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关键词： 阴离子交换膜   交联结构   互穿网络   微相分离   功能化分区  

摘要： 阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）是当下最有发展潜力的一种电池技术。作为AEMFCs的核心部件,阴离子交换膜的离子传导能力、化学稳定性、机械强度以及尺寸稳定性等性能表现关系到碱性电池的实际应用。为了保证阴离子交换膜在高碱性高湿度情况下的高效持续运行,实现离子电导率和尺寸稳定性之间的平衡成为当下膜结构性能优化中最大的挑战。构建交联模型成为解决这一问题的惯用手段。具体而言,交联结构的存在使得聚合物链段之间的联系更加紧密,不容易自由移动,从而减小形变的可能,提高膜的尺寸稳定性。本文以实现离子交换膜的性能平衡为目标,围绕功能分区这一策略,通过结合离子传输理论,研究了互穿聚合物网络的构建对于膜材料物理化学性能的影响。 首先基于交联结构对于膜溶胀的改善和机械性能的增强作用,制备了交联聚苯醚基体。交联结构在一定程度上抑制了分子链的自由运动和膜的溶胀行为,通过增强链与链之间的联系提升膜整体的机械强度;同时侧链中醚键的存在使得聚合物骨架具有更大的旋转自由度,缓解了刚性结构带来的结构脆性,增强膜的柔韧性和成膜性能,断裂伸长率从QPPO的3.7%提升到CPPO-10%的20.2%,机械强度从QPPO为19.44 MPa提高至CPPO-15%为40.975 MPa。 其次针对于交联导致的电导率降低行为,在此引入线性导电组分,构建半互穿聚合物网络体系。通过提高复合膜内的活性基团含量,诱导构建清晰的亲/疏水性相分离形态,增强转移离子的能力。离子导电率从CPPO的29 m S cm-1提高到了CPPO/XA-20%的39 m S cm-1,这表明第二导电组分的引入可以有效地确保膜材料的离子传导能力。得益于此,相较于CPPO膜材料3.85 m W cm-2的最大功率密度,CPPO/XA复合膜的功率密度有一定的提升,最大功率密度为7.82 m W cm-2。 为改善复合膜材料的柔韧性,提高膜材料的成膜能力,选用聚乙烯醇为第二聚合物组分,形成完全互穿的网状结构。全互穿网络体系中的分子链之间产生更强的相互作用,并且柔性聚合物体系的引入可大幅度提升复合膜的延展性和机械强度,CPPO/CPVA-30%复合膜的拉伸强度达到了86.74 MPa。此外,通过测试表明,聚乙烯醇中的大量亲水基团可以形成充足的离子传输水通道,在一定程度上弥补了第二组分的未功能化的缺陷,相较于CPPO的29.5 m S cm-1,CPPO/CPVA-30%复合膜的离子传导率仍提升到了30.29 m S cm-1。

关键词： 蝙蝠   叶口蝠科   食性多样化   分子适应   进化基因组学  

摘要： 新大陆叶口蝠科蝙蝠被认为是哺乳动物适应性辐射的经典案例,在大约3000万年的时间内快速演化出11个亚科60个属超过200种物种及异常丰富的生态学或行为学特征。叶口蝠科蝙蝠显示出了异常丰富的食性分化,包括食虫、吸血、食肉、杂食、食蜜及食果,是哺乳动物中食性分化最显著的类群之一,食性的适应性进化是新大陆叶口蝠科发生适应性辐射的最重要因素之一。然而,目前针对该家族食性多样化的遗传基础仍有待深入研究。 为了揭示翼手目叶口蝠科食性多样化的遗传学基础,本研究为叶口蝠科的代表物种缨唇蝠(Trachops cirrhosus)及其姊妹群髯蝠科的大卫髯蝠(Pteronotus davyi)生成了新的基因组;其中,缨唇蝠的基因组大小为2.3 Gb,contig N50为40.6 Kb,大卫髯蝠的基因组大小为2.05 Gb,contig N50约为21.08 Mb。通过整合19个蝙蝠物种以及人和小鼠的基因组数据并利用比较基因组学方法对叶口蝠科基因组结构(基因家族、编码基因和非编码元件)的演化特征进行全面解析。为了揭示基因家族的复制特征,本研究使用Ortho Finder2软件生成了一个计数数据集,该数据集包含16,627个基因家族;对这些基因家族的扩张与收缩分析结果显示,在所有蝙蝠类群中,叶口蝠科进化枝具有最高的基因家族进化速率,并鉴定到4个参与代谢相关过程的基因家族(CYP1A1/CYP1A2,OXCT1/OXCT2,AZGP1,DCXR)以及物种形成基因PRDM9在叶口蝠科中的显著扩张。对于编码基因的分子演化特征,本研究利用互惠搜索(RBH blast)方法构建了一个包含10,200个单拷贝直系同源基因的数据集,并进行了编码基因的选择压分析;基于进化支模型(Clade Model)的选择压分析结果表明,824个基因在整个叶口蝠科进化枝中受到分化选择,其中184个基因显著富集到代谢相关通路;基于分支位点模型(Branch-site Model)针对叶口蝠科不同食性谱系进行了选择压分析,在吸血蝙蝠、食肉蝙蝠、杂食蝙蝠祖先支、食蜜蝙蝠祖先支及食果蝙蝠祖先支中依次鉴定到20个、10个、7个、9个和12个与代谢相关的正选择基因,揭示了叶口蝠科中代谢相关基因的食性特异分子适应。此外,为了解析叶口蝠科食性多样化过程中消化系统的功能改变,本研究手动注释105个消化与吸收相关通路基因并进行Clade Model测试,结果显示有14个基因受到了分化选择。本研究还关注了保守非编码元件(CNEs)的分化特征,鉴定到了4669个加速进化CNEs(a CNEs),这些a CNEs与食物获取利用的器官发育、代谢及能量代谢整合等通路的基因的转录调控有关。 味觉与食物选择密切相关,苦味感知通常被认为是哺乳动物避开可能有毒的食物的重要手段。因此,本研究关注了苦味受体基因在叶口蝠科中的功能变化。首先,本研究在19个蝙蝠物种中鉴定并命名了349个完整的Tas2r基因。其次,利用选择压分析确定了苦味受体基因Tas2r1的加速进化和分化选择特征。最后,通过细胞功能实验发现了不同食性叶口蝠科蝙蝠的Tas2r1受体在苦味物质感知范围、种类及感知能力方面存在差异,这表明叶口蝠科蝙蝠的苦味受体Tas2r1已出现功能多样化的演化特征。 综上所述,本研究通过对叶口蝠科基因家族的复制、非编码元件、编码基因进行全面解析,重点关注味觉基因、消化酶及代谢相关基因的功能差异,揭示翼手目叶口蝠科食性多样化的遗传学基础。本研究将为动物食性适应性进化提供新的证据,为动物保护和科学繁育提供科学支撑。

关键词： Tanypteryx hageni   Genome sequences   Biological functions   Odonata evolution  

摘要： The Anisoptera (Insecta: Odonata), or dragonflies exhibit diverse life histories and diversification patterns, with the family Petaluridae standing out as particularly unique. Comprising only 11 extant species, all of which inhabit increasingly threatened fen habitats, Petaluridae are known for their longevity, which can exceed five years, semi-terrestrial lifestyle, and remarkable physical size, ranking among the largest insects on Earth. Despite the evolutionary peculiarities of this family, no previous genomic studies have investigated the Petaluridae. This work presents two high-quality genome sequences and a targeted enrichment dataset to explore the chromosome architecture of Petaluridae, identifies genomic adaptations associated with their distinctive life history, and resolves the phylogenetic relationships within the Petaluridae. By identifying regions of synteny between the genome of the petalurid Tanypteryx hageni and three other species from across the Odonate tree of life, this work reveals few changes in genome architecture across 250 million years of Odonata evolution and highlights the unique role of repetitive elements in shaping Petaluridae genomes. Comparative genomics work including T. hageni, another Petaluridae Uropetala carovei, and five other Odonata uncovers shared expansions in gene families unique to the Petaluridae. These uniquely expanded gene families are related to biological functions such taste perception and apoptosis regulation, which can potentially linked to their semi-terrestrial lifestyle and longevity of the Petaluridae. Furthermore, integration of target enrichment data with genome sequences and previously sequenced transcriptomes allows for the resolution of the Petaluridae phylogeny, confirming the ancient origins of lineages within this family and historical correlation with continental drift, the closing of seaways, and the development of mountain ranges. In totality, this work lays the foundation for future study of the

关键词： 乳酸肠球菌   抗生素耐药性   比较基因组学分析   全基因组关联研究   安全性评价  

摘要： 乳酸肠球菌是肠球菌属的一个新种,常常在发酵食品中被分离得到。因为从食品和人类样品中分离出的一些肠球菌菌株与人类感染、多种毒力因子和抗生素耐药性有关,使得乳酸肠球菌在食品领域的使用存在很大的争议。 为了解析乳酸肠球菌的耐药性和耐药基因,评估乳酸肠球菌食品分离株的安全性,本论文采用微量肉汤稀释法对分离自乳制品、米酒曲和人类粪便的60株乳酸肠球菌进行了15种常见抗生素的最低抑菌浓度实验,全面评价乳酸肠球菌的耐药性。同时采用Illumina Mi Seq高通量测序技术完成了60株乳酸肠球菌的全基因组测序,并与下载自NCBI的13株屎肠球菌和13株粪肠球菌进行比较基因组学分析。最后利用全基因组关联分析方法对60株乳酸肠球菌的耐药表型与基因型进行关联分析,找出乳酸肠球菌基因组中潜在的耐药基因。主要研究结果如下: (1)60株乳酸肠球菌对利奈唑胺和氨苄西林敏感,对其余13种抗生素表现出不同程度的耐药性,其中对克林霉素的耐药性最强,耐药率为95%,其次是氯霉素,耐药率为93%,对四环素、甲氧苄啶、链霉素、庆大霉素、环丙沙星、万古霉素、奎奴普丁-达夫普汀7种抗生素的耐药率小于30%。 (2)60株乳酸肠球菌的平均基因组大小为2.73±0.06Mb,CDS数量为2748±100个,GC含量为38.19%±0.07%。乳酸肠球菌食品分离株基因组大小与粪便分离株无显著性差异,但含有的CDS数量显著高于粪便分离株。乳酸肠球菌与屎肠球菌和粪肠球菌的基因组大小、CDS、GC含量差异显著(P<0.05)。 (3)基于菌株核心基因序列分别构建了60株乳酸肠球菌独立种属的系统发育树以及86株乳酸肠球菌、屎肠球菌和粪肠球菌三个种属菌株的系统发育树,发现乳酸肠球菌乳制品分离株与米酒曲分离株、粪便分离株之间存在差异,且乳酸肠球菌与屎肠球菌亲缘关系密切。 (4)60株乳酸肠球菌含有5种耐药基因,包括2种在所有菌株中均存在的耐药基因(msr C和AAC(6’)-Ii)和3种存在于部分菌株的耐药基因(tet L、tet M和efm A),其中粪便分离株XY10-9和乳制品分离株NM29-3所含耐药基因数量最多,分别为5种和4种。共检测到15种毒力因子,平均每株菌约含有4种毒力因子,其中乳制品分离株XZ35303仅含1种毒力因子。与屎肠球菌和粪肠球菌相比,乳酸肠球菌所含的耐药基因和毒力因子最少。 (5)全基因组关联分析发现160个与氯霉素、万古霉素、克林霉素、红霉素、奎普司汀和利福平共6种抗生素相关的潜在耐药基因。这些基因中只有大约三分之一编码已知的生物功能,包括细胞代谢、膜运输和DNA合成。 以上结果表明,乳酸肠球菌菌株基因组中携带着数量远少于屎肠球菌、粪肠球菌的毒力基因和耐药基因,但通过全基因组关联分析发现了与6种抗生素相关的潜在的耐药基因。故而食品工业中使用乳酸肠球菌前仍需进行安全性评估。

摘要： 科技强国建设离不开一流科技期刊的支撑.随着我国科技创新步伐不断加快,打造与之相匹配的具有国际影响力的科技期刊,成为中国科技界面临的重要课题.2019年,中国科协等七部门共同启动实施"中国科技期刊卓越行动计划",遴选22种领军期刊、29种重点期刊和199种梯队期刊,以五年为周期持续资助,同时每年支持创办30种高起点英文新刊.在卓越计划牵动下,我国科技期刊学术质量和国际影响力快速提升.《畜牧与生物技术杂志(英文版)》执行主编赖长华分享了办刊经验.

标准号: GB/T 43629.1-2023

摘要： 本文件规定了合成寡核苷酸（通常最多 250个碱基）的生产和质量控制的最低要求。本文件还描述了合成寡核苷酸的一般质量指标以及质量指标评价的常用方法。