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摘要： 1刊登范围本刊主要刊登植物、动物和微生物基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等组学,分子医学、现代生物技术等应用生物学研究的未发表的创新性研究成果,以及上述领域的综述论文。2栏目设置本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文,发表最新的原始研究成果。随机栏目根据稿源设述评及其他栏目。

关键词： 撒氏虫属   整合分类学   线粒体系统发育基因组学   鲇科  

摘要： 撒氏虫属(Thaparocleidus)具有较强的宿主特异性,主要寄生在鲇科(Siluridae)鱼类鳃上,撒氏虫属的寄生会对其生长繁殖产生严重影响,而撒氏虫属的分类地位一直存在不同观点。对撒氏虫属的物种鉴定和寄生生活现象的揭示对鲇科鱼类单殖吸虫病的防控具有重要的经济和科学价值。本研究综合了形态学特征、28S r DNA、cox1基因部分序列和线粒体基因组全序列特征,对鲇鱼寄生的撒氏虫属单殖吸虫进行整合分类学研究和线粒体基因组系统发育基因组学研究,为深入开展撒氏虫属的分类地位及系统进化研究提供科学数据。主要研究结果如下: 1、本研究于澜沧江水系那澜流域段、景洪流域段、大理喜洲流域段,南盘江水系万峰湖流域段、金沙江水系牛栏江支流德泽段等水域共采集鲇鱼标本39尾,从鲇鱼鳃上检获撒氏虫属(Thaparocleidus)单殖吸虫6种,其中已记录种4种,分别是凶恶撒氏虫(Thaparocleidus asoti)、多形撒氏虫(***)、奇异撒氏虫(***)、大茎撒氏虫(***),未定种2种,分别为撒氏虫未定种1(Thaparocleidus sp.1)和撒氏虫未定种2(Thaparocleidus sp.2)。 2、采集、扩增了上述6种撒氏虫的28S rDNA及cox1部分序列,重建的分子系统发育研究结果显示:(1)撒氏虫属单独成支,应为有效分类阶元(taxonomic category),为并系;(2)撒氏虫未定种1与2019年郭苗在牛栏江德泽段所采集的撒氏虫未定种G1-6为同一物种;(3)28S r DNA可用于撒氏虫属近似物种或亚种等鉴定的分子标记,但存在一定局限性,对于撒氏虫属而言,使用cox1基因作为区分近似物种分子标记更为有效。 3、测序、分析并注释了3种撒氏虫的线粒体全基因组,对所获得的线粒体全基因组及Gen Bank数据库中现有的59种鱼类寄生单殖吸虫线粒体基因组组成和结构进行比较分析,结果表明:(1)单殖吸虫有较低的GC含量,GC含量要低于AT含量,第三个蛋白编码基因AT含量最高,AT偏倚为负值,有明显的AT偏好性;(2)单殖吸虫更偏向于使用AT含量高的碱基的密码子,其相关同义密码子(RSCU)密码子具有较高的偏好性;(3)可选取cox1基因作为研究单殖吸虫系统发育的小分子标记,这是由于该片段基因较为保守,但是nad2进化速率更快,是区分单殖吸虫乃至撒氏虫属近似种、研究其系统发育关系更好的分子标记;(4)撒氏虫属线粒体基因组中rrn L和rrn S发生了基因重排现象,与寡钩亚纲r RNA基因排列顺序一致,确定rrn L和rrn S排列不能作为单钩亚纲和多钩亚纲的辨别依据。 4、基于59种单殖吸虫线粒体基因组的系统发育重建结果表明:(1)铗钩虫目(Mazocraeidea)位于系统发育树的最基部,为最早分化的类群铗钩虫目、双沟盘虫目(Diclybothriidea)、指环虫目(Dactylogyridea)、三代虫目(Gyrodactylidea)、分室目(Capsalidea)均为并系;(2)分室目嵌入指环虫目中,认为其应归属于科级阶元,隶属于指环虫目,支持恢复四钩虫目在目级阶元的分类地位;(3)撒氏虫属与锚首虫亚科和指环虫亚科构成的混合支形成姐妹群,归属于锚盘虫亚科,与指环虫亚科、锚首虫亚科同属于指环虫科,指环虫亚科与锚首虫亚科的亲缘关系较锚盘虫亚科更近。

关键词： 燃料电池   阴离子交换膜   无醚聚合物骨架   微相分离   交联  

摘要： 氢能作为一种清洁能源是助力实现碳达峰、碳中和目标的重要战略选择。燃料电池作为极具代表性的氢能开发利用技术,在工矿企业、船舶、航空器等领域均有广泛应用,是实现我国能源清洁低碳转型的重要解决方案。阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）因较快的氧还原反应动力学及允许使用非贵金属催化剂,被认为是最有希望成为质子交换膜燃料电池（PEMFC）替代品的新一代燃料电池技术。阴离子交换膜（AEM）作为AEMFC的关键组成部分,其性能高低直接决定着AEMFC的性能水平。经过多年的发展,AEM性能虽然有了极大的提升,但仍面临着离子传导率和耐久性不足等诸多问题。针对AEM目前存在的瓶颈问题,以全面提升AEM的综合性能为出发点,全新设计了具有超强耐碱能力的无醚聚芳基类聚合物骨架。在此基础上,从梳状接枝、交联、侧链接枝、阳离子串接枝全方位、多角度的综合应用来进行分子设计。同时,兼顾阴离子交换离聚物（AEI）的结构设计准则,以期开发出具有出色综合性能AEM的可行性制备新方法并实现AEMFC性能全面提升,进而推动AEMFC产业化进展。本文具体的研究内容总结如下: （1）双阳离子接枝型梳状聚咔唑阴离子交换膜 从调控膜内微相分离形态的角度入手,采用多阳离子串协同柔性疏水烷基链梳状接枝的策略,制备出一系列新型双阳离子接枝型梳状聚咔唑阴离子交换膜（n-DTMA-PHCZBDO）。骨架上柔性梳状悬垂链与阳离子之间的热力学不相容性为离子的自聚集提供了强驱动力。侧链型双阳离子既提高了烷基侧链的亲水性又保证了离子的运动具有足够的自由空间,协同促进了膜内微相分离形态的形成,有效提升了AEM的离子传导率。6-DTMA-PHCZBDO AEM在80℃下的离子传导率高达169.16m S/cm。无醚聚合物骨架加之双阳离子带来的适宜水平的吸水率及阳离子远离骨架接枝进一步降低了阳离子被OH攻击的机率。6-DTMA-PHCZBDO AEM在80℃的1 M Na OH中浸泡2000 h后,离子传导率损失率低至12.43%,机械强度损失率低至9.83%。 （2）“星形”刚性交联型聚咔唑阴离子交换膜 在上一工作的基础上引入刚性“超支链”型1,3,5-三（4-氨苯基）苯交联剂在AEM内构筑了一种全新的星形交联网络（PBHCZ-x%TAPB）。刚性交联剂可以扩大聚合物链间间距,降低聚合物链间堆积效应,赋予AEM以大的自由体积,降低离子传输阻力,从而为解决传统疏水交联结构中离子传导率与机械性能和尺寸稳定性之间的“trade-off”问题提供新方向。PBHCZ-10%TAPB AEM在80℃下的OH传导率最高为146.03 m S/cm。得益于刚性交联网络的牵制作用,PBHCZ-10%TAPB AEM的SR被有效控制在理想范围内。大体积的刚性支化交联剂增加了AEM的柔韧性并削弱了OH的攻击,为AEM在碱性环境中的稳定性提供了进一步保障。PBHCZ-20%TAPB AEM在80℃的2 M的Na OH中浸泡1500 h后OH传导率仅损失7.6%。 （3）含偶极交联剂的聚（三联苯哌啶靛红）阴离子交换膜 选择性能更优的聚（对三联苯哌啶靛红）聚合物骨架,使用含偶极环氧乙烷基团的1,2-双（2-氨基乙氧基）乙烷作为亲水交联剂,合成了几种亲水交联型AEMs（PTPBHIN-O）,研究了偶极交联剂对AEMs性能的影响。PTPBHIN-O AEMs中阳离子和偶极交联剂之间的阳离子-偶极相互作用增强了阳离子基团的自组装能力,PTPBHIN-O AEM在80°C时表现出151.69 m S/cm的高OH传导率。柔性交联网络加强了聚合物链间相互作用,确保了膜的尺寸稳定性。PTPBHIN-O AEMs中原位交联作用辅以动态的富水氢键网络进一步提升了AEMs的化学耐碱性。PTPBHIN-O AEM在80℃下3 M的Na OH中1600 h后OH传导率仅降低12.28%。 （4）具有柔性单体的聚芳基靛红阴离子交换聚电解质 综合考虑AEM及AEI的结构设计原则,设计了一系列应用于AEMFC的侧链型聚（三联苯-共-联苄靛红）共聚物（QAPTDBHI-n）,分析了骨架中柔性单体对阴离子交换聚电解质性能的影响。柔性联苄单体的引入使共聚物具有空间可折叠结构,促进了离子簇的聚集并加强了链间相互作用。与不含柔性单体的膜相比,QAPTDBHI-n表现出更高的OH传导率和机械性能。选择机械性能和尺寸稳定性最佳的QAPTDBHI-20聚合物作为AEM。基于不同的AEI制备成膜电极探究了AEI对AEMFC性能的影响。QAPTDBHI-40 AEI较高的WU、OH传导率及较低的苯基含量有效避免了阴极干涸问题并减少了苯基吸附,基于它的H-O和H-Air（无CO）AEMFC均表现出最高的单电池峰值功率密度,分别为1.14 W/cm和0.86 W/

摘要： 20世纪60年代以来，针对药物控制释放体系的研究及应用引起人们广泛关注。区别于传统的活性药物分子的直接用药形式，药物控制释放体系能够改善药物溶解度和在体作用形式、控制药物释放速度、提高药物对病灶部位靶向性，进而提高药物的利用率、安全性和有效性，从而降低给药频率及减少对机体的潜在副作用。当前，随着生命科学技术的发展，不仅多种疾病的病理特征得以解析，多种病原体（细菌、真菌和病毒等）的结构特征和功能特性被进一步阐明，而且一些病原体与疾病转归规律也逐步明晰。因此根据疾病自身特征进行特定药物和对应控释体系的匹配性选择成为现实。

关键词： 电渗析   酸回收   磺化聚醚醚酮   高磺化度   核碱基改性   氢键交联  

摘要： 在电镀和酸洗过程中产生的废酸中含多种金属离子,如Cu2+、Ni2+和Fe2+等离子。鉴于这些含有金属离子的废酸在多行业出现,必须对其进行选择性分离,避免造成环境污染。电渗析膜分离技术因其高效、节能、环保、适用范围广而备受关注,广泛应用与海水、苦咸水淡化,废酸废碱回收,冶金化工工业金属离子的分离浓缩等领域。作为膜分离技术的关键部件,离子交换膜的性能直接影响到电渗析过程中目标离子通量和选择分离效果。因此,制备出高通量,优异选择性且具备良好机械性能的阳离子交换膜材料已经成为当今研究者们的热门研究方向。 磺化聚醚醚酮（SPEEK）作为一种有潜力替代商用全氟磺酸膜的聚合物之一,高磺化度是保证其具有高质子传导的有效方法。然而,过高的磺化度将会导致其失去机械性能。本论文通过核碱基改性高磺化聚醚醚酮,采用氢键交联及酸碱对相互作用保证其力学强度,制备出高质子传导和稳定机械强度的离子交换膜材料,并采用酸洗模拟废液评估了其电渗析回收酸能力。主要研究内容如下: （1）制备磺化度为100%的SPEEK,选用两种不同的碱基（腺嘌呤A和胸腺嘧啶T）对SPEEK进行改性,通过共混方式调整两种聚合物的摩尔比,制备出了一系列氢键交联的核碱基改性高磺化聚醚醚酮离子交换膜（SPEEK-50Ax/50Ty）。引入的核碱基团,腺嘌呤和胸腺嘧啶之间通过碱基对形成氢键,并能与SO3H基团发生酸碱相互作用,从而显著提高了聚合物膜的热稳定性和机械性能。核碱基腺嘌呤和胸腺嘧啶能在不降低有效离子交换基团的情况下形成氢键作用,氢键的形成提供了新的质子传输通道且质子化的核碱基团也能作为质子传输的位点,来提高质子传输能力。核碱基的质子化形成的大环平面阳离子结构对高价金属离子具有很强的排斥作用,从而大大提高了膜的H+/Fe2+分离能力。SPEEK-50A0.5/50T0.5的H+通量为1.73×10-7 mol cm-2 s-1,H+/Fe2+分离能力为42.6,是SPEEK膜的2.8倍。 （2）制备磺化度为80%的SPEEK,然后通过核碱基改性并与植酸掺杂,制备出一系植酸掺杂的核碱基改性高磺化聚醚醚酮离子交换膜（SPEEK-x A/IP6）。磺胺化反应引入的核碱基腺嘌呤与SO3H基团及植酸能够形成酸碱相互作用,显著提高了聚合物膜的机械性能。腺嘌呤和植酸的引入,使其质子转运位点增加,从而提高质子传输能力。膜的多质子传输通道保证了其H+通量,而质子化腺嘌呤形成的大平面阳离子结构则有效阻碍了Fe2+的通过,从而大大提高了膜的H+/Fe2+分离能力。SPEEK-40A/IP6的H+通量为2.16×10-7 mol cm-2 s-1,H+/Fe2+分离能力为58.5,比未改性SPEEK膜的提高了71.6%。

摘要： 一、栏目设置本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文,发表最新的原始研究成果。随机栏目根据稿源设述评及其他栏目。二、论文写作的基本要求1题目与标题论文题目要紧扣主题,务求简明、新颖,有足够的信息,能引起读者的兴趣,不用副标题,一般不宜超过25个汉字或英文单词。应使用标准术语、学名全称、药物和化学品通用名称,不宜使用广义术语、夸张词语等,同时避免在题目中使用不常用的缩写词。

摘要： 一、栏目设置本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文,发表最新的原始研究成果。随机栏目根据稿源设述评及其他栏目。二、论文写作的基本要求1题目与标题论文题目要紧扣主题,务求简明、新颖,有足够的信息,能引起读者的兴趣,不用副标题,一般不宜超过25个汉字或英文单词。应使用标准术语、学名全称、药物和化学品通用名称,不宜使用广义术语、夸张词语等,同时避免在题目中使用不常用的缩写词。

关键词： 微生物技术   土壤修复   环境保护  

摘要： 随着信息技术的飞速发展，环境污染问题愈加突出，微生物技术在环境科学领域，尤其是土壤修复和环境保护方面，发挥着越来越重要的作用。本文首先介绍了微生物在降解土壤污染物中的作用机理，进一步探讨了微生物技术在有机与无机污染物处理中的具体应用。其次分析了微生物技术在生态系统恢复、废水处理和气候变化缓解中的重要作用，并对基因工程、纳米技术与智能生物反应器等前沿科技的融合进行了讨论。最后通过案例研究展示了实际应用效果，并对未来研究方向和潜力进行了展望，旨在深入分析微生物技术在土壤修复领域的应用，以期通过技术创新解决环境问题，提高土壤修复效率，促进可持续发展。

关键词： 离子交换膜   微相分离结构   离子电导率   超酸催化反应   麦克默里反应  

摘要： 可再生的清洁能源和环境处理技术是实现“双碳”战略目标的重要举措。因此,以离子交换膜(Ion Exchange Membranes,IEMs)为关键组件的燃料电池、离子分离和液流电池等,为实现“双碳”战略目标提供了保障。目前在其相关领域中,离子交换膜主要面临电导率低和合成难问题,阻碍了工业化的大规模生产。为了解决这些问题。一方面可以通过构筑良好的相分离结构或提升离子交换容量(IEC)的手段来解决离子电导率低的难题。此外,制得注意的是,IEC提升会带来尺寸稳定性下降的Trade-off效应。另一方面,通过开发新的合成路线为离子交换膜工业化制备提供新路线。 针对上述离子交换膜存在的问题,本文从1,6-二苯基芘或对苯二甲酰氯这一具有离域π键的单体,基于超酸催化反应、麦克默里反应制备离子膜主链,在反应过程中不引入杂原子提升其化学稳定性。通过引入π-π相互作用或电荷转移相互作用诱导聚合物主链定向自组装,从而诱导功能基团侧链自聚集,最终提升离子膜内的规整程度。规整的聚合物结构,能在膜内构筑高效的离子传导通道,提升IEMs的离子电导率。此外,通过麦克默里反应实现了反应条件适宜且原料廉价的高性能离子交换膜合成方法。与此同时,本论文将离子交换膜与不同的电化学应用结合,探究离子交换膜在不同工作场景下的应用潜力。本文工作包括: (1)为了解决离子电导率低的问题,采用铃木偶联反应、超酸催化反应等将具有离域π键的芘单体引入到聚合物的主链当中。由于该单体之间会形成π-π堆叠结构,从而使得聚合物主链发生自组装,最终诱导含有功能基团的长烷基侧链定向自聚集成良好的微相分离结构。规整的离子膜结构为OH-快速传导提供了条件。所制备的阴离子交换膜(AEMs)实现了低IEC高OH-电导率,并在碱性膜燃料电池应用中,实现了 1.13 W·cm-2的功率密度。 (2)为了进一步提升分子间相互作用力的强度,提高离子膜微观结构的规整度。因此将电荷转移相互作用力(CT)引入到AEMs的主链当中。CT效应是电子供体和电子受体形成相互作用,即一种类似于静电吸引的分子间相互作用。分子间相互作用力强度的大幅度提升带了更加规整的微相分离结构,从而为该膜的高效选择性传输提供了理论基础。通过实验与模拟相结合的方法详细分析了其形成规整结构的原因。最终实现了大体积阴离子的快速传导(Cl-电导率约83 mS·cm-1)。同时将其应用于电渗析这一电化学应用场景,实现了高效的Cl-/SO42-离子分离。 (3)通过上节的实验证明的电子转移相互作用对离子传导通道构筑起到了重要作用。因此,为了探索电子转移相互作用在其他应用领域方面的应用。最终,通过超酸催化及取代反应等制备出了具有电子转移相互作用的阳离子交换膜(PEMs)。由于其具有长程有序的离子传导通道,该膜的离子电导率性能表现出优异结果(135.1 mS·cm-1,IEC=1.27)。随后将其组装成质子膜燃料电池,实现了高达0.98 W·cm-2的功率密度。 (4)为了进一步简化离子交换膜合成步骤,降低生产成本,为其大规模的工业化生产提供思路。通过麦克默里反应一步将对苯二甲酰氯制备成阳离子交换膜(PEMs)主链。由于聚合物主链具有大量的双键,在浇筑成膜的过程中发生双键自交联,提升了离子膜的化学稳定性。同时,由于双键与苯环交替分布,双键交联的同时促进π-π堆叠实现了构筑高效离子传导通道的目的。最后将其应用于质子膜燃料电池系统,实现了 1.07 W·cm-2的功率密度。