耐辐射奇球菌crtI基因缺失突变株的构建及其功能研究

利用PCR方法和体内同源重组技术,对耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中控制色素合成的关键基因———crtI进行缺失突变,成功获得红色色素缺失突变株M61。对突变株分别进行不同剂量电离辐射(IR)和不同浓度过氧化氢(H2O2)处理,结果表明:与野生型菌株R1相比,突变株M61对电离辐射的抗性降低;对过氧化氢的敏感性明显上升,在高浓度H2O2条件下表现异常敏感。HPLC分析结果显示,crtI基因的完全缺失对色素合成途径产生重要影响,导致番茄红素和其他红色类胡萝卜素的合成被抑制。证明crtI基因是耐辐射奇球菌中控制红色类胡萝卜素合成的一个关键基因。为阐明耐辐射奇球菌中类胡萝卜素参与的抗辐射和抗氧化机制奠定了一定基础,为进一步研究类胡萝卜素在耐辐射奇球菌中的合成途径及功能提供了思路。

Mn13(SG)CrTi耐磨钢弥散处理工艺的研究

根据相变理论,提出了一种新型弥散处理工艺,并和已有的两种弥散处理工艺进行了对比。结果表明,与已有的弥散处理工艺相比,新工艺具有弥散效果好、处理次数少、周期短、节能省时和便于推广等特点。

影响多步脱氢酶CrtI功能的关键结构特征探索

在生物体内存在可催化多步连续反应的通用酶,对生物代谢过程具有重要作用。八氢番茄红素脱氢酶(CrtI)作为典型代表,可以催化多步连续脱氢反应,生成番茄红素等具有重要价值的产物。本文以酿酒酵母为底盘研究CrtI的催化功能特征。首先通过组合设计与筛选番茄红素合成路径中的三种外源酶CrtE、CrtB和CrtI,发现CrtI是主要的限制因素,且三孢布拉氏霉菌来源的CrtI (BtCrtI)表现出优异的催化功能。通过生物信息学与蛋白结构分析发现BtCrtI的S311残基是连接和稳定活性中心结构的关键。随后通过分析该位点的饱和突变结果,揭示了该位点的氨基酸残基类型对活性中心结构和功能的显著作用,为酶的设计和改造提供了新的思路。同时发现CrtI的活性差异未对合成路径中的类胡萝卜素的代谢流造成扰动,表明CrtI是番茄红素的产量和纯度的决定因素。

甲基营养菌Methylobacterium sp MB200中crtI基因的克隆及表达

八氢番茄红素脱氢酶(CrtI)催化八氢番茄红素经过4次脱氢合成番茄红素,或者经过3次脱氢合成链孢红素,在类胡萝卜素的生物合成中发挥重要的作用。以甲基营养菌Methylobacterium sp MB200为原始菌株,首先采用转座子突变技术构建部分突变体库共11552株,筛选得到33株颜色发生变化的目的突变体,随后利用分子克隆技术从目的突变体中获得crtI基因的完整ORF,长为1539 bp,编码512个氨基酸。与来自M.populi BJ001、M.chloromethanicum CM4和M.extorquens AM1的crtI一致性均为93%。将crtI与载体pCM80连接得到重组质粒pCM80-crtI,导入原始菌株中得到重组菌MB200/pCM80-crtI。测定原始菌株与重组菌株的CrtI酶活,结果发现,重组菌株CrtI的酶活与原始菌株相比约提高了40%。实验结果为完善甲基营养菌中类胡萝卜素的生物合成代谢途径提供了理论参考。

番茄红素的新型生产途径研究

研究利用PCR技术扩增出Erwinia herbicola的crtI基因,并连接到含强启动子Puc的表达载体pRKR5上构建表达质粒pRKR5-crtI,通过接合转移的方式将其导入光合细菌Rhodobacter sphaeroides突变株TC72中,调控氧浓度诱导工程菌累积红色色素,经HPLC和吸收光谱分析,工程菌中合成的色素为番茄红素,工程菌的生物量(干重)为2.36 g/L,番茄红素含量可达1.52 mg/g,与其他生产番茄红素的工程菌如大肠杆菌和产朊假丝酵母相比,番茄红素产量有一定程度的提高。

亚动态再结晶的软化及临界晶核尺寸

根据形核热力学理论,分析了亚动态再结晶形核的热力学过程,导出亚动态再结晶的临界形核尺寸和形核功均小于动态再结晶的临界形核尺寸和形核功的结论。在变形温度1100℃和变形速率5×10^(-2)s^(-1)条件下对 Cr25Ti 铁素体钢进行双道次热模拟试验,试验验证了上述结论。由于动态再结晶组织中尺寸为 n~*′≤n<n~*的“潜在晶核”参与了亚动态再结晶的形核过程,细化了再结晶组织。

车联网环境下道路交通事故链阻断效率评价方法研究

为了解决车联网环境下道路交通事故链(Chains of Road Traffic Incident,CRTI)阻断系统的阻断效率问题,综合考虑阻断代价的经济性、阻断过程的稳定性和阻断技术的可靠性,并以阻断技术可靠性、阻断过程稳定性和阻断代价经济性作为阻断策略分析指标,率先提出了1种车联网环境下动态的、实时的CRTI阻断效率评价算法。危险源是导致事故发生的根本原因,危险度由危险源决定,且危险度的大小能够反映出事故发生的可能性和严重程度,因此以危险源和危险度为评价指标,将危险源分成两大类,并建立"人-车-路-环境"危险度模型以及综合评价函数模型。通过实时筛选、获取车辆周围的危险源,判断是否需要阻断,寻找最优的阻断策略及阻断节点,并计算阻断事故链前后的危险源和危险度,将获取的阻断前后危险源和危险度代入评价函数模型,获取评价函数取值范围,最后通过分析阻断前后危险度对比以及代价函数的取值,实现对阻断效率的综合评价。结果表明:阻断系统能够将行车危险度基本降到3以下,保证了行车安全,总体使行车危险度降低40%左右,保证车辆处于安全状态,并且阻断CRTI成功率达到了90%以上,表明阻断系统能够阻断CRTI的产生;通过评价函数的综合评价,代价值基本在0~1之间,表明阻断系统的阻断效率较高,可较好地实现对CRTI阻断效率的定性、定量综合评价。

含稀土TiCx增强钛基激光熔覆层组织与耐磨性

采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti6Al4V合金表面成功制备了含稀土CeO2的碳化钛增强钛基激光熔覆层。运用渗透探伤、光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪、电子探针、显微硬度计、摩擦磨损试验机等分析和测试方法研究了碳化钛增强钛基激光熔覆层的成形质量、微观组织、元素分布、硬度和摩擦磨损性能。结果表明,涂层内无裂纹缺陷,仅在层间过渡区分布有少量气孔(孔隙率为1.65%)。涂层中物相主要包括富Ti、Cr元素的β固溶体(CrTi4)、缺位型碳化钛(TiCx)和稀土氧化物(CeO2)。熔覆层各微区的碳化钛形貌存在显著差异,熔覆层顶部和中部区域呈发达树枝晶状和针状,而结合区由针状和小尺寸不发达枝晶组成。碳化钛枝晶中碳元素分布不均匀,一次枝晶含碳量高于二次枝晶。基体相中Ni和Cr元素呈现明显偏析,而Al和V元素分布相对均匀。此外,稀土氧化物CeO2主要分布于TiCx与CrTi4相界以及CrTi4晶粒边界处。与基材相比,尽管TiCx增强钛基复合涂层具有较高的摩擦系数,但其耐磨性显著增加(提高近52%)。熔覆层和基材磨损机制均为黏着磨损和磨粒磨损的复合磨损模式,但熔覆层的磨损程度较轻。