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基于LiMn2O4的电化学法提锂研究

基于LiMn2O4的电化学法提锂研究

作者：赵孟瑶河北工业大学

学位级别：硕士

随着工业文明的快速发展,全球市场对锂的需求持续增长。目前,盐湖卤水/海水中锂资源的提取已然成为主流。电化学法提锂无需引入杂质离子,且工艺简单、易于控制,因此具有良好的应用前景。在直流电作用下,锂电池正极材料(LiMnO)在电解液... 详细信息

随着工业文明的快速发展,全球市场对锂的需求持续增长。目前,盐湖卤水/海水中锂资源的提取已然成为主流。电化学法提锂无需引入杂质离子,且工艺简单、易于控制,因此具有良好的应用前景。在直流电作用下,锂电池正极材料(LiMnO)在电解液中具有良好的脱/嵌锂行为,并考虑到LiMnO是锰基锂离子筛的优良前驱体,因此本课题对基于LiMnO电极的电化学提锂过程进行了研究。以LiMnO为活性物质,采用不同材料(石墨片、碳纸、碳纤维布)为集流体制得了LiMnO电极,探究了电压(0-1.2 V)、溶液温度(15、25、35°C)及部分常量共存离子(Na、Mg、Ca、K)对基于LiMnO电极的电化学提锂性能的影响。结果表明:基于三种集流体所制得的电极,在电压为1.2 V时,虽然能耗较高,但Li的迁出容量最大(≥34.3 mg/g);温度越高Li的迁出速率越快,但考虑到能耗也随温度上升,最佳温度以25°C为宜;共存离子对Li的提取影响顺序为Mg>Na>Ca>K,电压越小Li与共存离子的分离效果越好;相同条件下,以碳纤维布为集流体制备的电极提锂性能最好。在0.6V电压下,将以碳纤维布为集流体制备的电极应用于模拟卤水和浓海水提锂。结果表明:以卤水为提取液,Li的平均迁出容量为22.2 mg/g,一次提取率为22.5%,分离系数α、α和α分别在310、71和110左右,电流效率大于89%,单位能耗约为18.0 W h/mol;以浓海水为提取液,Li的平均迁出容量为21.1 mg/g,一次提取率为14.0%,α、α和α分别约为380、97和110,电流效率大于86%,单位能耗约为18.6 W h;5次循环应用表明,电极的循环性能较好,可重复使用。

关键词：电化学法提锂迁出容量分离系数单位能耗卤水浓海水

谷子花青苷合成相关基因的鉴定与生物信息学分析

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分子植物育种 2023年

作者：赵孟瑶康庆芳赵影李雪垠山西农业大学生命科学学院

花青苷在植物生长发育过程中具有多种生理功能，鉴定谷子花青苷合成相关基因，为谷子花青苷合成机制与相关基因功能研究提供理论依据。利用谷子的全基因组数据库以及水稻和拟南芥花青苷合成相关基因，通过多种生物信息软件及在线网站对... 详细信息

花青苷在植物生长发育过程中具有多种生理功能，鉴定谷子花青苷合成相关基因，为谷子花青苷合成机制与相关基因功能研究提供理论依据。利用谷子的全基因组数据库以及水稻和拟南芥花青苷合成相关基因，通过多种生物信息软件及在线网站对谷子花青苷合成相关基因进行鉴定，并分析其蛋白质理化性质、系统进化、基因位置、基因结构、启动子顺式作用元件、GO注释与组织表达情况。在谷子中共比对到20类共59个花青苷合成相关基因；谷子与水稻花青苷合成相关基因有更近的亲缘关系；同一类谷子花青苷合成相关基因的基因结构较为相似；谷子花青苷合成相关基因的启动子顺式作用元件中，与光、茉莉酸甲酯和脱落酸相关的响应元件个数最多；谷子花青苷合成相关基因的表达具有组织特异性，大部分基因的表达在灌浆期达到最高水平，在成熟籽粒中只有个别基因高表达。谷子大部分花青苷合成相关基因的表达在灌浆期达到最高水平，光、干旱胁迫、茉莉酸甲酯和脱落酸与谷子花青苷合成存在紧密联系。

关键词：谷子花青苷结构基因生物信息学

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非正规就业对劳动者自评健康状况的影响研究

非正规就业对劳动者自评健康状况的影响研究

作者：赵孟中南财经政法大学

学位级别：硕士

健康是人民福祉,相较于以前匮乏的物质生活条件,如今人民的生活质量飞速提升,居民健康水平有了很大改善,人均寿命不断提高,党的十八大以来,建设健康中国成为重要战略,国民健康意识越来越强,健康也得到了社会各界的广泛关注。在经济学领... 详细信息

健康是人民福祉,相较于以前匮乏的物质生活条件,如今人民的生活质量飞速提升,居民健康水平有了很大改善,人均寿命不断提高,党的十八大以来,建设健康中国成为重要战略,国民健康意识越来越强,健康也得到了社会各界的广泛关注。在经济学领域中,学者们也在不断探究健康的影响因素,以及不同群体的健康水平和差异。对大数人来讲,个人生命历程中占据时间最长的一个身份就是劳动者,就业形式为劳动者健康带来多方面的影响,因为它不仅直接影响着劳动者的经济收入水平和医疗卫生条件,还会对个人的主观幸福感、自我价值获得起重要作用,这些因素与个人健康息息相关。此外,就业与健康是两大民生问题,健康不仅是个人生存与发展的基础,也是衡量社会发展的重要标志,在建设健康中国战略的大背景下,分析劳动者就业形式对健康状况的影响,无论是对个人、企业还是整个经济社会都具有重要意义。随着市场经济的深入发展以及就业观念的转变,我国劳动力市场涌现出各种灵活多元的就业形式,尤其是非正规就业形式受到广泛关注,基于此,本文运用2016年中国劳动力动态调查数据库的微观调查数据,以18-64岁的劳动年龄人口为研究对象,考察非正规就业对劳动者自评健康状况的影响,以及非正规就业下不同工作形式对劳动者健康的影响差异,进而为改善劳动者健康水平提出建议。在理论部分,本文重点梳理了相关文献和理论研究,探讨了非正规就业对劳动者健康有何影响和如何影响两个问题。在实证部分,本文首先构建了有序Probit模型进行回归分析,从回归结果来看,非正规就业者的自评健康状况显著低于正规就业者,并且结果存在异质性,非正规就业形式下自雇者和受雇者的健康水平存在显著差异,从事非正规受雇就业劳动者的自评健康状况更差,而从事非正规自雇就业的劳动者的健康状况与正规就业者没有显著差异。随后本文使用PSM方法进行稳健性分析,在使用多种匹配方法检验后得出的结果依然支持上述结论。梳理相关文献和理论后,本文认为非正规就业主要通过工资收入、劳动时间、福利保障和工作环境四条路径对劳动者健康产生影响,因此本文构建多重中介效应模型进行机制分析,结果表明非正规就业形式下,工资收入、劳动时间、福利保障和工作环境是影响劳动者健康状况的重要机制,但福利保障的机制影响在非正规自雇和非正规受雇样本下有一定差异。最后,本文根据上述研究结论,提出如下政策建议:一是针对非正规就业中的受雇群体,完善保护劳动者权益的法律法规,提高社会福利保障水平并改善劳动者的工作环境;二是针对非正规就业下的自雇群体,在鼓励其创新创业的过程中,应注重劳动者的技能培训、政策支持和经济补贴;三是加大对企业超时劳动的监督,鼓励劳动者在保障身体健康情况下发挥奋斗精神。

关键词：非正规就业自评健康倾向得分匹配法多重中介效应模型

外周血CD4+T细胞亚群及亚群平衡与早期帕金森病的相关性研究

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外周血CD4+T细胞亚群及亚群平衡与早期帕金森病的相关性研究

作者：赵孟琪内蒙古医科大学

学位级别：硕士

目的:探讨早期帕金森病(PD)患者外周血白细胞(WBC)、中性粒细胞(NEUT)、淋巴细胞(LYM)、中性粒细胞与淋巴细胞比率(NLR)、T细胞亚群(CD8T、CD4T、CD4/CD8)、CD4T细胞亚群(Th1、Th2、Th17、Treg、Th1/17、nTreg、aTreg、Th1/Th2、Th17/Treg)测定的临床意义以及对早期PD诊断的应用价值。方法:选择2021年9月至2022年9月就诊于内蒙古医科大学附属医院神经内科的早期PD(H-Y分期1-2.5期)患者31例为PD组;另选择同期在我院进行健康体检的30例为对照组。WBC、NEUT及LYM通过全血细胞分析仪进行测定,T细胞亚群(CD8T、CD4T、Th1、Th2、Th17、Treg、Th1/17、nTreg、aTreg)通过流式细胞表面标记分子染色后经流式细胞仪测定各亚群细胞占LYM的比例,取得各亚群的绝对计数。使用SPSS 25.0进行统计分析。结果:(1)PD组WBC、NEUT、NLR高于对照组,差异有统计学意义(P0.05);(2)PD组CD4T、CD4/CD8低于对照组,差异有统计学意义(P0.05);(3)PD组Th1、Th1/Th2高于对照组,差异无统计学意义(P>0.05),Th2、Th17、Treg、Th1/17、nTreg、aTreg、Th17/Treg低于对照组,其中Th17、Treg、Th1/17、nTreg与对照组相比差异有统计学意义(P0.05);(5)PD各UPDRS III评分组之间WBC、NEUT、CD4T、Th17、Treg、Th1/17、nTreg、NLR、CD4/CD8无显著差异(P>0.05);(6)Spearman相关性分析结果显示WBC、NEUT、CD4T、Th17、Treg、Th1/17、nTreg、NLR、CD4/CD8与疾病UPDRS I、UPDRS II评分之间无相关性;(7)Logistic回归分析结果显示WBC、NLR是PD发生的危险因素,WBC每升高1个单位(10/L)患PD的风险增加2.2倍,NLR每升高1个单位(%)患PD的风险增加2.6倍,Th17是PD发生的保护因素,Th17每升高1个单位(10/L)患PD的风险减少0.5倍;(8)WBC、NLR、Th17单项检测对PD的预测价值:WBC(AUC:0.664),CUT-OFF值为7.41(10/L)时,预测PD的敏感度和特异度分别为38.7%和93.3%;NLR(AUC:0.748),CUT-OFF值为2.57(%)时,预测PD的敏感度和特异度分别为48.4%和93.3%;Th17(AUC:0.729),CUT-OFF值为4.79(10/L)时,预测PD的敏感度和特异度分别为77.4%和60%;WBC、NLR、Th17联合检测预测PD发生的敏感度和特异度达到83.9%和90.0%。结论:1.早期PD(H-Y 1-2.5期)中的NLR升高,反映PD中存在外周慢性炎症及免疫失衡;2.由CD4T细胞水平下调及亚群失衡导致的CD4T细胞反应减弱在早期PD(H-Y 1-2.5期)中发挥主要作用;3.早期PD(H-Y 1-2.5期)中存在Th17、Treg的变化,但无Th17/Treg细胞平衡向Th17偏移,Th17、Treg的变化也与疾病严重程度及UPDRS I、UPDRS II评分无相关性;4.早期PD(H-Y 1-2.5期)中存在Th1/17、nTreg变化,但与疾病严重程度及UPDRS I、UPDRS II评分无相关性;5.WBC、NLR是PD发生的危险因素,Th17是PD发生的保护因素,在预测PD时,三者联合检测优于单项检测;6.通过流式细胞表面标记分子染色的方法检测CD4T细胞亚群(Th1、Th2、Th17、Treg、Th1/Th17、nTreg、aTreg)有必要在临床上进行推广。

关键词：帕金森病流式细胞术中性粒细胞与淋巴细胞比率 CD4+T细胞辅助性T细胞17 调节性T细胞辅助性1样17细胞

基于分子识别的细菌比色传感平台的构建及其在尿路感染检测中的应用

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基于分子识别的细菌比色传感平台的构建及其在尿路感染检测中的应...

作者：赵孟珍南昌大学

学位级别：硕士

抗生素滥用导致的细菌耐药性已成为威胁全球人类健康的新危害。解决这一问题的关键之一在于开发出快速、准确且廉价的细菌检测技术。以尿路感染(Urinary tract infections,UTIs)为例,及时、准确地鉴定细菌及其对抗生素的敏感性是UTIs管... 详细信息

抗生素滥用导致的细菌耐药性已成为威胁全球人类健康的新危害。解决这一问题的关键之一在于开发出快速、准确且廉价的细菌检测技术。以尿路感染(Urinary tract infections,UTIs)为例,及时、准确地鉴定细菌及其对抗生素的敏感性是UTIs管理的核心。近年来,基于分子识别与纳米材料相结合的可视化生物传感器具备高选择性以及定点诊断的便携性,在改善传统UTIs诊断的耗时费力等缺点方面展现出极大的潜力。本研究设计了一种基于凝集素和抗生素识别细菌的纳米比色分析策略,可以实现快速、可视化的细菌检测、鉴定与药敏性评估,有望加快临床UTIs的诊断流程。主要研究内容及结果如下:1、细菌的快速检测。基于刀豆球蛋白修饰的金纳米颗粒(Con A-AuNPs)快速识别细菌细胞壁的糖单元,金纳米的颜色随聚集程度的不同而变化,可在30分钟内实现最低10 CFU m L浓度的细菌检测。2、革兰氏阳、阴性菌的鉴别。由于万古霉素和多粘菌素B对革兰氏阳、阴性菌的亲和力不同,所制备的万古霉素修饰的金纳米颗粒(Van-AuNPs)和多粘菌素B修饰的普鲁士蓝纳米颗粒(PMB-PBNPs)可以在2–6小时内鉴别不同革兰氏属性细菌,检测限低至10 CFU m L。3、快速药敏性评估。将传统微量肉汤稀释法和上述三种纳米材料中的一种结合,根据材料颜色变化的转折点来确定抗生素的最低抑菌浓度。

关键词：金纳米颗粒普鲁士蓝纳米颗粒细菌检测尿路感染比色检测

基于改进YOLOv5的摇枕吊磁粉探伤图像识别与评价研究

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基于改进YOLOv5的摇枕吊磁粉探伤图像识别与评价研究

作者：赵孟娇大连交通大学

学位级别：硕士

摇枕吊作为摇枕弹簧悬挂装置中的关键组成部分,因动载荷过大、服役年限长等因素,摇枕吊极易产生疲劳裂纹,对铁路的行车安全有重大影响。目前,摇枕吊磁粉探伤工作大多采用人工操作,容易受到检测人员主观因素的影响,工作效率较低;同时现... 详细信息

摇枕吊作为摇枕弹簧悬挂装置中的关键组成部分,因动载荷过大、服役年限长等因素,摇枕吊极易产生疲劳裂纹,对铁路的行车安全有重大影响。目前,摇枕吊磁粉探伤工作大多采用人工操作,容易受到检测人员主观因素的影响,工作效率较低;同时现有的缺陷检测算法鲁棒性较差,探伤精度不高。因此本文基于YOLOv5改进了一种磁粉探伤图像识别算法,主要研究内容如下:摇枕吊的主要损伤形式为疲劳裂纹,因此本文主要针对摇枕吊的疲劳裂纹进行图像识别,对磁痕、非相关磁痕图像进行特征分析,同时通过数据标注、数据增强、基于双边滤波的图像降噪以提升磁粉探伤图像质量,建立摇枕吊磁粉探伤数据集。针对背景区域内非裂纹特征与裂纹特征相似的问题,首先在YOLOv5主干网络中加入SimAM机制以提升模型对裂纹信息的敏感度,同时增强对背景区域的抗干扰能力;针对Neck部分特征融合时信息丢失的问题,引入BiFPN网络使不同尺度的特征图进行融合,通过反复的上采样和下采样整合来自不同层级的特征,实现了特征的双向连接和加权融合,减少底层信息的丢失。搭建摇枕吊探伤图像采集系统,利用探伤图像对改进的YOLOv5-SA-BF模型进行性能测试,实验表明改进算法的Map指标达到了98.08%,Recall指标也提升至96.43%,该模型有效解决了背景误判、检测精度低的问题,满足了摇枕吊磁粉探伤图像识别的需求。为了准确评估摇枕吊质量,在缺陷识别的基础上构建摇枕吊的三维模型,针对裂纹数量、种类、尺寸及位置进行分析,通过尺寸标定得到物像空间的转换关系以测得裂纹长度,依据摇枕吊磁粉探伤标准智能输出可视化探伤结果评价报告。同时开发了摇枕吊磁粉探伤图像识别软件,实现摇枕吊缺陷检测和探伤评价功能,为摇枕吊磁粉探伤智能化提供解决方案,具有一定的应用参考价值。

关键词：磁粉探伤裂纹识别 YOLOv5-SA-BF 探伤评价

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混合云环境下高维多目标任务调度策略研究

混合云环境下高维多目标任务调度策略研究

作者：赵孟凯太原科技大学

学位级别：硕士

目前,数字业务的种类和规模不断扩大,推动着云计算基础架构向着更灵活、更智能、可扩展的方向发展。混合云作为云计算的一种形态,融合了不同架构的特点,能够充分发挥云计算的核心优势。然而,混合云的灵活性、异质性以及复杂多样的用户需... 详细信息

目前,数字业务的种类和规模不断扩大,推动着云计算基础架构向着更灵活、更智能、可扩展的方向发展。混合云作为云计算的一种形态,融合了不同架构的特点,能够充分发挥云计算的核心优势。然而,混合云的灵活性、异质性以及复杂多样的用户需求,也给任务调度问题带来了巨大的挑战。因此,本文以混合云环境为研究背景,打通私有云和公有云之间的连接,结合用户的多样化需求构建了高维多目标任务调度模型,并进行了求解。本文主要工作为:(1)为了全面解决混合云环境中应用负载扩充、隐私数据保护、绿色调度和用户多样化需求等问题,本文构建了一个面向混合云环境的高维多目标任务调度模型,该模型以租赁公有云资源量和任务分配策略为决策变量,以任务完成时间、用户成本、云资源能耗和资源利用率为优化目标,并以保障用户任务数据隐私为约束条件。针对模型使用经典的高维多目标优化算法进行了仿真实验,验证了模型的有效性。(2)由于任务调度模型中独特的决策变量提高了问题求解的复杂度,而且传统的进化算子不能针对模型产生有效的个体。因此,本文设计了一个对称种群区域划分的高维多目标任务调度算法,针对传统区域划分方法没有考虑未分配个体的子空间的情况,设计生成对称种群,从而使得种群中的个体能够更加均匀的分布。此外,还根据混合云任务调度模型的约束条件设计了交叉变异策略和偏差基因调整策略,改进了进化算子,在保证数据隐私和资源扩充的基础上,产生子代个体。通过仿真实验验证了算法在DTLZ、MaF标准测试集和任务调度模型上的有效性。(3)考虑到对称种群区域划分调度算法的性能主要依赖于目标空间区域中参考信息的定义,对于最优前沿面不规则或未知的问题类型,不能得到优秀的解集。因此本文在第二章算法的基础上提出了一个自适应参考向量选择的高维多目标任务调度算法。通过设计自适应参考向量选择和调整策略,在每一代种群中选择合适的个体作为参考向量,使得参考向量的分布与最优前沿面在迭代过程形成正反馈,以达到提高算法性能的目的。并结合参考向量分布改进子代选择策略,以保存收敛性和多样性较优的个体进入下一代种群。最后,在相同评价指标下对比本章算法和其他常用算法在DTLZ、MaF测试集和任务调度模型上的性能,验证了算法的有效性。

关键词：混合云环境任务调度高维多目标进化算法对称种群自适应参考向量

他汀类药物在污水厂及过硫酸盐体系中去除规律研究

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他汀类药物在污水厂及过硫酸盐体系中去除规律研究

作者：赵孟雷合肥工业大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,各类药物以及个人护理品(PPCPs)被广泛的使用,并通过各种途径进入到环境当中。降血脂类、消炎止痛类、雌激类等药物常见于世界各国研究学者的调查报告当中。环境水体中药物的来源、分布及去除技术成为当前研究的热点。... 详细信息

随着社会的发展,各类药物以及个人护理品(PPCPs)被广泛的使用,并通过各种途径进入到环境当中。降血脂类、消炎止痛类、雌激类等药物常见于世界各国研究学者的调查报告当中。环境水体中药物的来源、分布及去除技术成为当前研究的热点。本研究调查了三类典型药物在合肥市4座污水厂的分布现状及去除规律,并研究了紫外/过硫酸盐/双氧水(UV/PMS/HO)高级氧化体系和超声联合改性活性炭活化过硫酸氢钾体系对他汀类药物的降解效果和影响因素。主要获得如下研究结论。建立了基于气相色谱-质谱仪(GC-MS)的药物分析测试方法,并调研了降血脂、抗菌消炎及雌激素三类药物在城市污水中的分布现状及在污水处理厂中的去除规律。结果表明,城市污水中检出14种药物,包括降血脂药物:氯贝特(Clb)、氯贝酸(CA)、吉非贝齐(Gem)、阿托伐他汀(ATV)、辛伐他汀(SIM)和洛伐他汀(LOV);消炎抗菌药:布洛芬(Brf)、萘普生(Npr)和三氯生(Tri);雌激素:17α-雌二醇(17α-E2)、17β-雌二醇(17β-E2)、乙炔雌二醇(17α-Et)、雌酮(E1)和雌三醇(E3)。这三类药物以溶解态和吸附态两种形态进入到污水厂中,其进水浓度不同药物浓度差别较大在7.2 ng/L～1416.8 ng/L之间。城市污水厂对不同药物的去除率在-65.9%～99.1%之间,经过污水厂处理过后出水中药物浓度差别较大在2.5 ng/L～819.9 ng/L之间。表明污水厂对部分PPCPs不能进行有效的去除。研究了UV/PMS/HO(紫外催化过硫酸氢钾联合过氧化氢)体系对降血脂药物阿托伐他汀(ATV)和瑞舒伐他汀钙(ROSC)的去除效果和影响因素。实验表明,在UV/PMS/HO体系中,两种他汀类药物降解过程均符合伪一级动力学,ATV在反应180 min后去除率为48.74%,ROSC在8 min内的去除率达到88.66%。在他汀类药物的降解过程中p H是主要影响因素,p H的变化不仅改变了自由基的生成,还会影响到他汀类药物的形态结构。腐殖酸对两种他汀类药物的降解起到了抑制效果。他汀类药物降解后会有羧基、羰基、酰胺基团生成,成为消毒副产物的反应前体物。探讨了ATV在超声联合改性活性炭活化过硫酸氢钾体系中的降解效果及机理。6 mol/L硫酸性改性后,活性炭表面生成较多羧基和内酯基官能团。活性炭更趋于无序化,活性碳C=C会明显增加,这有助于活性炭对于ATV的吸附。实验结果表明,在15 min吸附+30 min氧化阶段活性炭(PAC)体系、酸性改性活性炭(PAC(H))体系、碱性改性活性炭(PAC(OH))体系对ATV的去除率分别为91.87%、93.93%、38.09%,矿化率分别为23.36%、31.27%和8.99%。对活性炭酸碱处理改性,使氧化体系中ATV的降解效率和矿化率均得到提高。另外,低浓度腐殖酸中富含的醌基促进了PMS在活性炭表面的活化;但较高浓度腐殖酸则与PMS竞争活性位点导致体系产生自由基能力下降。Fe离子对于PAC(H)体系有促进作用,Al对PAC(OH)体系有促进作用。弱酸性条件对于超声活化过硫酸氢钾联合活性炭体系都具备促进作用。

关键词：他汀类药物现状调查过硫酸盐降解机制高级氧化

玉米籽粒发育相关基因Dek570-1的图位克隆与功能研究

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玉米籽粒发育相关基因Dek570-1的图位克隆与功能研究

作者：赵孟莎山东大学

学位级别：硕士

玉米(Zea Mays)是重要的粮食、饲料和经济兼用作物,在粮食安全和国民经济中占有重要地位。玉米籽粒发育情况是决定其产量和品质的重要因素,一直是科研人员关注的重点领域。利用种子发育突变体,一些籽粒发育相关基因被相继克隆,对玉米籽... 详细信息

玉米(Zea Mays)是重要的粮食、饲料和经济兼用作物,在粮食安全和国民经济中占有重要地位。玉米籽粒发育情况是决定其产量和品质的重要因素,一直是科研人员关注的重点领域。利用种子发育突变体,一些籽粒发育相关基因被相继克隆,对玉米籽粒发育的遗传调控有了一定的了解,然而玉米种子发育是一个多基因协同调控的复杂过程,目前其遗传调控网络还相当不完善。筛选新的籽粒发育突变体,开展重要功能基因的挖掘和作用机制研究,将促进籽粒发育遗传调控网络的解析,为玉米产量和品质性状分子设计改良提供候选基因和理论依据。前期,实验室利用EMS诱变筛选获得了一个种子发育突变体dek570-1,该突变体的种子明显变小,利用dek570-1与自交系W64A构建了 F2定位群体。本论文图位克隆了目的基因Dek570-1,并对其进行了初步的功能研究。具体结果如下:1、突变体dek5 70-1的形态学鉴定突变体dek570-1籽粒较野生型籽粒显著减小,中部纵切观察发现突变体的胚乳和胚的面积比野生型的均明显变小,但胚的形态结构似乎正常。萌发实验显示,绝大多数突变体籽粒能够萌发,突变体植株矮小、叶片发黄,但仍可生长和繁殖后代。上述结果表明,Dek570-1突变使玉米籽粒及植株的生长发育能力明显弱化。2、突变体dek570-1的遗传学分析W64A × dek5 70-1F2分离果穗上,正常籽粒与突变籽粒的分离比大约为3:1,卡方检验结果表明突变体dek5 70-1的小种子表型是由单个核基因控制的隐性性状。3、Dek570-1的图位克隆与验证以W64A×dek570-1 F2分离果穗上突变籽粒的基因组DNA为模板,筛选Indel标记将突变基因定位至Chr1上641.21 kb的物理区间内,该区间内含有16个预测基因。测序比对发现,与野生型相比只有Zm00001d028422基因在突变体dek570-1中起始密码子ATG下游的第966个碱基发生了 G-A的替换,导致蛋白翻译提前终止,并通过等位测试验证了目的基因的正确性。目前正在通过CRISPR/Cas9技术敲除Dek570-1,以进一步明确Dek570-1的功能。4、Dek570-1的表达模式和亚细胞定位qRT-PCR分析表明,Dek570-1在检测的玉米各组织中均表达,其中在雌穗中表达强度最高,在籽粒早期发育阶段也具有较高水平的表达,随着籽粒发育进程其表达水平逐渐下降,表明Dek570-1可能在雌穗及籽粒早期发育中发挥重要作用。亚细胞定位结果表明,Zheng58中的Dek570-1蛋白既定位于线粒体,也定位于叶绿体。5、不同遗传背景下,Dek570-1突变对玉米籽粒发育的影响授粉16天籽粒的石蜡切片显示,突变体dek570-1(Zheng58遗传背景)和等位突变体emp17(W22遗传背景)的胚乳和胚的面积比来源亲本(野生型)的明显更小,胚乳储藏物质累积减少,胚的发育受到严重影响。值得注意的是,dek5 70-1的胚虽然比野生型的明显更小,但形态结构似乎完整,而emp17籽粒未发育出完整形态结构的胚,这与授粉24天的dek570-1的胚能够萌发,而emp17胚致死的结果一致。上述结果预示着Dek5 70-1在玉米籽粒发育中的生物学功能既具有保守性,也存在一定的遗传背景差异。6、Dek570-1编码一个PPR蛋白,参与线粒体和叶绿体C-to-U的编辑Dek570-1编码一个DYW型的PPR蛋白,Zheng58和W22遗传背景下,Dek570-1在线粒体ccmFC-799和nad2-677位点的C-to-U编辑是保守的,但也存在一些其它的差异编辑位点。另外,在Zheng58遗传背景下Dek570-1也参与叶绿体rpl20-308位点的C-to-U编辑,而在W22背景下Dek570-1被报道仅定位于线粒体。上述结果表明Dek570-1可能通过参与线粒体和叶绿体基因编辑调节细胞器功能,进而影响玉米籽粒发育,但在不同玉米遗传背景下也存在一定的功能差异。7、Dek570-1突变导致植株光合能力减弱由于Zheng58遗传背景下Dek570-1也定位于叶绿体,并且参与叶绿体基因的编辑,我们测定了突变体dek570-1的光合作用相关指标。与野生型相比,dek5-0-1的叶绿素含量显著减少,光合效率明显降低,表明Dek570-1突变严重影响了叶绿体的功能,这可能与dek570-1植株和籽粒发育能力减弱,叶片变黄相关。8、Dek570-1突变引起了 ROS含量的显著增加NBT和DAB染色显示,突变体dek570-1叶片和根中的ROS含量较野生型Zheng58明显升高,说明Dek570-1突变影响了线粒体和叶绿体基因的编辑,扰乱了叶绿体和线粒体的正常功能,引起了 ROS水平的大幅度升高,这可能与籽粒及植株生长发育缺陷密切相关。综上所述,突变体dek570-1籽粒和植株的生长发育能力严重弱化,实验图位克隆并验证确认了目的基因Dek570-1;De

关键词：玉米突变体图位克隆 PPR蛋白种子发育