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随着人们对汽车舒适性、安全性等方面需求的增加,汽车应用软件功能日益增多,导致汽车电子控制系统越来越复杂,系统软件的复杂度和开发成本越来越高。AUTOSAR标准定义的软件架构具有模块化、可移植性、可复用性等特性,保证汽车电子产品质量的同时,降低了开发成本。因此,AUTOSAR标准受到越来越多的整车厂和供应商青睐。目前,国外对AUTOSAR标准的研究较为成熟,国内在这一方向起步较晚,研发基础较弱。本文以开源的AUTOSAR操作系统——Trampoline为研究对象。Trampoline操作系统采用基于优先级的调度策略,具备运行时的保护功能,只允许静态配置,这些特征使得Trampoline满足车控操作系统对高实时性、高安全性(Safety,功能失效导致的人员安全风险)的需求。本文将Trampoline移植到MC9S12XEQ512单片机,优化其实时性和安全性,设计满足AUTOSAR标准的运行监控模块,监控操作系统与应用层软件运行时的状态,提高安全性。研究内容如下:首先,在电动汽车整车控制器上移植Trampoline操作系统,修改与处理器相关的任务管理、系统服务、中断管理、堆栈监测和时间保护模块。系统服务模块设计用户和内核双重工作模式,限制用户访问权限,保护内核安全。中断管理模块引入中断线程化机制,提高中断响应实时性。堆栈监测模块无需硬件支持即可检测栈溢出。时间保护模块借助高精度的硬件定时器控制任务运行时间在预期范围内。其次,考虑到汽车电控单元往往处理能力弱、存储资源少,难以实现完备的运行监控模块,本文针对嵌入式程序中常见的超时和“跑飞”问题,设计包含频率检测、截止时间检测和控制流检测三个功能的运行监控模块,可同时监控操作系统内核和应用层软件,提高整个软件系统的安全性。频率检测负责周期程序执行频率监控;截止时间检测负责程序运行时间监控;控制流检测负责程序执行顺序监控。模块在被监控程序中设置检查点,获取实时运行信息;在专门周期中断中对运行信息进行判断,实现故障识别;利用看门狗电路进行故障处理;引入位图存储控制流图的二维数组,降低存储开销。最后,在MC9S12XEQ512单片机上进行模块测试和系统测试,表明双重工作模式、中断线程化、堆栈监测和时间保护机制有效;对运行监控模块进行功能测试,表明频率检测、截止时间检测和控制流检测三个检测功能有效;在单片机内部时钟频率为64MHz、总线频率为32MHz的情况下,测试得到检查点处的平均运行时长为12.98μs,检查点数和被监控程序的运行时长满足线性关系,合理选择检查点数,由运行监控模块带来的开销可以接受。

关键词： Trampoline 嵌入式实时操作系统 AUTOSAR 运行监控

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FolRDR1致病功能分析及RNAi在番茄抗枯萎病中的研究与应用

FolRDR1致病功能分析及RNAi在番茄抗枯萎病中的研究与应用

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作者：李思健扬州大学

学位级别：硕士

番茄（Solanum lycopersicum）作为一种营养丰富的蔬菜作物,在全球广泛栽培。由尖孢镰刀菌番茄专化型（Fusarium oxysporum ***,Fol）引起的番茄枯萎病是番茄生产上最为严重的真菌病害之一,对全球的番茄农业生产造成了巨大的经济损失。... 详细信息

番茄（Solanum lycopersicum）作为一种营养丰富的蔬菜作物,在全球广泛栽培。由尖孢镰刀菌番茄专化型（Fusarium oxysporum ***,Fol）引起的番茄枯萎病是番茄生产上最为严重的真菌病害之一,对全球的番茄农业生产造成了巨大的经济损失。目前,对该病害的防控主要依靠化学防治,但是长期大量使用化学药剂易造成生态环境污染、农药残留与抗药性、危害人体健康等问题。因此深入探究Fol的致病机制,研发高效、环境友好型的生物防治剂成为番茄枯萎病防治的新方向。RNA干扰（RNA interference,RNAi）是进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA,dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象,为真核生物一种重要的基因沉默途径。病原菌通过摄取外界dsRNA产生RNAi效应,进而干扰病原菌的正常生长及对寄主植物的致病力。本研究基于RNAi技术,通过外源施用dsRNA来防控番茄枯萎病的发生,为番茄农业生产病害防治提供新的策略。本课题组前期通过同源基因比对的方法在Fol基因组中挖掘到RDR1（RNA-dependent RNA polymerase 1）,为了深入研究该基因的功能,本研究对FolRDR1的生物学功能及FolRDR1-RNAi在番茄枯萎病防治中的应用展开深入研究。具体研究结果如下:1、通过FolRDR1与其它专化型菌株RDR1间保守性及进化关系的分析,表明该基因在不同的专化型菌株间存在较高的保守性,暗示其可能有着重要的生物学功能。2、对FolRDR1在Fol中的生物学功能分析以及应答外界非生物胁迫测定,表明FolRDR1对Fol的生长发育起到一定的调控作用,如菌丝体变态生长、分生孢子体型变大,产孢量显著减少、显著调节Fol的穿透能力。此外,FolRDR1不参与Fol对外界非生物胁迫如盐、碱以及渗透压等的应答。3、通过对FolRDR1敲除菌株致病力分析,结果显示FolRDR1的缺失显著降低了Fol的侵染能力,表明FolRDR1对Fol的致病力起着重要的调控作用。4、建立了靶向FolRDR1的高效细菌原核表达dsRNA的体系。5、根据荧光示踪和利用RT-PCR技术,证明了 Fol能够从外界环境中有效摄取dsRNA,且随着菌丝体的生长在菌体转运;外源dsRNA进入植株后可借助植物维管束组织转运到根、茎、叶等部位,且在0.5 d-7 d内均能检测到其存在;通过检测dsRNA在叶片上存留时效,表明外源涂抹在番茄叶片上的dsRNA可以残留5 d-7d6、检测外源施用dsRNA后FolRDR1的表达水平,表明在dsRNA的工作浓度150 ng/mL,处理1d的情况下对FolRDR1的沉默效率最好,FolRDR1-dsRNA1与FolRDR1-dsRNA2 沉默效率分别为 88.84%和 81.34%。7、外源涂抹2 μg的dsRNA于Fol侵染后的番茄叶片上,评估对番茄枯萎病的防效,结果显示在处理15 d后,感病品系MM出现下部叶片轻微黄化,表现出枯萎病初期症状,随着后续的生长,在处理25 d后植株生长势良好,枯萎病症状明显减轻。8、与其它物种相比,FolRDR1具有高度保守性、预测无脱靶序列,为RNAi理想目标基因。综上所述,本研究明确了FolRDR1与Fol的致病力成正相关,且对Fol的生长发育过程起到一定的调控作用;证明了 Fol能够有效的从外界环境中摄取dsRNA并在其体内进行转运产生RNAi效应;进一步建立了细菌原核表达dsRNA的诱导体系,并且外源施用的dsRNA对番茄枯萎病起到了一定的防治效果。研究结果为下一步完善开发基于dsRNA的RNAi生物制剂提供了前期技术基础和科学依据,为农业生产上防治番茄枯萎病提供了新策略。

关键词：番茄枯萎病尖孢镰刀菌番茄专化型 FolRDR1 dsRNA RNA干扰

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ZnIn2S4基异质结构的构筑及废水处理性能研究

ZnIn2S4基异质结构的构筑及废水处理性能研究

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作者：李思健湖南大学

学位级别：硕士

ZnInS是一种可见光响应的三元硫化物,具有良好的光催化效果。由于其原料易得、价格低廉以及制备方法简单等优点,在能源和环境等领域研究广泛。但是纯的ZnInS存在光生载流子易复合、纳米片堆积严重和稳定性欠佳的问题,严重阻碍了它的实... 详细信息

ZnInS是一种可见光响应的三元硫化物,具有良好的光催化效果。由于其原料易得、价格低廉以及制备方法简单等优点,在能源和环境等领域研究广泛。但是纯的ZnInS存在光生载流子易复合、纳米片堆积严重和稳定性欠佳的问题,严重阻碍了它的实际应用。为此,研究工作者做了大量工作,提出了很多解决策略,主要包括电子结构调控和材料形貌控制等。本论文构建了TiC MXene/ZnInS(2D/2D)肖特基异质结,根据能带结构调节电子流向,提高材料载流子分离效率;制备了核壳异质结构Mg Al-LDH@ZnInS,促进光生电子-空穴的分离和增强材料光稳定性。主要研究内容和结论如下:(1)肖特基异质结TiC MXene/ZnInS的构建及性能。引导半导体电荷流是光催化环境修复的重要内容。ZnInS作为一种具有良好可见光响应的光催化剂,光生载流子的复合率高,为了进行有效地分离,我们设计了一种TiC MXene/ZnInS(2D/2D)肖特基异质结,探究了这种结构的还原和氧化的光催化性能和相关机理。通过控制TiC MXene的添加量,制备了5%-TC/ZISNS、10%-TC/ZISNS和15%-TC/ZISNS三种不同复合比例的光催化剂,研究复合比例对于光催化剂性能的影响。在可见光照射下,对所有制备的材料分别进行了光催化还原Cr(VI)和氧化降解抗生素(TC-H)实验,评价了光催化剂的催化性能。其中,10%-TC/ZISNS在光催化还原Cr(VI)过程中,30min中内还原率达到93.8%,表观速率常数是纯ZIS的3.9倍。10%-TC/ZISNS光催化降解TC-H的性能是纯ZIS的1.8倍。采用SEM、TEM、XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis-DRS、BET、PL和电化学等测试手段表征了材料的结构、组成以及光电性能。通过进行氧化降解TC-H的光催化循环测试,研究了催化剂的稳定性,结果表明TiC MXene的引入,ZnInS的稳定性得到提高。最后,采用ESR技术测定了活性物种·OH,并结合自由基捕获实验和电化学测试提出了可能的催化机理。总之,本研究为增强光催化剂催化活性和稳定性提供了新的思路。(2)核壳结构异质结LDH@ZnInS的构筑及性能。通过在二维Mg Al-LDH片上生长二维ZnInS纳米片,制备了纯Mg Al-LDH和不同添加量的制备了可见光响应的Mg Al-LDH@ZnInS核壳异质结构。对制备的材料进行了SEM、XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis-DRS、EIS和光电流等测试,表征了材料的物理化学性质。结果显示,本设计将可见光响应的硫化半导体和宽带隙半导体结合在具有核壳结构的稳定异质结中,促进了光生电荷的分离和迁移,获得了较大的比表面积,暴露了足够的催化活性位点,避免了光腐蚀反应。将所制备的材料进行光催化还原Cr(VI)水溶液,评价其光催化性能,这种异质结构表现出良好的光催化还原Cr(VI)效率。在可见光照射下,最优的催化剂LDHZIS-15展示了最好的Cr(VI)还原速率,Cr(VI)在25 min内被完全还原,其还原速率常数是纯ZnInS的5.75倍。在经过四个循环后,复合材料仍然保持较高的还原效率。最后,提出了催化效率和稳定性提升的可能机理。总体而言,这种简单的双增益策略有望为合理设计高效稳定的环境修复光催化剂提供了一种概念性的方法。

关键词： ZnIn2S4 Ti3C2MXene 层状双金属氢氧化物异质结废水处理

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