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月季‘蓝色狂想曲’花青素糖基转移酶Rh3GT5的功能及表达调控研究

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月季‘蓝色狂想曲’花青素糖基转移酶Rh3GT5的功能及表达调控研究

作者：姜胜行上海师范大学

学位级别：硕士

作为广泛存在于植物中的次生代谢产物之一,花青素最初由苯丙氨酸经过不同的修饰延伸而来,对植物花瓣和叶片的着色起着至关重要的作用。花青素在合成初期不稳定,后期的修饰能提高其溶解性和稳定性,而糖基化作为花青素修饰过程中的第一步... 详细信息

作为广泛存在于植物中的次生代谢产物之一,花青素最初由苯丙氨酸经过不同的修饰延伸而来,对植物花瓣和叶片的着色起着至关重要的作用。花青素在合成初期不稳定,后期的修饰能提高其溶解性和稳定性,而糖基化作为花青素修饰过程中的第一步,由糖基转移酶催化糖基供体部分转移至各种的花青素苷元,具有至关重要的作用。花青素合成的调控主要依赖上游的转录因子MYB、b HLH和WD40形成复合物(MBW)在转录水平上调节下游结构基因的表达而控制植物花色。月季(Rosa hybrida)花瓣颜色丰富多彩,具有很重要的观赏价值,但是其花色形成的遗传机制鲜有报道。本课题组前期对月季品种‘蓝色狂想曲’进行转录组和代谢组检测,筛选到一个可能的糖基转移酶基因Rh3GT5,在本研究中以月季品种‘蓝色狂想曲’、‘仙境’、‘蓝绒球’、‘艾弗的玫瑰’等为研究材料,对Rh3GT5的功能和调控机制进行探究,主要结果如下:1.通过LC-MS技术对‘蓝色狂想曲’花瓣进行花青素组分分析显示,其主要由矢车菊色素衍生物、飞燕草色素衍生物以及矮牵牛色素衍生物构成,其中矢车菊色素衍生物含量最高,占76.62%,而矮牵牛色素含量极低,仅0.21%;在矢车菊色素衍生物中,矢车菊色素3-O-葡萄糖苷和矢车菊色素3-O-半乳糖苷占比最高,达19.41%,在飞燕草色素衍生物中则是飞燕草色素3-O-鼠李糖苷的含量最高,达到64.20%。说明‘蓝色狂想曲’含有丰富矢车菊色素3-O-葡萄糖苷、矢车菊色素3-O-半乳糖苷和飞燕草色素3-O-鼠李糖苷。2.从‘蓝色狂想曲’中分离得到一个全长1446 bp的Rh3GT5基因,编码482个氨基酸,蛋白质大小约为53.27 k Da,等电点为5.59;氨基酸序列分析表明,其氨基酸序列与构成糖基结合基序的其他GTs有相同的PSPG保守结构域;系统发育分析表明,Rh3GT5与葡萄中的Vv3GT5同源性最高,说明其属于典型的糖基转移酶,可能催化花青素的3-OH位点糖基化。3.在不同花色盛开的花瓣中,Rh3GT5在蓝紫色花‘蓝色狂想曲’和红花‘御用马车’的表达量较高,在白色花中表达量相对最低,推测其与花青素的形成有关;将‘蓝色狂想曲’花瓣分为5个不同的开放阶段,Rh3GT5基因的表达水平在不同的开放阶段有显著性差异,且在开放S2期表达量最高,随着开放程度增加逐渐减弱,说明该基因在花瓣开放初期的花瓣着色过程中起作用;4.对‘蓝色狂想曲’、‘仙境’月季花瓣进行Rh3GT5的VIGS实验进行功能验证。与对照组相比,TRV-Rh3GT5处理的‘蓝色狂想曲’和‘仙境’基因转录水平显著下调,花色减弱,根据CIE检测显示,‘蓝色狂想曲’和‘仙境’红色部分显著减弱,蓝色部分也显著减弱。另外,本研究还对月季‘艾弗的玫瑰’叶片进行了VIGS,与对照组相比,TRV-Rh3GT5处理的‘艾弗的玫瑰’新生叶片基因转录水平显著下调,花色减弱,根据CIE数据显示‘艾弗的玫瑰’叶片红色部分显著减弱,蓝色部分无显著差异。说明Rh3GT5转录水平的下调导致花青素含量降低,进而产生花瓣颜色变化。5.对‘蓝绒球’月季花瓣圆片进行瞬时转化,结果显示过表达Rh3GT5促进了矢车菊色素3-O-鼠李糖苷、飞燕草素3-O-葡萄糖苷、飞燕草素3-O-鼠李糖苷的积累,使花瓣呈现明显的红色;根据CIE检测显示,与对照相比,过表达Rh3GT5的‘蓝色狂想曲’和‘仙境’红色部分显著增强,表明Rh3GT5能促进‘蓝绒球’月季花瓣圆片变红。6.对红花烟草进行转基因过表达株系创制,共获得8株转基因阳性苗,与对照组相比,T1代转基因烟草的花瓣显示出更深的颜色,通过测定CIE值,证明红色部分显著性加深,而蓝色部分没有显著性差异;花青素提取结果显示,相比与对照组,转基因组烟草花瓣中花青素含量显著增加,证明Rh3GT5促进了烟草花青素的积累。7.构建了原核表达载体pMAL-c2X-Rh3GT5进行原核诱导,在16℃诱导11h得到目的蛋白并进行纯化得到体外蛋白。以矢车菊色素、飞燕草色素、天竺葵色素为底物,UDP-葡萄糖、UDP-鼠李糖为糖基供体,结果均没有生成产物,可能是由于反应条件不成熟或者蛋白活性在MBP标签影响下无法发挥作用。8.利用JASPAR预测Rh3GT5启动子含有Rh MYB1结合元件,进一步通过荧光素酶活体成像实验和酵母单杂实验证明,Rh MYB1能够结合并激活Rh3GT5的启动子活性。以上结果表明,Rh3GT5是调控‘蓝色狂想曲’花色形成的关键基因,该基因通过催化矢车菊色素3-O-鼠李糖苷、飞燕草素3-O-葡萄糖苷、飞燕草素3-O-鼠李糖苷的积累,影响月季花瓣颜色形成。此外,Rh3GT5的表达受到RhMYB1在转录水平上的调控。

关键词：月季糖基转移酶花青素转录调控

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二月兰对铜污染的耐受与富集分析

上海师范大学学报（自然科学版） 2022年第4期51卷 483-491页

作者：姜胜行刘一博李威郑思明凤上海师范大学生命科学学院上海200234 上海中学上海200237

为探究十字花科植物二月兰对土壤中铜离子的吸收和耐受性,采用不同浓度的硫酸铜溶液对其种子萌发阶段和生长阶段进行处理,测定了二月兰的生理指标.结果表明:铜离子溶液处理15 d后会对二月兰的萌发率产生影响.当铜离子质量分数为35,100 m... 详细信息

为探究十字花科植物二月兰对土壤中铜离子的吸收和耐受性,采用不同浓度的硫酸铜溶液对其种子萌发阶段和生长阶段进行处理,测定了二月兰的生理指标.结果表明:铜离子溶液处理15 d后会对二月兰的萌发率产生影响.当铜离子质量分数为35,100 mg∙kg^(-1)时,均能促进二月兰种子的萌发,而400 mg∙kg^(-1)处理组则导致萌发率显著下降,发芽率仅为对照组的41%;土壤栽培处理,35,100 mg∙kg^(-1)均能促进二月兰生长,而400 mg∙kg^(-1)处理组则导致生长幅度减小,叶片数量和株高也显著少于前两组实验.同时,400 mg∙kg^(-1)处理组导致超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性提高,铜离子对二月兰造成一定生长胁迫.铜离子转运系数和富集系数分别为0.56和0.52,说明二月兰对铜离子的富集能力表现优良,尚未造成毒害.进一步分析铜离子转运相关基因的表达,外源施加铜离子,导致体内OvCOPT1基因表达量相对于对照组显著降低.本研究揭示了二月兰对于土壤中铜离子污染具有吸收和富集作用,为治理土壤中铜离子污染提供了理论依据,并证明二月兰可作为优良的富集植物.

关键词：二月兰铜离子胁迫富集生理指标分析

不同浓度脱水剂处理对凤眼莲脱水效果及氮磷元素的影响

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上海师范大学学报（自然科学版） 2022年第1期51卷 39-46页

作者：马成昊姜胜行李博文李晓瑞张龙杨碧楠明凤上海师范大学生命科学学院上海200234 上海师范大学植物种质资源开发协同创新中心上海200234

将一种新型脱水剂应用于凤眼莲(Eichhorniacrassipes)脱水,并用自动进样器和iCAP7600电感耦合等离子体发射光谱仪,分别通过定氮蒸馏法和微波消解法来测量凤眼莲样品鲜重以及氮磷含量.结果表明:凤眼莲样品经脱水剂以30μL∙m^(-2)用量处... 详细信息

将一种新型脱水剂应用于凤眼莲(Eichhorniacrassipes)脱水,并用自动进样器和iCAP7600电感耦合等离子体发射光谱仪,分别通过定氮蒸馏法和微波消解法来测量凤眼莲样品鲜重以及氮磷含量.结果表明:凤眼莲样品经脱水剂以30μL∙m^(-2)用量处理过后,在4~6 d后便可出现明显的叶片枯黄、茎秆萎蔫等症状,其鲜重在脱水12 d后下降了约50%.而凤眼莲样品经脱水剂以60μL∙m^(-2)和120μL∙m^(-2)用量处理12 d后,其氮和磷的含量变化并不显著,这说明用该脱水剂处理凤眼莲不会给外部环境带来氮磷富集的影响.

关键词：新型脱水剂氮磷富集凤眼莲(Eichhornia crassipes)

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Orlicz空间中带指数权的多项式逼近

高校应用数学学报（A辑） 2024年第2期39卷 218-230页

作者：姜胜楠吴嘎日迪内蒙古师范大学数学科学学院内蒙古呼和浩特010022 内蒙古自治区应用数学中心内蒙古呼和浩特010022

在Orlicz空间中研究了带指数权w(x)=e^(-(1-x^(2))^(-α))(α>0)的多项式逼近问题,通过引入新的光滑模和相关K-泛函,运用Hölder不等式以及相关分析技巧证明了Orlicz空间中带指数权的Jackson定理和它的弱形式,并得到了一个新的Bernstein... 详细信息

在Orlicz空间中研究了带指数权w(x)=e^(-(1-x^(2))^(-α))(α>0)的多项式逼近问题,通过引入新的光滑模和相关K-泛函,运用Hölder不等式以及相关分析技巧证明了Orlicz空间中带指数权的Jackson定理和它的弱形式,并得到了一个新的Bernstein不等式.

关键词：多项式逼近指数权 Orlicz空间光滑模

真实分岔静脉下多种血液流变模型的溶栓治疗差异数值研究

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力学学报 2024年第5期56卷 1328-1341页

作者：程鸿宇林博远姜胜晖张祥雷周宏明温州大学机电工程学院浙江温州325035 温州职业技术学院浙江温州325035

静脉血栓栓塞(VTE)是一种常见的心血管疾病,建立基于计算流体力学(CFD)的数值模型是开展血栓治疗研究的重要手段.然而,血液的流变模型众多,多种血液流变模型之间存在显著的差异.目前,针对不同血液流变模型间的差异表现尚未得到充分研究... 详细信息

静脉血栓栓塞(VTE)是一种常见的心血管疾病,建立基于计算流体力学(CFD)的数值模型是开展血栓治疗研究的重要手段.然而,血液的流变模型众多,多种血液流变模型之间存在显著的差异.目前,针对不同血液流变模型间的差异表现尚未得到充分研究.本研究提出一种生物流体力学模型以用于静脉血栓治疗数值研究,研究考虑静脉血流、血管结构以及药物传质间的作用耦合,并将血液视为不同流变特性的7种流体、静脉瓣膜视为超弹性固体、血栓块视为多孔材料.针对患者理想化和特异性的血管模型进行数值模拟,综合分析静脉血栓的溶栓治疗数值结果.结果表明,患者特异性血管模型更接近实际血管情况,其受分岔、弯曲等局部特征的影响,流速变化明显、涡流强度和Pe较高、瓣膜位移值较大.同时,不同血液流变学模型的研究结果不同.在患者特异性模型下,牛顿模型的血液黏度较小,流速和Pe较大,物质传质更快,溶栓表现较优;非牛顿模型中Bingham流体表现差异最显著,其血液黏度值较高,Pe较小,溶栓表现较差.本研究提倡采用患者实际血管模型、考虑血液实际流变特性进行静脉血栓数值研究,以推动血栓治疗领域的数字医疗、智慧医疗技术进步.

关键词：静脉血栓血液流变特性生物流体力学溶栓治疗数值模拟

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面向先进制造业高地的机械类创新型工程人才培养改革与实践

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中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 2024年第4期 0136-0139页

作者：姜胜强周友行刘思思陈睿刘金刚湘潭大学机械工程与力学学院湖南湘潭411105

以湖南省先进制造业高地建设需求为导向,结合省内“三高四新”战略需求,本文提出了服务制造行业的“创新牵引,竞赛驱动,创业推进”校企合作协同育人理念,构建了“教研赛训创”多维度创新型人才培养模式。从机械类人才的培养理念、培养... 详细信息

以湖南省先进制造业高地建设需求为导向,结合省内“三高四新”战略需求,本文提出了服务制造行业的“创新牵引,竞赛驱动,创业推进”校企合作协同育人理念,构建了“教研赛训创”多维度创新型人才培养模式。从机械类人才的培养理念、培养方案以及监督管理机制等方面进行改进,促进企业全方位参与人才培养,实现学生服务于湖南先进制造业的价值引领。改革成果显著提升了湘潭大学机械类专业学生服务湖南先进制造业的意识,机械类人才创新能力和实践能力大幅增强。

关键词：先进制造业机械类专业多维度创新型人才培养模式改革

波浪作用下浮体自由升沉运动对月池共振影响研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2024年第1期39卷 97-103页

作者：兰俊杰黄永强姜胜超大连理工大学船舶工程学院大连116024

当波浪激励频率与月池的固有频率耦合时,月池流体会产生大振幅共振行为,引起流体和浮体的剧烈运动,使工程作业存在一定的安全隐患。该文基于开源流体力学计算软件OpenFOAM■软件包建立了黏性流数值波浪水槽,对波浪作用下,浮体自由升沉... 详细信息

当波浪激励频率与月池的固有频率耦合时,月池流体会产生大振幅共振行为,引起流体和浮体的剧烈运动,使工程作业存在一定的安全隐患。该文基于开源流体力学计算软件OpenFOAM■软件包建立了黏性流数值波浪水槽,对波浪作用下,浮体自由升沉运动诱发的月池内流体共振水动力行为进行了研究分析。为验证该数值模型,将其结果与实验数据进行对比,以确保数值计算的准确性。结果表明:在波浪作用下,浮体自由升沉运动诱发的月池内流体共振存在双峰现象,而固定浮体仅存在单峰。自由升沉系统两共振频率对应的月池内波幅响应和浮体运动响应的峰值,均随入射波高的增加而减小,共振频率不随入射波高而变化。同时,考虑结构物吃水的影响,发现该系统共振频率随吃水增加而减小,表明吃水对月池内波响应和浮体运动响应均有显著的影响。

关键词：月池共振 OpenFOAM 升沉运动波浪作用黏性流模型

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盐溶液饱和岩土的本构理论及在黏土中的应用

岩土工程学报 2024年第2期46卷 223-234页

作者：胡亚元袁书行浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058

盐溶液中离子的化学活性会改变饱和岩土的力学性质,诱发其工程性能出现劣化甚至失效等岩土工程问题。为了研究化学活性对饱和岩土水力与变形特性的影响,基于混合物理论与热力学溶液理论,建立了盐溶液饱和岩土材料的本构理论框架。与以... 详细信息

盐溶液中离子的化学活性会改变饱和岩土的力学性质,诱发其工程性能出现劣化甚至失效等岩土工程问题。为了研究化学活性对饱和岩土水力与变形特性的影响,基于混合物理论与热力学溶液理论,建立了盐溶液饱和岩土材料的本构理论框架。与以往研究不同,该理论将固相应变分解为孔隙率变化引起的骨架应变、固相材料变形引起的基质应变以及化学反应等物质交换引起的质量交换应变,用以凸显孔隙率在水-力-化学多场耦合机制中的关键作用;采用溶质的现时质量分数作为化学状态变量来反映化学活性的影响;利用自由能和耗散势分别建立弹性和塑性本构关系。根据该理论框架建立了NaCl溶液饱和黏土的固相、流相本构关系以及溶质的渗流-扩散方程,并得到了已有试验数据的验证,表明该框架可以指导盐溶液饱和岩土的本构建模工作。

关键词：混合物理论盐溶液饱和岩土材料化学活性本构理论等向压缩

山东裕龙岛跨河道工程对沉积动力环境影响研究

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海洋地质与第四纪地质 2024年第1期44卷 191-202页

作者：王超姜胜辉王世臣李春川中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心青岛266100 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100 中国科学院海洋研究所青岛266071

根据裕龙岛附近海域水文和地形等实测资料,采用数值模拟的方法,模拟了研究区跨河道工程建设前后的水动力、冲淤和水交换等沉积动力特征,探讨了跨河道工程建设对裕龙岛内部沉积动力环境的影响。结果表明,跨河道工程建设使裕龙岛内部水道... 详细信息

根据裕龙岛附近海域水文和地形等实测资料,采用数值模拟的方法,模拟了研究区跨河道工程建设前后的水动力、冲淤和水交换等沉积动力特征,探讨了跨河道工程建设对裕龙岛内部沉积动力环境的影响。结果表明,跨河道工程建设使裕龙岛内部水道潮流流速整体减小,最大减小量超过20 cm/s,减弱了水道内水动力环境;工程建设对水道内冲淤环境产生一定影响,改变了水道的微侵蚀环境,部分地区发生淤积,最大年淤积量超过2 cm;工程建设明显影响水道内水交换,造成水交换率下降,部分区域水交换率低于60%。整体而言,经一河、经二河建设桥梁,纬一河建设管涵对水道内沉积动力环境影响相对较小,符合工程建设的实际要求。海岸工程建设应优先考虑海洋环境保护,实现工程和环境的协调发展。

关键词：跨河道工程水交换潮流场裕龙岛