精确水力计算 优化系统设计——TA Select 3水力计算软件的设计验证功能

设计者在进行中央空调水系统设计时,由于鲜有精确的水力计算辅助工具,往往凭经验来估计管道和设备的某些参数;另一方面,新兴产品和技术不断涌现,设计者也无法在短时间内对每种产品的技术参数和应用数据进行详细的了解。

玉米逆境胁迫响应基因ZmbZIP84的克隆与功能验证

碱性亮氨酸拉链(Basic leucine zipper,bZIP)转录因子是真核生物中分布最广泛、结构极其保守的家族之一,在植物生长进程中发挥重要作用。为验证bZIP转录因子在逆境胁迫中发挥的作用,本研究通过分析转录组数据,筛选到27个参与干旱-复水胁迫的bZIP基因,计算相关性系数、构建共表达网络图发现ZmbZIP84(Zm00001d053988)是核心节点基因;该基因位于玉米第4号染色体,具有高度保守的bZIP结构域;分析理化性质,发现该基因是亲水性蛋白且属于不稳定蛋白;构建系统发育树,发现该基因与柳枝稷和高粱的亲缘关系最近;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,ZmbZIP84在玉米各组织中均有表达,成熟根中的表达量最高;设置20%聚乙二醇(PEG)-6000、42℃高温、200 mmol·L^(-1)NaCl以及缺乏铵态氮等模拟试验,发现该基因在高温、干旱、氮处理下表达量显著上调,而在NaCl处理下表达量下调,说明ZmbZIP84基因积极参与并响应非生物胁迫;利用CRISPR/Cas9技术获得ZmbZIP84基因的拟南芥同源基因缺失型纯合突变体,发现在高温、干旱胁迫处理下突变体植株生长受到严重抑制、叶片萎蔫、甚至干死,而野生型植株影响较小,说明在干旱、高温胁迫处理下,ZmbZIP84基因敲除后抗旱、耐高温能力下降;亚细胞定位发现该基因编码的蛋白位于细胞核。本研究结果可为后续研究ZmbZIP84基因的功能及下游靶基因的调控机制奠定基础,为培育抗逆性玉米新品种提供参考。

黑芥和埃塞俄比亚芥PAP2基因克隆及B基因组PAP2功能验证

PAP2(Production of anthocyanin pigment 2)编码MYB转录因子,与bHLH、WD40形成MYB-bHLH-WD40复合体来调控花青素合成。本研究从埃塞俄比亚芥和黑芥中分别克隆出2个和1个PAP2基因拷贝,分别命名为BcaB.PAP2、BcaC.PAP2、BniB.PAP2,这三个基因均由3个外显子和2个内含子组成,均编码247个氨基酸。基于本研究克隆的PAP2基因序列和已报道的其他芸薹属PAP2基因序列,设计了3对能分别检测A、B、C基因组PAP2基因的引物,通过等位特异PCR可以区分芸薹属禹氏三角中的6个物种PAP2的基因组来源。选取芥菜型油菜B基因组的BjuB.PAP2基因构建过表达载体,转化拟南芥,其叶片变紫,表明PAP2基因正调控花青素合成。遮光处理10天后紫叶埃塞俄比亚芥的叶片紫色变淡,花青素含量下降了41.22%。荧光定量PCR和转录组研究表明,遮光处理植株叶片中BcaB.PAP2和BcaC.PAP2表达量均下降,花青素合成的结构基因查尔酮合成酶基因(CHS)、查尔酮异构酶基因(CHI)、黄烷酮3-羟化酶基因(F3H)、二氢黄酮醇还原酶基因(DFR)、花青素合成酶基因(ANS)、类黄酮3-葡糖基转移酶基因(UFGT)等基因的表达量也下降。本研究完成了对芸薹属植物中埃塞俄比亚芥和黑芥PAP2基因的克隆,并对其进行进化分析。根据本实验中克隆及其他已报道的PAP2基因序列设计等位基因特异性PCR引物,为芸薹属种间杂交后代PAP2基因的基因组传递鉴定提供了分子标记。通过BjuB.PAP2基因转拟南芥植株结果表明PAP2基因参与花青素的积累。紫叶埃塞俄比亚芥经遮光处理后,发现BcaPAP2基因及花青素合成结构基因的表达受光照的诱导。本研究在芸薹属中克隆PAP2基因,并初步验证PAP2的功能,为进一步解析芸薹属植物花青素合成的调控机制提供参考。

大白菜BrMLP328的克隆、表达及功能验证

【目的】克隆大白菜BrMLP328基因,对其表达模式进行分析,并验证对花期调控的功能,为进一步探究该基因在大白菜成花调控过程的作用机理奠定基础。【方法】运用RT-PCR克隆BrMLP328,并进行生物信息学分析;利用RT-qPCR测定该基因的相对表达量;构建过表达载体并通过蘸花法转化野生型拟南芥,比较T_(2)代植株与野生型的开花时间差异。【结果】BrMLP328的CDS全长为456 bp,编码151个氨基酸,蛋白相对分子质量为17493.82 Da,定位于细胞核。BrMLP328在大白菜茎中的表达量最高,根中次之,花蕾中最低;茎尖生长点中的表达量表现为春化后升高,之后在花芽分化阶段迅速下降,并维持在很低的水平。过表达BrMLP328的拟南芥开花时间比野生型延迟了1.46-3.09 d。【结论】从大白菜中克隆得到BrMLP328基因,其表达量在不同组织及不同成花阶段有所不同,该基因能够延迟开花。

基于FSMC技术的NorFlsah功能验证系统研究

针对闪存存储器NorFlash而言,其功能验证与参数测试主要依赖于集成电路自动测试机(ATE,automatic test equipment),采用ATE进行测试程序开发时存在测试向量编写困难、测试程序编写流程复杂、ATE机时占用时间长等不足,通过研制一款基于可变静态存储控制器(FSMC,flexible static memory controller)技术的NorFlash功能验证装置,在功能验证时可以实现NorFlsah测试向量的地址动态递增和数据动态添加,时序设置简单,从而减少开发周期和难度,同时释放ATE机时占用;并且可广泛外接各类型高精度源表设备进行部分交直流参数的测试;在板级模拟NorFlsah实际工作条件进行验证测试所得到的功能验证效果与测试数据均符合芯片手册要求,为后续此类存储芯片的选用与评估提供可靠的试验支撑。

集成可编程光芯片的研究与功能验证

随着对高速、超紧凑数据信号管理需求的日益增长,光子集成电路(Photonics Integrated Circuits,PIC)在先进的光子信号处理中受到广泛关注,其中可编程光芯片因其特有的通用性、可重构特性逐渐受到开发者的青睐.本文依托联合微电子中心有限责任公司(United MicroElectronics Center Co.Ltd,CUMEC)的绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator,SOI)自主工艺平台,设计并制备了包含9个六边形单元的3×3六边形架构可编程光芯片,利用迭代扫描法实现了消光比高达30 dB的开关电压标定,并通过扁平化版图优化设计使芯片尺寸降低了21%;采用此可编程光芯片进一步完成了典型功能验证:通过对输入输出端的可调基本单元(Tunable Basic Unit,TBU)耦合系数进行调谐,可实现消光比、谐振波长、自由光谱范围可调的马赫曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)/微环谐振腔(Micro-Ring Resonator,MRR),消光比可高达42.3 dB/28 dB;可实现延时量大范围可调谐的延时线及任意输入/输出端口之间的路由.该芯片是目前世界上规模最大的六边形架构可编程光芯片,并实现了与有源单元的单片集成,在微波光子信号处理、化学生物传感、量子信息、光计算领域具有广阔的应用前景.

基于全基因组测序的贝莱斯芽胞杆菌Ba-0321抑菌机制分析及相关功能验证

贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis Ba-0321是从健康烟株根际土壤中分离获得的一株具有较强抑菌活性的根际促生细菌,具有较好的生防潜力和应用前景。本研究采用菌丝生长速率法测定菌株Ba-0321无菌滤液对烟草尖孢镰刀菌Fusariumoxysporum和疫霉菌Phytophthoranicotianae的抑制效果,采用二代illumina与三代Nanopore相结合的测序技术,对菌株Ba-0321进行全基因组测序,并对测序数据进行基因组组装、基因功能注释及次级代谢产物合成基因簇预测等。结果表明,菌株Ba-0321无菌滤液对尖孢镰刀菌和疫霉菌均具有抑制效果,其中含有10%无菌滤液的培养基对两种病原菌菌丝生长的抑制率较高,分别达57.38%和34.30%。全基因组测序结果表明,菌株Ba-0321基因组大小为4099109 bp,共有编码基因3897个,基因组测序数据提交至NCBI获得GenBank登录号为CP101904。在GO、COG和KEGG Pathway数据库中有大量编码酶类、萜类化合物、聚酮化合物代谢途径和参与防御机制相关基因被注释。利用anti-SMASH预测到13个次级代谢产物合成基因簇,编码Surfactin、Fengycin、difficidin、Bacillaene、Bacillibactin、Macrolactin H、Bacilysin等多种抑菌活性物质。通过PCR扩增和序列测定分析,证实了Ba-0321菌株基因组中确实存在抑菌物质合成基因簇及防御机制相关基因。酶活测定结果表明,该菌株具有蛋白酶、几丁质酶和纤维素酶等抗性酶活性。本研究在基因组层面上解析了菌株Ba-0321的抑菌机制,为挖掘抑菌相关基因资源提供了分子基础,对该菌株的后续相关研究及应用具有重要意义。

黄连种子内生细菌的分离鉴定及功能验证

植物种子具有丰富的微生物资源,为深入挖掘黄连种子促生内生菌,本研究通过平板分离获得种子可培养内生菌,对获得的菌株进行溶磷、固氮、产铁载体和产IAA功能研究,筛选具有促生特性的菌株,结合种子萌发实验进行菌株促生功能验证,并对其进行分子生物学鉴定。结果表明,黄连种子可培养内生菌丰富,共分离得到内生菌57株,经16S rRNA鉴定出内生细菌29株,主要分布于芽孢杆菌属Bacillus、寡养假单孢杆菌属Stenotrophomonas、微杆菌属Microbacterium、无色杆菌属Achromobacter等13个属。优势菌为芽孢杆菌属(7株)和寡养假单孢杆菌属(7株),分别占总鉴定菌株的24.14%。促生特性研究表明,具有溶磷功能菌株2株,固氮功能菌株9株产铁载体菌株2株,产IAA菌株6株,其IAA分泌量为64.52~203.57 mg/L。其中既具有溶磷功能又产IAA菌株1株,既溶磷又产铁载体菌株1株,既产铁载体又产IAA菌株1株。Priestia megaterium和A.spanius可显著提高黄连种子的发芽率。本研究将为揭示种子内生菌的促生机制和顽拗性种子后熟与萌发机制提供理论依据,同时也为微生物菌肥的开发奠定基础。

普通白菜PRR5的克隆、表达及功能验证

克隆BrcPRR5,并研究其在不同组织和不同发育时期的表达模式及功能,为了解PRR5对普通白菜成花转变的影响奠定基础。运用RT-PCR方法克隆PRR5的同源基因BrcPRR5,并对其进行生物信息学分析,利用荧光定量PCR测定该基因在不同组织部位和不同发育时期的相对表达量,构建过表达载体并转化拟南芥进行基因的功能验证。结果表明,BrcPRR5的CDS全长为1 701 bp,编码566个氨基酸,通过与其他物种的同源蛋白进行氨基酸序列多重比对,确定得到的序列属于普通白菜PRR5同源基因。BrcPRR5在茎和花中的表达量高于叶和果荚中的表达量;在S0茎尖中表达量最高,说明其在普通白菜成花转变过程中表达量上调可能促进成花转变。超表达转基因植株开花期提前,株高和茎粗明显优于野生型。BrcPRR5可以促进植株提早抽薹开花。

板栗花发育B类基因CmPI的克隆及功能分析

【目的】PISTILLATA(PI)基因作为控制花器官发育的B类功能基因中的一员,在花器官发育中起到重要的作用。为探究PI基因在板栗花发育中的功能,对板栗花器官B类基因PISTILLATA(PI)进行鉴定和功能分析。【方法】在板栗基因组数据中检索PI同源基因CmPI,并克隆编码区序列。利用在线工具对CmPI进行生物信息学分析。通过荧光定量PCR分析CmPI在板栗不同组织及不同花发育时期的时空表达模式。构建35S::CmPI-GFP融合载体,瞬时转化烟草叶片,进行基因表达的亚细胞定位分析。将过表达载体35S::CmPI转入野生型拟南芥获得过表达植株,验证CmPI在花发育中的功能。【结果】克隆到的板栗CmPI基因开放阅读框长度630 bp,编码209个氨基酸,有高度保守的MADS域(MADS-box)和K域(K-box),属MADS的Ⅱ型亚家族转录因子,定位于细胞核。CmPI主要在板栗雄花中表达。在拟南芥中过表达CmPI导致萼片转变为花瓣样组织。荧光定量PCR结果表明,CmPI过表达拟南芥中除C类基因AtAG表达量显著高于野生型外,其他A类、B类、E类基因的表达量均低于野生型拟南芥。【结论】鉴定到的MADSbox基因CmPI为板栗花发育B类基因,可导致萼片花瓣化,可能是抑制雌花苞片进一步发育的关键基因。

谷物联合收获机脱粒与清粮装置功能验证与适用性分析

在农机技术快速发展的过程中,谷物联合收获机逐渐向精细化和高效化发展,为更好保障谷物收获机作业质量,提高产品应用效果,优化提升谷物联合收获机脱粒与清粮装置性能意义重大。基于此,分析了应用于谷物联合收获机的脱粒与清粮技术现状,介绍了脱粒与清粮装置的工艺与特征及功能验证方法,总结了不同脱粒与清粮技术的适用性与优缺点,为谷物联合收获机脱粒与清粮技术优化提供借鉴参考。

陆地棉FAX家族的全基因组鉴定及GhFAX1的功能分析

【目的】脂肪酸转运蛋白(FAX)可介导植物细胞内脂肪酸从质体向外运输,在植物生长发育及响应非生物胁迫等方面发挥重要作用。研究陆地棉FAX家族基因及功能分析,为明确陆地棉油脂积累的分子机制和油脂代谢工程提供新思路。【方法】从全基因组水平对GhFAX基因家族进行鉴定,并对GhFAX1蛋白进行亚细胞定位,通过酵母与烟草遗传转化对GhFAX1进行功能验证。【结果】在陆地棉基因组中共鉴定到12个GhFAXs基因,家族各成员间具有相似的基因结构及蛋白理化性质。序列比对分析发现,GhFAX蛋白仅有少数氨基酸在进化中高度保守,暗示其对功能的重要性;进化树分析表明,GhFAXs基因与亚洲棉、雷蒙德氏棉的亲缘关系较近。转录组数据表明,GhFAXs可能参与陆地棉响应逆境胁迫的调控过程。通过实时荧光定量PCR发现,GhFAX4在花中表达较高,说明其参与花粉发育过程;GhFAX9在茎中表达较高,GhFAX1在陆地棉各个组织表达量均较高。选择GhFAX1进行亚细胞定位分析,证实GhFAX1定位在质体中。构建GhFAX1载体,使GhFAX1在酿酒酵母中过表达,结果显示,GhFAX1过表达酵母总脂提高了3.53%。底物偏好性试验显示,GhFAX1对C16:0具有选择性。通过烟草遗传转化,培育GhFAX1过表达烟草。结果显示,过表达烟草叶绿素提升了13.24%,荧光参数NPQ提高14.17%,Fm提高34.94%,F0降低35.28%;叶片总脂肪酸提高了5.2%,种子总脂肪酸提高了6.52%;种子的千粒重增加了近19.1%;同时蛋白含量显著下降。【结论】GhFAXs提高了酵母与烟草的含油量,参与质体中棕榈酸的转出,使蛋白合成途径上的碳源流向油脂合成途径。

干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)HDS-01甘露聚糖酶基因异源表达及功能验证

为实现甘露聚糖酶基因异源表达并验证功能,本研究以产甘露聚糖酶的副干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)HDS-01为供试菌株,将基因组序列中功能预测为甘露糖苷酶的基因M1在大肠杆菌中表达,分别以pET-28a和Escherichia coli BL21(DE3)为载体和宿主菌构建M1基因工程菌株,纯化重组蛋白并验证甘露聚糖降解功能。结果表明:重组蛋白M1在表达过程中以包涵体形式存在,经Ni柱亲和层析纯化后,SDS-PAGE显示蛋白为98 kDa,复性后酶活和蛋白浓度分别为19.24±0.55 U/mL和0.51±0.01 mg/mL。高效液相色谱(High pressure liquid chromatography,HPLC)检测重组蛋白M1降解魔芋粉的产物,反应前3 h,甘露三糖或四糖浓度显著高,此后,甘露糖和甘露二糖浓度逐渐升高。本研究为产甘露聚糖酶乳酸菌直接用于食品级领域奠定了基础,也为乳酸菌甘露聚糖酶蛋白的定向改造提供了依据。

草地早熟禾PpSWEET1b基因克隆及功能研究

SWEETs糖转运蛋白是一类在真核生物和原核生物中均存在的促进糖通过细胞膜流动的转运蛋白之一,参与调控植物的生长发育和胁迫响应过程。以草地早熟禾品种蓝月为材料,以叶片cDNA为模板克隆PpSWEET1b基因,采用花序侵染法转化拟南芥,获得了PpSWEET1b拟南芥过表达株系,并研究干旱和低温胁迫对转基因和野生型拟南芥生长、生理及基因表达的影响。结果表明:干旱和低温胁迫下,PpSWEET1b过表达植株生长状态均优于野生型,叶片MDA含量显著低于野生型,但葡萄糖含量较野生型显著增加,抗旱性和抗寒性明显增强;PpSWEET1b过表达植株可能协同SWEET2和SWEET3共同参与了对低温的响应。此外,以叶片DNA为模板克隆了PpSWEET1b基因的启动子序列,顺式作用元件预测发现,其含有多个与胁迫和激素响应、光响应相关的元件。综合以上结果表明,草地早熟禾PpSWEET1b基因在耐旱和耐寒方面发挥着重要作用,可为草坪草抵抗非生物胁迫生物育种提供新的优异基因资源。

玉露香梨花青苷调控基因PbrMYB19的克隆及功能分析

花青苷含量决定了果实色泽,是衡量果实商品价值的重要指标之一,其生物合成受到MYB转录因子的调控,然而关于MYB负调控梨果实花青苷合成的机制尚未完全明确。基于前期转录组学数据的差异表达基因中筛选到1个MYB基因家族成员PbrMYB19,暗示其可能参与调控果实花青苷生物合成。为明确其结构和功能,为进一步解析PbrMYB19对果实花青苷的调控机制奠定基础,试验以玉露香梨果皮cDNA为模板,克隆PbrMYB19全长,利用生物信息学软件对该基因的结构、亲缘关系、保守结构域及顺式作用元件进行预测,采用qRT-PCR对不同颜色果皮中PbrMYB19基因表达水平进行分析,并通过果实瞬时表达系统验证其功能。结果表明,PbrMYB19基因开放阅读框为714 bp,编码237个氨基酸,分子质量为26.85 ku,预测亚细胞定位于细胞核。系统发育树分析结果表明,PbrMYB19与已报道花青苷转录抑制子FaMYB1和PbrMYB120在同一个进化分支上,且其蛋白C端存在EAR类似抑制序列。PbrMYB19基因启动子序列包含光调控元件、植物激素响应元件。通过qRT-PCR分析发现,红色和黄色果皮中PbrMYB19基因的表达水平显著高于绿色果皮。构建过表达载体和瞬时转化果实结果表明,PbrMYB19过表达显著抑制果皮花青苷积累。

白桦BpEIN3基因克隆及功能

以白桦叶片cDNA为模板使用RT-PCR技术克隆BpEIN3基因,并通过双酶切成功构建pBI121-BpEIN3-EGFP表达质粒,使用农杆菌转化法获得BpEIN3白桦过表达株系,并研究过表达BpEIN3基因对白桦形态学的影响及盐胁迫后对生理生化的影响。结果表明:与野生型白桦相比,同环境下生长的4月生的转BpEIN3基因幼苗株高有所降低。盐胁迫下,BpEIN3过表达植株叶片叶绿素质量分数和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于野生型,丙二醛(MDA)质量摩尔浓度和相对电导率则显著低于野生型。说明白桦BpEIN3基因在耐盐方面发挥着重要作用。

MdSAUR71和MdSAUR72基因调控苹果果实花色素苷积累的验证

【目的】为探明MdSAUR71和MdSAUR72基因与苹果花色素苷积累的关系。【方法】选取了‘王林’(Malus domestica)愈伤组织作为试验材料,通过构建过表达载体及稳定转化愈伤组织操作,获得MdSAUR71和MdSAUR72大量表达的转基因愈伤组织。【结果】转基因愈伤组织在低温光照下培养,与对照愈伤组织相比呈现明显深红色,推测是由于花色素苷积累所致。进一步通过实时荧光定量PCR (Real Time-quantitative PCR)检测,发现与对照愈伤组织相比,MdSAUR71和MdSAUR72及花色素苷生物合成基因在转基因愈伤组织中的转录水平明显增加。【结论】MdSAUR71和MdSAUR72能够通过调控花色素苷生物合成基因的表达水平,参与苹果果实花色素苷积累。

基于UVM的总线桥接模块验证

随着集成电路工艺与设计水平的进步,集成电路规模和复杂度大幅提升,采用传统的验证方法已经很难满足芯片开发对于功能验证的需求。论文在UVM验证方法学的基础上,开展针对系统级芯片中的总线桥接模块的验证研究工作。首先对该模块的功能特性和接口信号展开分析,完成了UVM验证平台的搭建,然后编写测试用例对模块的所有功能点进行测试,根据测试结果对设计进行修改。在全部测试用例通过后开展回归测试,回归测试结果显示代码覆盖率达到98%,功能覆盖率达到100%,达到验证要求。经过该次验证,该模块自身的功能得到了充分验证,可成功应用于系统级芯片的片内互联,同时该次所搭建验证平台具有一定的通用性和可复用性。

基于FM33LG048微控制单元外围电路的设计与功能验证

微控制单元(MCU)作为物联网I仪表的核心控制部件,对它稳定、可靠的要求也越来越高。仪表i印l刷电路板如电源控制、串口收发、液晶显示(LCD)、传感器输入/输出(/O)接口、闪存等功能由MCU及其外围电路的耦合实现。本文在Ke载体,设计了以MCU为核心,包含电源切换、串口异步收发传输(UART)、LCD、74LS148编I码器等外围电路。在检测板中烧录验证程序,通过调试,实现了主控板的MCU各外围电路.的功能验证。结果表明,串口、LCD、传感器/O接口、低功耗等各项功能均为ok状态,主控板电源在MCU处于低功耗模式下的功耗为324μW,在百微瓦最大功耗要求范围内;LCD可快速定位检测正常与否,提高物联网仪表良品生产效率。

民用飞机机载飞行管理系统性能数据库测试验证技术研究

飞行管理系统(FMS)是民用飞机在航线运行过程中引导飞机按照期望航迹飞行的重要系统。FMS基于机载性能数据库(PDB)构建经济的飞行剖面,并通过与显示系统、自动飞行系统、导航系统的交联完成既定的航线任务。为解决机载FMS的PDB在型号中的适航问题,保证PDB的正确性和完整性,创新地提出了部件级的数据库测试与系统级功能验证相结合的方法,以表明机载PDB满足系统的功能、性能和适航要求。研究了机载PDB在部件级对原始数据的结构完整性、格式正确性和数据准确性测试技术,以及系统级机载数据库集成功能验证技术,为民用飞机FMS PDB关键技术的自主可控提供了重要依据。