SnO2薄膜光波导传感元件检测二甲苯蒸气

利用SnO2薄膜光波导传感元件,研究了检测二甲苯蒸气的新方法.采用溶胶-凝胶法制备了SnO2薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件,将该元件固定在光波导气体检测系统,对挥发性有机物蒸气进行检测.实验结果表明,室温下该敏感元件对二甲苯蒸气有较高的选择性响应.对于体积分数为2.5×10-7的二甲苯蒸气,响应和恢复时间分别为5s和36s.该元件具有响应快、可逆性好、灵敏度高等特点.     

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及溴酚蓝(BPB)掺杂PVP复合薄膜光波导元件的气敏特性

分别以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和溴酚蓝(BPB)掺杂的PVP溶液作为敏感材料,用旋转甩涂法制备薄膜固定在K+交换玻璃光波导表面,研制出PVP薄膜/K+交换玻璃光波导敏感元件和BPB-PVP复合薄膜/K+交换玻璃光波导敏感元件并研究其气敏性.选择最佳条件制备的PVP薄膜/K+交换玻璃光波导敏感元件对二甲苯气体的响应较大(1×10-3—1×10-6(v0/v));PVP中掺杂不同浓度的溴酚蓝,确定其最佳浓度制备的BPB-PVP复合薄膜/K+交换玻璃光波导敏感元件,能检测体积比浓度为1×10-8(S/N=2.9)的二甲苯气体,且体积比浓度在1×10-3—1×10-8(v0/v)范围内输出光强度的变化与二甲苯气体浓度之间有良好的线性关系(R2=0.98).     

饮用水中高分子量消毒副产物的检测识别方法

消毒是饮用水处理过程中的重要步骤,但普遍采用的氯系消毒剂在杀灭细菌病毒的同时,能产生大量具有“三致”效应的卤代消毒副产物（DBPs）,严重威胁了饮用水的化学安全.研究人员已在饮用水中陆续检测并识别出700多种DBPs,但这些已知DBPs均为分子量小于800 Da的低分子量DBPs,目前对高分子量DBPs的认识还较为有限.本研究建立了基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）的高分子量DBPs检测方法,发现在基质为2,5-二羟基苯甲酸,阳离子化试剂为三氟乙酸钠,使用三明治法点靶,反射-正离子模式,90%激光强度时,信噪比和信号重现性达到最优,信噪比之和达到了136.2,变异系数（CV）则为4.77%.利用上述方法,在模拟饮用水中检测到5种新的高分子量DBPs.在此基础上,通过同位素模式分析、TOF/TOF串联质谱和数据库验证,建立了针对未知高分子量DBPs的分子式/结构式识别方法,确定新的高分子量DBPs为寡糖羧酸类物质.     

香蕉含VQ基序蛋白基因MaVQ1的克隆与表达

克隆香蕉含VQ基序蛋白基因MaVQ1,研究其序列特征及其在不同激素处理和逆境胁迫下的表达模式.采用RTPCR技术从‘天宝蕉’中克隆了该基因,对其进行生物信息学分析,并利用实时定量PCR技术(qRT-PCR)研究它在不同组织部位和不同激素、不同逆境胁迫处理下的表达情况.结果显示:MaVQ1编码序列(CDS)长为459 bp,可编码一个分子式为C_(732)H_(1164)N_(210)O_(207)S_3、分子量为16 314.76、等电点为10.19的不稳定亲水性蛋白.MaVQ1含有保守的VQ结构域,不含跨膜结构和信号肽,与小果野蕉VQ亲缘关系最近.亚细胞定位预测结果显示MaVQ1主要定位在细胞核.蛋白互作预测结果显示MaVQ1与其他香蕉VQ蛋白以及WRKY互作系数最高.启动子顺式作用元件预测结果显示MaVQ1启动子包含多种光响应元件、激素响应元件和逆境胁迫相关作用元件.转录因子结合位点分析结果显示其启动子上存在大量的ERF结合位点.qRT-PCR结果显示:MaVQ1在不同组织部位中的表达无显著差异,其表达受茉莉酸、脱落酸和低温显著诱导,受高温和干旱抑制.本研究表明,与其他植物VQ类似,MaVQ1的表达受多种激素和逆境影响,暗示其可能在香蕉抗逆防御反应过程中发挥着重要调节作用.(图6表2参33)     

Identification and expression of the COI1 gene family in Camellia sinensis and its expression in oolong tea processing北大核心CSCD

茉莉酸受体蛋白COI1(coronatine insensitive 1)是茉莉酸信号转导途径的重要组成部分,为鉴定分析茶树茉莉酸受体COI1基因家族,预测其潜在的分子功能,了解茉莉酸受体COI1基因在乌龙茶加工中应答胁迫的分子机制,利用生物信息学方法对茶树茉莉酸受体COI1进行家族成员鉴定,氨基酸序列、结构域、基因结构、进化分析以及启动子顺式元件分析,结合实时荧光定量分析CsCOI1基因在乌龙茶加工中的表达.结果显示,茶树茉莉酸受体CsCOI1家族有两个成员,均含有F-box和富亮氨酸重复序列(LRRs)两个结构域;单子叶、双子叶的COI1蛋白各聚一支,且与蜜柑进化关系较近;茶树COI1基因家族两个成员均含有3个内含子,启动子顺势元件主要有胁迫响应元件、激素响应元件以及光响应元件;转录组数据说明茶树CsCOI1基因具有较强的组织表达差异性.实时荧光定量分析表明,CsCOI1a基因在室内萎凋后表达显著上调,且15 min、30 min日光萎凋后CsCOI1b基因的表达水平显著上调,同时茉莉酸含量发生显著变化.本研究推测CsCOI1基因可能通过茉莉酸信号转导途径参与乌龙茶加工中萎凋的胁迫响应过程,该结果可为乌龙茶加工品质调控奠定基础.(图8表2参30)     

龙眼BRI1基因家族的全基因组鉴定及光照响应表达

为了解龙眼BRI1基因家族的生物学功能及响应光照机制,对其BRI1基因成员鉴定、基因结构、蛋白保守结构域、启动子顺式作用元件、互作miRNA预测、不同体胚发生阶段和不同组织器官的FPKM值及其响应光照表达模式等进行分析.结果表明:DlBRI1基因家族包含4个成员,分别命名为DlBRI1-1、DlBRI1-2a、DlBRI1-2b和DlBRI1-3.DlBRI1是一种无内含子基因,无内含子基因在转录的过程中不需要经历内含子的剪切步骤,是响应外界因素的一种快速应答基因.龙眼BRI1蛋白家族为植物富亮氨酸重复类受体蛋白激酶的一种,其在植物激素信号转导和非生物胁迫中具有重要调控作用.龙眼BRI1四个家族成员启动子均含有大量的光响应元件、激素应答元件、非生物胁迫响应元件,表明龙眼BRI1家族基因可能是连接光信号转导与激素信号转导的重要纽带. DlBRI1-3为miR390e的靶基因. FPKM值分析表明,DlBRI1-1和DlBRI1-3在体胚发生过程和不同组织部位中均呈现高表达,推测DlBRI1-1和DlBRI1-3可能在龙眼整个生长发育过程中起到更为关键的作用.荧光定量PCR结果推测,蓝光信号使得miR390的表达量显著减少,导致靶基因BRI1-3的表达量增加,从而影响油菜素内脂从属基因BZR1、转录因子PIF4,进而影响龙眼功能性代谢产物积累.本研究表明DlBRI1具有功能多样性,可能在龙眼响应光信号、激素信号、非生物胁迫及代谢调控中发挥作用.(图8表3参46)     

茶树CSD1基因及其启动子克隆与低温胁迫下的表达

低温寒害严重影响茶树的生长发育状况及成品茶品质,Copper/zinc-superoxide dismutase(CSD)基因在植物抗胁迫响应中起着关键作用.为了解茶树CSD基因(CsCSD)响应低温胁迫的作用机制,以铁观音茶树叶片为供试材料,采用同源克隆结合RACE方法及染色体步移法,获得茶树CSD1基因的cDNA序列(GenBank登录号:KR078346)、gDNA序列及其启动子序列,并对其进行生物信息学分析,同时对低温胁迫处理下CsCSD1基因的表达模式也进行分析.结果显示,茶树CsCSD1基因cDNA全长860 bp,完整的开放阅读框(ORF)长度为459 bp,共编码152个氨基酸;gDNA基因结构分析发现CsCSD1基因由6个外显子和5个内含子构成;CpG岛预测发现启动子区域内存在1个CpG岛,CpG长度为219bp,GC含量为50.3%;CsCSD1启动子上还存在大量的顺式作用元件,包括光响应元件、激素响应元件、胁迫响应元件和其他响应元件;在低温胁迫下CsCSD1基因的表达模式显示,在低温胁迫前期,CsCSD1基因表达上调;随后CsCSD1基因的表达量不断下降.本研究表明,CsCSD1基因能够响应低温胁迫并在胁迫的不同时期发挥不同的作用,推测与低温胁迫密切相关.     

聚丙烯酸钠为结合相的薄膜扩散梯度技术对水中重金属的选择性测量

以聚丙烯酸钠(PAAS)溶液为结合相,透析膜(CDM)为扩散相,使用改进的薄膜扩散梯度(DGT)装置(CDM-PAAS-DGT),研究其对水中重金属离子累积和测量的选择性.结果表明,队AS溶液的最佳使用浓度为0.0030 mol.1-1;PAAS能够选择性的定量累积和测量水中的Cu2+(回收率98.90%)和Cd2+(回收率103.3%);PAAS与Cu2+和Cd2+的条件配位稳定常数(lgK)分别为6.98和5.61;PAAS对Cu2+和Cd2+的累积容量分别为0.416μmol·ml-1和0.498umol·ml-1.     

聚丙烯酸钠为结合相的薄膜扩散梯度技术测定水中CU2+

利用液态结合相的薄膜扩散梯度(DGT)装置,研究了以不同聚合度的聚丙烯酸钠(PAAS)溶液为结合相的DGT装置(PAAS DGT)对Cu2+测量的有效性,测量了不同聚合度的PAAS DGT对Cu2+的饱和累积容量,考察了不同聚合度PAAS(Mw-5×104,PAAS-5E4;M-105,PAAS-E5;Mw-4×106...     

掺铅TiO2薄膜的光催化活性及电化学性能

采用溶胶凝胶烧结工艺在玻璃表面制备铅离子多层掺杂的光催化复合TiO2薄膜,用XRD技术表征了该薄膜的晶型,并用电化学方法测定了该薄膜电极的伏安特性及交流阻抗性能．以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,采用两种不同方式制备的铅离子多层掺杂TiO2薄膜具有很好的光催化活性,最佳掺杂浓度均为0．5％(Pb／Ti原子百分比),PbD0.5掺铅薄膜的最佳光催化降解甲基橙表观速率常数约是纯TiO2的2．52倍．铅离子掺杂TiO2薄膜表现出近表面处捕获光生电子或空穴,随后被捕获的电子或空穴迁移到TiO2薄膜表向参与光催化反应。     

ZnO薄膜光电催化降解乙酰甲胺磷

采用溶胶-凝胶法制备了ZnO薄膜,并通过光电流响应、EIS、SEM、XRD等分析方法对其光电化学性能、表面形貌和结构进行表征.以制备的ZnO薄膜为工作电极对乙酰甲胺磷进行光电催化降解.实验表明,ZnO薄膜电极在UV照射下能够有效地光电催化降解乙酰甲胺磷,加入适量H2O2后具有一定的协同作用.在H2O2浓度为9.908 mmol.L-1,外加电压为1.2 V,支持电解液Na2SO4浓度为0.01 mol.L-1,溶液pH值为5.4的条件下,对0.1 mmol.L-1的乙酰甲胺磷180 min的降解率可达到89.6%.     

中国水仙DFR基因启动子的克隆及功能

为了解中国水仙花青素合成途径关键基因DFR(NtDFR)的表达调控以及中国水仙不能合成花青素的分子机制,采用染色体步移法从中国水仙中克隆NtDFR基因起始密码子上游962 bp的启动子序列.生物信息学分析结果表明启动子序列除包含TATA-box、CAAT-box等基本启动子元件外,还包含光调控元件、植物激素响应元件、胁迫响应元件等多个顺式作用元件.此外,该启动子序列还含有MYB转录因子结合位点.为验证启动子的表达特性,将NtDFR启动子取代植物表达载体pBI121上35S启动子,构建pBI121-pNtDFR::GUS载体,利用农杆菌转化烟草叶片瞬时表达,通过GUS组织染色法确定了克隆的启动子的活性.将中国水仙R2R3-MYB转录因子NtMYB2、NtMYB5分别和pBI121-p NtDFR::GUS共同注射烟草,定量PCR和GUS组织化学染色结果表明NtMYB2和NtMYB5都使NtDFR启动子诱导的烟草叶片GUS颜色变浅以及GUS基因表达量下降,表明NtMYB2和NtMYB5是NtDFR的抑制因子.本研究结果有助于了解中国水仙花青素合成途径的分子调控机制.(图5参34)     

锰离子非均匀掺杂TiO2薄膜电极光电催化测定COD

COD是水体质量评价的一个重要指标,目前对于COD测定方法主要是高锰酸钾法和重铬酸钾法,这些方法的测定工艺相对繁杂.本文采用溶胶-凝胶法分步控制工艺制备锰离子非均匀掺杂二氧化钛的薄膜电极,并用该薄膜作为光电催化电极测定COD.在三电极体系中,比较该薄膜电极与纯二氧化钛薄膜电极对于氧化丁二酸、乙醇、邻苯二甲酸氢钾、α-D-葡萄糖四种有机物的影响.实验结果表明:三电极体系中电子转移的电量与有机物完全矿化所需的化学需氧量(COD)有着内在的关系.在相同的条件下,锰离子非均匀掺杂二氧化钛的薄膜氧化降解丁二酸、乙醇、邻苯二甲酸氢钾、α-D-葡萄糖的速率大于纯二氧化钛薄膜.进一步结合线性扫描伏安(LSV)、阻抗谱等光电化学表征,从锰离子非均匀掺杂引起二氧化钛薄膜光生空穴-电子分离,初步分析了其光电催化活性提高的机理.     

甜橙CsHAC1基因克隆及其在响应柑橘黄龙病侵染过程中的表达

为揭示甜橙组蛋白乙酰转移酶1基因(CsHAC1)在柑橘黄龙病(HLB)侵染过程中的响应机制,利用PCR和RTPCR分别克隆该基因gDNA和cDNA序列,并进行系列生物信息学分析.同时,还对CsHAC1互作蛋白进行预测并研究它们在感染HLB的柑橘中的表达情况.结果显示,该基因编码序列(CDS)全长为5 307 bp,预测可编码含有1 768个氨基酸、无信号肽和跨膜结构的蛋白质.亚细胞定位预测的结果显示CsHAC1主要定位在细胞核.CsHAC1含有ZnF_TAZ、PHD、HAT_KAT11、ZnF_ZZ等多个保守结构域,蛋白互作预测结果显示CsHAC1与ZC3H19L、SUMOs和HAM1L等蛋白存在互作关系.启动子顺式作用元件预测结果显示CsHAC1启动子除含有大量光响应元件外还含有一些逆境(如低温、防御和应激、厌氧等)和激素(如脱落酸、生长素、水杨酸等)相关元件.通过分析CsHAC1及其互作蛋白编码基因在感染黄龙病的柑橘根和叶片中的表达情况发现,CsHAC1在叶片中的表达受HLB诱导,且与HAM1L的表达呈显著负相关.本研究结果表明CsHAC1可能和它的互作蛋白基因一起通过表观遗传调控参与柑橘对HLB侵染的响应.(图9表3参48)     

茶树RING-finger型E3泛素连接酶基因CsSDIR的克隆与表达

蛋白质泛素化修饰广泛参与植物的生长发育及逆境胁迫响应,其中RING-finger型E3泛素连接酶基因salt and drought induced ring finger1(SDIR1)在植物抗逆中具有重要的作用.为了解茶树SDIR1(CsSDIR1)在抗逆应答中的作用机制,采用RT-PCR技术从茶树中克隆CsSDIR1的全长cDNA序列及启动子序列,对其生物信息学特征进行分析,并采用qRT-PCR技术检测该基因的组织表达特异性及在不同逆境胁迫下的表达模式.结果显示,CsSDIR1基因的开放阅读框(ORF)长831 bp,编码276个氨基酸,蛋白质分子量(Mr)为30.085×103,理论等电点为6.54;氨基酸序列分析表明,CsSDIR1属于疏水性蛋白、定位在胞内膜上,与其他植物中的SDIR1相似性较高,在其N-端和C-端分别含有2个保守的跨膜结构域和C3H2C3 RING finger功能域;CsSDIR1与猕猴桃关系最近. CsSDIR1上游启动子含多个与干旱胁迫和盐胁迫响应相关的元件.表达分析显示,CsSDIR1在茎中的表达量显著高于根、叶和花;ABA、干旱和高盐诱导其表达,低温抑制CsSDIR1的表达.根据上述结果推测CsSDIR1基因可能参与了茶树的抗逆响应.     

水稻幼穗分化特异性启动子pRFL的克隆和特征分析

组织特异性启动子能够驱动基因在特定的时期和部位表达,克服组成型启动子启动的外源基因在受体植物中非特异、持续、高效表达所造成的浪费,是基因工程技术最重要元件之一.本研究利用PCR技术从水稻基因组中克隆了幼穗分化特异表达基因RFL翻译起始位点上游2 001 bp的启动子序列,命名为pRFL.生物信息分析显示,该片段含有36个转录起始核心启动子元件TATA-box和多个启动子增强子区顺式作用元件CAAT-box,以及多个光反应调控元件和植物激素响应元件等.将其与GUS基因构建成植物表达载体,导入水稻"日本晴",组织化学染色法检测显示,转基因水稻植株叶片、茎均无GUS显色,花序及发育中的小花有较强表达;荧光定量PCR测定幼穗GUS基因转录活性,显示pRFL驱动的GUS基因表达量比actin启动子驱动的GUS基因表达量高2.9倍.上述结果初步证明了pRFL为幼穗分化特异性启动子.     

铺地榕对不同土壤磷营养水平的生理生态学响应

磷矿废弃地的形成在破坏植被和景观的同时,还导致水土流失和水体富营养化等不良环境影响.本文通过控制实验研究了铺地榕Ficus tikoua对不同土壤磷营养水平的生理生态学响应,以求在揭示植物对高磷条件生态响应的机理上,为磷矿弃地的生态恢复筛选适宜的先锋物种.结果显示,在磷处理质量浓度为0～360 mg·L~(-1)范围内,铺地榕的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素质量分数、可溶性糖和根系生长的相关参数随着磷处理质量浓度的增加而增加,其后则显示出逐渐减少的趋势.植物的光饱和曲线和二氧化碳饱和曲线显示,该物种的光饱和点和二氧化碳饱和点分别为800 μmol·m~(-2)·s~(-1)和1 000 μmol·mol~(-1),表明该物种具有较强的光合性能,且是一种喜阳植物.该物种各器官对磷的吸收能力依次为根>茎>叶,实验中植物体的磷质量分数最高达到植物干物质量的1.13%左右.综合分析表明,铺地榕对土壤磷营养的适应范围较广,吸收固定能力强,是一种潜在的可用于磷矿废弃地治理的先锋物种.     

茶树Ankyrin基因启动子的克隆及其5′UTR内含子功能

为了解启动子在茶树Ankyrin基因(CsAnkyrin)表达调控中的作用,以茶树新品系‘1005’嫩芽为材料,通过染色体步移技术克隆CsAnkyrin基因启动子序列,利用Neural Network Promoter Prediction和PlantCARE在线软件等对启动子序列进行生物信息学分析,将含有内含子和删除内含子的启动子序列(+intron/-intron)分别定向替换pCAMBIA1301表达载体的CaMV35S启动子,构建重组表达载体后分别转化拟南芥,并进行GUS组织化学染色分析.结果显示,克隆得到的CsAnkyrin启动子序列(命名为proAnk)为1 010 bp,含有一个5′UTR(5′Untranslated regions,5′非编码区)内含子.启动子序列除含有启动子核心元件TATA-box和CAAT-box,还存在有激素响应元件、光响应元件、厌氧胁迫应答元件以及大量功能未知或功能特异的顺式作用元件.删除5′UTR内含子后的启动子序列能够驱动下游GUS报告基因表达,保留5′UTR内含子的启动子序列不能驱动下游GUS报告基因正常表达,但是RT-PCR实验结果表明5′UTR内含子在转录后没有被切除,而是和GUS基因一起转录产生融合mRNA.本研究表明,proAnk具有诱导型启动子特性,5′UTR内含子对下游基因正常表达具有负调控作用,且可能是在翻译水平上对下游基因表达产生影响.(图7表1参32)     

微波辅助法制备荧光氮化碳纳米材料及其在游离氯检测中的应用

在220 ℃下借助微波辅助溶剂热法,利用柠檬酸和三聚氰胺制备荧光氮化碳纳米材料(CNNPs),通过多种分析技术表征了制备的CNNPs.基于游离氯能快速猝灭CNNPs的荧光,将CNNPs做为荧光探针用于游离氯的定量测定,其荧光猝灭速度小于1 min;选择性响应实验和干扰实验表明该测定方法具有较好的灵敏度和选择性,游离氯的线性响应范围为0-80μmol·L-1,检测限低至0.22 μmol·L-1.该方法适用于实际水样中游离氯的检测.     

TiO_2纳米棒阵列薄膜的制备及其光催化还原Cr(Ⅵ)

采用水热法在导电玻璃(FTO)上合成具有一维结构的TiO2纳米棒阵列薄膜.用扫描电子显微镜,广角X-射线粉末衍射,紫外可见分光光谱等手段对薄膜进行了表征,研究了不同浓度钛酸四丁酯和水热反应时间对FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜形貌的影响及FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应性能.结果表明,当钛酸四丁酯浓度为0.05 mol·L-1和水热反应时间为20 h时制备的FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜形貌最优,一维FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的性能优于商业化二氧化钛P25制备的薄膜.