普通烟草KCS基因家族的鉴定及非生物胁迫表达模式分析

【目的】为探究烟草KCS基因在非生物胁迫下所起的作用。【方法】采用生物信息学方法对烟草KCS基因进行系统进化、共线性和表达模式等分析。【结果】从普通烟草中鉴定出41个KCS基因;拟南芥和新鉴定的烟草KCS基因可划分为8个亚组,大部分亚组均含拟南芥和烟草成员;10个NtKCS成员源自全基因组复制事件,NtKCS10和NtKCS11是AtKCS02的同源基因,可能具有相似的生物学功能;普通烟草KCS基因启动子含多个与胁迫相关的顺式作用元件,其成员的表达具有一定的组织特异性;在盐和干旱胁迫下,NtKCS09、NtKCS11和NtKCS16表达量均有提高,可能参与烟草胁迫响应等信号传导过程。【结论】本研究对普通烟草KCS家族成员进行了系统的鉴定与分析,为深入研究烟草KCS家族基因的生物学功能奠定理论基础。

顶浪规则波中的KCS船体阻力性能优化

对KCS船在顶浪规则波中的型线优化开展研究。采用径向基函数方法对船体型线进行变形,使用SHIPFLOW中的全非线性的时域边界元方法水动力性能求解器对阻力性能进行预报,利用拉丁超立方采样方法和Kriging近似模型以减少水动力性能计算,结合多岛遗传算法以船体在1.15倍船长的顶浪规则波的阻力为优化目标进行优化。计算结果表明优化后的船型相比于原船总阻力减少了4.48%,波浪增阻系数减少了18.08%。

结球甘蓝BolKCS基因家族全基因组鉴定及响应非生物胁迫表达

作为一种保护性屏障,蜡质在植物生长发育过程中对抵御逆境具有重要作用。蜡质主要成分由超长链脂肪酸(VLCFAs)衍生物构成,而β-酮脂酰辅酶A合成酶(β-ketoacyl-CoA synthase,KCS)催化的缩合反应是决定VLCFAs合成速率及其碳链长度的限速步骤。试验结合生物信息学方法从甘蓝基因组中鉴定出35个KCS基因家族成员,这些基因在甘蓝9对染色体上呈非均匀分布。系统发育分析将甘蓝KCS基因家族分为4个不同分支,每个分支包含数量不等的基因成员。理化分析结果表明,BolKCS氨基酸长度和分子质量范围分别为308~756 aa和10.10~85.49 ku,蛋白等电点为5.9~9.57,大多数BolKCS基因编码蛋白均被定位在细胞质中。基因结构分析显示,不同成员编码的氨基酸序列外显子数目及位置存在差异。研究还发现干旱和低温胁迫处理显著影响部分BolKCS基因家族成员表达,表现为表达的抑制或激活,为理解KCS基因家族在甘蓝生长发育及逆境响应中的功能提供重要分子基础。

受限水域KCS集装箱船升沉数值研究

船舶进入受限浅水区域,船的龙骨与海床之间的距离会随着速度的增加而缩小,船舶下沉进一步增加,纵倾运动更加明显,船舶自身操纵受限,给船体带来极大的安全性问题。本文选取平静水域作为实验背景,建立矩形运河模型模拟实际受限航道,采用韩国集装箱船(Korean Container Ship,KCS)模型,通过商用软件STAR-CCM+和计算流体力学方法对船舶航行升沉数值进行模拟分析,结果表明:模拟结果与物理实验值吻合良好,船舶下沉增长与船速、持水成正比;受到纵倾运动的影响,船首的下沉始终大于船尾下沉,且船尾处的下沉较船首处随船速变化的增长幅度更大。此研究成果可为受限水域船舶安全航行提供理论支撑。

小麦β-酮脂酰CoA合成酶基因KCS的克隆与酵母表达

超长链脂肪酸是生物体内众多重要物质的合成底物。KCS基因编码β-酮脂酰CoA合成酶,该酶具有底物特异性,参与超长链脂肪酸延伸的缩合反应,是超长链脂肪酸合成的限速步骤。为了探究小麦KCS基因在超长链脂肪酸合成中的功能,采用同源克隆的方法从小麦(Triticum aestivum L.)中克隆出KCS基因后,利用生物信息学对其编码序列进行分析,并在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中对其进行真核表达。结果表明,小麦TaKCS6基因的开放阅读框为1 287bp,编码428个氨基酸残基。结构域预测结果显示,TaKCS6蛋白含有III型聚酮合酶脂肪酸延伸酶和C末端3-酰基ACP合酶III结构域,属于KCSs蛋白家族。序列比对分析结果显示,TaKCS6氨基酸序列与拟南芥及其他植物的KCS6氨基酸序列在两个功能结构域上和活性位点保守。酵母表达结果显示,TaKCS6基因编码的蛋白参与C24以上超长链脂肪酸的延伸。

大豆KCS基因的克隆及结构预测

以大豆叶片总RNA为模板,利用RT-PCR方法,克隆获得大豆KCS基因序列。采用生物信息学方法对其进行预测分析,结果表明:大豆KCS基因的CDS序列长度为1533bp,编码510个氨基酸;大豆KCS基因编码的蛋白质理论分子量为57.1kD,等电点为9.03;该基因编码的蛋白具有两个完全跨膜结构;没有信号肽;其蛋白质二级结构中α螺旋占47.65%,无规则卷曲占35.88%,β折叠占16.47%;在进化关系上,与油茶、菟葵、苜蓿的亲缘关系相对较近,该研究结果可为大豆KCS基因结构和功能的进一步研究提供理论参考。

不同波长下KCS船运动响应与波浪增阻数值研究

准确预报船舶在波浪中的运动和力可以为船舶性能评估提供参考。采用naoe-FOAM-SJTU求解器,数值模拟固定和放开垂荡、纵摇自由度的KCS船在不同波长的迎浪规则波中的运动。首先运用数值造波方法生成不同波浪周期的Stokes一阶深水规则波,与Stokes波的理论值对比确保造波的准确性;然后计算固定或放开垂荡和纵摇自由度的KCS船在0.65≤λ/L(波长/船长)≤1.95的遭遇波中的运动和阻力,研究KCS船的波浪增阻中绕射和辐射成分,且采用傅里叶分析法研究了运动与阻力的线性和非线性成分分布。结果表明,波浪绕射增阻受波长的影响不大,当波长接近船长时,船舶的垂荡和纵摇幅值以及波浪增阻均达到峰值,这主要由船体剧烈运动引起的辐射增阻导致,应避免船舶在此工况下航行。

KCS船型浅水操纵水动力计算

以国际船舶操纵性比较研究标准船型KCS为对象,采用一种基于细长体理论的数值方法计算船舶在浅水中以一定的航速航行时的操纵运动线性水动力导数,给出的结果反映出水深和航速的影响;数值结果和现有的经验公式估算结果进行比较,验证该方法的有效性。

KCS标称伴流场的尺度效应数值分析

为了研究标称伴流场的尺度效应,对不考虑自由液面效应的KCS船的粘性绕流场进行研究,并基于RANS方法和SST k-ω模型对包含实尺度的7种不同尺度下的标称伴流场进行数值计算。然后,将模拟结果与试验数据进行对比,进一步分析标称伴流场的尺度效应。结果显示:各半径处平均轴向伴流分数的倒数与雷诺数的对数呈正相关;KCS裸船体桨盘面处的标称伴流场存在2个伴流峰,且伴流峰值会随雷诺数的增加而减小,有利于减小螺旋桨的空泡和激振力;小尺度模型的尺度效应更为明显,且内半径处的平均轴向伴流分数尺度效应问题比外半径处的更为严重。

甘蓝型油菜中KCS6基因的克隆和功能分析

采用基因组步移和RACE(rapid amplification of cDNA ends)技术,从甘蓝型油菜中双9号中克隆到了KCS6基因。甘蓝型油菜中KCS6基因有两个拷贝:BnKCS6c(与甘蓝的mRNA 99%同源)和BnKCS6a(与白菜的mRNA 99%同源)。这两个拷贝的编码区长度均为1 494bp,含有2个外显子,一个长1 045bp,另一个449bp。种子发育初期KCS6基因在角果皮和种子中表达量高,随着种子成熟表达量迅速降低。两个KCS6的转基因都可以在酵母中正常表达,但不能合成超长链脂肪酸,表明酵母中异源表达的KCS6蛋白没有活性,或KCS6蛋白不能以酵母的脂肪酸作为催化底物合成超长链脂肪酸。

甘蓝型油菜KCS13基因克隆与组织表达特异性分析

通过巢式PCR和基因组步移方法,从油菜的基因组中获得一段长度为3 356bp的序列。分析显示,该序列包含了KCS13基因的编码序列和启动子,命名为甘蓝型油菜KCS13基因,其转录区全长为1 587bp,编码区长1 389bp,无内含子,编码一条长462个氨基酸的多肽链。在甘蓝型油菜A、C基因组中都有KCS13基因存在。该基因主要在花蕾中表达,茎、叶和种子中表达稍弱,根中未检测到该基因表达。

低基液氨质量分数对卡琳娜循环系统(kcs-34)理论循环效率的影响

为探究卡琳娜循环系统(kcs-34)的热源进出口温度及质量流量均不发生变化的情况下,低基液氨质量分数a(<0.66)的变化对系统理论循环效率η的影响。通过改变蒸发器工质侧进口温度T8和富氨蒸气氨质量分数b,得出系统理论循环效率η与低基液氨质量分数a之间的关系。结果表明,在b不变的情况下,随着T8的增大,系统最大理论循环效率ηmax增大,a的取值区间呈减小趋势;在T8不变的情况下,随着b的增大,系统最大理论循环效率ηmax增大,系统最大理论循环效率ηmax对应的a值也逐渐增大,并且a的取值区间也呈增大趋势,同时,当T8保持不变并且a<0.36时,系统理论循环效率η会随着b的增大而减小,而当a>0.4时,系统理论循环效率η则会随着b的增大而增大。

新Kalina循环系统(KCS)34的热力学分析

本文提出新Kalina循环即一次抽汽回热式KCS34和分级抽汽回热式KCS34,根据热力学第一定律和第二定律,利用EES软件仿真模拟对该循环进行热力性能分析,并与基本KCS34进行相同条件下的性能对比,研究了抽汽压力、透平进口压力和透平进口温度变化对一次抽汽回热式KCS34性能的影响。研究结果表明:额定工况下,一次抽汽回热式KCS34的热效率为12.33%,比基本KCS34高0.35%;效率为46.07%,比基本KCS34高1.35%。且与一次抽汽回热式KCS34相比,分级抽汽回热式KCS34热效率高0.13%,效率高0.49%。另外,抽汽压力增加,一次抽汽回热式KCS34发电量和效率逐渐降低,热效率在10bar时达到最大;随着透平进口压力增加,一次抽汽回热式KCS34热效率逐渐增加,发电量和效率在30.79 bar时达到最大;随着透平进口温度增加,一次抽汽回热式KCS34热效率逐渐、发电量和效率都增大。

基于CFD的KCS船舶艏部型线优化研究

为实现基于CFD船体型线优化设计,开发了船体型线优化平台,并以KCS船为初始船型,对其艏部型线进行了优化。首先,重点介绍了径向基函数插值的基本原理及其在船体曲面变形中的应用;其次,将该方法与CFD软件及优化算法结合,开发了基于CFD的船体型线优化平台;最后,将该平台应用于KCS船的艏部型线优化设计,获得给定约束条件下阻力性能最优的船体外形。研究结果表明:基于径向基函数船体曲面修改方法是可行的,建立的船型优化平台具有一定的工程应用价值。

Kalina循环系统KCS11的热力学研究

KCS11是一种有效的低温余热发电方式,对其研究具有重要的意义。通过建立数学模型,利用EES软件仿真模拟,对基本KCS11和改进KCS11进行相同条件下热力性能分析和对比,结果证明:改进KCS11比基本KCS11具有更高的热效率和火用效率。

冷前回热式Kalina循环系统(KCS)34g的热力学分析

提出冷前回热式KCS34g,根据热力学第一定律和第二定律,利用EES软件对该循环进行热力性能分析,并与基本KCS34g进行相同条件下的性能对比,研究透平进口压力、氨质量分数和透平出口压力变化对冷前回热式KCS34g性能的影响。研究结果表明:在额定工况下,冷前回热式KCS34g的热效率为11.93%,比基本KCS34g高0.99%;效率为52.26%,比基本KCS34g高4.34%;随着氨质量分数增大和透平出口压力降低,冷前回热式KCS34g热效率、发电量和效率均增大;随着透平进口压力增加,冷前回热式KCS34g热效率逐渐增加,发电量和效率在29 bar时达到最大。

职前教师和在职教师KCS的比较研究——基于问题提出的视角

从问题提出的视角界定数学教师的KCS,构建职前教师和在职教师KCS的比较框架,调查职前教师和在职教师KCS的现状,并从已有知识结构、接受能力、数学思维三个维度考查职前教师和在职教师KCS的差异。研究发现,在职教师对学生已有知识结构的了解程度明显优于职前教师,但对学生的接受能力和数学思维的了解程度,职前教师的掌握情况略优于在职教师。

大白菜KCS基因家族鉴定及在蜡粉近等基因系中表达分析

β-酮脂酰辅酶A合成酶(β-ketoacyl-CoA synthase,KCS)是超长链脂肪酸合成中的限速酶,通过对大白菜KCS基因家族鉴定分析,为揭示KCS在控制大白菜蜡质性状中的具体功能研究奠定了基础。利用生物信息学的分析方法鉴定大白菜KCS基因家族成员,分析其亲缘关系、蛋白质理化性质、染色体定位、共线性关系、基因结构、蛋白保守域结构和基因表达模式。从大白菜全基因组共鉴定到32个BrKCS基因成员分成4个亚组,不均匀地分布在10条染色体上。BrKCS氨基酸长度和分子量的范围分别为181-755 aa和20.54-84.83 kD。共线性分析表明BrKCS5、BrKCS8和BrKCS13等7个家族成员与拟南芥共线性的BrKCS基因发生两倍化,1个家族成员(BrKCS9)发生了三倍化。基因结构分析显示,不同成员编码的氨基酸序列外显子数目及位置存在差异。转录组分析表明,BrKCS5、BrKCS6b与BrKCS10b基因在大白菜不同器官/组织尤其在花器官中可能参与蜡粉的合成。qRT-PCR分析结果验证了转录组数据的可靠性。综上所述,从大白菜全基因组共鉴定到32个BrKCS,其中3个基因在蜡粉近等基因系中表达量高且差异显著,为解析BrKCS基因在控制大白菜蜡质性状中的分子机制奠定了基础。

基于体积力法的全附体KCS型船模PMM运动数值模拟

为高效、精确地求解船舶操纵水动力导数,以全附体KCS型船模为研究对象,基于RANS方程及VOF模型,在star-ccm+平台上采用体积力法模拟螺旋桨作用,计及自由面兴波及航行姿态变化对船模水动力的影响,开展斜航、纯艏摇、漂角和艏摇组合3种平面运动机构(Planar Motion Mechanism,PMM)运动的数值模拟,将横向力Y、艏摇力矩N、横倾力矩K的数值模拟结果与试验结果进行对比,并依照PMM试验的动力学方程,通过最小二乘法拟合和傅立叶积分,将数值模拟结果与试验结果的时历曲线进行分析处理,求得操纵水动力导数。研究结果表明:该方法用于数值模拟PMM运动是可行的;求得的水动力导数中Y′vvv,N′vvv误差略大,其余水动力导数误差均在15%以内。

导入LPAAT和KCS基因对油菜种子芥酸含量的影响

采用农杆菌介导法,以下胚轴为转化受体,将溶血性磷脂酸酰基转移酶(LPAAT)和酮脂酰辅酶A合成酶(KCS)基因导入2种不同基因型(“Drakkar”和“Maplus”)的甘蓝型油菜,共获得247株再生植株,其再生频率分别为15.1%和2.0%。PCR检测和Southern杂交分析证实,外源基因已整合到油菜基因组中,转化频率分别为3.6%和0.7%。种子中芥酸含量因外源基因的导入使零芥酸油菜“Drakkar”提高到10.5%,高芥酸品种“Maplus”提高了5.0%,最高达62.8%。