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Development of a single transcript CRISPR/Cas9 toolkit for efficient genome editing in autotetraploid alfalfa

The Crop Journal 2024年第3期12卷 788-795页

作者： Haixia zhao siyi zhao Yingping Cao Xiping Jiang Lijuan zhao Zhimeng Li Mengqi Wang Ruijuan Yang Chuanen Zhou zhaoming Wang Feng Yuan Dongmei Ma Hao Lin Wenwen Liu Chunxiang Fu CAS Key Laboratory of Biofuels Shandong Provincial Key Laboratory of Energy GeneticsQingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess TechnologyChinese Academy of SciencesQingdao 266101ShandongChina Shandong Energy Institute Qingdao 266101ShandongChina Qingdao New Energy Shandong Laboratory Qingdao 266101ShandongChina University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China The Key Laboratory of Plant Development and Environmental Adaptation Biology Ministry of EducationSchool of Life SciencesShandong UniversityQingdao 266101ShandongChina Key Laboratory of Forage Breeding and Seed Production of Inner Mongolia Inner Mongolia M-Grass Ecology and Environment(Group)Co.Ltd.Hohhot 010016Inner MongoliaChina School of Ecology Environment Ningxia UniversityYinchuan 750021NingxiaChina Biotechnology Research Institute Chinese Academy of Agricultural SciencesBeijing 100081China

Alfalfa(Medicago sativa.L.)is a globally significant autotetraploid legume forage ***,despite its importance,establishing efficient gene editing systems for cultivated alfalfa remains a formidable *** this study,we pioneered the development of a highly effective ultrasonic-assisted leaf disc transformation system for Gongnong 1 alfalfa,a variety widely cultivated in Northeast ***,we created a single transcript CRISPR/Cas9(CRISPR_2.0)toolkit,incorporating multiplex gRNAs,designed for gene editing in Gongnong *** Cas9 and gRNA scaffolds were under the control of the Arabidopsis ubiquitin-10 promoter,a widely employed polymeraseⅡconstitutive promoter known for strong transgene expression in *** assess the toolkit’s efficiency,we targeted PALM1,a gene associated with a recognizable multifoliate *** the CRISPR_2.0 toolkit,we directed PALM1 editing at two sites in the wild-type Gongnong *** indicated a 35.1%occurrence of editing events all in target 2 alleles,while no mutations were detected at target 1 in the transgenic-positive *** explore more efficient sgRNAs,we developed a rapid,reliable screening system based on Agrobacterium rhizogenes-mediated hairy root transformation,incorporating the visible reporter *** screening system demonstrated that most purple visible hairy roots underwent gene ***,sgRNA3,with an 83.0%editing efficiency,was selected using the visible hairy root *** anticipated,tetra-allelic homozygous palm1 mutations exhibited a clear multifoliate *** palm1 lines demonstrated an average crude protein yield increase of 21.5%compared to trifoliolate *** findings highlight the modified CRISPR_2.0 system as a highly efficient and robust gene editing tool for autotetraploid alfalfa.

关键词： Alfalfa Gene editing CRISPR_2.0 toolkit Hairy root system Tetra-allelic homozygous mutants

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氧化石墨烯及其分散方法对水泥基材料微观结构和力学性能的影响研究进展

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功能材料 2024年第3期55卷 3023-3034页

作者：王月赵思毅俞佩瑶北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

氧化石墨烯(GO)因其出色的性能在改善水泥基材料微观结构、力学性能上均有很好的应用前景。然而,GO的增强效果很大程度上取决于其在水泥基体中的分散性。总结了近年来GO在水泥基材料中的研究成果,重点综述了GO的分散方式、分散机理以及... 详细信息

氧化石墨烯(GO)因其出色的性能在改善水泥基材料微观结构、力学性能上均有很好的应用前景。然而,GO的增强效果很大程度上取决于其在水泥基体中的分散性。总结了近年来GO在水泥基材料中的研究成果,重点综述了GO的分散方式、分散机理以及相应的力学性能改善机理;对比了不同GO分散方式的优缺点,分析了GO分散前后对水泥基材料微观结构和力学性能的影响;提出了目前研究存在的问题,并对未来研究趋势进行展望;旨在为后续GO在水泥基材料中的稳定应用提供参考,以促进制备高效功能化的GO水泥基复合增强材料。

关键词：水泥基材料氧化石墨烯分散微观结构强度机理

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基于斜坡单元和语义分割的皖南地区滑坡灾害易发性评估

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地质科学 2024年第2期59卷 562-574页

作者：赵萍赵思逸孙雨阮旭东王宁张树衡合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009 安徽省地球物理地球化学勘查技术院合肥230022

滑坡灾害严重影响着人们的生命和财产安全,对自然环境造成重大破坏。以斜坡单元为单位进行滑坡易发性评估能够更加接近真实的滑坡地形,为滑坡灾害的防治提供更加科学的理论支持。本文以安徽省皖南地区为研究区,基于黄山、宣城、池州市... 详细信息

滑坡灾害严重影响着人们的生命和财产安全,对自然环境造成重大破坏。以斜坡单元为单位进行滑坡易发性评估能够更加接近真实的滑坡地形,为滑坡灾害的防治提供更加科学的理论支持。本文以安徽省皖南地区为研究区,基于黄山、宣城、池州市滑坡点数据以及皖南地区基础地理数据,利用主成分分析和多重共线性分析方法筛选滑坡评价因子,提出将斜坡单元几何形状信息和语义分割方法相结合的创新方法,构建滑坡灾害易发性评估模型,对皖南地区的滑坡灾害易发性进行评估,揭示其空间分布规律。结果表明:结合斜坡单元和语义分割方法构建的滑坡易发性评估模型具有较高的预测精度,能够充分考虑斜坡单元的几何形状信息对滑坡易发性的影响,较为准确地评估皖南地区的滑坡易发性。评估结果符合滑坡形成机理,其中62.19%的滑坡单元分布在滑坡易发性等级中—高的斜坡单元上,模型预测AUC值为0.878,与缺少几何形状信息的CNN模型进行对比,预测精度明显提高。

关键词：斜坡单元深度学习语义分割 Unet 滑坡易发性评估

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巢湖流域土地利用碳排放时空变化及影响因素研究

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2024年第4期47卷 433-440,457页

作者：赵萍孙雨赵思逸阮旭东常杰周俊合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

文章基于夜间灯光数据估测巢湖流域土地利用碳排放量,从县域尺度上分析土地利用碳排放时空分布特征及空间相关性,探究其影响因素作用机理。结果表明:2012—2018年,巢湖流域土地利用特征较为显著,主要以耕地为主,建设用地和林地次之,水... 详细信息

文章基于夜间灯光数据估测巢湖流域土地利用碳排放量,从县域尺度上分析土地利用碳排放时空分布特征及空间相关性,探究其影响因素作用机理。结果表明:2012—2018年,巢湖流域土地利用特征较为显著,主要以耕地为主,建设用地和林地次之,水域、草地和未利用地较少;2012—2018年,巢湖流域碳源主要集中于合肥市区、肥东县和肥西县,碳汇主要集中于舒城县、巢湖市和庐江县,土地利用净碳排放总体呈增长趋势,且存在着显著的空间正相关关系;区域投资、经济发展、人口规模和土地利用结构对巢湖流域土地利用碳排放都有较大影响,且双因子交互作用均超过单个指标影响。研究结果可为制定合理的区域碳排放优化方案提供参考。

关键词：土地利用碳排放夜间灯光遥感时空变化影响因素巢湖流域

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声源定位算法反馈机制的引入

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实验室研究与探索 2024年第1期43卷 107-113页

作者：周龙杰赵思屹马洪宇武汉大学物理科学与技术学院武汉430072

近年来人们对声源定位实时性的需求不断提高,实时性要求在采集较短的音频情况下实现准确定位。通过麦克风阵列的几何分布,在时延估计定位算法引入一种普适的反馈机制以提高声源定位的准确性。利用Matlab编写仿真程序在二维平面内进行定... 详细信息

近年来人们对声源定位实时性的需求不断提高,实时性要求在采集较短的音频情况下实现准确定位。通过麦克风阵列的几何分布,在时延估计定位算法引入一种普适的反馈机制以提高声源定位的准确性。利用Matlab编写仿真程序在二维平面内进行定位仿真,对比引入反馈机制前、后的定位效果。仿真结果表明,引入反馈机制后声源定位算法的抗噪性、抗混响性和稳定性均有不同程度的提高。搭建一套声源定位设备进行实际测试,实验结果表明,大多数声源坐标估计值和实际值的偏差在1 cm以内,实现了cm级的定位。这为噪声场中声音信号的处理提供了更多的可能性,例如实现更高性能的降噪。

关键词：声源定位时延估计反馈机制广义互相关最小二乘法

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基于电磁诱导透明的双控多功能超表面

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中国激光 2024年第6期51卷 84-93页

作者：刘海赵佳明陈聪高鹏戴耀威路翔宇万寅辉王馨艳赵思怡中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116

提出了一种基于电磁诱导透明(EIT)的多功能偏振无关超表面,其基础结构由1个金属十字结构和4个方环结构组成,并引入了可调控材料硅(Si)以及二氧化钒(VO2),以实现温光双控。利用模拟计算和理论模型分析得到了基础结构作为双明模间接耦合形... 详细信息

提出了一种基于电磁诱导透明(EIT)的多功能偏振无关超表面,其基础结构由1个金属十字结构和4个方环结构组成,并引入了可调控材料硅(Si)以及二氧化钒(VO2),以实现温光双控。利用模拟计算和理论模型分析得到了基础结构作为双明模间接耦合形成EIT透明窗口的结论。由于EIT以及可调控材料的特性,本设计可以在分子传感、可控慢光以及双通道温光双控开关等领域实现应用,并且具有优异的性能。该结构对蔗糖溶液的传感灵敏度为97.6 GHz/(kg/m3),在分子检测领域展示出了巨大潜力。该结构实现了对慢光效应的可选择控制。依据EIT的作用机理,提出了利用可调控材料改变结构谐振进而控制电磁响应的设计思路,并实现了一种双通道温光双控开关,为今后的EIT超表面设计提供了参考。

关键词：表面光学超表面可调控材料分子传感慢光效应温光双控开关

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基于遗传算法和BP神经网络的矿区土壤重金属含量空间分布预测

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土壤 2024年第4期56卷 889-896页

作者：赵萍阮旭东刘亚风赵思逸孙雨常杰周俊合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009 安庆师范大学资源环境学院安徽安庆246133

本研究提出了一种基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)和BP神经网络(Back propagation neural network,BPNN)的复合模型——GABP模型,以安徽省池州市某矿区及其周边为研究区,预测了土壤中p H和7种重金属元素(Cd、Pb、Cr、Cu、Ni、Hg、As... 详细信息

本研究提出了一种基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)和BP神经网络(Back propagation neural network,BPNN)的复合模型——GABP模型,以安徽省池州市某矿区及其周边为研究区,预测了土壤中p H和7种重金属元素(Cd、Pb、Cr、Cu、Ni、Hg、As)含量的空间分布,并与BPNN和反比距离权重法(Inverse distance weighting,IDW)进行了比较。研究结果表明:受采矿活动影响,研究区土壤p H和重金属含量呈显著的空间分异性;GABP复合模型的数据扩增能够有效弥补BPNN对样本数量的依赖,同时结合了地理位置和高程属性,精度评价结果显示GABP模型的平均R^(2)、r、RMSE、MAE分别是IDW和BPNN的3.03倍、2.56倍,2.93倍、2.39倍,0.85倍、0.61倍,0.79倍、0.62倍,预测精度更高。模型解决了传统空间插值方法结果中可能出现负值和边界无法插值的问题,为土壤重金属含量空间分布预测提供了一种新方法。

关键词：遗传算法 BP神经网络 GABP模型空间分布预测重金属含量

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紫马铃薯花色苷提取工艺优化及稳定性、抗氧化活性分析

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食品工业科技 2024年第5期45卷 187-196页

作者：张馨月赵思毅吴明阳李益高涛王新惠刘洋成都大学食品与生物工程学院四川成都610106 达州市农业科学研究院四川达州635000 成都农业科技中心四川成都610213

以甜菜碱为氢键受体,有机酸、糖基和醇基分别为氢键供体制备天然绿色的低共熔溶剂,基于微波辅助提取法,通过单因素实验并结合响应面分析对紫马铃薯花色苷提取工艺进行优化。主要考察了微波时间、微波功率、溶剂含水量、溶剂摩尔比对紫... 详细信息

以甜菜碱为氢键受体,有机酸、糖基和醇基分别为氢键供体制备天然绿色的低共熔溶剂,基于微波辅助提取法,通过单因素实验并结合响应面分析对紫马铃薯花色苷提取工艺进行优化。主要考察了微波时间、微波功率、溶剂含水量、溶剂摩尔比对紫马铃薯花色苷含量的影响。同时比较低共熔溶剂与常规溶剂提取对紫马铃薯花色苷在不同温度、光照条件下的稳定性,以及DPPH、ABTS^(+)、OH自由基清除率评价体外抗氧化能力。结果表明,以甜菜碱和柠檬酸制备酸性低共熔溶剂,摩尔比1:2.1,含水量为28.6%,在微波功率800 W,微波时间28 s条件下,紫马铃薯花色苷含量可达到228.658±1.241 mg/100 g,较常规提取工艺含量提高了56.92%。此外通过低共熔溶剂提取所得花色苷在不同光照、温度条件下稳定性均显著提高。其中太阳光对紫马铃薯花色苷影响最大,避光情况下低共熔溶剂提取花色苷保存率可达90%以上,常规溶剂提取花色苷保存率为82.78%,此外,花色苷含量也随着温度的增加不断降低,二者保存率均明显下降。抗氧化能力结果表明,低共熔溶剂提取所得花色苷抗氧化能力更强,其清除自由基能力IC_(50)值均小于常规溶剂提取。DPPH自由基清除能力IC_(50)值从45.95μg/mL降至41.54μg/mL;ABTS+自由基清除能力IC_(50)值从17.81μg/mL至11.30μg/mL;OH自由基清除能力IC_(50)值从162.00μg/mL至22.44μg/mL。因此紫色马铃薯花色苷含量、稳定性和抗氧化活性与其提取溶剂的选择密切相关,本提取工艺的研究为紫马铃薯花色苷的利用开发提供了新思路。

关键词：紫马铃薯花色苷低共熔溶剂提取工艺稳定性抗氧化活性

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Evaluating the Ozone Valley over the Tibetan Plateau in CMIP6 Models

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Advances in Atmospheric Sciences 2022年第7期39卷 1167-1183页

作者： Kequan ZHANG Jiakang DUAN siyi zhao Jiankai ZHANG James KEEBLE Hongwen LIU Key Laboratory for Semi-Arid Climate Change of the Ministry of Education College of Atmospheric SciencesLanzhou UniversityLanzhou 730000China Department of Chemistry University of CambridgeCambridge CB21EWUK National Centre for Atmospheric Science Cambridge CB21EWUK

Total column ozone(TCO)over the Tibetan Plateau(TP)is lower than that over other regions at the same latitude,particularly in *** feature is known as the“TP ozone valley”.This study evaluates long-term changes in TCO and the ozone valley over the TP from 1984 to 2100 using Coupled Model Intercomparison Project Phase 6(CMIP6).The TP ozone valley consists of two low centers,one is located in the upper troposphere and lower stratosphere(UTLS),and the other is in the middle and upper ***,the CMIP6 models simulate the low ozone center in the UTLS well and capture the spatial characteristics and seasonal cycle of the TP ozone valley,with spatial correlation coefficients between the modeled TCO and the Multi Sensor Reanalysis version 2(MSR2)TCO observations greater than 0.8 for all CMIP6 *** analysis reveals that models which use fully coupled and online stratospheric chemistry schemes simulate the anticorrelation between the 150 hPa geopotential height and zonal anomaly of TCO over the TP better than models without interactive chemistry *** suggests that coupled chemical-radiative-dynamical processes play a key role in the simulation of the TP ozone *** CMIP6 models underestimate the low center in the middle and upper stratosphere when compared with the Microwave Limb Sounder(MLS)***,the bias in the middle and upper stratospheric ozone simulations has a marginal effect on the simulation of the TP ozone *** CMIP6 models predict the TP ozone valley in summer will deepen in the future.

关键词： Tibetan Plateau stratospheric ozone ozone valley CMIP6

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基于模糊数学法优化香椿香辣酱加工工艺及营养成分分析

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南方农业 2024年第3期18卷 175-180页

作者：李本姣杨小丽李松赵思毅章攀达州市农业科学研究院四川达州635000

以新鲜的香椿嫩芽和辣椒为原料,添加食盐、白砂糖、鸡精等辅料炒制而成香椿香辣酱。采用单因素和正交试验对产品加工工艺进行优化,并利用模糊数学法对香椿香辣酱的感官品质进行评价。结果表明:当辣椒与香椿的比例为8∶2、食盐添加量为3... 详细信息

以新鲜的香椿嫩芽和辣椒为原料,添加食盐、白砂糖、鸡精等辅料炒制而成香椿香辣酱。采用单因素和正交试验对产品加工工艺进行优化,并利用模糊数学法对香椿香辣酱的感官品质进行评价。结果表明:当辣椒与香椿的比例为8∶2、食盐添加量为3%、白砂糖添加量为2%、鸡精添加量为3%时,香椿香辣酱的感官评分最高,为83.75分;所得产品颜色红褐色、油润且有光泽,口感咸甜适中,香椿味较浓郁。此外,通过对香椿香辣酱营养成分进行分析,得到香椿香辣酱的营养成分丰富且全面。

关键词：香椿香辣酱模糊数学法加工工艺营养成分

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