这两个突变位点具有分子进化优势,促进了疏水区域对葡萄糖分析的结合;转录组分析显示:glk基因表达水平提高了51.23倍;酶活分析显示:Gl K活性增加7.3倍。这些结果说明Gl K活性的提高是QJL008葡萄糖消耗速率提高的分子机制。(3)CRP G141D突变提高了木糖代谢途径关键基因的表达:适应性进菌株QJL008虽然葡萄糖消耗速率到0.75 g/g DCW·h,但木糖消耗速率只有0.41 g/g DCW·h。为此,对QJL008进行了葡萄糖和木糖双碳源适应性驯化,经过20次转接,获得工程菌株QJL010,其葡萄糖和木糖的消耗速率分别达到0.75和0.82 g/g DCW·h;重测序分析显示,crp基因(编码cyclic AMP receptor protein)发生单突变G141D,文献报道,CRP G141D突变,能够激活木糖代谢途径相关基因的转录;转录组分析显示了木糖代谢途径相关基因xyl R、xyl E和gal ABC*的表达水平分别提高了16.6倍、402.1倍和4.46倍;反向代谢工程及q PCR进一步证明了CRP G141D突变激活了xyl R、xyl E和gal ABC*基因的表达,证明了CRP G141D突变提高了木糖代谢途径关键基因的表达,有效提高了QJL010工程菌株的木糖消耗速率。综上所述,通过本论文的研究,成功构建了一株可以高效共利用葡萄糖和木糖产D-乳酸的工程菌株QJL010,D-乳酸产量96 h达到87.5 g/L,碳摩尔转化率为0.99 m ol/mol。本研究的结果为利用大肠杆菌平台菌株从木质纤维素生物质中生产高值化学品提供了有价值的借鉴。

关键词：大肠杆菌葡萄糖木糖 D-乳酸适应性进化

土壤遗留效应对两种入侵植物幼苗生长和竞争的影响

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环境科学研究 2024年

作者：代婉婷倪馨营赵彩云中国环境科学研究院生态研究所兰州大学生命科学学院

外来植物入侵对自然保护区的生物多样性造成了严重的威胁，掌握影响入侵植物成功定殖的关键因素对于其防控具有重要意义。植物入侵后会产生土壤遗留效应，这种效应会影响自身和其他入侵植物的萌发生长和竞争关系。该研究以两种外来入侵... 详细信息

外来植物入侵对自然保护区的生物多样性造成了严重的威胁，掌握影响入侵植物成功定殖的关键因素对于其防控具有重要意义。植物入侵后会产生土壤遗留效应，这种效应会影响自身和其他入侵植物的萌发生长和竞争关系。该研究以两种外来入侵植物——飞机草(Chromolaena odorata)和鬼针草(Bidens pilosa)为研究对象，以广西恩城国家级自然保护区为研究地点，以飞机草入侵野外驯化的土壤为研究材料，设置飞机草未入侵(盖度为0%)、轻度入侵(盖度90%)四种处理的灭菌与未灭菌土壤对比试验，探究飞机草驯化后土壤遗留效应对两种入侵植物萌发、生长以及竞争的影响。结果表明：与未灭菌土壤相比，灭菌土壤中飞机草仅发芽，鬼针草的发芽率、株高、根长和生物量分别降低了63.9%、68.9%、58.1%和95.9%；飞机草轻度入侵下的土壤微生物对鬼针草产生抑制作用，中度和重度入侵对其有促进作用，表明土壤遗留效应驱动了飞机草与鬼针草之间的入侵熔毁。相对竞争强度(RCI)指数表明，共同入侵下，无论土壤灭菌还是未灭菌，鬼针草在入侵初期的竞争力均高于飞机草，且在飞机草中度和重度入侵下的土壤中鬼针草竞争能力更强。研究显示，由微生物介导的土壤遗留效应在外来植物入侵过程中起重要作用，并且入侵植物对土壤微生物的改变促进了其他外来植物的定殖与入侵。

关键词：土壤遗留效应飞机草鬼针草入侵程度入侵熔毁相对竞争强度

合作学习在中职《民法基本理论与实务》课程教学中的应用研究

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合作学习在中职《民法基本理论与实务》课程教学中的应用研究

作者：李香乐曲阜师范大学

学位级别：硕士

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非定向近水平钻孔轨迹参数的解算及应用

采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 341-351页

作者：高杰秦松张佳乐常乐乐中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116 西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 江苏东科安全研究院有限公司江苏徐州221100 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

为解决目前井下瓦斯抽采短钻孔、探放水钻孔及地质勘探钻孔等非受控近水平钻孔轨迹随钻测量发展缓慢问题,开展了非定向近水平钻孔轨迹参数解算及现场应用。对近水平钻孔轨迹的5种解算方法进行对比分析,选择平均角法并植入Visual C++6.0... 详细信息

为解决目前井下瓦斯抽采短钻孔、探放水钻孔及地质勘探钻孔等非受控近水平钻孔轨迹随钻测量发展缓慢问题,开展了非定向近水平钻孔轨迹参数解算及现场应用。对近水平钻孔轨迹的5种解算方法进行对比分析,选择平均角法并植入Visual C++6.0软件,开发了随钻轨迹测量数据处理及钻孔轨迹图展示软件,研发了抗地磁场干扰的随钻测量装置。该软件通过对钻孔数据进行解算,展示了钻孔二维及三维形态轨迹图;将钻孔轨迹与矿井生产图结合,形成利于管理的轨迹跟踪底图,并根据偏差量划分出瓦斯抽采空白条带区域或勘探盲区。在贺西煤矿进行工业性试验,获取了11个钻孔的钻孔轨迹,结合工作面抽采系统图对瓦斯抽采空白条带进行分析识别,绘制了钻孔轨迹图和瓦斯抽采空白区域分布图,取得了较好的现场应用效果。

关键词：近水平钻孔随钻测量偏差量钻孔轨迹瓦斯抽采空白带

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F企业财务共享中心资金营运业务内部控制案例研究

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F企业财务共享中心资金营运业务内部控制案例研究

作者：魏佳乐中国财政科学研究院

学位级别：硕士

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席夫碱反应制备球形共价有机框架及催化应用

席夫碱反应制备球形共价有机框架及催化应用

作者：亓晓乐烟台大学

学位级别：硕士

共价有机框架（Covalent organic framework,COF）具有较高的比表面积、良好的稳定性以及易于功能化等特点,在非均相催化、膜分离、储能材料等多个领域都有潜在应用。催化剂是指在化学反应过程中,添加少量或微量就能显著提高或降低反应... 详细信息

共价有机框架（Covalent organic framework,COF）具有较高的比表面积、良好的稳定性以及易于功能化等特点,在非均相催化、膜分离、储能材料等多个领域都有潜在应用。催化剂是指在化学反应过程中,添加少量或微量就能显著提高或降低反应效率,而自身化学性质和质量不变化的物质。除了催化剂自身的性质外,催化剂的粒径、催化剂载体的比表面积和电子转移能力等也是影响催化剂活性和催化效率的重要因素。本文利用胺基和醛基的席夫碱反应,高效合成了不同形貌的高比表面积COF载体;负载纳米金制备复合催化剂。提高催化剂载体的电子转移能力和比表面积两方面提高其催化活性。论文的主要内容如下:（1）以2,5-二乙烯基对苯二甲醛（DVA）与1,3,5-三（4-氨基苯）苯（TPB）单体,通过胺基与醛基的席夫碱反应成功制备了球形COF（SCOF）。制备黑磷（BP）负载的金纳米粒子催化剂（Au NPs@BP）,通过SCOF表面包覆的聚多巴胺材料,将Au NPs@BP催化剂粘附在SCOF载体表面,成功制备出Au NPs@BP@SCOF催化剂。用X-射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分别表征了COF材料的结构和形貌。并用Au NPs@BP@SCOF对4-硝基苯酚（4-NP）的催化还原性能进行了探究,其催化效率（TOF）值为130 h,表观还原速率常数(k)为1.10 min。在通量(1000 L·mh,LMH)条件下,还原反应仍具99%的转化率。（2）将BP、TPB、DVA三种原料通过一锅法制备BP/SCOF,然后,与巯基化合物（1,2-乙二硫醇、2,3-丁二硫醇和1,4-苯二硫醇）通过巯基-烯点击反应,合成出巯基修饰的COFs材料（BP/SCOFs-SH）。Au NPs在BP/SCOF-SH表面负载生长,制备出Au NP@BP/SCOF-SH催化剂。对其催化还原4-NP的研究表明,Au NPs@BP/SCOF-Bu-SH的TOF值为441 h和k值为9.85 min。在2000 LMH通量下,催化反应24 h后转化效率仍为99%。（3）在30℃,用不同含量的苯胺做调节剂,参与TPB、DVA胺基和醛基的加成反应,合成出海胆状COF（UCOF）。用1,2-乙二硫醇对UCOF进行化学修饰,得到UCOF-SH。在UCOF-SH表面负载Au NPs,制备了Au NPs@UCOF-30-SH催化剂。经氮气吸附实验（BET）测试,UCOF的比表面积可达2103 m·g。Au NPs@UCOF-SH催化剂对4-NP的催化效率高,在3 min内可将4-NP还原形成对氨基苯酚（4-AP）,k值为0.94 min。在2000 LMH通量下,反应24 h后,转化效率仍然保持在99%。

关键词：球形共价有机框架金纳米粒子催化对硝基苯酚

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基于事件触发的网络控制系统的分析与设计

基于事件触发的网络控制系统的分析与设计

作者：马雪乐杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着时代和科技的发展,一门或多门学科的发展和应用往往会为其他学科开辟一个新的研究领域,网络控制系统就是一个典型的代表。网络控制系统将控制系统中的各个部分通过网络连接起来,实现了远程监控、远程控制和数据通信等功能,不仅提高... 详细信息

随着时代和科技的发展,一门或多门学科的发展和应用往往会为其他学科开辟一个新的研究领域,网络控制系统就是一个典型的代表。网络控制系统将控制系统中的各个部分通过网络连接起来,实现了远程监控、远程控制和数据通信等功能,不仅提高了控制系统的可靠性和安全性,还加快了信息传输的速度,使得控制系统更加灵活和高效。它的出现为控制领域注入了新鲜血液,也促进了计算机技术、通信技术和控制技术的融合,具有广阔的应用前景和市场潜力。然而网络控制系统也存在着一些问题,例如网络时滞,网络带宽有限以及网络攻击等。首先,网络时滞是网络控制系统本身的一个特性,其会影响到系统的实时性和响应速度。其次,在网络控制系统中,数据通信需要通过网络进行传输,如果网络带宽不足,就会产生数据传输速度慢、控制响应时间长等问题,从而影响到控制系统的运行效率和稳定性。最后,网络攻击也是网络控制系统面临的一个重要挑战,网络控制系统中传输的数据涉及到重要的控制信息和敏感的工业数据,一旦被黑客攻击或恶意篡改,将会影响控制系统的正常运行并且危害生产安全甚至造成巨大的经济利益损失。基于上述不足,本文主要开展了如下研究:1.针对一类存在网络诱导时滞和外界扰动的线性网络控制系统,研究其在事件触发下的稳定性和H控制问题。设计了一种随着系统误差动态改变的事件触发策略,并将其整合到网络控制系统中。然后充分利用时滞信息构造了一个合适的L-K泛函,应用Jensen不等式、互逆凸引理和Schur补引理进行公式推导,运用Lyapunov稳定性理论得到了一个系统稳定的充分性条件,再在此基础上给出了一个事件触发权重矩阵和H控制器的协同设计方案。最后通过仿真示例验证了所得定理在保证系统稳定的前提下,提高了网络资源的利用率,提升了网络带宽的利用率。2.针对一类存在参数不确定性的网络控制系统,研究其在弹性事件触发下的稳定性和鲁棒H控制问题。充分考虑DoS攻击对于事件触发条件的影响,在第3章设计的动态事件触发的基础上给出一个能量有限的DoS攻击的弹性事件触发策略,并将其整合到具有参数不确定和外界扰动的网络控制系统中。然后充分利用时滞信息构造了一个合适的L-K泛函,运用Lyapunov稳定性理论,通过Writinger不等式、Schur补引理等方法进行推导,得到一个系统的稳定性准则,再在此基础上给出了一个弹性事件触发权重矩阵和鲁棒H控制器的协同设计方案。最后通过仿真示例验证了所得定理在系统受到Dos攻击时能够通过弹性事件触发策略,将误差控制在弹性裕度内,尽可能地保证系统的稳定性。3.针对实际生产生活中大多都是非线性系统的问题,研究了弹性事件触发下T-S模糊网络控制系统的异步鲁棒H控制问题。首先给出一个非线性系统,并通过T-S模糊规则进行描述,然后结合参数不确定性、外界扰动和弹性事件触发策略建立一个T-S模糊系统模型。考虑系统前件变量和控制器前件变量不匹配的情况,运用Lyapunov稳定性理论,通过Writinger不等式、Schur补引理等方法推导得到一个系统的稳定性准则,并以此为基础给出一个弹性事件触发策略和异步鲁棒H控制器的协同设计方案。最后通过仿真示例验证了所得定理在非线性系统中也可以通过弹性事件触发策略有效地应对Dos攻击。

关键词：网络控制系统事件触发策略 DoS攻击 Lyapunov稳定性定理 T-S模糊系统

不凝性气体对蒸汽发生器冷凝回流传热特性影响模拟研究

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核电子学与探测技术 2024年

作者：徐慧波王振营石艳明中广核核电运营有限公司中广核工程有限公司

为研究不凝性气体对蒸汽发生器冷凝回流传热特性的影响，采用计算流体动力学方法，基于扩散平衡模型和湍流模型对蒸汽发生器U型管进行建模及数值模拟计算。计算结果表明，不凝性气体的含量对冷凝回流传热有明显影响，仅2%的不凝性气体... 详细信息

为研究不凝性气体对蒸汽发生器冷凝回流传热特性的影响，采用计算流体动力学方法，基于扩散平衡模型和湍流模型对蒸汽发生器U型管进行建模及数值模拟计算。计算结果表明，不凝性气体的含量对冷凝回流传热有明显影响，仅2%的不凝性气体含量就会使换热系数降为不含不凝性气体时的60%～65%；同时，不凝性气体含量对上升段流速有一定的提升作用，且冷凝传热能力随入口质量流量的增加而增加。

关键词：冷凝回流相间传质数值模拟堆芯冷却不凝性气体

内蒙古化德地区二叠纪—三叠纪侵入岩年代学及地球化学特征:对古亚洲洋东段构造演化的制约

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地质学报 2024年第1期98卷 116-137页

作者：靳胜凯刘博马明殷嘉乐中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心河北廊坊065000 中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083

本文对华北克拉通北缘中段内蒙古化德地区二叠纪—三叠纪5个花岗质侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学以及Sr-Nd-Hf同位素研究。结果表明本次所研究的岩体主要起源于华北克拉通古老下地壳的部分熔融,八音察汗岩体形成于早二... 详细信息

本文对华北克拉通北缘中段内蒙古化德地区二叠纪—三叠纪5个花岗质侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学以及Sr-Nd-Hf同位素研究。结果表明本次所研究的岩体主要起源于华北克拉通古老下地壳的部分熔融,八音察汗岩体形成于早二叠世(276±1 Ma),在岩浆上升过程中发生了岩浆混合作用;白音特拉岩体形成于中二叠世(270±1 Ma),为地壳加厚作用下变质杂砂岩部分熔融形成的S型花岗岩;毛忽庆岩体形成于晚二叠世(254±1 Ma),为I型花岗岩;张万良岩体与康家地岩体分别形成于早三叠世(248±1 Ma)和晚三叠世(229±1 Ma),两者均为A型花岗岩。综合前人研究,本文认为研究区在早二叠世—晚三叠世经历了古亚洲洋向华北板块俯冲、俯冲-同碰撞、持续碰撞以及造山后的伸展4个阶段,古亚洲洋东段在研究区的闭合时间应为中二叠世晚期。

关键词：古亚洲洋花岗质岩石锆石U-Pb年代学 Sr-Nd-Hf同位素内蒙古化德地区

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