多副本分布式事务处理关键技术及典型数据库系统综述

数据复制是分布式数据库提高可用性的重要手段,通过在不同区域放置数据库的部分副本,还可以提高本地读写操作的响应速度,增加副本数量也会提升读负载的线性扩展能力.考虑到这些优良特性,近年来国内外都出现了众多多副本分布式数据库系统,包括Google Spanner、CockroachDB、TiDB、OceanBase等一系列主流的工业界系统,也出现了包括Calvin、Aria、Berkeley Anna等一系列优秀的学术界系统.然而,多副本数据库带来诸多收益的同时,也带来了一致性维护、跨节点事务、事务隔离等一系列挑战.总结分析现有的复制架构、一致性维护策略、跨节点事务并发控制等技术,对比几个代表性多副本数据库系统之间在分布式事务处理方面上的差异与共同点,并在阿里云环境下搭建跨区域的分布式集群环境,对几个代表性系统的分布式事务处理能力进行了实验测试分析.

Elsa:一种面向跨区域架构的无协调分布式键值存储系统

作为具备高性能和高可伸缩性的分布式存储解决方案,键值存储系统近年来被广泛采用,例如Redis、MongoDB、Cassandra等.分布式存储系统中广泛使用的多副本机制一方面提高了系统吞吐量和可靠性,但同时也增加了系统协调和副本一致性的额外开销.对于跨域分布式系统来说,远距离的副本协调开销甚至可能成为系统的性能瓶颈,降低系统的可用性和吞吐量.提出分布式键值存储系统Elsa,这是一种面向跨区域架构的无协调键值存储系统.Elsa在保证高性能和高可拓展性的基础上,采用无冲突备份数据结构(CRDT)技术来无协调的保证副本间的强最终一致性,降低了系统节点间的协调开销.在阿里云上构建了跨4数据中心8节点的跨区域分布式环境,进行了大规模分布式性能对比实验,实验结果表明:在跨域的分布式环境下,对于高并发争用的负载,Elsa系统的性能具备明显的优势,最高达到MongoDB集群的7.37倍,Cassandra集群的1.62倍.

新城疫病毒毒力分子机制研究进展

新城疫是由新城疫病毒引起的一种能够感染多种鸟类的烈性传染病,尤其对鸡、鹅等常见家禽具有高度的传染性和致死性。NDV属于副黏病毒科副黏病毒亚科禽腮腺炎病毒属,为囊膜包裹的、不分节段的、单股负链RNA病毒。NDV只有一个血清型,根据其长度分为Class I和ClassⅡ2大系谱。NDV基因组含有6个开放式阅读框,分别编码核衣壳蛋白、磷蛋白、基质蛋白、融合蛋白、血凝素-神经氨酸蛋白和大蛋白。此外,在P基因转录过程中,NDV通过RNA编辑机制编码额外的2种非结构蛋白质,即V和W。鉴于新城疫病毒的广泛传播性和高度的致死性,本文着重从NDV毒力的评价指标、NDV的侵入机制与毒力、NDV的复制与毒力、NDV免疫逃避机制与毒力、NDV非编码区基序与毒力5个方面来阐述,以期为深入研究不同毒株间的致病性差异以及进一步防控新城疫病毒奠定基础。

鸭瘟病毒疫苗株基因组复制非必需区的筛选

为探寻鸭瘟病毒(DEV)基因组中的复制非必需区,本研究在已建立的DEV疫苗株5粘粒拯救系统的基础上,利用转座子随机插入技术,将含eGFP表达框架的基因片段随机插入DEV US区,救获两株表达绿色荧光蛋白的重组DEV(rDEV-us7eGFP、rDEV-us8us1eGFP)。将两株重组病毒在鸡胚成纤维细胞中连续传至20代后,通过PCR、荧光表达鉴定分析,结果显示gfp基因能够在重组病毒中稳定存在并正确表达;生长动力学结果表明,重组病毒在CEF中的增殖效率与DEV疫苗株无显著差异。攻毒保护实验结果表明,将rDEV-us7eGFP和rDEV-us8us1eGFP以10~5TCID_(50)的剂量免疫SPF鸭后,其对鸭瘟强毒攻击的保护效率与DEV疫苗株一致,均为100%。本研究成功筛选到DEV基因组中的两个可供外源基因插入的复制非必需区,分别位于us7基因内部及us8与us1基因之间,为以DEV为载体构建相关重组疫苗奠定了重要基础。

中华大蟾蜍和花背蟾蜍染色体同源性研究

本文以培养的中华大蟾蜍（Ｂｕｆｏｂｕｆｏｇａｒｇａｒｉｚａｎｓ）、花背蟾蜍（Ｂｕｆｏｒａｄｄｅｉ）的外周血淋巴细胞为实验材料，采用ＢｒｄＵ标记法和胸苷标记的方法，获得了中华大蟾蜍与花背蟾蜍清晰的高分辨晚复制带，确定了中华大蟾蜍每一染色体的特征性晚复制区；并就中华大蟾蜍与花背蟾蜍的晚复制带纹进行了精确比较，发现中华大蟾蜍与花背蟾蜍的染色体之间具极高同源性。该结果说明：在相同的培养条件下，只要ＢｒｄＵ掺入Ｓ期的时间较为统一，显示复制带的条件基本一致的情况下。

球孢链霉菌质粒pSGL1的性质研究

链霉菌质粒pSGL1是本实验室在球孢链霉菌（Streptomycelglobisporus）中发现的新的质粒，它可以在变铅青链霉菌中复制。用缺失分析确定了pSGL1的基本复制区位于一个2．0kb的片段上。pSGL1能够与pIJ101相容。pSGL1是一个高拷贝质粒，拷贝数约为70～250。在对质粒进行分析的过程中得到的一些衍生质粒如pSGLN和pSGLS3等可以作为新的链霉菌基因克隆载体，并可用于构建新的高效分泌表达的链霉菌载体。

基于GLOBUS的教育网格副本创建策略研究

教育网格是教育信息化的主要发展方向,对教育网格拓扑结构以及副本创建策略进行了研究。在基于因特网的教育网格环境中,基于GLOBUS平台对整个网格系统进行了划分,将其划分为若干个存储子域,在此基础上提出了域内和域间副本创建策略,并对该策略进行了分析与探讨。分析表明,该策略有效地改善了用户访问时间和因特网的带宽消耗。

禽腺病毒江苏株(JS)复制非必需片段的确定

利用PCR方法从一株Ⅰ群禽腺病毒的分离物 (FAVI JS)中扩增出其基因组的两个末端L片段和r片段、ITR片段 ,并分别克隆进pGEM Teasy载体 ,然后将L片段、r片段和ITR片段同时克隆进pHC粘粒载体中 ,获得质粒pHC FAVI r ITR L ,再在该克隆片段中插入增强型绿色荧光蛋白 (eGFP)基因 ,获得转移质粒载体pFAVI eGFP。将pFAVI eGFP转染已被该野生型Ⅰ群禽腺病毒分离物感染了的鸡胚肾细胞进行同源重组 ,通过无限稀释法筛选重组病毒 ,结果获得了表达增强型绿色荧光蛋白的重组Ⅰ群禽腺病毒rFAVI eGFP ,证明位于基因组右末端r片段和ITR片段之间的位点为病毒复制非必需区 。

猪繁殖与呼吸障碍综合征病毒(PRRSV)3′末端非翻译区中调控序列的研究

以北美株PRRSV感染性克隆pCBC2为平台进行反向遗传操作,将3′UTR中的一级结构进行了系列缺失或插入突变,并改变二级结构中的一个保守的茎环结构,构建全长PRRSV突变体克隆,解析3′UTR突变对病毒感染性的影响,旨在界定调控PRRSV3′UTR的启动子序列及二级结构,即复制过程中的最小调控元件。以空斑和Northern blot来研究拯救后重组病毒的复制、转录和生长特性,发现重组病毒感染动力学与亲本病毒无可见差别。结果表明PRRSV3′UTR的5′端可耐受一定数目的核苷酸的缺失(41nt)与插入(23nt)突变,但进一步9nt缺失造成保守的环结构突变后就使病毒失去了感染性。证明了这是3′UTR中控制PRRSV复制过程的的必需序列及二级结构,为进一步解析PRRSV复制过程的调控元件奠定了基础。

海洋鱼类致病菌鳗弧菌MVM425毒力质粒pEIB1复制区域的最小化分析

目的研究pEIB1复制区域的最小化。方法分析已获得的pEIB1复制区域,设计了7种亚克隆方案。结果在7种亚克隆方案中仅pEIB8,pEIB9和pEIB73获得成功,并且3者的复制特性有差别。结论分析pEIB8, pEIB9和pEIB73携带的复制片段的差别,发现pEIB1复制区域1～360 bp存在的4个质粒复制蛋白结合位点(iteron)与质粒复制拷贝数的控制关系密切。

我国北部冬麦区小麦区域试验重复次数和试点数量的优化设计

农作物品种区域试验重复次数和试点数量的合理配置有利于提高试验的成本效率和品种选择效率。本研究分析了2010-2019年期间北部冬麦区小麦品种区域试验的重复次数和试点数量设置的合理性,依据小麦品种试验的信噪比和遗传力水平随重复次数和试点数量的变化规律,提出了重复次数和试点数量的优化设计方案。结果表明:(1)北部冬麦区小麦单点试验的遗传力平均达到0.87,需要的重复次数平均值仅为1.4,说明3次重复可以充分保证试验精确度的需求。(2)北部冬麦区水地组和旱地组小麦区域试验达到0.75的遗传力水平时,需要的试点数量分别为11个和13个,目前有效试点数量分别约为11个和8个,分别达到0.75和0.60的遗传力水平。(3)小麦品种区域试验结果对品种的审定和应用十分重要,而每年都可能有少数试验点因为各种异常情况而报废,为保证试验结果的可靠性,可按H=0.75的水平需求安排试验点数量和重复次数,即重复次数可保持当前的3次;水地组的试点数量可保持在11个左右;旱地组可将试点增加到13个;如要将遗传力提高到0.80的水平,则需约16个试点。

我国棉花品种区域试验重复次数和试点数量的设计

农作物区域试验重复次数和试点数量设置直接影响试验的遗传力和品种选择效率。本研究以2000—2014年期间长江流域、黄河流域和西北内陆棉区国家棉花区试数据为资料,依据各棉区的试验发展现状和试验遗传力随着试点数量的变化,分析重复次数和试点数量设置的合理性,提出各棉区试点数量的设置方案。结果表明:(1)我国棉花品种区域试验采用3次重复是保证试验效率的充分条件;(2)长江流域和黄河流域国家棉花区试现行的试点数量设置已经可以充分满足试验的遗传力要求,西北内陆棉区的试点数也符合遗传力达到0.75的基本要求;(3)由于棉花区域试验对品种的推荐审定和应用十分重要,试验过程中也可能会因田间管理、自然灾害或其他异常情况导致试验报废,为充分保证试验的可靠性,长江流域棉区可保持当前20个左右的试点数量,遗传力即可达到0.90的水平;黄河流域和西北内陆棉区可以分别将试点数量增加到27个和19个左右,遗传力达到0.90和0.85的水平。该结果为国家棉花区域试验的优化配置提供理论依据,也为其他作物区域试验布局提供参考。

一株NSP2蛋白连续缺失48个氨基酸的高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒株的分离及其主要生物学特征的研究

为研究猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)遗传变异特点,本研究在PRRSV流行病学调查中分离到一株PRRSV,该分离株在高致病性PRRSV(HP-PRRSV)NSP2区1 aa+29 aa缺失的基础上,突变为49 aa+29 aa的缺失株,将其命名为Henan-A14(NCBI序列号:KJ819936)。此外,该分离株在MARC-145细胞中的复制能力减弱,即其细胞嗜性有所改变。血清中和试验结果显示5份HP-PRRSV疫苗抗血清均不能中和该分离株,推测其抗原发生了较大变异。为鉴定该缺失是否影响病毒的复制,本研究以HP-PRRSV p Hu N4-F112株的感染性克隆为骨架,拯救出一株在NSP2区相应位置连续缺失48 aa的重组病毒,而该重组病毒在MARC-145细胞中的复制及血清中和试验结果表明,NSP2基因区48 aa缺失既不影响PRRSV的复制效率,也不影响病毒对HP-PRRSV制备的阳性血清中和效率。本研究的结果证明Henan-A14分离株在MARC-145细胞中复制能力的降低,以及病毒抗原中和表位与NSP2中相关的氨基酸缺失无直接关系。该分离株的鉴定为进一步研究HP-PRRSV的变异具有重要的参考价值。

禽腺病毒QU株一个复制非必需区的鉴定

禽腺病毒QU弱毒株属于鸭腺病毒1型病毒,可作为潜在的重组疫苗载体。为确定QU株的复制非必需区,参照鸭腺病毒1型病毒基因组右侧E4区附近序列设计引物,扩增QU株基因组的一段3.4kb片段,插入来自pEGFP-C1质粒的增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因表达盒片段,构建了含EGFP基因的重组质粒pADGFP。采用脂质体介导法,将重组质粒pADGFP与QU株共转染CEF细胞,用96孔板稀释法筛选纯化表达绿色荧光蛋白的重组QU病毒株rQUGFP。该重组毒的生长曲线与亲本毒一致,连续传代后病毒滴度稳定。结果表明,QU株基因组右侧E4区附近一段包括ORF1、ORF8和ORF9三个开放阅读框的区域为病毒的复制非必需区,且插入的EGFP基因可以稳定表达。为进一步以禽腺病毒QU株为载体构建重组疫苗的研究打下基础。

抗HBV多聚酶TP区VH抗体体外可抑制HBV复制

目的:研究抗HBV多聚酶TP区VH抗体抑制HepG2.2.15 细胞的HBV分泌与复制. 方法:用HepG2.2.15细胞分泌的HBV的多聚酶TP区作为抗原,用PCA方法进行VH抗体选择.VH抗体基因克隆到真核表达载体pZeoSV2(+),把载体转化入HepG2.2.1 5细胞而抑制细胞分泌病毒颗粒.荧光定量PCR检测各组细胞HBV DNA含量. 结果:在抗体库中共选择出3个TP区相关抗体.抗TP 区VH抗体可以抑制HepG2.2.15细胞分泌病毒颗粒.加入VH抗体的HepG2.2.15细胞(C组)比没加入VH抗体的HepG2.2.15细胞(A,B组)分泌病毒颗粒明显减少(上清内:3.480±0.32 vs 5.268±0.07,5.105±0.78. P<0.05;细胞内:5.718±0.15 vs 7.716±0.74.7.394±0.97,P<0.05). 结论:抗HBV多聚酶TP区VH抗体可以抑制HepG2.2.15 细胞的HBV分泌与复制.

HBV-前C区基因变异与乙肝病毒复制的相关性

目的研究乙型肝炎病毒(HBV)前C区G1896A变异与乙肝病毒复制的相关性。方法选取38例慢性轻度,57例慢性中度,29例慢性重度的乙型肝炎患者为研究对象。采用突变特异PCR技术检测HBV前C基因nt1896位点突变情况,并对血清中HBVDNA进行测序。同时检测乙型肝炎病毒HBeAg/抗-HBe、HBVDNA定量、肝纤维化指标。结果(1)抗HBe阳性者在单纯变异株感染的慢性乙型肝炎患者中所占的比例(84.61%)高于单纯野生株感染者(24.32%)。(2)随着变异株感染率的增加,HB-VDNA的含量增高。(3)随着变异株感染率增加,肝脏纤维化分期的逐渐加重。结论前C区G1896A变异与乙肝病毒的复制程度相关。

猪繁殖与呼吸综合征病毒5′非翻译区一茎环结构的功能解析

以猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)北美株感染性克隆为平台进行反向遗传操作,利用突变PCR将5′非翻译区(5′UTR)中部分一级序列进行系列突变,以改变5′UTR二级结构中的一保守茎部结构,从而解析PRRSV5′UTR中结构与功能的关系。通过DNA转染MARC-145细胞观察突变体克隆的感染性,并通过免疫荧光及Northern blot来研究拯救后突变病毒的复制、转录特性,以及通过空斑形态学分析突变病毒的生长特性。结果表明,PRRSV5′UTR中保守茎部结构的二级结构与病毒的拯救无直接关系,但其一级核苷酸序列却是PRRSV病毒复制所必需的,作者还找到直接调控病毒复制的核心位点。由此证实了5′UTR中调控PRRSV复制过程的必需序列,为进一步解析PRRSV复制过程的调控元件奠定了基础。

基于Chord网络模型的改进数据复制方法

根据现有复制策略在局部节点故障时数据查找失败率高的缺点,提出一种针对Chord网络的数据复制方法——Rd-Chord(rearranged replication method based on Chord)。利用离散存储的方法,将数据复制到Chord覆盖网根节点前继相对分散的节点中,即使某个甚至几个区域节点全部故障,其他区域依然有数据副本可供使用。同时,为了维护网络结构和key迁移,针对Rd-Chord提出基础更新和定期更新2种更新策略。为了验证该方法的优越性,通过计算机仿真对前继复制、后继复制和Rd-Chord方法进行了大量的比较实验。实验结果表明,Rd-Chord方法能够解决节点区域性故障问题,在保证平均查找效率的前提下,查找失败率降低了近10%,明显优于其他方法。

苏云金芽孢杆菌质粒复制区的分离克隆

Bt-E .coli穿梭载体 pHT315去除Bt复制区 ,构成了一个具有红霉素和氨苄抗性 ,同时具有多克隆位点的只能在E .coli中复制的载体 ,命名为pHT315 - 1。利用 pHT315 - 1,通过部分酶切建库的方法 ,从近 10 0 0 0个重组子中得到 1个Bt复制区。序列测定结果表明 ,该复制区为 5 2 73bps ,已在GenBank注册 ,Accessionnum ber为AY2 7832 4。GenBank核酸序列Blast表明 ,该复制区部分序列与Bt菌株HD2 6 3的复制区ori4 3编码复制蛋白的序列同源性为 98%。 30℃连续培养 72h ,复制区质粒在Bt无晶体突变株HD73cry -中稳定性达 98%以上 ,30h生长曲线也表明 ,该复制区质粒对受体菌株无明显不良影响。

单股正链RNA病毒基因组3'非编码区功能

单股正链RNA病毒数量众多,对人、动物和植物造成很大的危害。病毒基因组3'末端都具有一段非编码区,基因组3'非编码区在病毒的复制过程中发挥着重要的作用。本文简单介绍了单股正链RNA病毒基因组3'非编码区结构的预测、测定和功能的研究方法,并重点概括了不同单股正链RNA病毒3'非编码区一级序列、茎-环结构、假结体、TLS等结构在病毒基因组的复制、转录和翻译中的调控作用以及目前存在的问题。