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Identification of bacteria-derived urease in the coral gastric cavity

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Science China Earth Sciences 2020年第10期63卷 1553-1563页

作者： Yiqing ZHOU kaihao tang Pengxia WANG Weiquan WANG Yan WANG Xiaoxue WANG Key Laboratory of Tropical Marine Bio-resources and Ecology Guangdong Key Laboratory of Marine Materia MedicaRNAM Center for Marine MicrobiologyInnovation Academy of South China Sea Ecology and Environmental EngineeringSouth China Sea Institute of OceanologyChinese Academy of SciencesGuangzhou 510301China Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Guangzhou) Guangzhou 511458China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China State Key Laboratory of Marine Resource Utilization in South China Sea College of Marine SciencesHainan UniversityHaikou 570228China

Nitrogen cycle is critical to maintain a healthy coral reef *** can provide a source of nitrogen for coral holobiont and is important for coral calcification through degradation by *** the involvement of coral-associated bacteria in nitrogen fixation,nitrification and denitrification are well recognized,to what extend urea degradation by bacteria contributing to the urea utilization by coral holobiont remains to be *** this study,we demonstrate that the urea utilization is a common feature of Halomonas *** is a dominant genus in cultivable coral-associated bacteria.A urease operon was characterized by genome sequencing and gene knock-out technique in Halomonas meridiana SCSIO 43005,isolated from the gastric cavity of healthy scleractinian coral Galaxea *** showed high urease activity which was induced by urea and deletion of the urease operon reduced the capability to use urea as solo nitrogen ***,approximately 1/3 coral-associated bacteria in the IMG/M database possess complete urease operons indicating the involvement of bacteria-derived ureases in coral *** results suggest that urease from coral-associated bacteria might be important player in the nitrogen cycling of coral reefs.

关键词： Urease Nitrogen cycling Galaxea fascicularis Scleractinian coral Halomonas

Antagonism between coral pathogen Vibrio coralliilyticus and other bacteria in the gastric cavity of scleractinian coral Galaxea fascicularis

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Science China Earth Sciences 2020年第1期63卷 157-166页

作者： kaihao tang Waner ZHAN Yiqing ZHOU Tao XU Xiaoqing CHEN Weiquan WANG Zhenshun ZENG Yan WANG Xiaoxue WANG Key Laboratory of Tropical Marine Bio-resources and Ecology Guangdong Key Laboratory of Marine Materia MedicaRNAM Center for Marine MicrobiologySouth China Sea Institute of OceanologyChinese Academy of SciencesGuangzhou 510301China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Ocean College Hainan UniversityHaikou 570228China

Scleractinian corals host numerous microbial symbionts with different types of interactions. The gastric cavity of scleractinian coral, as a semiclosed subenvironment with distinct chemical characteristics(e.g., dissolved O2, pH, alkalinity, and nutrients), harbors a distinct microbial community and a diverse array of bacteria that can be pathogenic or beneficial. Galaxea fascicularis is one of the dominant massive scleractinian coral species on inshore fringing reefs in the northern South China *** the abundance of coral-associated bacteria has been investigated in G. fascicularis, less is known about the microorganisms in the gastric cavity. In this study, we specially isolated cultivable bacterial strains from the gastric cavity of *** collected from Hainan Island using a noninvasive sampling approach. Among the 101 representative bacterial strains, one Vibrio coralliilyticus strain, SCSIO 43001, was found to be a temperature-dependent opportunistic pathogen of ***. The antagonistic activity between the 100 strains and V. coralliilyticus SCSIO 43001 was tested using a modified Burkholder diffusion assay. Our results showed that V. coralliilyticus SCSIO 43001 inhibits the growth of Erythrobacter flavus and Sphingomonas yabuuchiae. Additionally, we found that three Pseudoalteromonas strains showed moderate to high antibacterial activity against V. coralliilyticus SCSIO 43001 and several other coral-associated Gram-negative bacterial *** results suggest that competition between the coral pathogen and other bacteria also occurs in the gastric cavity of coral, and Pseudoalteromonas strains in the gastric cavity of G. fascicularis may provide a protective role in the defense against coinhabiting coral pathogens at elevated temperature.

关键词： Coral pathogen Galaxea fascicularis Scleractinian coral Vibrio coralliilyticus

Applications of toxin-antitoxin systems in synthetic biology

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Engineering Microbiology 2023年第2期3卷 24-32页

作者： Jianzhong Lin Yunxue Guo Jianyun Yao kaihao tang Xiaoxue Wang Key Laboratory of Tropical Marine Bio-resources and Ecology Guangdong Key Laboratory of Marine Materia MedicaInnovation Academy of South China Sea Ecology and Environmental EngineeringSouth China Sea Institute of OceanologyChinese Academy of SciencesGuangzhou 511458China Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Guangzhou) Guangzhou 511458China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Toxin-antitoxin(TA)systems are ubiquitous in bacteria and *** are composed of two neighboring genetic elements,a stable toxin capable of inhibiting crucial cellular processes,including replication,transcrip-tion,translation,cell division and membrane integrity,and an unstable antitoxin to counteract the toxicity of the *** new discoveries regarding the biochemical properties of the toxin and antitoxin components have been made since the first TA system was reported nearly four decades *** physiological functions of TA systems have been hotly debated in recent decades,and it is now increasingly clear that TA systems are important immune systems in *** addition to being involved in biofilm formation and persister cell formation,these modules are antiphage defense systems and provide host defenses against various phage infec-tions via abortive *** this review,we explore the potential applications of TA systems based on the recent progress made in elucidating TA *** first describe the most recent classification of TA systems and then introduce the biochemical functions of toxins and antitoxins,***,we primarily focus on and devote considerable space to the application of TA complexes in synthetic biology.

关键词： Toxin Antitoxin Toxin-antitoxin system Classification Application

利用场量旋转变换的电容层析成像灵敏度系数简易计算方法

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西安交通大学学报 2019年第3期53卷 75-80,87页

作者：唐凯豪胡红利李林王小鑫西安交通大学电气工程学院西安710049 西安石油大学电子工程学院西安710065

为减少电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)传感器灵敏度系数计算过程的烦琐程度,提出了利用电势函数旋转变换计算二维ECT传感器灵敏度系数的场量旋转变换方法。首先分析了ECT传感器场的特点,基于矩阵函数微分理论推... 详细信息

为减少电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)传感器灵敏度系数计算过程的烦琐程度,提出了利用电势函数旋转变换计算二维ECT传感器灵敏度系数的场量旋转变换方法。首先分析了ECT传感器场的特点,基于矩阵函数微分理论推导得出了ECT敏感场的旋转对称性表达式,并据此提出了适用于正问题数值解的灵敏度系数计算方法以及成像区域的均匀剖分算法。该方法运用二元函数的旋转变换,仅通过一次数值计算即可求解传感器的二维灵敏度系数,计算过程较传统场量提取法更加简便。之后,比较了运用提出的方法和传统场量提取法计算的ECT灵敏度系数,并通过仿真与实测实验比较了基于上述两种灵敏度系数矩阵的图像重构结果。实验结果表明,提出的方法与传统方法的灵敏度系数矩阵计算结果吻合,运用提出的方法重构的图像与传统灵敏度系数矩阵重构图像吻合,提出的方法正确且有效。

关键词：电容层析成像灵敏度系数计算场量旋转变换电容层析成像正问题

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基于电容传感器的两相流参数检测原理及应用

西北大学学报（自然科学版） 2019年第5期49卷 681-690页

作者：胡红利唐凯豪唐晨晖王小鑫西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049 西安石油大学陕西省光电传感测井重点实验室陕西西安710065

两相流是现代诸多工业过程中的常见对象,对两相流流动参数与流型的准确检测对优化生产策略、安全高效生产、工业过程准确控制意义深远。作为一种非侵入、不辐射、防爆、安全可靠的检测手段,基于电容法的两相流流动参数与流型检测技术长... 详细信息

两相流是现代诸多工业过程中的常见对象,对两相流流动参数与流型的准确检测对优化生产策略、安全高效生产、工业过程准确控制意义深远。作为一种非侵入、不辐射、防爆、安全可靠的检测手段,基于电容法的两相流流动参数与流型检测技术长期以来都是国内外的研究热点,是解决该测量问题的重要方法之一。该文围绕电容法在两相流参数检测中的应用,从电容法两相流参数测量的原理、电容法在相含率测量、流型识别中的应用,以及电容层析成像技术在两相流参数检测中的应用等几方面,对以往国内外学者在该方面的研究工作进行了回顾,讨论了电学法两相流参数与流型检测技术目前尚存在的问题以及未来的研究方向。

关键词：两相流相含率测量电容法流型检测

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嵌入式电容层析成像系统的成像加速方法研究

西安交通大学学报 2024年第3期58卷 183-192页

作者：陆程程胡红利唐凯豪单宇杰黄敬轩董海健西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 四川大学电气工程学院成都610065 西安西电电力电容器有限责任公司西安710082

为了提高嵌入式系统设计中电容层析成像(ECT)的图像重构速度,研究了一种针对进阶精简指令集机器加上现场可编程门阵列(ARM+FPGA)硬件架构的图像重构算法加速技术。针对广泛应用且鲁棒的Landweber迭代算法(ILA),首先分析算法结构,然后基... 详细信息

为了提高嵌入式系统设计中电容层析成像(ECT)的图像重构速度,研究了一种针对进阶精简指令集机器加上现场可编程门阵列(ARM+FPGA)硬件架构的图像重构算法加速技术。针对广泛应用且鲁棒的Landweber迭代算法(ILA),首先分析算法结构,然后基于FPGA的流水线特点,改进ILA涉及的循环结构,从而达到加速的效果。同时,针对ARM+FPGA架构的特点,讨论了ARM核与FPGA核各自的任务分配方式,进一步优化了算法速度。为了验证算法的有效性,分别在使用MATLAB编程和使用提出的加速方法搭建的ZYNQ平台进行了图像重构实验,从图像重构耗时、图像相对误差和图像相关系数3个指标论证提出方法的有效性。实验结果显示,使用搭建的ZYNQ平台进行Landweber算法成像时,每个图像的运行时间比使用MATLAB编程的运行时间减少了30%~40%。该研究在保持重构精度的同时有效提升了迭代算法的速度,对于ECT系统的硬件加速具有一定适用性。

关键词：电容层析成像图像重构算法硬件加速嵌入式系统

融合数字孪生和GCN-LSTM的六足机器人故障诊断

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组合机床与自动化加工技术 2024年第11期 61-67页

作者：斯帅杨永峰唐凯豪佃松宜马丛俊四川大学电气工程学院成都610065 国网浙江省电力有限公司衢州供电公司衢州324000

针对六足机器人在封闭复杂环境工作时,存在运行状况实时监测困难、故障特征数据少、故障诊断精度低等问题,提出基于数字孪生和图卷积神经网络改进的长短时记忆神经网络(GCN-LSTM)的六足机器人故障诊断方法。首先,分析了六足机器人的动... 详细信息

针对六足机器人在封闭复杂环境工作时,存在运行状况实时监测困难、故障特征数据少、故障诊断精度低等问题,提出基于数字孪生和图卷积神经网络改进的长短时记忆神经网络(GCN-LSTM)的六足机器人故障诊断方法。首先,分析了六足机器人的动力学模型,并据此在CoppeliaSim仿真软件中构建机器人的高保真、高置信度孪生模型;其次,对数字孪生模型进行虚拟故障注入并确保机器人的安全性。在模拟故障注入下,通过孪生体控制物理机器人步态运动,获得各物理传感器的高置信度故障数据样本;最后,为充分挖掘传感器数据的空间关联和时间依赖性,融合GCN和LSTM实现故障精确分类。实验结果表明,与同类型的算法相比,GCN-LSTM的故障诊断精度较高;机器人数字孪生系统的高置信度故障数据与GCN-LSTM结合能够实现对机器人故障的准确诊断。

关键词：数字孪生故障诊断 GCN-LSTM 六足机器人

基于耦合模型的电容法两相流相含率测量性能分析

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西北大学学报（自然科学版） 2019年第5期49卷 691-697,704页

作者：王小鑫胡红利唐凯豪陈阳正蒲俊萍西安石油大学陕西省光电传感测井重点实验室陕西西安710065 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

对于电学法多相流参数检测系统,电学传感器的结构是影响测量系统性能优劣的关键因素之一。目前,常采用静电场仿真或大量的实测试验来选择传感器结构及参数,然而,静电场仿真只能研究传感器的静态电学特征,并不能结合实际的多相流流动特性... 详细信息

对于电学法多相流参数检测系统,电学传感器的结构是影响测量系统性能优劣的关键因素之一。目前,常采用静电场仿真或大量的实测试验来选择传感器结构及参数,然而,静电场仿真只能研究传感器的静态电学特征,并不能结合实际的多相流流动特性,且试验验证需要消耗大量的人力、物力及时间来应对不同对象及应用条件。针对以上问题,该文采用一种流场-电场耦合的三维动态仿真方法,建立混合流体的分布状态与电学传感器输出信号变化之间的关系,结合多相流流动特性综合评估传感器系统的测量性能。该耦合模型以气固两相流相含率检测为研究对象,分别对3种传感器系统的灵敏度和相关系数进行量化分析,以评估它们的测量性能,并在搭建的气固两相流相含率测量平台上验证该耦合模型的有效性。

关键词：流场-电场三维动态耦合模型传感器性能分析相含率测量气固两相流

壳寡糖对虎龙斑的生长、免疫及肠道菌群的影响

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水产学报 2022年第9期46卷 1689-1700页

作者：施斐黄垚卢志杰邹翠云谭小红苏友禄汤开浩秦真东林蠡仲恺农业工程学院动物科技学院广东省水环境与水产品安全工程技术研究中心广州市水产病害与水禽养殖重点实验室中国科学院南海海洋研究所中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室

为研究壳寡糖(OCS)作为绿色饲料添加剂在石斑鱼免疫调控机制中的作用，实验通过在基础饲料中添加0 (对照组)、200、400、800和1 600 mg/kg的壳寡糖，配制出5种实验饲料并投喂虎龙斑4周后，分析饲料中添加壳寡糖对虎龙斑的生长、非特异... 详细信息

为研究壳寡糖(OCS)作为绿色饲料添加剂在石斑鱼免疫调控机制中的作用，实验通过在基础饲料中添加0 (对照组)、200、400、800和1 600 mg/kg的壳寡糖，配制出5种实验饲料并投喂虎龙斑4周后，分析饲料中添加壳寡糖对虎龙斑的生长、非特异性免疫、肠道菌群多样性以及抗病力的影响。结果显示，壳寡糖能显著提高石斑鱼的增重率、降低饲料系数，但对肥满度和存活率无显著影响。采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术对虎龙斑中肠的免疫基因表达进行检测，结果显示壳寡糖可显著提高免疫相关基因的表达水平，激活炎症因子TNF-α、 IL-1β、 TGF-β1、 TOR和TLR3的表达，提高GPx、 CAT和MnSOD的表达来改善抗氧化能力，并增加紧密连接蛋白ZO-1、ZO-2、ZO-3和Claudin-3α的表达。通过微生物组高通量测序来揭示壳寡糖投喂石斑鱼的肠道微生物群落结构，发现实验组和对照组肠道细菌优势类群丰度和α多样性无显著差异；但是800 mg/kg组的益生菌所占丰度增加，细菌群落β多样性差异明显，可改变其群落组成结构。哈维氏弧菌攻毒7 d后，800 mg/kg组的累积死亡率显著低于对照组和其他实验组，并显著改善肠道形态。研究表明，饲料中添加适量的壳寡糖能促进虎龙斑的生长、提高免疫力、改善肠道菌群及增强抗病力。

关键词：虎龙斑壳寡糖哈维氏弧菌生长性能免疫反应肠道菌群抗病机制