【摘要】焦化废水是一种典型的有机工业废水，其原水不仅含有大量的难降解有机污染物，如苯系物、多环芳烃、多氯联苯等，还含有重金属、SCN－、CN－等无机组分。焦化废水处理技术基本上以COD、NH3-N、SS、油类等常规指标来衡量其处理。但是，焦化废水经过处理后，其排放的环境效应已经不能单纯用这些传统的常规指标衡量，那些含量低、毒性大的污染物更应该引起环境工作者的关注。最新颁布并且已经实施的《炼焦化学工业污染物排放标准》中将苯、多环芳烃等POPs列入了控制排放名单。而如果要控制焦化废水中这些高毒性污染物的排放，首先要明确这些污染物在焦化废水处理过程的去除特征，这对于进一步研究控制高毒性污染物的处理技术具有重要的参考价值。参照我国优先控制污染物名单，本课题分别选择6种苯系物（BTEX）、19种苯胺类污染物（Anilines）和8种重金属作为焦化废水中高毒性非极性有机污染物、极性有机污染物和无机污染物的代表，以焦化废水三相生物流化床A/O/O和A/O/H/O工艺处理工程为平台，利用气相色谱（Gas Chromatography）、气相色谱－质谱（Gas Chromatography－Mass Spectrometry）和原子吸收（AtomicAdsorption Spectrometry）对工程处理过程中水相和污泥相中的3类典型污染物进行分析，研究了典型污染物在焦化废水处理过程中的去除特征。焦化废水中6种苯系物的含量为15.9-257μg.L-1，其中苯为苯系物中含量最高物种，两期焦化废水中的苯系物各化合物含量比例类似。作为焦化废水中非极性有机污染物的代表，苯系物经过三相生物流化床A/O/O和A/O/H/O工艺处理后，去除率均在86.5％以上。苯的去除率为苯系物中最低者，在两种工艺中的去除率分别为86.5％和88.4％，二甲苯的去除率最高，证明支链的存在有利于苯系物的去除。在工艺过程中，苯系物的主要去除阶段为好氧工艺段，缺氧或者厌氧条件下，生物工艺段对苯系物去除能力有限。焦化废水出水中仍然存在6种苯系物，其浓度为0.581-21.1μg.L-1，但是其含量远低于新颁布的排放标准。研究发现，苯系物的去除是两个因素共同作用的结果，即是生物降解与污泥吸附。由于污泥的良好吸附作用，苯系物在污泥相和水相间的分配系数Kd较高，甚至可以高达2000以上，而且Kd与辛醇水系数Kow呈较好的线性关系。相关性研究表明，苯系物间在水相、泥相的相关关系分别显著。焦化废水中19种苯胺类污染物中苯胺为含量最高者，在两期焦化废水中含量分别为31234μg.L-1和59078μg.L-1。苯胺类污染物在两期焦化废水原水中的组成和含量存在比较明显的差异，证明原煤和工艺的不同对苯胺类污染物的生成具有重要的影响。作为极性有机污染物的代表，苯胺类污染物经过三相生物流化床A/O/O和A/O/H/O组合工艺处理后，苯胺类总去除率大于99％。外排水中主要的苯胺类污染物为苯胺，含量分别为8.56μg.L-1和6.01μg.L-1。污泥相中苯胺类污染物含量较低，大部分低于线性范围下限或检出限。据此可以判断，苯胺类污染物的主要去除途径为生物降解，也表明焦化废水中极性有机污染物的生物降解较非极性有机污染物为易。焦化废水中的Cd、Cr、Hg、Cu、Ni、Zn、Pb和As等8种重金属含量为0.104-81.5μg.L-1。重金属作为无机污染物的代表，重金属在经过三相生物流化床A/O/O和A/O/H/O工艺处理后，出水中浓度明显降低。重金属的去除主要是通过污泥吸附途径，对重金属在污泥中的形态分析发现，不同的重金属在同一工艺段中的形态分布特征，以及相同形态的重金属在不同工艺段中的分布特征都具有较大不同。利用SPSS数学统计软件对重金属的形态分布特征数据进行聚类分析发现，重金属本身特性和工艺条件是其形态分布特征的主要决定因素。

钢管混凝土桥管节点疲劳性能试验研究

刁砚

【博士学位授予单位】西南交通大学

【博士学位授予年份】2012

【摘要】随着我国交通运输事业的进步,钢管混凝土桥作为一种较为新颖的桥型得到了快速发展。近二十年来,已建和在建的钢管混凝土拱桥已经超过200座。然而必须看到,对钢管混凝土桥设计理论的研究相对落后于工程实践,在设计规范方面尤其是针对管节点的疲劳设计不够完善。对钢管混凝土桥而言,管节点是承载荷载的关键部位,也往往是整个结构的薄弱环节。本文根据对国内外钢管混凝土桥疲劳问题的调研,通过理论分析和试验研究相结合的方法,对下述问题进行了研究。一、广泛收集调研国内外钢管混凝土典型焊接节点疲劳研究的相关成果,针对实际工程需求和有待解决的设计问题,提出本文研究的相关课题。二、通过钢管混凝土管节点静载试验,实测了钢管混凝土管节点的名义应力、热点应力,并由此得到钢管混凝土管节点的应力集中系数,同时还建立了精细的三维有限元模型,对试验构件进行应力计算,并与试验实测值进行对比验证。三、针对钢管混凝土管节点的应力集中和应力集中系数进行了研究,分析了应力集中的原因及相应的影响因素,对比研究了空心管节点和钢管混凝土管节点应力集中的差异性,提出了应力集中缓减系数q的概念,并运用APDL(参数化语言)的方法建立有限元模型,再通过NLSF(非线性最小平方拟合)的方法进行多个独立变量的拟合和相关系数的分析得到q的表达式,在空心管应力集中系数公式的基础上提出了钢管混凝土管节点应力集中系数的计算公式。四、通过对管节点模型的疲劳数据进行统计分析,提出了钢管混凝土表面裂纹长度达到3倍壁厚时管节点疲劳失效的判别准则。通过疲劳试验加载与对裂纹扩展的观测,对钢管混凝土节点来说,由于混凝土的约束作用,上述管节点疲劳失效的判别准则是安全的。五、通过基于试验的管节点的应力分析,提出了管节点力学模型和热点区域疲劳裂纹开裂位置的计算公式,该模型可解释空心管和钢管混凝土热点位置转移的力学现象,预测管节点疲劳起裂点的位置,并给出解析解。本文用该模型提出的公式计算了曹娥江大桥疲劳试验模型管节点的开裂位置,与试验结果吻合较好。六、运用传统的S-N曲线法和断裂力学的方法对钢管混凝土管节点的疲劳强度及裂纹扩展寿命进行研究,提出了钢管混凝土相应于空心管(DT类)的疲劳强度修正系数,并由此得到钢管混凝土管节点S-N曲线的修正方程;从断裂力学的角度提出了钢管混凝土管节点裂纹扩展的计算方法,并通过疲劳试验数据确定了裂纹扩展计算公式的参数取值。七、以曹娥江大桥为例,建立了全桥有限元模型,分别运用本文所提S-N曲线修正方程和断裂力学两种方法计算其疲劳寿命,两种方法互为验证,并由此建立钢管混凝土桥管节点疲劳寿命评估流程。

肿瘤细胞靶向抗菌肽嵌合体的设计及其抗肿瘤活性机制研究

刁昱文

【博士学位授予单位】吉林大学

【博士学位授予年份】2012

【摘要】目前肿瘤的治疗手段主要包括手术切除、放射线治疗、化学药物治疗、免疫治疗等。其中化学药物治疗在肿瘤治疗中一直发挥着重要作用,但是其治疗效果却受到其剂量依赖性毒性的影响，往往对患者造成二次伤害。因此，为了减少化学药物治疗的毒副作用，提高其治疗效果，将药物、抗体等有效成分靶向定位于肿瘤细胞的靶向治疗策略已经成为当前肿瘤治疗研究和临床实践的热点。抗菌肽（Antimicrobial peptides，AMPs）中的阳离子抗菌肽（Cationic antimicrobialpeptides, CAPs）具有分子量小、多存在内源性靶点、极易穿透肿瘤细胞膜、提高机体免疫应答、抑制肿瘤血管形成、抑制肿瘤生长和转移等特点。CAPs的抗肿瘤活性具有靶向性，肿瘤细胞和正常细胞的细胞膜组成上的基本差异可以解释CAPs对肿瘤细胞的选择性杀伤作用。虽然天然CAPs可以区别肿瘤细胞和正常细胞，但是不同CAPs对肿瘤细胞的特异性识别能力存在显著差异；此外，部分CAPs对正常细胞有一定的毒性和溶血作用。因此，目前急需通过对CAPs分子进行改造来提高其对肿瘤细胞的靶向性并降低其毒性。本文通过对抗菌肽数据库(http://aps.unmc.edu/AP/main.php)中抗肿瘤抗菌肽进行生物信息学分析，得出净电荷数、疏水性、疏水力矩、两亲性等参数决定抗肿瘤抗菌肽的靶向性能。因此，本研究以以上参数为筛选原则，从本研究室发现的牛蛙抗菌肽中筛选抗肿瘤抗菌肽。因子分析结果显示，净电荷数对于其他参数相对独立，净电荷数分布区域从+1~+5，这一发现就为以改变电荷来进行抗菌肽设计提供了理论基础。Temporin-La是本研究室通过对牛蛙皮肤cDNA文库的筛选所得到的阳离子两亲抗菌肽。Temporin-La属于Temporins家族，对多种肿瘤细胞均有杀伤活性。经过MEGA软件比对分析得到序列中氨基酸的组成特点，总结得到序列模版：F/L/I+L/F+P+L/I/F+L/I/V+G/A+N/S/K+L/F+L+S/N/G+K/G/S+L+L，是典型的α-螺旋结构。根据以上生物信息学分析，将Temporin-La序列中第10位谷氨酸替换为丝氨酸，得到净电荷数为+4的Temporin-Las。RGD肽是一类含有Arg-Gly-Asp氨基酸残基的小肽，RGD肽可以与整合素αvβ3发生特异性结合,抑制肿瘤新生血管的生成并启动肿瘤细胞凋亡。将RGD基序与Temporin-La进行偶联设计得到Temporin-La的三个类似物，分别是Temporin-Las、RGD-La和RGD-Las，应用Antheprot软件和chembiooffice2008进行二级结构和3D结构模拟，结果显示四种多肽均具有α-螺旋二级结构，RGD基序的加入，并不影响抗菌肽部分的3D空间结构。本文采用MTT细胞毒性实验、ZETA电位测定、流式细胞仪检测整合素表达实验、多肽-细胞PULL-DOWN实验、扫描电镜观察和激光共聚焦实时监测实验等体外实验，研究了Temporin-La及其三个类似物对6种肿瘤细胞（人肺腺癌细胞系A549、人结肠癌细胞系SW1116、人胃癌细胞系BGC-823、人宫颈癌细胞系Hela、人肝癌细胞系HepG2和人肝癌细胞系SMMC-7721）的抗肿瘤活性。并重点对比研究了Temporin-La和嵌合体RGD-Las在抗肿瘤活性和机制上的差异。细胞毒性实验结果表明，四种抗菌肽对以上肿瘤细胞均有杀伤作用，呈浓度依赖性，50μg/mL以下对正常细胞无毒性。ZETA电位测定和多肽-细胞PULL-DOWN实验结果表明正电荷是影响抗菌肽和嵌合体与肿瘤细胞膜结合的主要因素，而α-螺旋的两亲性结构则在抗菌肽插入脂质双分子层中起重要作用。因此本文在维持保守氨基酸不变的情况下，在适当位置改变或置换一些氨基酸，对天然抗菌肽进行改造或人工合成具有更高活性的抗肿瘤抗菌肽。嵌合体RGD-La和RGD-Las对整合素过表达的肿瘤细胞具有选择性。扫描电镜观察发现，Temporin-La和嵌合体RGD-Las均具有极强的膜裂解作用，作用时间迅速，但两种抗菌肽作用位置则具有差异。激光共聚焦显微镜实时监测Temporin-La和嵌合体RGD-Las进入肿瘤细胞人肝癌SMMC-7721动态过程，结果显示，两种多肽穿过细胞膜，进入细胞内部的时间和现象无明显差别，随着时间的递增，大量细胞碎片脱落，细胞核明显皱缩。本文通过建立裸鼠人肝癌SMMC-7721原位移植瘤模型，采用小动物成像系统观察实验、体内系统穿透实验、体外肿瘤穿透实验（Ex vivo tumor penetrationassay）和肿瘤组织和正常组织中多柔比星(DOX)定量等实验研究了嵌合体RGD-Las的体内靶向性和与DOX联合用药的协同作用。结果显示，RGD-Las具有良好的肿瘤组织靶向性，尾静脉注射药物30min采样，肝部肿瘤部位可见明显绿色荧光，而其他器官组织未见荧光。同样剂量的Temporin-La和RGD-Las作用于荷瘤裸鼠，RGD-Las作用的裸鼠肿瘤组织的伊文斯蓝渗透能力明显强于Temporin-La。两种多肽对心脏、脾脏、肾和脑均无穿透。嵌合体RGD-Las可以增强化疗药物DOX的肿瘤组织穿透深度。HE染色结果显示，嵌合体RGD-Las经尾静脉注射裸鼠作用24h后，可以引起肿瘤组织坏死，使其成为潜在的靶向抗肿瘤药物。本研究首次建立筛选抗肿瘤抗菌肽的整体分析法，设计并得到具有自主知识产权的肿瘤细胞靶向抗菌肽嵌合体。通过体外实验证实了Temporin-La、Temporin-Las、RGD-La和RGD-Las具有肿瘤细胞靶向杀伤活性，初步阐明抗菌肽嵌合体对肿瘤细胞膜的作用机制；体内实验研究显示Temporin-La和嵌合体RGD-Las具有体内肿瘤组织靶向性，RGD-Las可以增强化疗药物DOX对实体瘤穿透能力。因此，本研究为抗肿瘤抗菌肽在肿瘤靶向治疗上的应用奠定了的理论与实验基础。

社会抗争的治理之道

——以抗争政治理论为视角的研究

刁桐

【博士学位授予单位】吉林大学

【博士学位授予年份】2012

【摘要】社会抗争是社会发展过程中的必然产物，它是一个社会现象，更是一个重要而普遍的政治现象。本文试图以抗争政治理论的视角来研究社会抗争及其治理之道。论文首先通过揭示社会冲突的来源、本质与外部环境探讨社会抗争的产生动因；随后文章论述了社会抗争的目的是获得以政治参与、政治认同为主要内容的政治机遇，借以指明社会抗争的政治面向；然后通过阐释抗争政治理论视域下的民主与民主化过程来分析社会抗争的结果；以上述论证为基础，论文探讨了社会抗争治理的角度，即充分认识国家因素对社会抗争的重要作用，进而从国家的角度对社会抗争予以回应；由于当代中国社会对于社会抗争研究的重要性，论文还以当代中国的经验与反思从现实层面探讨了社会抗争的治理实践；最后，文章补充论述了社会抗争治理的新挑战以及治理社会抗争的突破口。在对社会抗争及其治理的研究过程中，本文采用了抗争政治理论的研究视角，强调国家与社会抗争的互动关系，认为国家因素能够深刻影响社会抗争的产生和发展，社会抗争也能够有效的促进国家的民主与民主化进程。文章指出，健全并完善民主政治制度、选择公平正义的分配原则，是国家对社会抗争的积极回应，可以有效的疏解社会利益冲突，促进和巩固社会和谐与政治稳定。

鸡朊蛋白参与DF-1细胞增殖粘附的功能研究

刁小龙

【博士学位授予单位】甘肃农业大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】【目的】本研究通过克隆禽源U6（cU6）和人源U6（hU6）启动子，构建以绿色荧光蛋白EGFP作为报告基因的真核表达载体，分别比较二者在Hela细胞和DF-1细胞中的转录活性，进一步分析cU6启动子在禽源细胞体外表达系统中的应用潜力；应用cU6启动子构建真核表达载体，建立鸡朊蛋白（ChPrPC）过表达的DF-1稳定细胞系，为进一步探讨ChPrPC影响禽类细胞分化、增殖及凋亡的分子机制提供稳定的细胞模型；参考PrPC的促细胞增殖及粘附的功能，通过分析ChPrPC过表达对DF-1细胞增殖、粘附和侵袭的影响，为进一步阐明ChPrPC生理功能提供依据。【方法】参考已报道的U6启动子序列设计特异性引物，通过PCR扩增和克隆获得cU6和hU6核心启动子序列，构建以绿色荧光蛋白作为报告基因的禽源和人源U6启动子重组表达载体，分别转染Hela和DF-1细胞系，应用倒置荧光显微镜、荧光定量RT-PCR、Western blot、流式细胞术等方法，分别检测不同的重组载体转染Hela和DF-1细胞12、24和36h后荧光阳性细胞数和EGFP表达水平差异；根据本实验室已克隆的鸡朊蛋白基因全长序列设计引物，通过PCR扩增和克隆获得鸡朊蛋白基因ORF核苷酸序列，结合筛选出的高转录活性cU6启动子，构建ChPrPC重组表达载体，转染DF-1细胞，经G418筛选，建立ChPrPC过表达的DF-1稳定细胞系，应用Western blot和荧光定量RT-PCR方法，检测筛选出的DF-1细胞系鸡朊蛋白基因的表达情况；应用细胞粘附实验、侵袭实验、MTT法和流式细胞术等方法检测ChPrPC对DF-1细胞增殖、粘附和侵袭的影响。【结果】（1）以Hela和DF-1细胞基因组DNA为模板，应用3对特异性引物进行PCR扩增，分别获得hU6，cU6-3和cU6-1启动子区约为420bp，464bp和392bp的预期片段，通过NdeⅠ和NheⅠ双酶切，并与PEGFP-N1载体连接，成功构建重组表达载体：pEGFP-N1-cU6-1，pEGFP-N1-cU6-3和pEGFP-N1-hU6，分别转染Hela和DF-1细胞12、24和36h后，U6启动子转录活性检测结果显示，从转染后12h到36h，3种启动子介导的EGFP蛋白表达水平及荧光阳性细胞数呈逐渐上升趋势，但EGFP mRNA转录水平在逐渐下降。在DF-1细胞中，pEGFP-N1-cU6-1和pEGFP-N1-cU6-3载体的EGFP转录活性显著高于pEGFP-N1-hU6（P<0.01），而在Hela细胞中pEGFP-N1-hU6载体的转录活性最高。而且在两种细胞中，pEGFP-N1-cU6-1载体转录的EGFP mRNA水平和荧光强度均高于pEGFP-N1-cU6-3；（2）成功克隆鸡朊蛋白基因858bp和860bp的核苷酸序列，并与含cU6-1启动子的pCDNA3.0和PEGFP-N1载体连接，构建了重组表达载体：pCDNA-cU6-1-ChPrP和pEGFP-N1-cU6-1-ChPrP。分别转染DF-1细胞，建立了ChPrPC高表达的DF-1细胞系： DF-1-PrP和DF-1-EGFP-PrP，Western blot和荧光定量RT-PCR检测结果显示， DF-1-PrP和DF-1-EGFP-PrP细胞的ChPrPC表达量显著增高，分别是对照组的约60倍和70倍；（3）细胞粘附和侵袭实验结果显示，过表达ChPrPC细胞DF-1-PrP对胞外基质的粘附和侵袭能力显著高于空载体细胞DF-1-cont（P<0.01），而DF-1-cont和正常DF-1细胞粘附及侵袭能力无明显差异；流式细胞术和MTT法检测结果显示，DF-1-PrP，DF-1-cont和DF-1细胞的凋亡率分别是1.7%±0.06%，10.24%±0.11%和11.75%±0.24%，DF-1-PrP细胞凋亡率显著低于其它两组细胞（P<0.01），而且过表达ChPrPC的DF-1-PrP细胞增殖速度明显比DF-1和DF-1-cont细胞快。【结论】（1）成功构建了禽源U6启动子真核表达载体pEGFP-N1-cU6-1，pEGFP-N1-cU6-3和pEGFP-N1-hU6，其中cU6-1启动子转录活性最高，可用于禽类细胞的体外表达载体构建，为今后在禽源细胞中进行外源基因表达提供平台。（2）成功筛选出ChPrPC过表达的DF-1稳定细胞系pEGFP-N1-cU6-1-ChPrP和pCDNA-cU6-1-ChPrP，为我们后续研究ChPrPC影响DF-1细胞粘附、增殖及凋亡的分子机制提供条件。（3）ChPrPC参与DF-1细胞增殖、粘附及侵袭的过程，能够促进DF-1细胞增殖和减缓细胞凋亡，并提高DF-1细胞对细胞外基质的粘附及侵袭的能力，为后续研究ChPrPC促进DF-1细胞增殖、粘附和侵袭的分子机制提供参考，有助于阐明ChPrPC的生理功能。

多元价值的均衡：沃尔泽政治哲学研究

刁小行

【博士学位授予单位】浙江大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】当代政治哲学家关注的主要问题,是在坚持基本人权以及平等、自由、宽容、多元主义和正义这些古典自由主义价值的同时,如何找到一种方式,将文化与共同体的共享意义的完整性与多元性给予严肃的探讨。这也是自由主义——社群主义之辩的实质问题。沃尔泽认为,可以通过他所说的社会善的共享理解来实现。共享理解意味着共同体的观念以及自由、正义等其他重要道德观念,是产生并内在的镶嵌于特定的文化及其历史发展之中的。它们并非与某种普遍的人性、自然法或从特定文化中抽象出来的普遍原则相联系。这些共享理解适用于它所产生的文化世界,但并不一定适用于其他的文化世界,除非是以某种最小主义的或稀薄的方式进行适用。他认为,特定的文化价值对表达它们的人们而言,不是次要的而是本质性的。美国当代政治学家迈克尔·沃尔泽拥有一种惊人的跨学科的研究能力,包括社会学、哲学、历史学、伦理学与宗教研究等。他并非传统意义上的政治哲学家。他并不像某些政治哲学家那样,首先提出关于正义的抽象标准或关于好生活的抽象理念,然后再将它们运用于人类共同体之中。相反,他首先考察人类在其共同体之中发展和做出道德决断的丰富多样的方式,然后再根据历史与社会的现实,形成自己的理论关注。沃尔泽的研究领域也很独特,几乎涉及了政治哲学的所有重要领域,包括清教徒的革命、战争伦理、分配正义、复合平等、政治宽容、文化多元主义、公民社会和犹太政治传统等。他认为,政治哲学家的任务是作为社会的批评者去行动,帮助人们形成关于已知事物的更为清晰的观念；是解释特定共同体的共享理解而不是去发现或创造道德原则。沃尔泽同时也是美国最重要的公共知识分子之一,他担任美国左翼杂志《异议》的编辑工作五十余年,他也经常参与美国重大的政治运动和公共辩论。可以说,沃尔泽是一位亲近美国左翼的理论家和活动家,这一点对其思想也产生了重要影响。本文主要采用历史主义的方法对沃尔泽的论著进行解释和研究,这种方法将沃尔泽定位在特定的历史情境中,这样做可以更为清晰的解释和理解他的整个思想。在分析哲学传统之下,很多学者将沃尔泽归入社群主义者的行列,并认为他的思想在本质上是相对主义的和保守主义的。本文认为,社群主义者的标签是具有误导性的。就像沃尔泽本人所承认的,他的思想虽具有社群主义的特征,但他并非社群主义者；如果一定要贴一个意识形态标签,他自认为是一位社会民主主义者。作为一位社会民主主义者,沃尔泽更为关注平等的生活体验而不是哲学分析；他承认自由主义的正义理论是平等主义的,但它们对人们真实平等的实际关注还不够,尤其在社会学、历史学和人类学方面的理解明显不足。本文认为,沃尔泽思想的核心特征是发展一种复合和阐释的思想形态,冲破意识形态的“纯化”,为民主主义、社会主义、自由主义和社群主义的多元价值留下空间。本文的主体部分按照年代的顺序对沃尔泽的主要论著进行了解释和研究,对其思想历程、重要论题以及思想特点进行了呈现。论述的时间跨度近60年,共分4个阶段,基本上是以15年为一个阶段。除引言之外,本文的第一部分主要涉及沃尔泽的早期思想和经历。在这个阶段,沃尔泽主要受到三种传统的强烈影响,并开始形成其思想的一些基本观念。这一部分主要介绍了影响沃尔泽的重要思想和人物以及他的主要思想论题,重点对《圣徒的革命》、《政治行动》和《论义务》等论著进行了解析。在这个时期,沃尔泽思想的中心主题是论证政治行动的意义和重要性。他在这个时期所使用的研究方法深刻影响了他的整个学术生涯,他也一直保持着在该时期所形成的基本理念。第二部分主要涉及沃尔泽在上世纪七十年代和八十年代前半期的论著。在这一阶段,随着《正义与非正义战争》、《正义诸领域》以及一些重要论文的发表,如,“哲学与民主”、“自由主义与区分的艺术”等,沃尔泽的战争伦理、复合平等和分配正义等核心思想开始出现。他也开始成长为一位著名的政治哲学家。在本章中,本文开始注重将沃尔泽的思想置入特定的历史情境中进行理解,逐步解释分析哲学传统对沃尔泽思想的误解。沃尔泽坚持认为,政治哲学家应该解释我们共享的价值,正义应该忠实于特定共同体的共享理解。他的这些主张起始于他对美国激进民主传统和公共辩论的参与。沃尔泽自认为是一位社会民主主义者,他的平等主义更具包容性,也更为注重实际的生活体验和社会学上的理解。本章涉及了沃尔泽的多元主义、复合平等、政治参与、共同体和正义等核心思想,对其思想发展以及阐释和复合的思想形态进行了论述。第三部分主要是沃尔泽思想的巩固和完善,涉及其从上世纪八十年代后半段一直到新世纪的论著。本章集中关注了《阐释与社会批判》和《批判家群体》两本著作以及一些重要论文,后者是对前者所提出的“哲学方法”的“政治论述”。在这个时期,沃尔泽的主要关注在于,面对政治哲学中占主导的平等自由主义和美国政治上的新保守主义,提供一种社会民主主义的应对。沃尔泽并没有否认以罗尔斯为代表的平等自由主义比自由至上的自由主义所具有的进步性,但他一直相信一种普遍主义的理论对推进实质性平等而言意义并不大。平等自由主义对差异政治关注较少,这种自由主义误解了平等的本质。沃尔泽的很多社群主义倾向的理论论述,实际上反映了他对社会民主主义原则的援用,以及从左翼激进民主传统中所汲取的洞见。他在这一时期更为关注公民社会以及文化多元主义社会中的差异的调节问题。此外,他也开始了对犹太政治传统的研究。第四部分主要涉及沃尔泽最近十年的论著。他在这一时期的首要关注是犹太政治传统,并对战争伦理重新进行了反思。他对犹太政治传统的关注似乎更多的是其个人兴趣使然,他对以色列一直保持着浓厚的兴趣并有定期出访以色列的经历；而他对战争伦理的重新反思,主要是由美国所发动的战争和反恐行动等政治现实所激发。最后,本文进一步强调,沃尔泽的思想倾向是对不同传统的融合并反映了其社会民主主义的承诺；与罗尔斯、麦金太尔等同辈的理论家相比,沃尔泽的思想始终保持着对社会和政治现实的关注,并随着社会和政治现实的变化而不断发展。这也是对其思想进行历史研究的一个重要理由。此外,沃尔泽在一定程度上也是美国左翼政治思想的一个重要人物,这也是其思想研究中需要注意的一个方面。第五部分主要阐释了沃尔泽的四位主要批评者的观点以及相应的辩护和回应。沃尔泽的批评者认为,他的思想存在相对主义、保守主义以及缺乏批判性等缺陷。本文主要通过对“不可公度性”、“不可兼容性”以及一种普遍的最低限度的道德模式的分析说明,来为沃尔泽进行辩护。此外,作为这种辩护的继续,本文通过对沃尔泽进行一种语境主义和历史主义的解读,支持其思想中所具有的批判性。本文最后对沃尔泽的思想进行了简要的总结和评价。本文主要对沃尔泽的政治哲学思想进行了历史性研究,相较于简单的哲学分析方式而言,这样的方法可以使我们更好的理解沃尔泽的论著,更合理的把握他的整个思想逻辑。沃尔泽在《异议》杂志的工作,以及作为反越战运动和公民权利的积极行动者,使他参与了类型多样的政治活动。这些活动使其发展了不同于德沃金和柯亨的平等观念,以及不同于罗尔斯的政治哲学观念。沃尔泽早期的大多数论著,主要受到三种思想传统的启发或者试图调和这些传统中相冲突的理念。随着思想的发展,他在这些传统的影响之下,逐渐发展出自己的研究主题。这在一定程度上,也是对这些传统的一种超越。从概念上而言,将沃尔泽视为社群主义者对其思想而言并不合适。这既是因为,它未能认真对待沃尔泽将自己视为社会民主主义者的自我描述,也是因为它低估了沃尔泽试图将社会主义、自由主义、社群主义甚至保守主义的基本洞见相调和的努力。这种调和是沃尔泽思想的一个重要特征。对沃尔泽而言,纯粹的意识形态从来不是政治哲学应该追求的东西,政治哲学应该吸收和利用任何有用的意识形态论证,并应该避免意识形态派系之间的偏见。沃尔泽对政治哲学的最大贡献,是开拓了政治哲学研究的一种不同模式。这一点与当代政治哲学的主流研究方法具有明显不同,这也使得沃尔泽的思想独具一格。他一直强调,他本人既是理论家,也是行动者；既是政治哲学家,也是寻求促进社会民主主义事业的政治行动者；既是学院型的学者,也是公共知识分子。沃尔泽作为一位成功的公共知识分子,既是由于其学术论著的巨大影响力,也是由于其终生致力于公共杂志的编辑工作。因此,他已经指出了一条连通政治参与的政治哲学道路。这条道路超越了纯粹的学术研究,以一种平静、反思但有担当的方式,直接表达日常政治生活中的问题。就这一点而言,美国乃至整个知识界都将长久的受惠于他。

当代中国婚姻伦理的文化建构

刁龙

【博士学位授予单位】南京大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】婚姻伦理作为一种特殊的社会意识形态,是指在特定的社会存在基础上形成的包含婚姻缔结、婚姻维系、婚姻解除等在内的婚姻行为所应遵守的道德规范和道德准则。以物质资料生产方式为核心的社会存在是婚姻伦理的物质基础和决定因素。然而,在“社会存在—社会意识”关系的维度内,文化对婚姻伦理有着更为直接的影响。文化的价值导向决定着婚姻伦理的价值形态并构建出婚姻伦理规范的价值坐标。特定社会的婚姻伦理规范体现了社会文化的价值取向。社会文化的发展和变化也必然导致社会和个人对婚姻的认识和看法发生变化,婚姻伦理也会随之发展和变化。文化对婚姻伦理的价值影响在我国社会的发展过程中有着显著表现。如在我国传统社会中,儒家文化是社会的主导文化,儒家文化是建立在血缘宗族基础上的差序文化,在这样的文化价值坐标下,产生了“父母之命”、“夫为妻纲”、“男尊女卑”等以宗族中的男性为中心的婚姻伦理规范;在近代社会中,变革传统文化、打破人的束缚、学习西方文化成为社会重要的价值坐标,相应地产生了“婚姻自由”、“男女平等”等婚姻伦理规范;新中国成立后,马克思主义成为社会的价值坐标,“爱情”、“责任”、“男女平等”等成为社会的主导婚姻伦理规范;改革开放后,以“功利、自由、主体、理性”为特质的西方现代文化逐步影响中国社会,婚姻伦理呈现出重物质、重个体的特征。就现今中国社会而言,儒家文化、马克思主义文化、西方现代文化、后现代文化等多元文化共存构成了现今中国社会的文化生态和价值背景。各种文化彼此交流碰撞并呈现出“儒家文化在总体弱化态势基础上依然有很大影响,马克思主义文化应有的主导地位弱化,西方现代文化在日常生活中的影响广泛,后现代文化在社会中初现端倪”的文化态势。多元文化形态的并存及不同文化之间的价值矛盾和冲突,使得中国社会的婚姻出现了种种危机。婚姻既要面对传统儒家文化的差序之痛,又要承受现代文化功利至上而带来的物化之控,同时还要面对后现代文化追求价值虚无而产生的婚姻无序之困,以致出现了包办婚姻、物质婚姻、婚外情、换妻、一夜情等一系列婚姻伦理失范现象。针对现今中国社会多元文化所带来了婚姻伦理失范现象,我们需要在多元并存的文化背景下处理好马克思主义文化和儒家文化、西方现代文化、后现代文化之间的关系,重塑马克思主义的主导地位。具体而言,就是要吸纳儒家文化、西方现代文化、后现代文化中有利于和谐健康的婚姻秩序形成的积极因素,抵制其消极因素给婚姻带来的种种不良影响,营造和谐健康的婚姻伦理的文化环境,并以此为价值基础,建构以“爱情原则”、“自由原则”、“一夫一妻原则”、“忠诚原则”、“平等原则”、“补偿原则”为内容,以“个人、家庭、社会”三者有机统一为准则的婚姻伦理体系,希冀能以此解决现今中国社会的婚姻伦理失范问题。与此同时,一定文化价值背景下的婚姻伦理只有融入到具体社会生活之中,内化为人们婚姻中的价值理念以及行为规范,才能更好地解决现今中国社会的婚姻伦理失范问题。为此,在构建以马克思主义为指导的婚姻伦理的基础上,不断建设和完善婚姻伦理得以有效传播的“政府、家庭、学校、中间组织”路径,让婚姻在爱情、自由、平等、忠诚等的价值维度内产生和延续。

基于GreenLab结构—功能模型的油松随机形态结构模拟及个体竞争效应研究

刁军

【博士学位授予单位】中国林业科学研究院

【博士学位授予年份】2013

【摘要】结构-功能模型，是指能明确表达由生理过程和环境因子调控的植物三维结构生长和变化的一类模型。它既考虑了林木的形态结构，又考虑了其生理生态过程，能描述林木各器官的三维动态的生长和拓扑结构的发展，并且可以考虑环境因素的影响。目前该模型主要应用于单木的模拟，缺少在林分层次的应用研究及森林经营的结合。本研究以我国北方主要针叶树种油松(Pinus tabulaeformis)为对象，基于16株实测的油松数据，在GreenLab结构-功能模型框架内，建立了油松形态结构的随机模型，模拟了油松个体在不同发育阶段的随机形态；建立了异速生长的混合效应模型，更真实地反映了油松的异速生长规律和参数在树木之间及内部的变异性；建立了包含竞争和随机形态参数的结构-功能模型，获得了GreenLab结构-功能模型参数与年龄之间的关系规律，定量研究竞争对油松形态及生物量生产和分配过程的影响，并对采伐进行了模拟。1）建立了油松叶面积和比叶面积的估计模型。叶面积和比叶面积是GreenLab结构-功能模型中的重要参数。本文通过winSEEDLE种子和针叶图像分析系统获得油松522个单个针叶的表面积LA、针叶长度L、针叶宽W、针叶周长P，分别建立了以针叶长、针叶宽、针叶周长等形状属性为自变量的叶面积估计模型和以针叶干重为自变量的叶面积估计模型。通过对算术平均法、比估计法、最小二乘法三种方法的比较，得到油松的比叶面积为0.708m2/kg。2）建立了包含随机效应的油松节间异速生长模型。异速生长模型是GreenLab结构-功能模型中的一部分，它可以提供节间的形状参数与比例参数。本研究考虑树木之间以及各级枝枝与枝之间的存在的差异，建立了不同生理年龄的节间异速生长的混合效应模型。通过AIC与BIC指标选出最优的混合效应模型。与基础模型相比，混合效应模型的决定系数R2一级枝节间提高了27.84%,二级枝提高了31.59%,三级枝提高了24.53%，大大提高了节间异速生长模型的精度。通过形状参数和比例参数的随机效应的方差发现,在树木水平节间异速生长的差异性要大于分枝水平，一级枝水平上的差异要大于二级枝，说明随着分枝级别的增加，节间的差异性有所下降。因此需要建立单个分枝和单株木的异速生长模型，更真实地反映油松节间的生长规律和随机效应。3）建立了油松形态结构的随机模型，模拟了油松个体在不同发育阶段的随机形态。树木由于受到环境的影响，形态结构相当复杂，生长过程会出现一些随机性，如芽的休眠、生长、死亡等，分枝的出现的时间以及死亡等。本文主要通过主干及各级枝节间的生长概率、生长节律、分枝概率、分枝的死亡概率以及芽的存活概率等参数来构建油松的随机形态结构，参数的求解主要是通过分枝节间数的均值以及之间的方差等统计量获得；通过参数主干及各级枝节间的生长概率、生长节律结合实测主干及各级枝的节间数，可以得到主干及各级枝的节间数量，通过分枝概率以及分枝的死亡概率得到油松的分枝情况，从而得到油松的形态结构。结果显示随着分枝级别的增加，分枝的生长概率和分枝概率均有所下降，随着年龄的增加，除了主干的生长速度基本不变外，主干及各级枝的分枝概率以及各级枝的生长概率均呈现先增加后减小的趋势，模型可以合理并较为逼真地描述油松的随机形态结构。4）通过拟合不同年龄不同密度油松的GreenLab结构-功能模型，获得了相应的参数，拟合结果表明模型对于主干节间生物量、针叶生物量以及主干节间长度的拟合效果较好，决定系数均在0.7以上。主干节间直径的模拟值比实际值要高，这可能是由于模型对于次生生长汇强参数的估计有所偏差造成的。模型输出了与森林经营直接相关的单木树高、胸径、冠幅以及冠长，其拟合值和实际值的决定系数分别为0.85、0.65、0.82和0.91，拟合效果较好。5）分析了油松GreenLab结构-功能模型参数随年龄的变化规律，建立了油松年龄与结构-功能模型参数之间的关系模型。对油松的结构和生物量生产和分配进行了预测。通过经验模型得到的幼龄到成熟油松的总生物量、树干生物量、枝以及针叶生物量,与由GreenLab结构-功能模型模拟得到相应年龄油松各生物量，二者之间的决定系数分别为0.80、0.56、0.92和0.91,模型的预估效果较好。6)分析了不同年龄不同密度的油松林分竞争单元内对象木与竞争木在形态上和生物量上的差异，包括主干及各级枝最后一个节间的平均长度、平均直径、平均重量、树木分枝的活枝数、死枝数、分枝的总生物量以及其上针叶的总生物量等的；GreenLab结构-功能模型的模拟结果显示，对象木与竞争木的植株投影面积、各节间以及针叶的汇强、次生汇强等参数有很大差异，从而影响了结构-功能模型中生物量的生产与分配，导致竞争木与对象木在形态和生物量方面有很大差异。根据模型输出的形态信息和生物量信息与实测数据检验得到各级枝最后一个节间的平均长度、平均直径以及平均重量的决定系数均大于0.5，分枝的活枝个数的模拟的决定系数为0.93。活枝生物量与针叶生物量的决定系数分别为0.91和0.89，说明GreenLab结构-功能模型可以很好的模拟树木之间的竞争效应。7）建立了经验模型中的竞争指数-生存面积指数与结构-功能模型中的竞争指数植株投影面积之间的关系模型，利用GreenLab结构-功能模型模拟了采伐对形态结构和生物量生产和分配的影响。模拟结果表明：采伐2株竞争木与1株竞争木相比，对象木的总生物量、树高、胸径、冠幅、冠长以及活枝个数的生长量均大于采伐1株竞争木。采伐改变了对象木的植株投影面积，对GreenLab模型中的生物量的生产方程产生影响，增加了树木的生物量的生产，从而导致导对象木的总生物量、树高、胸径、冠幅、冠长以及活枝个数的增加，研究为基于结构-功能模型的森林经营决策提供了方法和依据。

民营企业员工社会责任的战略定位及实施绩效研究

刁宇凡

【博士学位授予单位】浙江工商大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】企业社会责任是20世纪以来显现于管理学、经济学、社会学、伦理学、法学、哲学等学科的概念并重点研究的课题。作为核心利益相关者的员工则是企业社会责任问题的热点研究对象。随着全球社会责任运动的不断推进,20世纪末开始,企业社会责任战略成为企业界和学术界探讨的新议题,其中,关于企业员工社会责任战略的研讨空间较大。历经30多载快速发展的民营企业,目前正饱受“民工荒”和员工流失等困扰,引人和留人成为其进一步发展的瓶颈。学者们通过实证分析认为,问题的根源在于民营企业员工社会责任的缺失。本研究正是基于民营企业员工社会责任的不佳现状,提出应该构建民营企业员工社会责任的战略定位并予以实施的观点,并在此基础上深入拓展。作为一个企业社会责任领域和战略领域的交叉性议题,本文选取民营企业的员工作为研究对象,并从独具中国特色的文化视角出发,以探求在不同文化背景下,民营企业有别于西方发达国家企业的社会责任战略考量。为了达成预期目的,本研究基于中国文化和制度环境背景,采用理论演绎、模型构建、问卷调查、统计分析等方法,重点进行理论推导和实证分析民营企业员工社会责任的战略定位、战略实施及其绩效的维度以及三者的关系,论证民营企业循着超越历史的自然过程中,所逐渐建立的股东-员工协调型发展战略的科学性和合理性。本研究分7章展开论述,主要的研究思路为：第1章引言,介绍论文的研究背景,从而引出研究问题和研究意义,明确研究内容与方法；第2章依次对民营企业社会责任、民营企业员工社会责任和民营企业社会责任战略进行相关文献回顾、梳理及评述；第3章理论推导出本文的核心立论,并构建民营企业员工社会责任战略定位维度框架及假设;第4章分析民营企业员工社会责任战略实施及其绩效评价维度,并提出理论假设；第5章构筑本研究的理论模型并提出相应假设；第6章通过问卷调查及SPSS软件统计分析,验证测量维度及研究假设,考察民营企业员工社会责任的战略维度及其相互关系,并总结研究结果和深入讨论；第7章阐述本文的主要结论、研究创新点、局限点和展望。本研究的主要结论有如下5点：(1)在全球社会责任浪潮和人力资源战略地位凸显的时代背景下依据中国文化弘扬的人文精神、基于资源决定论和核心能力论的企业人力资源战略观,民营企业应该改变“股东至上”的社会责任观为“利益相关者”社会责任观,同时采用适应-预见型战略,调整低劳动力成本的刚性战略定位为股东和员工协调型发展的新型战略。(2)对相关概念维度的重新解构和验证。在企业社会责任战略理论基础上,本文结合民营企业员工社会责任特点、中国文化中的义利观与和合思想,设计并通过因子分析方法验证民营企业员工社会责任的战略定位构成维度,包括和谐劳资关系的责任愿景、企业员工社会责任能力、利益相关者要求、员工社会责任标准。从和合思想和层次责任出发,重新解构民营企业员工社会责任的战略实施维度,包括员工最低权益保障、员工发展共享权益保障、股东和员工沟通机制。基于实现员工和股东利益的目的,构建包括员工满意度、员工核心能力、员工工作绩效和企业经营绩效4维度的员工社会责任战略实施绩效评价体系。(3)通过相关性分析表明,民营企业员工社会责任战略定位与战略实施之间存在正相关关系；民营企业员工社会责任的战略定位与实施绩效之间无显著相关关系；民营企业员工社会责任的战略实施与绩效显著相关。(4)从方差分析结果显示,民营企业的不同发展阶段和企业规模与员工社会责任战略并无明显差异；而不同企业类型的民营企业来说,员工社会责任的战略差异较大。(5)通过多角度分析,本文发现中国文化的和合思想在民营企业员工社会责任战略决策中起到了关键的作用。本文总体结论是：民营企业需要重视员工个人权益问题,采用股东-员工协调型发展的战略定位,才能使员工社会责任表现符合现代企业责任观,提高员工的核心能力,促进企业的可持续发展。本文的主要创新点有如下3点：(1)本文选取民营企业为研究对象,研究民营企业员工社会责任战略问题。目前学术上仍然以西方发达国家的企况为基础,对一般意义上的企业社会责任问题展开相关的理论探讨。本研究从民营企业的企业性质、中国情境下的制度环境、家族文化等特点出发,理论推导出民营企业应该改变低劳动力成本的战略,树立人力资源战略观,采用适应-预见型的股东-员工协调型发展的责任战略。(2)首次把企业员工的社会责任与战略问题有机结合在一起进行研讨。目前,已有丰富的企业社会责任研究成果,企业社会责任战略课题则较新,但专门研究员工社会责任及其战略的较少。所以,本文探索性地解构关于民营企业员工社会责任的战略定位维度、战略实施维度和战略绩效评价体系,并探讨三者之间的关系。其中,在传统的企业绩效研究基础上,提出员工社会责任战略绩效概念,明确民营企业实施员工社会责任战略最终是为了提升员工核心能力、员工满意度、员工工作绩效和企业经营绩效。(3)本文基于中国文化视角,从根本上探寻有别于西方发达国家企业的员工社会责任战略问题。研究表明,民营企业员工社会责任的战略定位不应沿用西方传统理论彰显的股东至上战略,而采纳股东-员工协调型发展战略；民营企业员工社会责任战略中蕴含着中国文化的和合思想。由于客观原因,本文在研究过程中仍存在局限之处。企业员工社会责任的战略问题作为一个重要的新研究热点,目前尚未形成完善的理论体系,尚有大量的问题值得深入探讨和研究。

产学研合作契约类型、信任与知识转移关系研究

刁丽琳

【博士学位授予单位】华南理工大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】自21世纪以来，全球化的经济增长模式已由传统的物质驱动型向知识驱动型转变。作为组织最重要的战略资源，有价值的、稀缺的知识是企业建立和维持竞争优势的力量源泉。从各国发展实践来看，产学研合作是企业获取外部有价值知识，培育技术能力的关键途径。尽管近年来我国产学研合作取得了长足的发展，但对企业技术能力提升的作用并不明显，其原因在于大学、科研机构的知识未能向企业进行有效的转移并转化为企业自身的创新能力。阻碍产学研合作知识转移的因素既有企业内部的因素，如学习动机和吸收能力，也有外部的合作风险因素，如协作绩效风险和机会主义行为风险。企业内在的学习意愿和吸收能力受到市场竞争、知识产权环境、政策法律等诸多因素的影响，其改善是一个相对复杂而缓慢的过程。而在企业既有的学习动机和吸收能力下，通过完善产学研合作的治理机制，降低合作风险，促进知识转移不失为一种可在短期内见效的办法。组织间治理机制包括正式治理机制（典型表现为正式契约）和非正式治理机制（典型表现为信任）。进一步，契约又分为契约协调和契约控制，不同类型契约的目标功能存在差异，对知识转移的作用也不尽相同。研究产学研合作中契约类型、信任与知识转移的关系，对于提高组织间知识转移效率，增强企业自主创新能力具有重要的意义。本文对产学研合作、正式契约、信任和知识转移等领域的相关文献进行了全面系统地分析和总结。在此基础上，本文通过多个案例的探索性分析，探讨了契约协调、契约控制和信任对显性知识转移与隐性知识转移的直接影响，分析了学习意愿和吸收能力在其中的调节作用，并进一步研究了两类契约与信任对两类知识转移的交互效应。基于前面构建的理论模型，本文对相关的因素进行了变量测量，并在我国多个省份进行样本数据的收集，共获得213份有效问卷。问卷分析结果显示，各测量项目均具有良好的信度和效度，符合研究要求。理论假设中，除了2个假设未获支持外，其余均通过统计检验。研究结果表明：（1）两种类型契约对两种类型知识转移的影响不尽相同。契约协调能够促进产学研合作的显性知识转移，但对隐性知识转移没有影响；契约控制有利于加速显性知识转移，但却会阻碍隐性知识转移。（2）信任对显性知识转移和隐性知识转移均能产生显著的正向影响，但对隐性知识转移的影响大于对显性知识转移的影响。（3）企业的学习意愿和吸收能力对契约类型、信任与知识转移的关系基本上具有显著的调节作用。（4）契约协调和信任的共同使用增加了显性知识转移和隐性知识转移，而契约控制和信任的共同使用减少了两种类型的知识转移。本文在现有理论的基础上作了进一步的拓展分析，提出了一些新的角度和观点，对已有研究形成了良好的补充和完善，主要研究贡献归纳如下：（1）从契约治理的角度深入探讨了两种类型契约与两种类型知识转移之间的作用关系，提出了影响显性知识转移和隐性知识转移的不同契约机制，弥补了以往研究由于忽视契约和知识转移的分类而得出的片面结论，进一步丰富了联盟治理理论和知识管理理论。（2）深入分析了两种契约类型和信任对两类知识转移的影响，得出契约和信任对两类知识转移的影响存在差异，而不同的契约类型对两类知识转移的作用不尽相同的结论，进一步深化和扩展了已有研究。（3）论证了两种类型契约与信任对知识转移具有不同的交互作用，为现有研究关于契约与信任存在互补还是替代关系的争议提供了合理的解释，丰富了关系治理理论和知识管理理论。（4）探讨了企业学习意愿和吸收能力对契约类型、信任与知识转移关系的调节作用，完善了已有的理论模型。

无线传感器网络中的定位问题研究

刁英斐

【博士学位授予单位】山东大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】定位问题是无线传感器网络中最基本的问题之一,本文研究的重点是定位问题中的可定位性问题和定位算法问题。对于任一给定网络,并非其中所有节点的位置都可以通过距离测量计算出相应的位置。可定位性问题就是判断一个网络或者网络中的某个节点,在给定的距离约束下,是否可以唯一确定其位置。从图论角度出发,可以得到图的可定位性条件；从解的存在性出发,可以得到代数的可定位性条件。在识别出可定位节点之后,如何来计算这些节点的坐标,尤其是,如何只利用局部信息来计算坐标,就是定位算法所要关心的问题。本文首先利用图的刚性理论,研究了二维平面下传感器网络的可定位性条件以及定位算法。我们给出了一组以簇集为单位的可定位性的充要条件。基于这组条件,我们提出了一种新的序贯式的、以簇为单位的定位算法。该算法从一组锚节点集合出发,序贯式的扩展这个集合,直到所有的可定位节点都被识别出来。该算法可以通过分布式的方式来实现,只需要利用局部信息就可以判断以簇为单位的节点的可定位性。当距离测量带噪音时,该定位算法可以通过求解一个最小二乘的优化问题来计算节点坐标。我们给出了针对此优化算法的一种新的初始化方法,来提高定位精度,并且获得了更好的鲁棒性。接下来,本文还研究了如何利用质心坐标来分布式的计算传感器节点的位置。质心坐标的绝对值可以完全由节点间的距离测量计算得来。使用质心坐标,可以将距离与坐标间的非线性约束转化成线性约束,并且,可以得到一个线性系统来计算节点坐标。但是,引入质心坐标之后,需要面临两个问题：首先,如何只利用距离信息,来判定质心坐标的符号；其次,如何设计一个稳定器,使得计算坐标的线性系统能够保证收敛。在本文中,我们给出了利用距离信息来判定符号的准则,并且,还给出了一个稳定器存在的充分条件,以及如何用集中式或者局部集中式的方法来设计这个稳定器的方法。除此之外,我们还从图的角度和代数角度,分别给出了网络可定位性的充要条件。最后,我们解决了如何利用相对位置信息来对传感器网络中的节点进行分布式定位的问题。当每一个传感器节点都拥有一个独立的局部坐标系,并且可以测量到一定距离和角度范围内的邻居节点的相对位置时,一个传感器网络可以被建模成有向图。从解的存在性角度,我们给出了这一类传感器网络可定位性的代数条件。同时,从代数图论的角度出发,利用有向图的性质,我们发现这一类传感器网络能够被定位,等价于每个节点相对于锚节点来说都应该是2-可达的。基于此,对于一个满足可定位条件的传感器网络,我们给出了如何利用它的局部信息,来分布式的、迭代的计算节点的全局坐标。这一定位算法的收敛同样依赖于一个对角稳定器的设计。我们证明了,该对角稳定器的存在依赖于有向图的拓扑性质。我们定义了一个一般性的框架,并且证明,在此框架下,只要网络所对应的有向图中每个点都是对于锚节点2-可达的,那么几乎一定存在一个对角稳定器使得算法收敛。

我国特大城市生态文明评价指标体系研究

——以广州市为例

刁尚东

【博士学位授予单位】中国地质大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】中国工业化和城市化的发展,城市生态环境问题日益突出,特别是某些问题严重成为影响城市可持续发展的桎梏。譬如,日益严重的城市噪音污染,以及无法控制的汽车尾气污染,人口增长导致的交通拥挤,重大工程和建筑使得绿地面积减少,工业与居民生活污水排放的污染等问题,到了积重难返的地步。随着中国的城市化发展的加速,城市生态环境问题严重影响人们的生活和生存与发展。目前学术界研究的一个热点课题是对城市生态环境问题的城市生态文明研究。研究城市生态文明的问题涵盖很多学科研究领域。城市生态文明的研究不仅是一个理论性的学术问题,而且是实践性很强的现实问题。目前关于城市生态文明建设的研究正在逐步展开,也取得一定研究成果,对于城市生态文明的研究总体上来看,目前还是处于研究的起步阶段,有很多内容和问题需要进一步的研究和探讨。对于生态文明建设的评价研究涉及面很广,评价的指标也千差万别,涉及到多角度、多要素、多学科,建设生态文明衡量标准以及评价指标的确定过程也将是相当复杂和综合性的。而且生态文明的衡量标准和评价指标还面临着地域性和阶段性的问题,在不同的地域条件下,对生态文明的衡量和评价标准也有所不同。由于对评价指标的筛选,目前并没有一个统一的和公认的选取方法。本文根据中国社会科学重大研究课题的研究内容和提纲,选择城市生态文明视觉作为研究目标。研究工作结合其他前辈的研究成果,试图从政策层面、社会经济层面和科学技术层面等三个角度,进行生态文明指标分析,并通过对三个层面的综合分析,确定了生态文明评价的综合指标。主要是以生态文明指数的设计和计算模型的探讨,通过相关的指标和给指标赋值,然后计算生态文明指数作为评价该地区的生态文明状况。生态文明评价指标体系构建是为考核生态文明建设成效的有效方式。其每项指标的确定都应该符合最新的发展理念,满足社会主义基本原则,能够体现建设中国特色现代化发展的阶段性要求。由此可知,要想全面反映出的生态建设仅仅用一两个指标是远远不够的,也是说明不了问题,而是需要反映各方面若干个指标来评价。而生态文明指标的筛选应根据生态文明的内涵和特征,构建的生态文明建设水平的指标体系,需要集合这些能够全面的、系统的、简洁的反映生态文明状况的指标。生态文明建设是一项系统复杂的工程,牵涉面很广,为能高效建设有效管理,能将各个指标有机地结合起来,生态文明建设应遵循以人为本的原则、环境优先的原则和协调发展的原则。同时,从生态文明的研究角度来看,生态文明的建设并非单纯地去征服自然,即可建立美好的环境,需要找的路径是人与自然以及人与人和谐相处,协调发展的可持续的发展道路。本研究就以生态可持续发展理念为出发点,探讨我国生态文明建设,提出了三个假设：“资源节约”假设、“环境友好与生态安全”假设和“制度保障”假设。本文在综合分析国内外前辈在研究生态文明建设相关成果基础上,深入分析研究生态文明指标体系构建,并对指标权重的重要性有了更深刻的体会,并且逐步确定生态文明建设评价机理、研究假设、评价要素和内容分析,并对不同的生态文明评价方法进行分析比较研究,最终分析得出了生态文明指标评价模型。在生态文明指标评价模型的研究基础上,本文根据城市生态文明指标体系设计原则,通过对前人研究理论的进一步分析和理解以及对城市生态文明指标进行反复讨论甄选,分析判断,确定了生态环境、生态经济、民生改善、生态文化、基础设施、廉洁高效等方面的评价指标以及分析了其影响因素,最终确定了城市生态文明评价指标体系。在城市生态文明评价指标体系和指数计算的评价模型的指导下,本文以广州市为例实证研究了针对广州的城市生态文明评价指标模型与方法,对广州市生态文明建设进行了定量评价,进一步推进了城市生态文明评价指标体系的研究。论文整体包含有七章。每一章节力图能够进行合理的衔接,具体的内容包括：第一章,绪论。本章主要是对选题和研究内容与结构的探讨,着重分析了研究的过程和探索的方式方法。从国内外前人研究的具体成果出发,通过分析前人的研究方法、写作手法、以及相应的研究积累。以城市生态文明建设为基础,重点分析城市生态文明评价指标体系的建立问题,同时进一步明确了城市生态文明建设的具体内涵和方法,并指出国内外城市生态文明评价体系的发展趋势和存在的局限性,以及我国需要尽快尽力研究针对不同地区的城市生态文明评价指标体系的迫切性和复杂性。最后阐述了文章的创新点和不足。第二章,生态文明的原理与研究理论。本章主要介绍生态文明的原理与研究理论。生态文明相关理论是本论文研究的理论基础,通过对可持续发展理论、循环经济理论以及城市生态文明理论等重要理论的研究,进一步对城市生态文明进行了明确的界定和特征的描述,为中国国内城市生态文明评价指标体系的研究打下了理论和技术基础,同时本章还涉及到城市生态文明评价指标体系构建的原理,对指标体系设计应该遵循的原则,以及评价指标体系构架和相关的基础数据处理方法。第三章,生态文明评价的指标选择的角度。本章主要介绍生态文明评价的指标选择。考虑到生态文明的衡量标准和评价指标面临着地域性和阶段性的问题,本章根据研究目标并结合前人研究成果从政策层面、社会经济层面和科学技术层面对生态文明指标进行了分析和指标的筛选以及计算公式的确定,并明确了指标选择的相关原则,最终在三个层面的综合分析之上得出了生态文明评价的综合指标,为城市生态文明评价指标选取打下了基础。第四章,生态文明指标评价的模型。本章主要介绍生态文明指标评价的模型。通过对国内外生态文明领域的研究成果分析,选择其中有用的指标并遵守相关甄选原则,逐步确定生态文明建设评价机理、研究假设、评价要素和内容分析,并对不同的生态文明评价方法进行分析比较研究,最终为城市生态文明评价指标体系提供参考模型打下基础。第五章,城市生态文明指标的确定与选择。本章从城市生态文明的基础建设出发,探讨了城市生态文明的构建指标体系原理,并对城市生态文明指标体系的构成要素及其成因进行分析,结合评价指标体系的构建方法,建立体现城市生态文明内涵的指标体系评价模型。第六章,广州市生态文明实证分析。本章主要探究广州市城市生态文明实证分析。本章以广州市生态文明建设现状为基础,借助城市生态文明发展的数据与指标,明确相关影响因素并运用分析建立的城市生态文明评价指标体系具体分析广州市生态文明状况,得出结论,并通过对结论的分析比较提出相应的城市生态文明发展政策建议。第七章,结论与展望。本章提炼和总结论文研究的结论,指出论文研究的不足和有待完善的问题。论文围绕生态文明与社会发展阶段的关系进行研究,并通过对生态文明指标体系的研究和应用分析,以及结合城市的不同类型、规模、发展阶段、城市地位、内涵等具体情况分析研究了建立科学合理城市生态文明评价指标体系的问题。论文的创新点主要的表现在以下几个方面：1、论文是国家社科重大科研项目的一个研究部分,论文选题的研究立足点是基于“我国特大城市生态文明指标评价体系”,首次从我国特大城市的生态文明角度研究相关的问题；2、论文第一次对城市生态文明的指标体系进行比较规范的研究,力图从政府决策层面、社会经济指标和数据层面、科学技术层面的三个方面,确定具体的城市生态文明指标,分析各个指标的含义与影响因子；3、论文第一次以广州市为例,运用所设计的城市生态文明指标评价体系进行分析,参照相关的研究成果,对广州市的生态文明状况进行分析和确定。论文将理论分析与实践环节运用有机结合,研究工作所涉及的理论比较多,相关的分析方法也不尽相同,在具体的研究过程中不能对所有的理论与分析方法都逐一试用和阐述,有些分析也具有一定的局限性。同时,论文尝试以广州市为例进行的模型设计的检验,只是一种探索,不能全面地、系统地验证城市生态文明指标评价模型。作者试图通过研究,探索出一套可以直接使用的城市生态文明指标评价体系和评价模型,有关使用效果和各个城市认可度的问题,有待在今后在具体的实践和进一步的研究工作中验证和完善。

HDAC参与瘢痕疙瘩形成的作用及机制研究

刁建升

【博士学位授予单位】第四军医大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】瘢痕疙瘩是皮肤创伤后引发的以成纤维细胞异常增殖并分泌大量细胞外基质（extracellular matrix，ECM）为主要特征的一种皮肤纤维化疾病，治疗效果不佳，复发率较高，发病机制尚不清楚。近年来研究发现，组蛋白去乙酰化酶（histonedeacetylase，HDAC）活性增高与多种组织和器官纤维化的发生发展密切相关，使用HDAC抑制剂降低HDAC活性可抑制皮肤正常成纤维细胞ECM的合成。同时HDAC活性增高还是多种肿瘤发生的病理机制，使用HDAC抑制剂可以通过激活凋亡信号，使异常增殖的肿瘤细胞生长停滞，诱导其凋亡。所以我们也推测HDAC活性增加可能与瘢痕疙瘩成纤维细胞的增殖和分泌大量ECM密切相关。本课题将研究I型HDAC（HDAC1和HDAC2）在瘢痕疙瘩成纤维细胞中的表达情况，并使用HDAC抑制剂TSA进行体内和体外实验进行干预，以期阐明I型HDAC是如何参与瘢痕疙瘩形成的病理机制，为HDAC抑制剂类药物临床应用预防和治疗瘢痕疙瘩提供理论基础。实验一HDAC1和HDAC2在瘢痕疙瘩成纤维细胞中表达的实验研究目的：本实验旨在研究I型HDAC（HDAC1和HDAC2）在瘢痕疙瘩成纤维细胞中的表达情况，并与正常皮肤成纤维细胞相比较，以期为瘢痕疙瘩提供新的发病机制，及治疗的新切入点。方法：我们首先进行瘢痕疙瘩成纤维细胞与正常皮肤成纤维细胞原代培养。接着通过RT-PCR和western blot方法检测HDAC1和HDAC2在瘢痕疙瘩成纤维细胞中的表达情况，并与正常皮肤成纤维细胞相比较。结果：我们通过RT-PCR方法检测发现，瘢痕疙瘩成纤维细胞HDAC1和HDAC2mRNA的表达均比正常皮肤成纤维细胞明显增高。接着，用western blot方法检测同样证实瘢痕疙瘩成纤维细胞HDAC1和HDAC2蛋白的表达也均比正常皮肤成纤维细胞要高。结论：我们的研究证实HDAC1和HDAC2在瘢痕疙瘩成纤维细胞中的表达明显增高。HDAC1和HDAC2的活性增强，可以使原有的基因表达平衡状态被打破，从而导致细胞增殖、凋亡和纤维化等生物学特征的异常，这可能是瘢痕疙瘩成纤维细胞过度增殖并合成大量ECM的病理新机制。实验二HDAC抑制剂TSA诱导瘢痕疙瘩成纤维细胞凋亡的实验研究目的：HDAC抑制剂TSA可以引起多种恶性增殖的细胞生长停滞，促进其发生凋亡，本实验旨在研究TSA是否可以诱导瘢痕疙瘩成纤维细胞发生凋亡及TSA对细胞HDAC1和HDAC2蛋白表达的影响。方法：首先，我们向培养的瘢痕疙瘩成纤维细胞加入不同浓度的HDAC抑制剂TSA（200nmol/L、400nmol/L、600nmol/L和800nmol/L），运用MTT法检测TSA对细胞活力的影响。然后，通过Hoechst染色和流式细胞仪检测TSA诱导瘢痕疙瘩成纤维细胞发生凋亡的作用。最后，运用western blot方法检测TSA对瘢痕疙瘩成纤维细胞HDAC1和HDAC2蛋白表达的影响。结果：通过MTT法检测TSA对细胞增殖的影响，结果发现随着浓度和时间的变化，TSA抑制细胞的增殖存在量效性和时效性的特点。成纤维细胞对于200nmol/L TSA作用耐受性良好，在600nmol/L和800nmol/LTSA作用下，细胞活力明显下降。随后600nmol/L TSA单独作用瘢痕疙瘩成纤维细胞，通过Hoechst染色和流式细胞仪检测同样证实TSA可以诱导瘢痕疙瘩成纤维细胞发生凋亡。最后，运用western blot方法检测发现600nmol/LTSA处理瘢痕疙瘩成纤维细胞48h后，瘢痕疙瘩成纤维细胞HDAC1和HDAC2蛋白的表达明显受到了抑制。结论：我们的研究证实HDAC抑制剂TSA可以抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞增殖，诱导其发生凋亡，这可能是通过抑制HDAC1和HDAC2的表达来实现的。实验三HDAC抑制剂TSA抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞胶原合成的实验研究目的：本实验旨在研究HDAC抑制剂TSA是否可以抑制TGF-β促瘢痕疙瘩成纤维细胞胶原合成的作用。方法：我们分别通过RT-PCR和western blot方法检测600nmol/LTSA单独作用或者联合5ng/ml TGF-β1蛋白对瘢痕疙瘩成纤维细胞I型胶原（collagen I）mRNA和蛋白表达的影响。结果：通过RT-PCR检测发现，向培养的瘢痕疙瘩成纤维细胞加入5ng/ml TGF-β1，可以促进细胞collagen I mRNA合成，而同时加入600nmol/L TSA后，可以抑制TGF-β1促进细胞collagen I mRNA合成的作用。单独使用600nmol/L TSA后这种抑制作用会更加显著。Western blot方法检测同样证实TSA可以抑制细胞collagen I蛋白的合成。结论：我们的研究证实HDAC抑制剂TSA可以抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞胶原合成，这就为这种已经在临床治疗多种肿瘤的HDAC抑制剂应用于瘢痕疙瘩临床预防和治疗提供实验基础。实验四HDAC抑制剂TSA抑制兔耳增生性瘢痕形成的实验研究目的：已证实HDAC抑制剂TSA能够有效抑制体外培养的皮肤成纤维细胞胶原合成而起到抗纤维化作用，本部分实验拟通过兔耳增生性瘢痕模型验证TSA是否能够在体内实验抑制瘢痕的形成。方法：建立兔耳增生性瘢痕模型。每个兔耳做4个直径为1cm，间距为2cm的圆形全层皮肤缺损创面。每只兔的左耳为TSA治疗组，分别在创面上皮化后创面局部注射TSA，每个创面使用0.02%TSA0.05ml。连续注射1周。右耳为对照组，分别在相同时间点局部注射相同剂量生理盐水0.05ml。术后第23d收集瘢痕标本，进行RT-PCR和western blot检测collagen I和纤维连接蛋白（fibronectin）mRNA和蛋白的表达情况。术后第45d收集瘢痕标本，行HE染色切片计算瘢痕增生指数（scarelevation index，SEI）。结果：TSA治疗组瘢痕比对照组厚度较薄，术后45d时间点其SEI在TSA治疗组明显下降（1.45±0.09vs2.07±0.10），差异有统计学意义。同时，RT-PCR和western blot检测也证实在术后第23d（TSA治疗1周后），TSA可以有效的抑制collagen I和fibronectin表达。结论：我们的研究证实HDAC抑制剂TSA可以在体通过抑制collagen I和fibronectin的合成，有效的抑制兔耳增生性瘢痕的形成。

软化学法合成氧化锰及其催化和电化学性能研究

刁贵强

【博士学位授予单位】广东工业大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】氧化锰材料来源丰富,价格低廉,无毒,且具有独特的结构、优越的离子交换性能、吸附性能及氧化性能,在可充锂电池、吸附材料、磁性材料和催化材料等领域具有广阔的应用前景。本论文主要研究不同结构的氧化锰材料的合成和改性方法,目的是合成具有特定结构和形貌的氧化锰材料及金属掺杂型氧化锰材料,并对其催化活性和电化学性能进行评估,探索氧化锰材料在环境和能源方面的潜在应用价值。本论文分别采用不同的软化学法合成了Birnessite (2x∞), Cryptomelane (2x2), Pyrolusite (1×1),Ramsdellite (1x2),y-MnOOH、Mn2O3,Mn3O4及Ce掺杂型氧化锰Ce-MO等,对其结构、形貌、BET比表面积及表面氧物种等性质进行了表征,主要获得了以下研究结果：(1)以葡萄糖和高锰酸钾为原料,采用改进的溶胶-凝胶法,考察了反应物浓度比、凝胶处理方式、反应时间和焙烧温度等对产物结构的影响,实现了对Birnessite (K,.35Mn02)和Cryptomelane (Ko.27MnO2)型氧化锰的可控合成,并提出了Birnessite和Cryptomelane型氧化锰可控合成机理。结果表明：通过不同凝胶处理方式对凝胶中间体K+含量或葡萄糖的浓度进行控制,可获得不同的中间体(MnC03和MnOx),进而实现对Birnessite和Cryptomelane型氧化锰的可控合成。其他反应条件,如反应物浓度比、焙烧温度和反应时间等对产物的结构影响较小。此外,本文首次将层状Birnessite型氧化锰催化剂应用于二甲醚(DME)催化燃烧体系。结果显示Birnessite型氧化锰表现出了相对较好的催化活性,而Cryptomelane型氧化锰催化剂的催化活性较优。(2)利用Birnessite氧化锰结构的可变性对其进行改性：以Birnessite型氧化锰为前驱体,通过酸化-水热-焙烧处理可以分别得到Birnessite-H型氧化锰、Y-MnOOH、 Cryptomelane型氧化锰、Pyrolusite型氧化锰、Mn2O3和Mn3O4。结果表明,在不同的气氛和焙烧温度下,所得的产物呈不规则类球形貌或棒状形貌。考察了上述不同类型的氧化锰对二甲醚催化燃烧反应的催化活性,催化活性顺序为：Cryptomelane型氧化锰>Mn3O4>Mn2O3>Pyrolusite型氧化锰。通过水热处理制得的氧化锰催化剂活性较优。(3)采用简易的水热法制得了具有不同隧道尺寸的Cryptomelane、Pyrolusite和Ramsdellite型氧化锰,并考察其催化活性。不同结构的隧道状氧化锰催化剂上,二甲醚催化燃烧活性不同,可能与其隧道尺寸、比表面积、Mn物种的还原性及晶格氧的流动性有关。不同结构的催化剂活性顺序为：(2×2)Cryptomelane>(1X2) Ramsdellite>(1×1)Pyrolusite型氧化锰。(4)为进一步改善Birnessite和Cryptomelane型氧化锰的催化活性,分别由Birnessite和Cryptomelane型氧化锰为前驱体,采用离子交换法和浸渍法制备一系列Ce掺杂型氧化锰Ce-MO催化剂。着重考察了Ce掺杂含量、催化剂的结构、制备方法、比表面积、氧化还原性质、氧物种等对DME催化反应性能的影响；探讨了Ce掺杂对Birnessite和Cryptomelane氧化锰催化剂催化活性的促进作用。活性测试结果表明由Cryptomelane型氧化锰为前驱体,采用浸渍法制得的Ce-Cry-ex催化活性最优,起燃温度T10和完全燃烧温度乃。分别为135℃和145℃。(5)为拓展Birnessite型氧化锰材料的应用范围,对Birnessite型氧化锰的电化学性能进行了初探。采用多元醇还原法,在温和条件下快速合成了具有大比表面积(137.2m2/g)的Birnessite型氧化锰。电化学测试结果表明,Birnessite型氧化锰的初始放电容量为120mAh/g,经19个允放电循环后,放电容量衰减为52mAh/g。为改善Birnessite型氧化锰的电化学性能,采用改进的多元醇法,一步合成了比表而积约为329m2/g的LiMn2O4材料。LiMn2O4材料的电化学性能优于Birnessite型氧化锰,其初始放电容量为170mAh/g,经19个循环周期后为70mAh/g。此外,本文还尝试采用改进的多元醇法制备Mg掺杂的Birnessite型氧化锰。

基于稳定氧化锆和氧化物电极的混成电位型车载气体传感器的研究刁泉

【博士学位授予单位】吉林大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】近年来世界各国不断强化了汽车尾气排放标准，因此，急需开发基于钇稳定氧化锆（yttria-stabilized zirconia，YSZ）和氧化物电极的高性能车载氮氧化物和氨气传感器。对于该类传感器，氧化物敏感电极材料的组成和微观结构是决定传感器性能的重要因素，同时器件结构和工作条件等也有重要影响。本论文从氧化物电极材料设计入手，制备了一些复合氧化物，同时利用烧结温度来调控氧化物电极微结构，进而研究氧化物电极材料的组成、结构与NOx和NH3敏感特性的关系。首先，论文第一章主要介绍了固体电解质及其在传感器领域的应用，并着重介绍钇稳定氧化锆传感器的研究现状。其次，在论文第二章着重研究W/Cr二元氧化物作为敏感材料对NO2的敏感特性。我们采用聚合物前驱体法合成一系列W基复合氧化物，以它们为敏感电极材料制作了YSZ基混成电位传感器。并着重研究了不同配比的W/Cr氧化物，通过改变器件制作过程中的烧结温度来改进敏感电极的微结构以优化器件的性能。在不同W/Cr投料配比的实验中，当两者比例为3：2时，最终合成的材料Cr2WO6/WO3对NO2的响应值和灵敏度最大。我们选取该比例的材料研究了器件不同烧结温度对电极的微结构的影响，其中1000oC烧结的条件下，器件的灵敏度最高，对100ppm NO2的响应值能达到51.6mV，响应恢复时间在20s内。通过分析认为电极的微结构起主要作用，由于WO3的部分升华使电极形成了多孔结构有利于气体的穿透，进而促进三相界面处的电化学反应，导致对NO2高的灵敏特性。随后我们对器件的耐湿性进行了测试，在10%-90%的相对湿度范围内，器件的响应基本上不受影响。论文第三章，采用聚合物前驱体的方法，制备了具有尖晶石结构的MnCr2O4，使用TG-DSC，XRD，BET以及SEM等测试方法来分析不同烧结温度对材料的形成与结晶的影响。通过电化学极化曲线和阻抗测试，从混成电位理论的角度分析敏感电极的电化学催化活性与三相界面处化学反应对器件敏感性能的影响。实验中我们分别使用800oC，900oC，1000oC，1100oC和1250oC烧结的MnCr2O4材料为敏感电极制作了YSZ基平板型器件并对它们进行了NO2敏感特性测试，结果表明使用1000oC烧结的材料为电极表现出了最好的敏感特性。器件对100ppm的NO2响应值为73mV，灵敏度为44.5mV/decade，同时对其它干扰气体的响应值非常小，不及其对NO2的10%。通过对传感器电极的结晶与形貌分析，结合器件电化学极化曲线，复阻抗等实验数据，从混成电位理论的角度解释了其优异的敏感特性。我们认为在800-1000oC，随烧结温度的升高生成纯的MnCr2O4，此时材料自身的电化学催化活性起主要作用；当温度超过1000oC后，纯的MnCr2O4已经得到，此时电极的微结构起主要作用，升高温度造成电极材料聚集，减少了三相界面上的电化学反应位点，对敏感特性造成不利影响。综上，1000oC的烧结条件下制得的MnCr2O4表现出最优的性能。另外，我们又对该器件的重复性等方面进行了测试，结果表明其是一种有潜力实用化的车载NO2传感器。论文第四章主要研究车载NH3传感器。使用聚合物前驱体的方法，我们制备了一系列钨酸盐，发现了CoWO4作为氨气传感器的潜在价值：高的灵敏度对100ppm的NH3响应值为-51mV，快速的响应恢复速度（两者都不超过5s），测试浓度范围可以达到50-1000ppm。通过对其电极表面形貌的表征和分析，电极的微观形貌为包覆微小颗粒的棒状结晶，其对器件的敏感特性起重要作用。其选择性虽然有些改进，但是仍旧不够优异。车载氨气传感器领域的挑战依然很大，尚需继续努力探索。最后，论文的第五章是总结与展望。

新型永磁双馈发电机及其控制策略研究

刁统山

【博士学位授予单位】山东大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】随着风电机组容量的扩大和并网要求的不断提高,能源和环保成为关系到全球可持续发展的重大问题,能源的高效利用和可再生能源的开发变得尤为重要。风力发电是目前既节能又环保的一项可再生能源利用技术。然而随着风电装机容量不断增加,风力发电在整个电力系统中所占比重越来越大,风电系统与电网之间的相互影响也越来越明显。由于风力发电系统大多分布在地形复杂、气候条件多变的偏远地区,并网的距离较远,且线路较长,因而电压波动也较大。此外,风速的随机性导致风力发电系统在电网故障发生时更容易产生震荡现象。为了解决这些问题,在实际的并网风力发电系统中就必须要求并网风力发电机组具备故障情况下低电压穿越能力,控制策略必须保证系统在电网故障时能够不间断运行,防止风力发电系统发生脱网,影响电力系统的稳定运行。双馈感应风力发电机的相关研究很多,但主要集中在电机的控制策略的研究上,在电机本体的结构上有所创新和发展是比较困难的,如果从这方面入手,改善双馈发电机的运行性能,具有重要意义。本文主要以现有双馈型风力发电机的研究为基础,从双馈风力发电机本体结构和控制策略两方面同时入手,对传统的双馈风力发电机的结构进行了创新,提出了一种新型永磁双馈风力发电机。以电机的瞬态数学模型为基础,全面、深入地研究了该新型电机的结构、控制策略和动态性能。针对新型双馈发电机本身的结构特点,提出了相应的并网控制策略。论文的研究内容主要有以下几个方面：1、在分析永磁感应电机结构和工作原理的基础上,提出了新型永磁双馈发电机(permanent magnet doubly fed induction generator, PMDFIG)。首先进行了二维有限元电磁场仿真研究。建立了永磁双馈发电机三相静止坐标系和任意坐标系下的数学模型,在此基础上,构建了基于同步旋转坐标系下的永磁双馈电机的数学模型。建立了网侧变换器的数学模型,建立了转子侧变换器传统的双闭环矢量控制策略,从而为故障情况下永磁双馈风力发电系统的控制策略的有效实施提供了理论基础。稳态并网运行仿真分析验证了所建立的PMDFIG本体数学模型的正确性,并证明了在电网正常运行情况下PMDFIG风力发电系统比传统双馈风力发电系统并网运行的优越性。2、研究了电网电压骤降故障下永磁双馈发电机系统性能、动态建模与不间断运行能力的控制设计,主要包括：分析了PMDFIG在电压骤降情况下风力发电系统的动态过渡过程,采用计及定子励磁电流变化的转子侧变换器控制策略,采用加入负载电流前馈补偿和电网电压前馈控制双闭环的网侧变换器控制策略。建立了该发电系统的动态控制仿真模型。动态仿真结果表明,与传统双馈发电机相比,电压骤降情况下PMDFIG系统能减小电网扰动过渡过程中发电机定转子过电流,从而降低对电网的冲击。仿真结果验证了所提出的计及定子励磁电流变化的转子侧变换器控制策略比传统双闭环控制策略在电网电压小幅跌落时的有效性。3、当电网电压不平衡比较严重且发电机未采取相应的控制措施时,发电机将不得不与电网解列,这将影响电网运行的稳定性。因此在产生电压不平衡故障时,维持永磁双馈风力发电机与电网的稳定性是非常必要的。本文从不平衡故障下的电机数学模型出发,利用正负序分量分解法,推导了永磁双馈风力发电机在电压不平衡故障状态下的功率和转矩方程,根据永磁双馈发电机电网不平衡故障状态下的控制目标,通过仿真验证控制策略的有效性。4、为了提高电网电压严重跌落故障下双馈发电机的低压穿越性能,研究了新型永磁双馈发电机新型的低电压穿越控制策略。首先研究了PMDFIG的传统Crowbar控制方式,分析了影响Crowbar控制电路的参数,确定了Crowbar控制电路电阻值的选取方法。建立了PMDFIG低电压穿越的Crowbar控制模型并进行了仿真分析。对永磁双馈发电机在电网电压严重跌落时,提出了计及定子励磁电流变化的永磁双馈发电机零转矩控制策略,分别采用传统Crowbar控制和计及定子励磁电流变化的零转矩控制策略进行了对比仿真。仿真结果表明,计及定子励磁电流变化的零转矩控制策略能够改善永磁双馈发电机低压穿越运行能力。

用数学建模方法评价存储系统性能

刁莹

【博士学位授予单位】哈尔滨工程大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】作为信息化时代的重要资源，存储系统具有重大的实用价值。随着数字信息的爆炸性增长，大数量的用户群和种类繁多的应用导致了人们对大容量信息存储系统的需求。为了方便许多资源的使用，发展存储系统是首选的普遍的途径，所以存储系统是应用广泛的，并且在迅速地发展。在当今存储系统中，由于I/O性能是存储系统性能不可或缺的一部分，因此如何构造一个高性能、低能耗、适合不同应用的I/O系统就成为了一个重要的任务。存储系统的性能无论是对存储系统自身还是基于存储系统的应用都是至关重要的。其中I/O性能是评价存储系统的重要指标，对存储系统I/O性能的研究具有很大的理论和实用价值。目前计算机的I/O性能已经成为严重制约系统整体性能的瓶颈，所以I/O性能的分析与优化方法对于提升I/O性能就显得尤为重要。近年来，排队论方法已经成为分析和探讨存储系统性能的主要方法，因此本论文以排队论为主要工具来分析和研究有关存储系统I/O方面的性能。如今，在大规模存储系统中，由于数据的增长和大量存储设备的存在，使得几乎每天都会有存储设备发生故障，因此，存储设备的可修性也成为一个必须考虑的因素。影响存储系统性能的因素很多，本论文分析和研究的重点是前端排队方式对整个存储系统的影响。已有很多专家分析和研究了存储系统的总体特征，因此，本论文主要分析一些局部特征，而且是针对存储系统I/O的问题建立相应的模型来分析I/O的服务设备、结构布置、运作模式等等。本文使用排队论和拟生灭过程相结合的方法分析了I/O性能，主要是通过排队论的一些指数分布和拟生灭过程的Q矩阵方法，例如假设服务效率等参数服从负指数分布，提出了矩阵模式的分析方法，总结了I/O运行的具体相关性能指标表达式。然后进行仿真，经过多次仿真得到参数之间的规律关系，将用来仿真的数据用于I/O具体的操作过程中，最后总结I/O不同情况的操作规律以及所有运作模式的普遍规律，所得结果为I/O性能评价以及调度策略的确定提供了的依据。缓存是影响存储系统性能的重要因素。本文提出一种符合局部性原理的访问序列生成过程。这个过程具有局部性、延续性和突变性等良好性质，并且可以通过几个参数的设置控制以上各性质的强弱，生成符合各种访问模式的数字流，并对比各种缓存替换算法的优劣。在此方法的基础上，针对应用服务器和存储服务器构成的一个二级buffercache结构进行了研究。现有的ULC（Unified Level-Aware Caching）机制可有效解决多级缓存的数据冗余及在存储服务器端缓存的访问弱局部性问题。但是当存储服务器连接多个应用服务器时，ULC采用LRU策略为各应用服务器在存储服务器端分配缓存容量，该方法不能使存储服务器端缓存资源的边际收益最大化，为此本文提出一种多应用共享缓存的二级buffer cache动态分配策略MG-ULC（Marginal Gain-based ULC）。该策略以ULC机制为基础，根据各应用的访问模式在二级buffer cache的边际增益动态分配缓存容量。实验结果显示，随着各应用服务器访问模式的变化，MG-ULC能比ULC更合理地分配二级缓存，从而实现更高的缓存利用率，使存储系统性能进一步提升。I/O负载是影响存储系统性能的重要因素，响应时间是反映存储系统性能的重要指标。为了提高存储系统的性能，本文对I/O负载的特征参数和响应时间进行了研究分析。为实现根据I/O负载的一些特征参数预测系统响应时间的目的，本文利用灰色系统理论和BP人工神经网络相结合的方法建立模型，确定了特征参数和响应时间之间的非线性关系，利用disksim得出trace数据，进行仿真，并将预测结果和单纯使用灰色和神经网路预测的结果进行比较，突出其优越性。由于考虑的因素不同，本文又结合BP神经网络和马尔科夫链，建立了一种新的用于I/O负载的预测模型BP神经网络-马尔科夫链预测模型（BP-MC）。通过对训练样本的学习，利用BP神经网络实现了对负载时间序列的滚动预测，同时得到了实测值与预测值的相对误差。在此基础上利用马尔科夫链对相对误差进行修正，有效的提高了预测结果的精度。将该模型应用于存储系统I/O负载预测中，结果表明该模型预测精度高，为存储系统性能预测提供了新的途径。I/O性能评价在存储系统的设计和应用中占有非常重要的位置，如何快速有效地评价I/O的性能是优化I/O性能的一个重要步骤。本文提出了用定性和定量相结合的方法，即层次分析方法和人工神经网络方法相结合的方法来分析和研究I/O的性能，同样用disksim得出的trace数据进行仿真，仿真结果显示了其优越性，通过实例说明了此评价方法可以有效地评价存储系统的I/O性能。

四旋翼无人飞行器非线性控制研究

刁琛

【博士学位授予单位】天津大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】四旋翼无人飞行器是一种典型的欠驱动系统，所谓欠驱动特性是指在系统中控制输入变量数目少于系统自由度数目，这种特性虽然可以有效降低系统的设计与制造难度，但是给系统的控制设计带来了很大的挑战。此外四旋翼无人飞行器动力学模型还具有非线性、强耦合以及静不稳定等特点，加之飞行器在飞行过程中容易受到非线性的空气阻力、阻力矩以及阵风等不确定因素的影响，所以控制设计具有很大的难度。四旋翼无人飞行器具有垂直起降、操作灵活以及精确悬停等特点，已经被广泛用于军事以及民用等领域。但是操作四旋翼无人飞行器要求操纵人员具有丰富的遥控经验，因此为保障四旋翼无人飞行器的飞行安全，提高飞行任务的效率，需要研究具有高精度和高可靠性的飞行控制策略。四旋翼无人飞行器位姿控制是利用飞行器在飞行过程中的实时位姿信号设计反馈控制器，使飞行器对预定的位置和姿态轨迹进行跟踪，并且由于飞行器机载驱动器输出功率的限制，控制输出必须保持在合理的范围以内。近年来，国内外许多科研人员对于四旋翼无人飞行器位姿控制进行了广泛研究，提出了多种控制策略，但是这些方法都存在一些不足，因此目前四旋翼无人飞行器位姿控制问题尚没有得到完全的解决。本文针对具有建模不确定性的四旋翼无人飞行器系统进行了深入研究，并设计了数种性能可靠的控制策略。针对四旋翼无人飞行器动力学模型中存在未知参数的情况，论文采用速度有界PID算法以及自适应控制算法设计了一种调节控制器，该控制器可以保证飞行器快速准确地调节至指定位置与航向。由于飞行器在飞行过程中容易受到阵风等外界扰动的影响，论文利用非线性滑模控制算法与自适应算法设计了一种自适应滑模控制器，这种飞行控制器可以实现对四旋翼无人飞行器三个方向的位置与偏航角的跟踪控制。论文采用反步法并结合非线性鲁棒算法提出了一类光滑的非线性跟踪控制算法，该算法可以有效消地除传统滑模控制器中存在的颤振问题。由于四旋翼无人飞行器自身负载能力有限，无法携带高精度传感器，论文针对无人飞行器位姿控制问题，采用单位四元数姿态描述方法，在部分飞行状态不可测量的约束条件下，设计了一种输出反馈跟踪控制器。论文利用基于Lyapunov的稳定性分析、Barbalat引理以及零扰动定理等对所提出的控制器进行稳定性分析。同时，为了验证控制器的控制效果，论文采用Matlab仿真软件对所提算法进行仿真测试，并且得到了较好的控制效果。

高压电脉冲破碎废弃电路板的机理研究

刁智俊

【博士学位授予单位】中国矿业大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】废弃电路板的回收利用是实现资源循环利用的有效途径，能够在防治环境污染的同时获得可观经济效益。而破碎是制约废弃电路板资源化利用的关键因素。本文基于高压电脉冲的选择性破碎作用，实现了电路板中金属与非金属的有效解离以及金属的富集，并通过对破碎产物的粒级分布、解离特性和表面形态的分析，研究了高压电脉冲的作用机理和破碎能耗；利用X射线荧光光谱仪（XRF）对破碎产物进行了表征；利用扫描电子显微镜附加电制冷能谱仪（SEM/EDS）及气相色谱/质谱联用仪（GC/MS）对破碎产物进行了分析；借助ReaxFF反应分子动力学模拟研究了高压电脉冲破碎过程中环氧树脂热解的反应机理和反应产物，并分析了环氧树脂的热解在电路板的破碎以及金属与非金属解离过程中的作用。电路板的高压电脉冲破碎结果表明，破碎产物中+2mm粒级产率大，2mm以下各粒级的产率小，该结果与机械破碎的结果不同。另一方面，高压电脉冲能够在破碎电路板的同时实现对电路板中金属的富集。随着电压和脉冲个数的增加，2mm以下各粒级中铜纯度逐渐增加。当电压为170kV脉冲个数为600时，虽然-2+0.5mm粒级产率为32.39wt%，但是电路板中88.67wt%的铜都集中在该粒级。破碎产物的平均粒径随单位质量电路板能耗的增加而减小，而平均单体解离度主要由单个脉冲能量即电压决定；电压主要影响+2、-2+1.5mm粒级单体解离度。不同实验条件所得破碎产物中1.5mm以下各粒级的单体解离度均为100%，表明该部分细颗粒的产生过程几乎都是在铜箔与环玻布板解离过程之后。采用高压电脉冲进行破碎时，破碎能耗与破碎产物颗粒数量的平方根的增量成正比，建立了数量方程：E=KN（D-1.5-d-1.5）。模拟结果表明，经验公式数量方程适用于高压电脉冲破碎电路板的能耗研究，另一方面也说明在热能作用下电路板中有机物发生的化学反应是高压电脉冲破碎电路板的主要作用机理之一。采用SEM观察固体破碎产物表面形貌，结果表明在高压电脉冲作用下环氧树脂发生了熔融和热解反应。用GC/MS对热解过程中产生的溶于水的有机物进行了分析，结果表明高压电脉冲破碎产生的可溶有机物的种类较少，产生的二次污染较小。ReaxFF反应分子动力学模拟结果表明，温度和升温速率对环氧树脂和固化环氧树脂模型化合物的热解反应有较强的影响。升高反应终温和提高升温速率都能缩短引发时间。因所需活化能最低，醚键的断裂是环氧树脂模型化合物分解的引发反应，并且在所有反应条件下CH2O皆为优先生成的产物，其它主要的小分子化合物还包括H2O、CH4和H2。固化环氧树脂模型化合物的热解引发反应为含N和含O桥键的断裂。温度较低时，固化环氧树脂模型化合物热解的主要产物为H2O，而温度较高时，H2为主要产物，并且高温促进了含石墨烯结构且分子量较大的碳团簇的形成。在固化环氧树脂模型化合物的热解反应中，H2O为最先生成的小分子产物，主要的小分子产物还包括CO、CH4、CH2O和H2。ReaxFF反应分子动力学模拟首次证实了高压电脉冲破碎过程中电路板热解生成大量气体所造成的局部压力增加也是导致金属与非金属解离的主要原因。ReaxFF反应分子动力学模拟所得环氧树脂热解机理和化学反应现象与实验结果一致，说明ReaxFF反应分子动力学方法为从分子水平上研究有机物高温热解反应提供了一种有效的途径。

我国区域资源保障程度评价及空间分异特征研究

刁巍杨

【博士学位授予单位】吉林大学

【博士学位授予年份】2013

【摘要】2012年，党的“十八大”报告明确提出建设“生态文明”，为我国资源节约与环境保护提出了新的要求。探求我国区域资源基础保障程度，研究其空间分异特征成为我国新时期经济社会发展与环境保护的主要任务。本文在资源稀缺性理论和区域可持续发展理论等相关理论的基础上，运用资源基础评价的“地‐地”对应关系及资源基础评价的“人‐地”演进关系理论建立区域资源基础保障程度评价模型；分析我国东部地区、中部地区、西部地区和东北地区区域经济社会发展进程中的资源开发利用现状，计算四大区域资源安全系数，对比分析评价四大区域资源基础保障程度；根据区域及各省区资源基础保障程度系数大小，分析水资源、森林资源、耕地资源、能源资源和矿产资源等在全国、区域及各省区的分布特征，研究不同自然要素的空间分异特征，结合我国及各地区未来经济社会发展规划，提出保障区域资源基础的对策措施。研究结果显示，我国区域经济社会发展过程中资源状况不容乐观，东部地区京津沪地区缺水严重，中部地区虽然各省区资源分配较为平衡但资源已经成为经济社会发展的制约因素，西部地区资源总量较高但各省区分配不平衡，东北地区资源相对丰富。模型拟合结果显示，我国区域资源基础保障程度差别较大，且整体上均呈不断下降的趋势，其中东部地区资源状态较差；中部地区资源状态一般，略高于东部地区；西部地区资源状态明显高于其他三个区域，资源基础保障程度最高；东北地区资源状态良好，仅次于西部地区，但优于东部地区和中部地区。我国各省区资源基础保障程度各异，在拟合的31省市自治区中，有23%资源相对安全，开发潜力较大；有10%资源安全系数大于5，但仍属于资源利用蓝色预警范畴，虽然资源利用潜力大，但已经快进入黄色预警行列；有23%属于资源利用次低安全度地区，资源有一定开发潜力；有45%的省区资源安全较低，属于完全低安全度地区，资源利用红色预警。其中，东部地区蓝色预警区较多、中部地区黄色预警区较多，而红色预警区主要集中在东部地区、中部地区和东北地区三大区域。我国各种资源要素的资源基础保障程度空间分异存在较大差别。研究显示，水资源、森林资源、耕地资源和矿产资源基础保障程度红色预警区集中在西部地区、东部地区和东北地区三大区域。无论何种资源，在西部地区红色预警区较为集中，75%的水资源属于红色预警区、67%的森林资源属于红色预警区、70%的耕地资源属于红色预警区，以及43%的矿产资源属于红色预警区。由此，区域资源保护应从资源法律法规体系完善、自然资源利用规划编制、资源利用市场机制完善等方面保护资源，缓解资源对经济社会发展的压力，促进经济与环境协调发展。

单原子在磁光阱和远失谐光学偶极阱中的高效制备与相干操控

刁文婷

【博士学位授予单位】山西大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】基于量子计算与量子通信的需求,量子系统已成为国际上研究的热点。用作量子系统的载体主要有：光子、量子点、超导环、金刚石中的N-V色心、离子、中性原子等。原子相对离子或其它系统而言,不易受外界电场和磁场的干扰,因此对保持其内态的相干性非常有优势,这为原子基态的相干操控提供了足够长的退相干时间；同时,原子可以与特定的激光相互作用,实现信息的存储、编码和读取等功能。单原子作为量子系统可以演示一些非经典效应,验证量子理论；并且扩展后的单原子阵列可以应用到量子计算与量子信息处理等领域,因此单原子的制备与相干操控成为研究的热点之一。虽然能够独立存储与读取数据的量子存储器还未实现,但是已经有很多科研组利用多种物理模型在实验上实现了单量子比特的制备,利用里德堡原子之间偶极-偶极长程相互作用下的里德堡阻挡机制实现了相邻微米尺度阱中原子之间的纠缠进而实现了受控非门,利用单量子比特与两量子比特的受控非门可以实现任意的门操作,这为量子计算机的实现带来了曙光。根据迪文森佐(DiVincenzo)判据,构建量子计算机需要五个基本条件：①具有很好量子比特(Qubit)特性的可扩展的量子系统；②量子比特可以初始化到某个特定的态；③量子比特必须有比逻辑门运算更长的退相干时间；④能够进行量子逻辑门的编码；⑤量子比特的读取及正误测量。从DiVincenzo判据中得出,要构建量子计算机必须具备可以初始化到任意相干叠加态并且可扩展的量子比特,此外能够对每个量子态进行可靠的读取。本工作以利用铯原子基态相干操控实现量子比特的制备为研究目标,开展了一系列研究工作。本文围绕铯原子基态相干操控展开,主要完成了以下工作：(1) 为了完成铯原子基态的相干操控,实现量子比特的制备,我们需要制备稳定的单原子源。基于激光冷却与俘获技术,人们已经很容易在磁光阱(MOT)中俘获原子。通过优化MOT的磁场、光场以及背景真空度,可以在MOT中俘获单原子。由于MOT中俘获的原子会伴随着吸收与自发辐射的过程,这会导致原子内部自由度的破坏,而光学偶极阱(ODT)特别是远失谐光学偶极阱(FORT)中,由于光的频率与原子的共振频率远失谐,原子的散射率极低,可以被认为是一种近保守的势阱,因此原子内态的相干性可以在阱中得到较长时间的保持。我们通过降低背景真空度,偏振梯度冷却(PGC),以及减小FORT的光强起伏等方法得到了长寿命(130秒)稳定的单原子。为了加快单原子的俘获,通过反馈控制MOT中四极磁场梯度以及利用紫光LED照射铯原子真空气室的方法提高了MOT中单个铯原子的俘获概率,同时利用FORT中蓝失谐光诱导的光助碰撞效应,获得了FORT中高概率的单原子装载。通过上述方法可以快速、高概率、长时间的俘获单个原子,这为铯原子基态的相干操控提供了稳定的单原子源。我们利用Hanbury Brown-Twiss (HBT)实验测量了单原子发出荧光光子的强度统计特性。(2)完成铯原子基态的相干操控还需要两束频差为铯原子基态钟跃迁频率(9.192631770GHz)、位相相干的两束激光,我们简称Raman激光。我们通过直接射频调制被动激光器或者位相型电光调制器(EOM)然后再光学注入锁定的方法得到了两套Raman光产生的系统。通过拍频实验验证了这两束光的位相相干性。一束光锁定到铯原子跃迁线上,另一束光围绕铯原子共振跃迁线扫描的Raman光与常温下铯泡中人型三能级原子发生共振时,通过双光子STIRAP过程,原子被制备到两个基态的相干叠加暗态上,发生相干布居俘获(CPT)现象,这可以进一步验证这两套激光系统的位相相干性。(3) 通过控温的Etalon,可以实现Raman激光的双光子共振单光子大失谐的频率锁定,可以把Raman光锁定到铯原子D2跃迁线负失谐10GHz-40GHz处,这样我们得到了驱动铯原子基态相干操控所需的大失谐Raman光。(4) 利用光抽运技术把原子制备到铯原子相应的超精细态和Zeeman态上,完成了铯原子的初态制备,结合单光子大失谐的Raman激光,我们初步实现了铯原子基态的相干操控。

嵌入全球价值链高端的企业战略延伸研究

刁玉柱

【博士学位授予单位】东北财经大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】随着全球经济一体化与产业内分工、产品内分工深化态势渐趋明显,我国企业参与全球竞争面临着新的更为复杂的竞争形势与管理情境。一方面,随着全球市场范围内产品内分工趋势的逐渐深化,全球价值链的各个环节被进一步细分——垂直切割为企业嵌入全球价值链提供了新的的空间与可能,而且最为关键的,遵循产品内分工逻辑、专注低端企业于全球价值链某一环节的高端嵌入,可以拓展价值创造的空间,这也进一步降低了全球价值链领先企业对低端企业的压制。另一方面,从全球范围来看,发达国家跨国公司通过操纵全球价值链进而主导国际市场竞争,并决定全球价值收益分配权。我国企业的管理能力、研发能力、海外投资决策能力,以及整合各项资源的能力,与世界一流企业相比还有很大差距；多数企业在全球价值链体系中处于被俘获、被控制和被治理的弱势地位,集中在全球价值链低端的制造与组装环节。全球价值链的“低端锁定”不仅造成我国企业在价值链收益分配中拥有较少话语权,随着我国人口红利的渐趋消失,就连支撑“中国制造”的成本优势也难以保证,生产成本上升、企业利润降低又会使其创新动力进一步受到削弱和抑制。回应上述竞争形势与管理情境,本研究提出“企业战略延伸”新构念,并基于扎根理论三级编码的跨案例研究方法、文献研究法以及系统动力学方法对该构念进行了求证与验证,对我国低端企业嵌入全球价值链高端过程中的战略延伸模型进行了系统构建。研究意义主要表现在三个方面：一是,研究将全球价值分工体系下我国低端企业的高端嵌入封装在企业战略延伸这一理论框架内,在一定程度上丰富了战略管理尤其是战略变革领域的相关理论。二是,研究以战略延伸切入我国低端企业嵌入全球价值链高端这一问题的研究,可以为低端企业的高端嵌入实践提供指导,对于企业突破全球价值链“低端锁定”、提升国际竞争力具有重要意义。三是,研究重视企业家战略延伸意识与高层管理团队决策认同的作用,关注如何基于内外环境匹配设计转型战略与商业模式对策,对于推动企业升级、寻求全球价值链高端嵌入的“杠杆解”大有裨益。本研究遵循“研究基点确立→案例研究→模型构建→机理验证→理论构建与应用”的哲学路径,依次展开了以下研究。第一,相关理论研究。研究对嵌入理论、全球价值链理论以及企业升级理论作出梳理,为企业战略延伸提供理论支持,以及寻求理论研究空白。第二,企业战略延伸的跨案例分析。本研究重视“最佳实践”在理论研究中的作用,选择海尔、吉利、万华三家企业为样本,通过规范的扎根理论编码技术,对企业战略延伸过程作出探索式研究,并提出相应概念框架与命题体系。第三,企业战略延伸理论模型构建。在案例发现基础上,结合已有研究对企业战略延伸的条件、取向、内涵、要素与结构、驱动力、路径、内在机理进行比对研究,构建出企业战略延伸的理论模型。第四,企业战略延伸机理的分析与验证。研究通过构建战略延伸的系统动力模型对战略延伸进行了系统仿真,对战略延伸机理做出分析及进一步验证。基于上述研究,本研究从战略延伸的内涵、外延、命题体系、延伸机理及边界条件等方面对企业战略延伸做出理论建构。第一,战略延伸的内涵。企业战略延伸即“战略沿着价值链高端化”的过程。依托战略延伸,低端企业可以超越无形资产的现有水平,实现自我扩张,与全球价值链环境实现动态匹配,推动低端企业成长为ODM、OBM,最终内生性地嵌入全球价值链高端。企业战略延伸是一个典型的系统活动,具有明显的系统属性,是企业惯例应用、选择与打破的动态转化过程。在全球价值分工体系下,战略延伸表现为低端企业与领先企业的竞争与合作,但侧重合作,是低端企业价值创造活动在全球价值链上范围上的进一步扩展。第二,战略延伸的外延。战略延伸外延划分依观察视角不同而不同。从战略分类看,战略延伸划可以划分为技术性、经营性与制度性延伸三大类,技术创新战略、市场与品牌战略、竞争战略、内部管理战略、企业文化战略延伸五小类。从企业活动过程来看,可以将企业战略延伸视为由基础环境、战略驱动、战略实施、战略管控构成的框架体系。延伸实施是企业战略延伸的核心,根据不同情境,可以将其区分为跟随式、策略式、自主式战略。从理论模型构建视角看,企业战略延伸还是一个包括初始条件、延伸取向、延伸驱动力、延伸实施、延伸实施结果、内在机理、嵌入绩效以及延伸管控构成的系统架构。第三,企业战略延伸的命题体系。命题体系由相互联系的四大部分构成。首先,企业战略延伸的整体环境与目标取向方面：国际分工呈现出横向产品内分工深化趋势,企业参与全球价值链竞争的整体环境发展改变,有必要对传统意义上的全球价值链高端与低端的标准进行重新审视。低端企业既可以嵌入纵向分工意义上的高端——技术与市场环节,也可以嵌入横向分工意义上的高端。其次,企业战略延伸的前提与基础方面：低端企业应具备一定的基础与实力,具有良好的声誉,在规模与技术方面能够与全球价值链领先企业相匹配,企业之间存在相互学习的可能。战略意图与组织认同还是企业战略延伸的组织条件。为降低延伸风险,企业可考虑采用子公司等方式,先行先试嵌入全球价值链。政府与行业应致力于以诚信、合作、开放为特征的市场与行业环境的营造。再次,企业战略延伸的驱动主体方面：以企业家为核心的高层管理团队是企业战略延伸的驱动主体,企业家的战略延伸意识与高层管理团队认同决定了低端企业的战略转型决策与商业模式创新,最终决定了企业战略延伸的方向。最后,企业战略延伸实施与管控方面：延伸实施实际上是低端企业与领先企业的多次博弈,因此嵌入还受到企业声誉、信任关系、利益分配是否公平等因素的影响。战略延伸实施过程中,企业应强化对领先企业核心技术的吸收能力,抓住界面标准制定时机积极跻身全球技术前沿领域。企业必须将资源与市场匹配,推动资源的创造性整合、重构、获取以及释放,通过组织学习、塑造动态能力推动企业内生性地嵌入到全球价值链高端。企业家精神与企业文化在战略管控中起决定性作用。第四,战略延伸各概念间联系的内在机制。影响企业战略延伸的要素改变,短期内不会提升认知嵌入绩效,这是由于企业认知具有一定先天性所致。由于关系嵌入是基于“两两关系”互动而产生的绩效,因此变量变动尤其是是涉及收益分配、公平感等变量的变动,会使关系嵌入绩效短期内有大幅改观。而结构嵌入绩效变化对变量变动的反映最为特殊,某些指标如企业家战略延伸意识与高层管理团队决策认同水平、全球价值链收益分配合理程度的提高短期内可能带来绩效提升,而之后由于吸引更多的竞争对手加入,或者损害了全球机制链生态系统,反而会引起结构嵌入绩效下降,进而影响总体嵌入绩效。第五,战略延伸的理论边界。首先,本研究选取海尔、吉利、万华三家企业对战略延伸进行跨案例研究,能够揭示制造企业的战略延伸框架与路径问题。但由于三家企业所处价值链属于生产者驱动类型,因此研究结论能否用于指导采购者驱动型价值链以及其他行业企业发展,需要进一步研究。其次,战略延伸的实质是全球价值分工体系下低端企业与领先企业的竞争与合作,本研究研究结论仅仅适用于我国低端企业在全球价值链上的高端嵌入问题。理论能在多大程度上支持企业国内价值链嵌入问题,需要进一步讨论。再次,与发展经济学着眼于后发国家经济赶超的研究逻辑一致,战略延伸本质上也是一种赶超理论,战略延伸理论能否移植用于指导全球价值链领先企业或一般优势企业的创新发展问题,有待于进一步验证。本研究创新之处表现在三个方面。一是,本研究提出并验证了“企业战略延伸”的存在,提出“战略沿着价值链高端化”、“战略延伸推动企业高端化”等主观点。研究表明,通过战略沿着价值链高端化,低端企业成功地嵌入全球价值链高端；战略延伸是企业高端嵌入、企业升级的内在机制。具体而言,低端企业嵌入全球价值链高端,是企业对三种意义的价值链高端认知的结果,正是该认知激发了企业的成长冲动,即高端嵌入的原始冲动。在此基础上,通过与领先企业建立联系,低端企业可以在制造、市场、技术等领域全面学习、模仿企业,甚至与领先企业开展合作(如横向分工),直至企业互构(如低端企业成立子公司)获取结构嵌入效应。至此,低端企业的升级经历了一个完整阶段。随着低端企业实力的不断增强,企业再成长冲动会导致企业迈入下一个阶段的高端化循环,不断突破企业成长上限,实现自我超越并最终嵌入到全球价值链高端。二是,本研究开发出战略延伸构念的理论架构(图4-9)。本研究开发出的企业战略延伸模型,对战略延伸的初始条件、延伸取向、驱动力、延伸实施、战略管控、内在机理及嵌入绩效等问题作出了系统梳理,对企业战略延伸的内涵与外延、命题体系,以及延伸机制、理论边界均作出说明。在一定程度上推进了战略管理尤其是战略变革、管理创新相关理论的研究,具有一定的创新性。本研究将企业于全球价值链高端的嵌入划分为认知嵌入、关系嵌入与结构嵌入三大模块,符合嵌入理论及本研究实际,方便嵌入绩效的观察与衡量,提升了战略延伸的构念效度；通过揭示全球价值链企业认知水平、企业间活动以及企业参与网络活动对认知嵌入、关系嵌入与结构嵌入的影响机理,能够更为精确、深入验证并细化企业战略延伸的内在机理,是企业创新活动研究的新尝试,拓展了企业升级、动态能力与核心能力理论的研究。三是,本研究推进了全球价值链低端企业与领先企业之间竞合关系的研究。对于战略延伸目标取向问题的研究,本研究提出企业既可以基于传统微笑曲线将技术与市场作为战略延伸的目标,也可以基于产品内分工的横向形式选择嵌入到价值链某一环节的高端,该认识为低端企业战略延伸提供了更广阔的空间,也降低了全球价值链竞争强度,推进了全球价值链结构与层次领域的相关研究。再如,本研究以企业这一微观视角,遵从低端企业企业与领先企业的竞争合作观,认为与以往企业升级领域研究过于强调“压制——赶超”相比,提出应在技术研发领域选择竞争方式,其他环节要考虑合作,拓展了全球价值链研究领域的思路。

基于家庭的肿瘤坏死因子-α基因及MIF基因多态性与PCOS相关性的研究

刁兴华

【博士学位授予单位】山东大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】研究背景多囊卵巢综合征(PCOS)是一种临床高度异质、病因复杂的疾病,但目前其发病机制仍不清楚。胰岛素抵抗(insulin resistanceIR)和高胰岛素血症是PCOS患者主要的病理生理改变,可能在PCOS的发生发展中起关键的作用。多种促炎细胞因子参与IR的发生发展,而且慢性炎症在PCOS远期并发症的发生发展中起重要作用。因此有学者提出慢性炎症可能是PCOS发病机制之一,炎症学说及其与PCOS的关系也成为研究热点。肿瘤坏死因子-α (TNF-α)可调节慢性炎症及多种代谢紊乱,在胰岛素抵抗中起重要作用。研究证实,PCOS患者血清TNF-α水平与胰岛素抵抗存在病理生理上的关系。众多研究发现PCOS患者血清TNF-α水平明显高于对照组。另有研究发现TNF-α尚参与到PCOS患者的雄激素代谢过程中,与PCOS患者的高雄激素血症相关,并且TNF-α的这种作用是独立于IR及肥胖之外的。国内外已有许多有关TNF-α基因多态性与PCOS相关性的研究,结果尚缺乏一致性。这种研究结果不一致的现象可能是由于人群分层造成的。巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factors, MIF)是一个关键的前炎症因子,是部分炎症性疾病中的关键介质,它是由T淋巴细胞分化的、具有复杂生物活性的细胞因子,具有调节巨噬细胞、淋巴细胞的免疫功能及内分泌功能的作用,也可以负反馈调节糖皮质激素的免疫抑制功能。MIF存在于各个器官组织中,参与多种疾病的病理损伤过程。有研究表明,MIF与动脉粥样硬化、冠心病、糖尿病等代谢性疾病的发生发展密切相关。MIF基因-173G/C是目前基因研究的热点,已有多项研究证实MIF-173位点与幼年特发性关节炎、溃疡性结肠炎、克隆病等自身免疫性疾病的发病有关。我中心之前的病例-对照研究发现该基因位点与PCOS发病相关。由于传统病例-对照研究设计的限制,某等位基因与某疾病的相关性可能是由因种族及环境等因素的差异引起的人群分层所导致的,也就是说病例-对照研究可能会由于可能存在的人群分层而产生假阳性结果。因此采用较传统病例-对照更准确、可靠的研究方法有助于明确PCOS的易感基因及其发病机制。以核心家系为基础的相关研究一传递不平衡检验(Transmission Disequilibrium Test,TDT),是近年来广泛采用的研究多基因病相关基因的有效方法。TDT通过评价杂合子父母的某个等位基因是否比其他等位基因优先传递给患病子女来检验该等位基因是否与某疾病相关。因为以家庭为基础的相关研究保证了病例组与对照组遗传背景的一致性,所以可以消除由于病例组与对照组的遗传背景差异而导致的假阳性关联结论。研究目的本研究采用较传统病例-对照研究更准确、可靠的TDT进一步探讨TNF-α基因rs1799964、rs1799724及MIF基因rs755622多态性与我国PCOS发病易感性的相关性。研究方法以216例PCOS先证者及其父亲、母亲所组成的满足经典TDT分析的核心家庭为研究对象,PCOS诊断标准按照2003年鹿特丹欧洲生殖年会(ASRM/ESHRE)修订的标准。在216个中国汉族核心家系中采用直接测序法检测TNF-α基因rs1799964、rs1799724及MIF基因rs755622多态性。PCOS患者及其父母均测定身高、体重、腰围、臀围、收缩压、舒张压,并计算体重指数、腰臀比。留取空腹血标本检测基因多态性,并测定血清甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、空腹血糖、空腹胰岛素,另外PCOS患者均测定黄体生成素、卵泡刺激素、雌二醇、垂体泌乳素、睾酮水平及OGTT2小时血糖及胰岛素水平。PCOS患者根据体重指数<25或≥25分为A组(非肥胖组)、B组(肥胖组),其父亲与母亲相应的根据体重指数<25或≥25分为C组和D组,E组和F组。结果216例PCOS患者的平均年龄为27.08(27.08±3.36),体重指数为24.78kg/m2(24.78±4.34)。总睾酮平均水平为58.88ng/dl(58.88±25.51)。空腹血糖及空腹胰岛素水平分别为5.63mmol/L(5.63±1.34)和12.09mIU/L(12.09±7.67)。B组与A组比较体重(P<0.001)、腰围(P<0.001)、臀围(P<0.001)、腰臀比(P<0.001)、收缩压(P<0.001)、舒张压(P<0.001)、甘油三酯(P=0.006)、空腹胰岛素(P<0.001)、2小时胰岛素(P=0.001)均明显升高,垂体泌乳素明显降低(P=0.009),差异均具显著性。PCOS患者父亲按体重指数分为C和D组,肥胖组体重(P<0.001)、腰围(P<0.001)、臀围(P<0.001)、腰臀比(P<0.001)、收缩压(P<0.001)、舒张压(P<0.001)、空腹胰岛素(P<0.001)、甘油三酯(P<0.001)及低密度脂蛋白(P=0.025),均明显升高,两组比较均有显著性差异。F组与E组比较,身高(P=0.023)、体重(P<0.001)、腰围(P<0.001)、臀围(P<0.001)、腰臀比(P<0.001)、收缩压(P=0.005)、舒张压(P<0.001)、空腹胰岛素(P<0.001)及甘油三酯(P<0.001)均显著升高。PCOS患者及其父母肥胖组与非肥胖组比较,rs1799964、rs1799724及rs755622基因型频率均无显著性差异。三个位点最小等位基因频率分别为0.178(rs1799964)、0.118(rs1799724)、0.191(rs755622),基因型分布均符合哈迪一温伯格平衡。在本研究的216个核心家庭中,SNP rs1799964父或母为非纯合子的家庭共有112个,rs1799724父或母为非纯合子的家庭共有76个,rs755622父或母为非纯合子的家庭共有129个,上述家庭被纳入TDT分析中。TDT提示rs1799964T (transmitted: nontransmitted=73:39; x2=10.321)、rs1799724C(transmitted: nontransmitted=43:33; x2=1.316)及rs755622C(transmitted: nontransmitted=70:59; x2=0.938)均观察到存在过度传递现象,其中rs1799964T过度传递有统计学意义(P=0.0013)。对阳性位点rs1799964进行多重检验验证,仍具有显著性差异(P=0.003)。结论TNF-α基因rs1799964位点多态性与PCOS的发病易感性相关,T等位基因可能是增加其发病风险的关键等位基因。rs755622多态性与PCOS的发病易感性无明显相关,可能不是PCOS的易感基因。

基于脱细胞猪角膜基质的组织工程全层人角膜的体外重建、鉴定及其在动物移植中的作用研究

刁金美

【博士学位授予单位】中国海洋大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】角膜是位于眼表的透明组织，主要行使屈光的功能。由于角膜直接与外界环境接触，因此极易受到机械外伤、热灼伤以及微生物的感染，导致角膜病的发生，严重者甚至失明。角膜移植是唯一的治疗方法。但是，目前所需的供体角膜数量严重匮乏，远远不能满足临床的需要。随着角膜组织工程的兴起与发展，组织工程人角膜（Tissue-engineered Human Cornea，TE-HC）有望成为捐献角膜的等效替代物，从而解决供体不足的问题，为角膜病盲患者带来复明的希望。TE-HC体外重建的核心要素主要包括两方面：一是能够获得足量的、形态结构及功能正常的人角膜种子细胞；二是制备出与种子细胞具有良好生物相容性的载体支架。目前用于TE-HC的种子细胞主要有胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESC）、原代培养细胞、成体干细胞（adult stem cells,ASC）以及转染细胞系细胞； ESC应用引起的伦理问题、原代培养细胞的数量限制、ASC诱导分化率低以及转染细胞系细胞的潜在致瘤性风险，限制了这些细胞在角膜组织工程中的应用；载体支架主要有天然生物材料、天然高分子材料以及合成高分子材料。天然高分子材料构建的载体支架存在的机械性能缺陷、合成高分子材料的生物相容性较差限制了其作为组织工程角膜载体支架的应用。因此寻找理想的角膜种子细胞以及载体支架材料成为体外成功重建TE-HC的关键因素。本文采用的非转染、无致瘤性的HCEP（human corneal epithelium, HCEP）细胞、基质（human corneal stroma, HCS）细胞以及内皮（human corneal endothelium, HCE）细胞，具有角膜细胞的正常属性及功能，并且体外增殖能力强，短时间内即可获得大量的细胞，从而作为理想的种子细胞解决了TE-HC体外重建的种子细胞来源问题。而在载体支架方面，经本实验室前期的研究、探索及优化，制备出了具有透光率高、生物相容性好的脱细胞猪角膜基质（acellular porcine corneal stroma, aPCS），成为体外重建TE-HC的理想载体支架材料。为了进一步鉴定HCEP细胞、HCS细胞以及HCE细胞的属性、功能蛋白的表达以及是否具有潜在的致瘤性，本文对第70代的HCEP细胞、HCS细胞以及HCE细胞进行了复苏、扩增培养和鉴定。结果显示，复苏的第70代HCEP细胞和HCE细胞均呈典型上皮细胞型，而HCS细胞呈典型成纤维细胞型。HCEP细胞、HCE细胞的细胞与细胞之间紧密相靠、互相衔接，排列呈现“铺路石”状，具有连接成片的能力，而HCS细胞排列呈流线型。HCEP细胞、HCE细胞以及HCS细胞的群体倍增时间分别为39.6h、38.6h和36.5h，三种细胞的活力良好，增殖分裂旺盛，特征性染色体数目仍均为2n=46。功能蛋白的表达检测结果显示，HCEP细胞能够表达HCEP特异性标志蛋白---角蛋白3和12，以及钠钾泵和整联蛋白，表明该细胞仍具有角膜上皮的表型，且具有形成完整HCEP结构的潜能；HCS细胞能够表达HCS特异性标志蛋白---波形蛋白,以及乙醛酸脱氢酶ALDH3A1及整联蛋白，表明该细胞仍具有角膜基质细胞的潜能；而HCE细胞能够表达钠钾泵、紧密连接蛋白ZO-1及整联蛋白，表明该细胞仍具有角膜内皮的表型，且具有形成完整HCE结构的潜能。致瘤性检验结果显示，这三种角膜种子细胞安全性好，均无致瘤性。因此，HCEP细胞、HCS细胞以及HCE细胞可作为体外重建TE-HC的理想种子细胞。为了获得理想的载体支架，本文以带后弹力层的猪角膜为研究材料，应用0.5%脱氧胆酸钠及0.04%原钒酸钠联合DNA-RNA酶对猪角膜进行脱细胞处理，通过风干的方法制备出理想的aPCS载体支架材料，并对其进行了形态功能鉴定和生物相容性研究。石蜡切片HE染色和冰冻切片DAPI染色结果显示，aPCS无任何细胞残留；阿利新兰染色结果显示胞外基质糖胺聚糖（GAG）的分布与对照相似；而扫描电镜结果显示aPCS后弹力层面及基质面光滑平整；透射电镜结果显示构成aPCS胶原板层的胶原纤维排列整齐规则。为了检测aPCS的生物相容性，我们制备了aPCS浸提液，并进行了浸提液对HCEP细胞、HCS细胞以及HCE细胞的细胞活力及细胞毒性的检测，结果显示aPCS浸提液对三种细胞的生长均无影响，不影响细胞的增殖，也不引起细胞的凋亡，没有对细胞产生毒性。因此，aPCS可以作为体外重建TE-HC的理想载体支架。为了建立TE-HC体外规模化重建的技术工艺条件，在获得了理想的种子细胞和载体支架材料后，我们进行了TE-HC的体外重建研究。首先采用微量注射的方法将HCS细胞接种于aPCS支架的基质中，然后将其置于含10%胎牛血清（fetal bovine serum,FBS）的DMEM/F12（1:1）培养液中，培养24h；其次，将接种过HCS细胞的植片放于插入式培养皿中，后弹力层面朝上，将HCE细胞接种于aPCS的后弹力层面，培养24h后反转植片，后弹力层朝下，接种HCEP细胞，采用气-液界面培养方法持续培养5d，从而重建出了TE-HC，并对其形态结构及细胞功能蛋白表达进行了鉴定。茜素红染色结果显示HCE细胞在后弹力层面形成了连续的细胞单层；石蜡切片HE染色结果显示aPCS支架内基质细胞伸展良好，与支架材料结合紧密；而HCEP细胞在aPCS支架基质层表面形成了6-7层的复层上皮结构，类似于正常角膜的结构；免疫组化染色结果显示TE-HC的HCEP细胞、HCS细胞以及HCE细胞的标志性蛋白、功能蛋白表达均呈阳性，与正常细胞的表型和功能相同。上述结果表明以带后弹力层的aPCS为载体支架、以第70代HCEP细胞、HCS细胞以及HCE细胞为种子细胞体外成功重建出了TE-HC，具有与活体角膜相似的组织结构，其种子细胞具有功能蛋白的阳性表达，表明可能具有全角膜的生物学功能。为了鉴定体外重建TE-HC的生物学功能，本文选用新西兰兔和比格犬进行了TE-HC的穿透性角膜移植实验，并通过过裂隙灯显微镜观察、角膜厚度以及眼压测定等方法来评估在体TE-HC的透明度、厚度和新生血管等特征。结果显示，新西兰兔术后前10d，角膜水肿，眼压偏高；第20d，水肿状况减轻，眼压恢复正常；第30d，角膜部分透明。比格犬移植实验结果显示，在术后前期，植片水肿，眼压升高，但是30d后，角膜重新上皮化，眼压恢复正常，角膜水肿减轻，但是还是未恢复到正常角膜厚度，目前我们已观察至270d，发现角膜新生血管情况好转，但是术眼角膜厚度还是高于正常角膜。综上所述，本文以具有正常属性和功能的第70代HCEP细胞、HCS细胞以及HCE细胞为种子细胞，以具有良好生物相容性的aPCS为载体支架，体外重建了形态结构和功能属性与活体角膜相似的TE-HC，并进行了新西兰兔和比格犬的穿透性角膜移植实验，虽然在体动物实验结果没有达到我们预想的理想情况，但是却为我们提供了后续TE-HC重建的参数，在此基础上，接下来我们将对TE-HC的重建方法进行进一步优化，从而最终能够实现成功重建出可应用于临床角膜移植的TE-HC。

中国木材供给及政策研究

刁钢

【博士学位授予单位】北京林业大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】木材作为四种传统原材料之一,是保障经济发展的重要战略性资源,木材供给安全与否将影响到中国经济、社会和环境的协调发展。该文主要分析中国木材的供需情况,研究保障木材供给安全的政策。作者首先回顾了已有研究对中国木材供需问题的研究方向及结论,并重点评述了木材供需的研究方法；然后,介绍了中国主要木质林产品及木材的供需现状。第四章建立了中国木质林产品供需系统动力学模型,分析了模型的范围、结构和方法,并利用面板或时间序列数据估计了模型的参数。第五章首先评价了模型的预测能力；然后利用ARIMA模型和其他方法预测了模型的外生变量；最后预测了2013-2020年主要木质林产品供需状况和木材的供给来源。模型的预测结果显示,中国木材需求量增长速度有所放缓,2020年国内木材消耗量将达到7.6亿m3。中国木材的供给来源有木质剩余物、原木、回收的木材和木质林产品的进口。中国木材供给总体是安全的,但部分木质林产品的对外依存度较高。第六章从进口安全的角度研究了木材的供给问题。作者在石油供给安全指数的基础上构建了木质林产品的进口风险指数；然后建立了基于二次型的最优进口结构模型。并利用风险指数和进口结构模型分别评价了原木、木浆和废纸的进口风险,计算了在最小风险情况下的木质林产品的进口来源。第七章从木材供给来源的角度分析了提升木材供给能力的措施。首先利用系统动力学模型模拟了造林面积变化和放松采伐限额对原木供给的影响。森林面积的增加是缓解原木供需矛盾的根本性措施,但短期效果不明显。在采伐限额制度下,加强市场的调节作用可以激发供给者的积极性,减少福利损失。然后,分析了木材与废纸的回收利用情况,政府应在政策法规、技术标准和经济补贴方面制定相应的政策推动木材和废纸的回收利用。最后,利用最优进口份额模型计算了2020年中国原木和木浆的进口来源。该文运用定量方法系统地研究了木材供需问题,预测了2013-2020年的木材供需情况,分析了不同保障木材供给的途径,为了解木材供需变化和政策制定提供了依据和研究工具。

中国建筑业劳动力成本增长问题及综合评价研究

刁艳波

【博士学位授予单位】重庆大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】建筑业是我国国民经济的重要支柱产业,过去30年来,我国建筑业取得了突飞猛进的发展,对国民经济发展起到了重大的作用。建筑业是典型的劳动密集型产业,丰富而低廉的劳动力为建筑业的迅猛发展起到了有力的助推作用。然而近年来,我国的劳动力成本开始了快速增长,曾经无限供给的农村剩余劳动力也开始供不应求,给劳动密集型产业带来了巨大的冲击,建筑业也不可避免地受到了影响。随着劳动力成本不断攀升,一些中小建筑企业的生存和发展受到了威胁,整个建筑行业面临着巨大的挑战。劳动力成本迅速增长的问题引起了社会各界的广泛关注,学术界对此的研究多集中在制造业等劳动密集型产业,对于同样受到严重影响的建筑业却鲜见研究成果。由于建筑产品生产的复杂性和一次性等特点,其他产业对于劳动力成本的研究结论并不完全适用于建筑业。因此,在目前的发展形势下,需要对建筑业劳动力成本增长问题进行全面、系统地研究,帮助和引导行业各部门更好地认识和应对当前劳动力成本不断增长的问题。对关于劳动力成本的一般理论,中国劳动力成本的国际竞争力,我国劳动力成本增长的现状、原因及其影响,农民工收入增长问题,建筑业劳动力成本增长问题的国内外研究进展和研究成果进行了系统、全面的综述,指出了现有研究中存在的不足之处,为论文的研究必要性提供了依据。采取问卷的方式对重庆、成都、江苏、石家庄建筑业的现场工人进行了调查,深入了解建筑业劳动力成本的现状及其增长情况。调查内容涉及建筑工人的基本素质、收入水平、工资增长情况和工作满意度等方面。根据调查结果对建筑业劳动力成本的现状进行了详细的分析。同时,对近年来重庆市和江苏省两地大量的建筑工程实例进行了整理和研究,分析了人工成本在工程造价中所占的比例及其变化情况。采用理论与实证相结合的方式对建筑业劳动力成本增长的原因进行了挖掘。首先在大量文献分析的基础上,识别出了导致劳动力成本增长的影响因素,然后将识别出的因素融入到调查问卷中,针对建筑业劳动力成本增长的问题,对建筑业工程管理人员进行了调查。调查内容涉及了被调查者所在企业的类型及缺工情况、所在项目的工人待遇等情况、劳动力成本增长程度及其原因和影响等方面。根据调查结果,判断影响建筑业劳动力成本增长的主要因素,并对每个因素对建筑业劳动力成本的影响程度和影响原理进行了具体分析。利用预测模型和多元线性回归相结合,应用组合预测的方法,对我国各个省份建筑业劳动力成本的未来发展趋势进行预测。根据预测结果,对不同地区之间的建筑业人工成本水平、增长特点和未来变化方向进行比较分析,全面把握中国建筑业劳动力成本的地域差异和未来发展趋势。由于人工成本具有双重性,对人工成本进行客观的评价需要从多方面综合考虑,不仅要考虑企业的成本压力方面,还应该考虑人工成本对企业员工的激励作用以及人工成本的经济效益等方面。论文通过对已有的人工成本指标体系进行改进,选择11个指标建立了更为系统全面的建筑业人工成本评价指标体系。而后应用主成分分析法对中国建筑业人工成本的综合发展水平做出了客观评价,并针对评价结果对建筑业人工成本的发展历程做了详细的分析。根据问卷调查和实证研究结果,分别从有利影响和不利影响角度分析了劳动力成本快速增长对建筑业带来的影响。根据研究发现与结论,分别针对建筑企业和建筑业政府主管部门提出措施建议,帮助建筑企业和行业主管部门更准确和全面地把握当前的产业发展环境,积极应对劳动力成本增长带来的压力和挑战。

基于空间分离的高速外差激光干涉测量若干关键技术研究

刁晓飞

【博士学位授予单位】哈尔滨工业大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】近年来，随着超精密工程与纳米技术的不断发展，对外差激光干涉仪的测量精度、测量速度和抗干扰能力提出了越来越高的要求。高测速、高精度和高分辨率已经成为外差激光干涉测量技术的发展方向。根据纳米科学研究和超精密工程发展的要求，外差激光干涉测量技术的测量速度需达到几米/秒，分辨率需达到亚纳米量级，相对不确定度需达到10-8~10-9，对外差激光干涉测量技术提出了新的挑战。本课题“基于空间分离的高速外差激光干涉测量若干关键技术研究”，在对外差激光干涉测量深入研究的基础上，重点分析了影响外差激光干涉测量的各种限制因素，研究提高外差激光干涉测量系统测量速度、测量分辨率和测量精度的方法，本文的主要研究工作如下：针对现有激光稳频技术频率复现性低和稳频效率低的问题，论文对影响激光稳频精度的因素进行了研究，分析了双纵模激光器的功率频率特性，并对激光器稳频温度与激光频率偏移之间的关系进行了研究；然后分析了激光器内部热状态与纵模变化的关系，建立起两者之间关系的精确模型。在此基础上，提出了一种基于纵模级数反馈的高频率复现性双纵模激光稳频方法。该方法采用激光器纵模变化监测激光管内的热状态变化，可以精确测量激光管内的热状态且不受外部环境影响。利用纵模级数变化与激光器内部热状态的关系特点进行稳频控制，可以使激光器在不同的外部环境下仍可以快速准确地稳定在相同的温度，从而显著提高了激光器的频率复现性、稳频效率和抗干扰能力。针对外差激光干涉测量系统最高测量速度受激光光源频差限制的问题，论文以外差激光干涉测量原理为基础，分析了激光器频差与测量速度的关系。在上述分析研究的基础上，提出了一种基于空间分离的高速外差激光干涉测量方法，该干涉测量方法生成了两个具有相反多普勒频移的干涉测量信号，根据被测目标的运动方向和速度，选择性地使用两测量信号来进行干涉测量，使所选择测量信号的多普勒频移始终为正，从而解决了光源频差对测量速度的限制。针对外差激光干涉测量光学非线性误差无法有效抑制补偿的问题，论文以外差激光干涉测量原理为基础，详细分析了传统非线性误差的产生机理和补偿方法。针对传统非线性误差模型不够完善的问题，对激光干涉仪的高速非线性误差进行了研究，完善了非线性误差模型，并提出了相应的高速非线性误差解决方法。该方法采用基于空间分离的高速外差激光干涉测量技术，在光路中引入了空间分离的参考光和测量光，消除了干涉测量系统中的光学混叠，从而大大减小了干涉测量非线性误差。在上述研究的基础上，本文设计并研制了高速超精密外差激光干涉测量系统，包括空间分离型双频激光器、光电探测单元、干涉信号处理单元等，并在此基础上对各组成部分进行了实验验证与分析。测量结果与分析表明，本文设计的空间分离型双频激光器的频率稳定度优于2×10-10，频率复现性优于1×10-9；光电探测单元的带宽为15MHz；干涉信号处理系统的分辨率为0.62nm；本文外差激光干涉测量系统的测量速度突破了光源频差限制，可以采用小频差光源实现高速测量。该系统的一阶非线性误差约为0.06nm，二阶非线性误差约为0.025nm，高速非线性误差约为0.055nm。

基于新技术的蔬菜安全预警与追溯平台研究

——以寿光市为例

刁海亭

【博士学位授予单位】山东农业大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】近年来在我国,食品安全事件频繁曝光。食品安全既是人类发展繁衍的基本条件,也是国家和民族兴旺发达的重要支撑。随着各种安全问题的不断涌现,食品安全问题已刻不容缓。蔬菜作为中国出口创汇的重要作物和广大人民群众日常生活的必需品,其质量安全尤为重要。利用新技术建立蔬菜质量安全预警和追溯平台,实现蔬菜从农场到餐桌一条龙的监控是非常必要的。为应对蔬菜安全问题,各个国家都采取了一些积极有效的措施。国内外很多专家学者也进行了相关研究,开发了很多系统。但目前建成的系统缺少功能强大的新技术的支持和空间信息,在系统的性能和展示效果上有所欠缺。如何将当下的一些信息技术结合建立有效实用的蔬菜安全平台是本文研究的目标。本文以蔬菜为研究对象,以国家蔬菜生产基地——寿光为例,围绕蔬菜质量安全监管和溯源管理的信息化需求,综合采用了地理信息系统、云计算、物联网、Silverlight、网页技术等多种现代先进技术,研究蔬菜物流数据的采集和存储形式,探讨了蔬菜安全预警和追溯的平台建设,探索了蔬菜从开始种植到最后销售所有环节的信息的形象展示。平台不仅可为蔬菜安全管理信息化提供理论和技术参考,而且可为蔬菜安全监控提供数据和决策支持。研究结果如下:(1)构建了蔬菜安全预警和追溯平台所需的空间和属性数据库针对蔬菜安全的实际需要,收集与蔬菜安全有关的图件及属性资料,包括研究区行政区划图、市级公路图;土壤有机质分布图;蔬菜产地土壤养分、地表农残、空气污染物等食品危害物信息;蔬菜加工地、流通过程中的信息如温度、湿度、地理位置等。然后对采集的海量信息进行处理和挖掘,将各类图形和属性数据进行分类,利用SQL Server数据库软件,建立了属性数据库;利用Arc GIS软件,将各种相关图件进行扫描、数字化,建立了满足项目需求的图形数据库。(2)基于GIS空间分析构建了蔬菜安全预警和追溯的相关模型将Arc GIS Server的空间分析功能应用到蔬菜质量安全预警和追溯工作中,如利用缓冲区分析功能构建蔬菜安全预警、污染源对周围蔬菜影响的扩散分析模型;利用空间插值功能构建了蔬菜种植地块养分空间分布分析模型;利用路径分析功能构建了蔬菜运输路线的优化设计模型等。(3)研究了云计算技术在平台建设中的应用本平台在建设过程中结合云计算技术探讨了网络数据资源的共享和平台的分布式处理。在网络数据资源共享方面利用Arc GIS Online访问免费高质量的基础地图。通过Arc GIS Web Mapping API,结合C#开发语言,调用Arc GIS Online上的丰富地图作为地理底图,结合自己制作的二维矢量道路数据,迅速搭建地图应用,节约平台建设成本。在平台的分布式处理方面,利用Nginx探讨平台中图片数据分布式动态存储,提升用户访问网站的速度。平台设立单独的图片服务器来专门存放图片,可以根据需要动态调整图片服务器的数量及图片数据存储目录。利用云计算减少了溯源数据库本地服务器存储数据,提高了溯源速度,降低了平台维护成本,确保所建平台具有可扩展性和伸缩性。(4)构建了一套蔬菜质量安全预警和追溯平台本文综合采用多种现代先进技术,探讨了蔬菜安全预警和追溯的平台建设。整个系统框架采用数据访问层、业务逻辑层和表现层三层架构。根据调研,在权限设置上采用了一般用户、企业、政府管理部门三个级别。结合各种信息技术及寿光市蔬菜安全生产业务的需要,将平台划分为四大模块:数据查询、蔬菜质量安全预警、蔬菜质量安全追溯、辅助工具。该平台涵盖了蔬菜安全预警、蔬菜空间追溯、蔬菜信息查询、产地土壤养分插值、最佳路径分析、蔬菜空间立体信息展示、土壤养分含量各种图表展示等功能。本研究对条形码数据和过程信息进行存储和监测,实现了对蔬菜从农田到餐桌的全程信息管理,为跟踪追溯提供数据源,一定程度上对政府相关部门监管蔬菜安全起到了很好的辅助决策功能。

双源CT心肌灌注成像的实验和临床研究

刁楠

【博士学位授予单位】华中科技大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】第一部分基于双源CT双能量成像的犬无复流心肌活性的实验研究目的：通过双源CT (dual-source computed tomography, DSCT)心肌灌注扫描观察心肌缺血无复流动物模型的CT表现,初步探讨CT征象与心肌活性的关系。方法：通过球囊堵塞(60～90min)加微粒明胶海绵堵塞犬前降支中远段,建立犬心肌缺血无复流模型(n=6),采用DSCT进行首过加3min5min10min15min多期延迟心肌灌注扫描,观察梗塞区CT表现,完成检查后取犬心脏标本行氯化三苯基四氮唑(2,3,5-Triphenyl tetrazolium chloride, TTC)染色及苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining, HE)染色,与DSCT检查结果进行对照。结果：2只犬在介入手术过程中死亡,4只犬完成模型建立。扫描过程中犬平均心率为135bpm。DSCT扫描均可见心肌梗塞区CT值较正常心肌减低,首过及多期延迟扫描呈固定灌注减低表现,TTC染色显示梗塞区范围与DSCT所见相符,HE染色梗塞中心区和边缘区均可见心肌坏死。在不同能量的DSCT图像中100kV灌注图像对心肌密度区分能力最强,140kV灌注图像噪声最低,而双能量融合灌注图像则在保证密度分辨能力的前提下保证了较低的噪声。结论：DSCT可以较好的在快心率状态下显示心肌,心肌灌注扫描显示固定灌注减低可能与心肌完全坏死有关。第二部分健康人双源CT心肌跨壁灌注梯度的临床研究目的：通过双源CT (dual-source computed tomography, DSCT)冠脉成像获得健康人各心肌节段的跨壁灌注梯度值。方法：回顾性的选择健康体检者20例(无冠心病史、无冠心病相关症状、无冠心病高危因素、辅助检查无异常),进行DSCT冠脉成像,将获得的DSCT心肌首过灌注图像按调整后的17段分段法分为16个节段,测量各心肌节段心内膜下心肌及心外膜下心肌CT值,以心外膜下心肌CT值/心内膜下心肌CT值计算获得各心肌节段的跨壁灌注梯度值,并分别计算前降支、旋支和右冠供血区域各心肌节段的总跨壁灌注梯度值,根据数据是否均有方差齐性选择单因素方差分析或Kruskal-Wallis检验比较各心肌节段及各供血区域的跨壁灌注梯度值。结果：健康人中第1至第16段心肌的跨壁灌注梯度值分别为0.74±0.06、0.91±0.06、0.89±0.07、0.80±0.07、0.93±0.07、0.90±0.08、0.86±0.07、0.94±0.05、0.91±0.05、0.85±0.08、0.88±0.06、0.94±0.07、0.90±0.09、0.95±0.04、0.85±0.07、0.85±0.10,各节段跨壁灌注梯度值之间存在差异(F=13.104,P=0.000),其中左室前壁(0.83±0.10)、后壁(0.83±0.07)心肌节段的跨壁灌注梯度值较小,侧壁(0.90±0.08)、间壁(0.92±0.06)心肌节段的跨壁灌注梯度值较大,以间壁最为明显；各冠脉分支供血区域的跨壁灌注梯度值亦存在一定差异,前前降支供血区域心肌节段跨壁灌注梯度值为0.88±0.09,旋支供血区域为0.90±0.08,右冠供血区域为0.86±±0.08,其中右冠供血区域的跨壁灌注梯度与前降支和旋支供血区域跨壁灌注梯度值之间存在统计学差异(LADvs RCA, P=0.036<0.05; CX vs RCA, P=0.001<0.05),而前降支和旋支供血区域无统计学差异(P=0.506>0.05)。结论：DSCT冠脉成像在获得冠脉图像的同时可以获得清晰的心肌图像,在同一个体中各心肌节段的跨壁灌注梯度值存在差异,因此在与异常心肌进行比较时不可将所有心肌节段一概而论。第三部分冠心病患者双源CT心肌跨壁灌注梯度与传统冠状动脉造影的对比研究目的：分析冠心病患者心肌跨壁灌注梯度值与冠脉狭窄程度的关系,以及其用于预测心肌缺血的能力。方法：回顾性的收集经冠脉造影确诊的51例冠心病患者的双源CT冠脉成像及冠脉造影资料,采用DSCT首过心肌灌注图像测量冠脉不同程度狭窄时各心肌节段TPG值和各供血区域tTPG值,测量方法同第二部分；采用Kruskal-Wallis检验比较狭窄组和正常组间TPG值和tTPG值的差异,并作Spearman等级相关分析,进一步以冠脉造影结果作为诊断标准定量计算TPG值和tTPG值的最佳临界值,评估其预测心肌缺血的定量指标的诊断效能。结果：冠心病患者狭窄冠脉相应供血区域心肌节段TPG值和tTPG值和健康人的上述指标之间具有统计学差异,大部分心肌节段和冠脉分支供血区域的跨壁灌注梯度值在冠脉轻度狭窄时即可出现有统计学意义的改变,tTPG值和冠脉狭窄严重程度呈正相关,前降支、旋支和右冠供血区域tTPG值和冠脉狭窄程度的相关系数分别为0.725、0.578、0.550；对TPG值和tTPG值的定量计算显示定量分析较半定量分析预测心肌缺血有更好的诊断效能,其中使用tTPG值预测心肌缺血具有更高的诊断效能,以冠脉重度狭窄作为预测相应区域心肌缺血的诊断标准,tTPG值的最佳临界值在LAD、CX、RCA供血区域分别为5.65、4.66、4.69,以该tTPG值预测心肌缺血的灵敏度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为：前降支区域90.5%、100%、100%、90.9%,旋支区域100%、97.0、70.0%、100%,右冠区域94.1%、100%、100%、95.2%。结论：TPG值和tTPG值的改变较单纯的评估冠脉狭窄对预测心肌缺血更为灵敏,tTPG值可能作为评估心肌灌注的定量指标。第四部分冠心病患者双源CT心肌跨壁灌注梯度与99mTc-MIBI心肌灌注显像的对比研究目的：分析冠心病患者心肌跨壁灌注梯度和核素心肌灌注评分之间的关系,并以MPS作为诊断标准分析跨壁灌注梯度值预测心肌缺血的能力。方法：回顾性的收集经临床及核素心肌灌注显像确诊的21例冠心病患者的双源CT冠脉成像及核素心肌灌注资料,采用DSCT首过心肌灌注图像测量各心肌节段的TPG值和冠脉分支供血区域的tTPG值,计算方法同第2部分；使用Kruskal-Wallis检验比较不同核素心肌灌注评分的心肌节段TPG值、冠脉分支供血区域tTPG值之间的差异,并作Spearman等级相关分析；以核素心肌灌注评分作为诊断标准定量计算TPG值最佳临界值,评估其预测心肌缺血的诊断效能。结果：核素心肌灌注评分异常的心肌节段和正常心肌的TPG值之间存在统计学差异,其中MPS评分0分节段的TPG值为0.92±0.11,MPS评分1分节段的TPG值为1.00±0.10,MPS评分2分节段的TPG值为1.08±0.09；心肌节段TPG值和冠脉供血区域tTPG值与相应核素心肌灌注评分间呈正相关(P<0.001,TPG和MPS评分相关系数R2=0.423, tTPG值和总MPS评分相关系数为R2=0.66)；以核素心肌灌注评分为诊断标准,获得TPG值的最佳临界值为0.91,以该TPG值预测心肌缺血的灵敏度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为86.8%、44.6%、31.3%、92.0%。结论：各心肌节段TPG值和各冠脉分支供血区域tTPG值和核素心肌灌注间有良好的相关性,TPG值的测量可在获得冠脉图像的同时初步的评估心肌缺血的可能。

地木耳遗传多样性、生物活性及人工培养研究

刁毅

【博士学位授予单位】电子科技大学

【博士学位授予年份】2014

【摘要】地木耳(Nostoc commune Vaucher)属蓝藻纲(Cyanophyceae),念珠藻科(Nostocaceae),念珠藻亚科(Nostocoideae)念珠藻属(Nostoc)藻类。地木耳含有丰富的多糖、蛋白质、氨基酸、脂类物质、黄酮、矿质元素、维生素等,具有抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、抗菌等作用,是一种有一定食用价值与医疗保健价值的天然食品。然而,由于市场需求日益增加、环境污染加剧,导致地木耳野生资源日益减少,品质降低;加之野生地木耳在自然生长中泥沙含量多,不容易清除,也会影响地木耳的食用价值;因此,有必要对地木耳的遗传多样性、营养成分、人工培养等进行研究,以便开发与利用地木耳资源。本研究通过对我国14个省市57个地区264个地木耳样品进行研究,对保护我国地木耳的遗传资源、提高地木耳的营养价值、减少地木耳中的有害成分有重要的理论意义,同时对规模化人工培养、开发地木耳产品有极大的应用价值。具体研究结果如下:1.地木耳的遗传多样性分析:(1)本研究从14个省市57个地区收集地木耳样品264份,分布于我国西南、西北、华北、华中和华东等地木耳主产区。(2)改良CTAB法提取地木耳DNA杂质少,质量高。从100条RAPD引物中筛选出12条引物对57个居群264个地木耳样品进行PCR扩增,共获得136条带,其中多态性带131条,多态性百分率为96.3%;对其中18条带进行多态信息含量(PIC)分析显示,18条带均为中度多态性条带。(3)用POPGENE分析发现,地木耳物种水平的遗传多样性(PPB=88.04%)高于居群水平的遗传多样性(PPB=59.77%)。基因分化系数(Gst=0.6337)、AMOVA方差分析(PHIst=0.5712)、Shannon’s居群分化系数((Hsp-Hpop)/Hsp=0.6322)与基因流(Nm=0.2891)均显示出地木耳居群间遗传变异与遗传分化水平高于居群内。(4)江西宜春居群(JXYC)的遗传多样性最高;重庆长寿居群(CQCS)、湖南祁东居群(HNQD)、安徽池州居群(AHCZ)和甘肃平凉居群(GSPL)遗传多样性较低。(5)用POPGENE分析遗传距离(D)与遗传相似性系数(I),结果发现遗传距离(D)范围在0.0265~0.7098之间,而遗传相似性系数(I)在0.3608~0.9738之间;聚类分析发现,57个居群地木耳可分为8个类群,264个地木耳样品可分为9个类群。(6)遗传距离与地理距离之间的相关系数r=0.0248(p>0.05),表明遗传距离与地理距离之间相关性不明显;Nei’s基因多样性指数(He)与海拔高度的相关系数为r=0.6207(p<0.05),Shannon信息指数(I)与海拔高度的相关系数为r=0.7081(p<0.05),说明海拔高度对地木耳的遗传分化有显著影响。2.地木耳中元素含量测定:(1)用icp-aes法测定地木耳中元素含量,仪器检测限范围在0.0018~0.068μg/ml之间;相对标准偏差(rsd)值在0.28%~1.87%之间;加标回收率在95.8%~105.6%之间,说明该方法准确率和精密度高。(2)5种人体必需元素中,fe、v含量最高,分别为93.58~242.5mg/kg和6.28~52.24mg/kg;mn、zn、cu含量次之。(3)部分地区地木耳中5种必需元素fe、v、mn、zn、cu的含量高于黑木耳和黄伞,但地木耳中4种生理毒性元素al、cd、pb、ti的含量均低于黑木耳和黄伞,说明地木耳营养成分高,具有一定的开发价值。3.地木耳中多糖、脂类物质及总黄酮含量、活性检测发现:(1)57个居群地木耳多糖含量为13.68%~22.62%、脂类物质含量为1.54%~2.79%、总黄酮含量为0.41%~0.76%;红外光谱检测发现,不同地区多糖之间、脂类物质之间红外光谱峰形相似,峰位置相近,峰强度有差异,说明不同地区地木耳多糖与脂类物质组分和含量有差异;地木耳脂类物质中,非极性脂含量最高,强极性脂含量其次,弱极性脂含量最低;地木耳中总黄酮主要包含黄酮、二氢黄酮、黄酮醇和查尔酮4种类型。(2)地木耳中总黄酮抗氧化作用与抑菌作用高于多糖与脂类物质。(3)四川宜宾居群(scyb)地木耳多糖、脂类物质和总黄酮含量均最高,其含量分别为22.62%±1.08%、2.79%±0.34%和0.76%±0.11%;其抗氧化活性与抑菌活性最强,具有极大的开发价值。4.应用红外光谱鉴定地木耳,结果发现:(1)应用主成分与载荷因子分析发现,第一主成分累计可信度值达到81.85%,pc1与pc2累计可信度值达到95.94%;确定了3400~3410cm-1、1640~1650cm-1和1030~1040cm-1三个分析灵敏区;3400~3410cm-1对pc1的贡献最大,其次为1640~1650cm-1;地木耳中化学成分的差异主要体现在糖类物质上,其次为脂类和蛋白质。(2)聚类分析发现,57个居群地木耳可被分为7大表征群;不同地区的地木耳红外光谱分化不明显;地木耳主成分与地理距离相关性不大,与地木耳菌生长的环境有极大的相关性。(3)不同地区地木耳的pc1差异大,通过主成分分析可以鉴别不同地区的地木耳,为快速鉴别地木耳的产地与质量提供了一定的理论基础。5.对地木耳人工培养条件及保健饮料制备进行了研究,结果发现:(1)最佳培养条件为摇床摇动速率40rpm、培养温度25℃、光照时间“16h光/8h暗”;摇床摇动速率对地木耳人工培养影响最大,培养温度次之,光照时间影响最小。(2)四川宜宾居群(scyb)地木耳在bg11液体培养基中培养时生长最迅速,培养56天后,其鲜重增加46.3倍,干重增加35.6倍;其多糖、脂类物质、总黄酮含量高于野生地木耳、黑木耳和黄伞;人工培养地木耳中,多糖含量比野生地木耳高25.69%,脂类物质含量比野生地木耳高2.05%,总黄酮含量比野生地木耳高52.63%。人工培养地木耳中必需元素Cu、Fe、Mn、Zn含量高于野生地木耳、黑木耳和黄伞,而生理毒性元素Al、Cd、Pb、Ti含量低于野生地木耳、黑木耳和黄伞。(3)培养3天后藻殖段可形成藻丝;小菌体在培养14天后形成,其最大直径在培养21天后达到200~250μm;培养28天后大菌体形成,其最大直径在培养42天后达到5 mm;培养49天后,形成片状体,其最大直径在培养56天后达到15 mm。(4)小菌体、大菌体与片状体破裂可释放藻殖段和藻丝继续生长,形成新的菌体。地木耳人工培养对规模化生产地木耳有重要的应用价值。

中国辣椒炭疽病菌和三种寄主上的灰葡萄孢菌的群体多样性研究

刁永朝

【博士学位授予单位】中国农业大学

【博士学位授予年份】2015

【摘要】由Colletotrichum引起的炭疽病是许多植物上的重要病害,Colletotrichum spp.在多个国家被报道可以侵染辣椒。虽然中国是世界上最大的辣椒生产国,但目前中国辣椒炭疽病菌的群体结构尚不明确。同样,由灰葡萄孢菌Botrytis cinerea引起的灰霉病也是一种寄主广泛的重要病害。本论文分别以Colletotrichum spp.和B.cinerea为研究对象,对中国辣椒上炭疽病菌的群体结构,相关炭疽病菌对杀菌剂的敏感性,优势种C.truncatum以及3种寄主上的B.cinerea的群体遗传多样性进行了研究,所获得的研究结果如下:1、从全国29个省市收集分离到了 1285株炭疽病菌株,通过形态学和多基因系统发育分析的方法对代表性菌株进行了鉴定。结果表明,至少包括15种炭疽病菌,优势种为C truncatum,C.fructicola,C.gloeosporioides,C.scovillei和C.fiornaiie 5个种。发现和描述了 3 个新种 C.conoides,C.grossum 和 C.liaoningense。此外,C.incanum,C.aenigma,C.karstii,C.hymenocallidis,C.endophytica,C.viniferum 以及 C.cliviae 是首次在辣椒上报道。C.fructicola,C.scovillei和C.fioriniae 3个种是首次在中国辣椒上报道。致病力测定结果显示,除C.endophytica以外,其它14个种均可在辣椒果实上致病。2、对优势种C.trunc的atum13个地理种群,266株菌株的群体遗传多样性进行了研究。基于9对微卫星引物的分析结果表明,供试种群遗传多样性较高,且存在有性重组和地理分化。供试种群间的遗传分化与地理距离呈正相关,南、北方种群可以聚为两类。南、北方种群在菌丝生长速率和对杀菌剂咪鲜胺的敏感性上也存在分化,南方种群菌丝生长速率较慢,但对咪鲜胺更不敏感。另外,来源于辣椒育种中心的种群拥有最多的私有等位基因。3、测定了 15种炭疽病菌对8种常用杀菌剂的敏感性,其中的14种炭疽病菌对大多数供试药剂表现敏感。而C.truncatum对大多数药剂的敏感性相对较低,尤其对戊唑醇和腈菌唑敏感性较差。供试药剂中,咪鲜胺对15种炭疽病菌的抑制活性最高。建立了 5个优势种对5种DMI杀菌剂的敏感性分布,结果显示,敏感性频率分布均呈单峰曲线,没有出现敏感性下降的亚群体,说明田间没有抗药性产生。扩增比对了C.trunc,atumC.gloeosporioides和C.scovillei的cyp51基因,发现存在14个氨基酸位点的差异,推测其可能是导致C.truncatum对戊唑醇和腈菌唑的敏感性较低的原因。4.收集了来自番茄、樱桃和油桃3种寄主上的28个地理种群,共393株B.cinerea菌株。采用14对微卫星引物对该病原菌的群体遗传多样性进行了研究。结果发现,供试种群遗传多样性较高,且以无性繁殖为主,不存在重组和地理遗传分化,但存在寄主上的遗传分化。同时发现种群间的遗传距离与地理距离没有相关性。两年间的辽宁种群有很近的遗传关系,推测该地区B.cinerea群体变异速度较慢,而福建和上海的两年间种群遗传关系较远,则按时B.cinrea在这两个地区变异速度较快。

神经因素对缺血肢体血管生成和骨骼肌纤维重塑影响的研究

刁永鹏

【博士学位授予单位】北京协和医学院

【博士学位授予年份】2015

【摘要】目的：(1)构建小鼠后肢缺血模型,并在此基础上去除坐骨神经支配,观察神经因素对缺血肢体VEGF表达、代偿性血管生成和骨骼肌纤维类型变化的影响。(2)对小鼠后肢缺血模型进行NGF和VEGF基因转染,评价NGF在缺血肢体血管生成和骨骼肌纤维重塑中的作用,探讨NGF与VEGF在血管生成和骨骼肌纤维重塑中的关系。方法：(1)建立单纯后肢缺血模型和后肢缺血+去神经支配模型,术后对患肢腓肠肌进行重量测定,并对标本进行HE染色,CD31和PCNA免疫组化染色,肌球蛋白ATP酶染色,ELISA检测NGF和VEGF表达量。(2)对小鼠后肢缺血模型进行NGF和VEGF-ATF基因转染,转染后对缺血肢体功能进行评估,测定患肢腓肠肌重量,并取腓肠肌组织进行HE染色、PCNA和CD31免疫组化染色,肌球蛋白ATP酶染色,ELISA检测NGF、VEGF表达量。结果：(1)术后第7天,缺血+去神经支配组的患肢缺血程度评估1-4级的比例高于单纯缺血组,而0级的比例低于单纯缺血组,两组总体差异有统计学意义(P<0.05)；与正常对照组相比,单纯缺血组和缺血+去神经支配组小鼠的腓肠肌萎缩明显,其相对肌肉重量均显著降低,且缺血+去神经支配组比单纯缺血组降低更明显(P<0.05)。术后第28天,缺血+去神经支配组与单纯缺血组相比,其内皮细胞增殖指数、毛细血管密度、NGF和VEGF表达量均明显降低(P<0.05)；术后第28天,缺血+去神经支配组的腓肠肌Ⅱ型肌纤维比例明显高于单纯缺血组(P<0.05)。(2)术后第28天,NGF组和VEGF组的患肢功能评分和肌肉萎缩程度明显低于空白对照组和正常对照组；与正常对照组相比,空白对照组、NGF组和VEGF组小鼠的腓肠肌重量均出现不同程度的降低,但是NGF组和VEGF组的相对肌肉重量明显高于空白对照组(P<0.05); NGF组和VEGF组的内皮细胞增殖指数、毛细血管密度均明显高于空白对照组和正常对照组(P<0.05); NGF组的NGF和VEGF表达量明显高于空白对照组(P<0.05); VEGF组的VEGF表达量明显高于空白对照组(P<0.05),但其NGF表达量与空白对照组相比无明显升高(P>0.05),与NGF组相比明显降低(P<0.05); NGF组和VEGF组Ⅰ型肌纤维比例明显高于空白对照组(P<0.05)。结论：(1)神经因素在维持缺血肢体VEGF表达量和代偿性血管生成,减轻组织缺血程度和维持骨骼肌纤维类型上具有重要作用。(2)NGF基因转染能够诱导缺血肢体表达NGF和VEGF蛋白,从而促进新生血管形成,并且NGF和VEGF均能够诱导缺血肢体骨骼肌Ⅰ型肌纤维表达,从而改善缺血肢体的运动功能。

导弹精确高效末制导与控制若干关键技术研究

刁兆师

【博士学位授予单位】北京理工大学

【博士学位授予年份】2015

【摘要】本文以导弹先进控制与精确制导技术为研究背景,立足于新型寻的导弹末制导控制系统的设计与分析,紧密结合国内外多输入多输出稳定裕度分析、导弹末端多约束制导律、制导控制一体化等相关研究现状和发展趋势,针对导弹控制系统设计及奇异摄动裕度分析、攻击机动目标最优制导律、末端多约束非线性制导策略、制导控制一体化等关键技术进行了系统研究与深入探索。主要研究内容包括以下几方面:首先,阐述了论文研究背景、意义及当前存在的难点,介绍了国内外典型制导武器的应用现状与发展趋势,详细地分析总结了控制系统稳定裕度分析、末端多约束制导律、制导控制一体化设计等关键工程技术难点,详实地阐述了课题研究方案、内容结构及创新点。其次,针对大气层内的导弹,给出了常用坐标系的定义及转换关系,建立了导弹运动学方程组,推导了若干重要角度计算公式,阐述了空气动力与动力矩表达式及风洞数据使用方法,介绍了导弹制导控制系统组成。接着,推广了多输入多输出系统奇异摄动裕度指标概念,用来度量导弹自动驾驶仪鲁棒性,给出了该稳定裕度指标的具体计算方法,分析了三回路过载自动驾驶仪极点配置设计方法与积分式横向自动驾驶仪LQG/LTR设计技术,并将所提出的稳定裕度指标成功地评估了上述两种自动驾驶仪的鲁棒性。针对常值和蛇形机动目标,考虑到自动驾驶仪动态滞后特性,应用最优控制理论,通过数值方法计算非线性Ricatti微分方程求解制导律控制增益,分别设计了含复杂动态特性补偿的最优制导律,分别给出了Kalman滤波器和扩展Kalman滤波器实现对常值和蛇形机动目标特性在线估计,仿真证实含复杂动态特性补偿的最优制导律与相应Kalman滤波器组合制导有效地补偿了目标机动、自动驾驶仪动态滞后特性和舵面“错偏”现象造成的脱靶量。为了提高导弹杀伤效果,讨论了含攻击角度约束制导律有限时间控制设计,推广了双积分系统有限时间稳定控制律,结合反馈线性化技术提出了连续有限时间稳定制导律,应用有限时间稳定齐次性理论严格证明了该制导律全局有限时间稳定特性,利用有限时间Lyapunov稳定理论给出了稳定系统停息时间上界的数学表达式,该制导律能够使弹道提前成形,即尽可能早地实现视线角速率和视线角偏差为零。最后,为进一步提高导弹杀伤力,探讨了考虑自动驾驶仪补偿含末端攻击角约束制导律,提出并证明了改进的积分反演定理,在此基础上设计了反演递推制导律,然后进一步应用反演递推方法推导了考虑自动驾驶仪动态特性的含攻击角约束制导律,并通过李雅普诺夫稳定性理论详细地证明了该制导律视线角速率和视线角指数收敛特性,成功地应用于制导弹药六自由度仿真,该制导律取得了更小的脱靶量和角误差且节省了很大一部分能量。本文研究工作为导弹控制系统与末端制导律设计分析等相关问题提供了解决方法,理论分析与数学仿真证实这些方案是有效的、可行的。

呼伦贝尔草地防风固沙功能区优先生态用地识别研究

刁兆岩

【博士学位授予单位】北京林业大学

【博士学位授予年份】2015

【摘要】重要生态功能区是指在涵养水源、保持水土、调蓄洪水、防风固沙、维系生物多样性等方面具有重要作用的区域,对于防止和减轻自然灾害,协调流域及区域生态保护与经济社会发展,保障国家和地方生态安全具有重要意义。我国重要生态功能区面积大,管理工作复杂、困难大；需要国家和地方共同管理,并予以重点保护和限制开发的区域。因此,通过评估功能区内生态用地的重要性并划分等级,坚持“以较小代价获取较大收益”,识别出优先生态保护用地,可以作为北方重要生态功能区生态环境保护管理工作的有效手段。本人在分析借鉴学者研究基础上,利用实测地面高光谱数据建立遥感估算模型,研究草地退化、沙化空间分布格局,并评价其对防风固沙功能区影响；运用PSR模型构建区域生态安全评估指标体系,评估基于主导服务功能生态安全水平和空间差异；分析影响草地生态安全的主要因素；从生态系统服务功能重要性、景观组分重要性、景观结构布局重要性三个方面,开展生态用地重要性综合评估,划分重要性等级,结合防风固沙功能区生态安全性和生态敏感性评价,识别出优先生态用地。主要研究内容和结论如下：(1)草地退化空间分布格局识别利用实测地面高光谱数据与同时期MODIS影像进行数据关联,构建基于MODIS遥感影像地上于物质量高光谱生产力估算模型以及植被覆盖度高光谱估算模型,地上干物质量高光谱估算模型：ANPP=295.51×(0.977×NDVIMODIS-0.028)1.174 (1)植被覆盖度高光谱估算模型：Vc=0(NDVIMoDIs≤0.1689) (2)Vc=131.981 ×NDVIMoDIs-22.29(0.1689<NDVIMoDIs≤0.8779) (3)Vc=1(NDVIMODls>0.8699) (4)分别构建基于草地现实生产力和潜在生产力草地生产力退化指数,以及植被覆盖度高光谱模型的植被覆盖度退化指数,根据分级指标分别对2000年、2005年、2010年、2014年草地退化空间分布进行识别,结果表明：2000年未退化、轻度退化草地面积约占研究区总面积的30.71%和27.42%,2005年中度退化面积较2000年增加5049.13 km2,2010年未退化草地面积占研究区总面积30.59%,2014年重度退化草地面积最小,仅占研究区总面积的11.91%。(2)基于防风固沙功能维持的生态安全评价根据研究目的,运用PSR模型构建区域生态安全评估指标体系,采用层次分析法研究指标权重,综合评价法对研究区进行基于防风固沙功能的生态安全性分析。结果表明：整体情况来看,研究区自2000年-2014年生态安全状况处于安全水平比例最大,面积所占研究区比例为34.57%-39.70%,其中2010年最大,2014年最小；其次为生态较安全区,面积所占研究区比例22.90%-30.35%,自2000年以来研究区极不安全区面积呈逐渐减少趋势。(3)优先生态用地识别依据景观生态学原理,构建生态功能重要性和生态敏感性评价指标体系,分别划分生态用地重要性和敏感性等级,将研究区生态用地极重要区、极敏感区以及生态极不安全区进行叠加从而识别出优先生态用地。识别结果显示：优先生态用地主要分布在东部的温性草甸草原区植被覆盖度高的地区、沙带区和西部部分干旱地区,总面积达29240.5km2,占区域总面积的38.20%。(4)驱动因子分析2000年、2005年、2010年、2014年遥感解译土地利用数据显示：草地、未利用土地是研究区主体景观类型,四个时期草地面积所占比重分别为：87.64%、89.95%、86.09%以及86.22%；研究区景观内部斑块数量呈增加趋势,斑块面积变小,景观空间连通性降低,景观多样性和异质性升高；海拔对各类型景观影响范围主要分布在低海拔地区的500m-850m区段内；不同坡度、坡向对景观类型变化没有影响；降水量年际间波动对生产力的影响具有极为显著的线性回归关系,变化趋势均为随降水量增加草原植被生产力增加；空间异质性研究表明,围栏后草地空间异质性变小,而放牧草地,空间异质性较弱,空间分布格局相对简单。

提高液晶/聚合物光栅激光器转化效率的研究

刁志辉

【博士学位授予单位】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

【博士学位授予年份】2015

【摘要】液晶/聚合物光栅是由液晶层和聚合物层交替排列组成的周期结构。该光栅制备简易、成型快速,可作为分布反馈式激光器的谐振腔。通过向其中加入激光染料,即可获得窄线宽、低阈值的激光输出。由于液晶材料的引入,激光的出射强度或波长可主动调谐,因此液晶/聚合物光栅激光器在光谱分析、集成光学等领域有着十分重要的应用价值。然而,在已查到的国际报道中,该类激光器的能量转化效率很低,不足0.5%,严重阻碍其实用化进程。为了解决这一问题,本论文开展了提高液晶/聚合物光栅激光器转化效率的研究。首先探索了转化效率低的内在原因,是由于光栅的折射率调制量Δn很低,激光在光栅中振荡时无法获得足够的反馈作用。针对这一问题,定量化研究了光栅的内部结构特点,并以此为基础,确定了Δn对转化效率的影响:Δn的增加有助于提高激光器的转化效率。基于这一结论,采用高折射率单体制备光栅,通过提高聚合物层折射率来获取更大的Δn,相比于原有体系,激光器的转化效率由0.3%提高到1.2%,出射阈值由3.5μJ降低为0.8μJ。进一步地,提出减小光栅周期的办法,利用小周期光栅的几何效应改变液晶取向,使光通过液晶层时的折射率增大,从而达到提高光栅Δn的目的,激光器的转化效率提高到2.4%,出射阈值降低为0.5μJ。针对激光器中存在的多模激光现象进行了研究,该现象会严重降低某一特定波长的转化效率。研究发现,光栅与其两侧的玻璃基板会形成平板波导结构,在波导结构和光栅的双重作用下产生了多模激光。想要抑制多模激光的形成,需要减小衬底层与光栅层的折射率差值。为此,实验中利用聚合物混合方法设计出一种折射率可调的衬底层代替玻璃基板,进行激光器的制备,获得了稳定的单模激光输出,使激光器的出射能量可集中在单一波长之上。进一步测定激光波长与转化效率间的关系,选取最高发光效率的出射波长,使激光器的转化效率提高到2.8%。然而,受限于浓度猝灭效应,激光染料的可使用浓度低于1 wt%,对泵浦光的利用率仅为15%,使激光器的转化效率停滞在2.8%。为了提高泵浦光的利用率,改用对泵浦光有高吸收特性的MEH-PPV作为增益介质。鉴于MEH-PPV无法和光栅体系互溶,提出MEH-PPV增益层位于光栅之下的激光器结构,并从理论和实验角度证实了该结构能够有效地形成激光。结果表明,出射激光具有单一模式,由于MEH-PPV对泵浦光的利用率高达67%,激光器的转化效率提高到7.1%,出射阈值降低为0.09μJ。进一步地,尝试将MEH-PPV和激光染料结合在同一激光器结构中,制备出了波长可独立控制的双波长激光器。在两种增益介质的共同作用下,泵浦光的利用率提升到85%,激光器的转化效率提高到9.0%。本论文从提高光栅Δn、单模光栅激光器的制备以及提高泵浦光利用率三个方面对液晶/聚合物光栅激光器的转化效率进行了提升,所得转化效率为已知文献报道中的最好水平。本文中给出的研究结论为该类激光器的实用化进程奠定了坚实的基础。

通用本体学习方法及其应用的关键技术研究

刁丽娟

【博士学位授予单位】华东师范大学

【博士学位授予年份】2015

【摘要】随着网络技术的发展和社会信息化程度的不断提高,人们在工作、学习、生活等各方面对信息系统的智能化和知识化的需求日益增加,使得数据的表示不仅仅停留在语法层面,更需要聚焦在语义层面。本体作为一种能够在语义知识层面上描述数据与信息的概念模型,为解决语义层面的理解与沟通的问题提供了有效的途径。目前,本体构建存在两种方式：一种方式是通过本体构建工具进行手工构建本体；另一种方式是通过本体学习方法进行自动或半自动构建本体。随着网络大数据时代到来,通过本体学习方法构建本体的方式日益重要。现有的本体学习方法基本上是根据不同数据源类型决定采用不同的本体学习方法。然而,面对互联网上复杂的数据源中庞大的数据信息,如何从复杂、异构的数据源中采用通用的本体学习方法,构建与丰富本体知识,从而提高本体学习的适应性和自动化程度是现在需要解决的问题。针对上述问题,本文模拟人类学习思维方式,提出基于粒计算的通用本体学习体系框架和学习方法。该框架是基于明确的本体学习任务层次,自下而上进行本体的概念、分类关系、术语、非分类关系和规则的学习。同时,该方法是从领域具体实例对象集合中抽取概念和分类关系,从而构建本体的概念粒度空间,为本体学习的后续任务提供了一定基础；由于将前期异构的数据源中抽取的数据,预处理为本体学习的信息输入系统,所以在本体学习方法的通用性上有了较大的提高。本文将所提出的本体学习方法应用于人物领域的本体学习中,从而可以得到人物领域本体；同时,将人物领域本体与搜索引擎相结合,不仅可以提高人物信息搜索的准确性,而且可以验证人物领域本体的正确性和本体学习方法的有效性。本文对通用的本体学习方法及其应用的关键技术进行研究和探讨,主要内容总结为以下五个方面：●本文深入分析了本体学习的研究现状和存在的问题,提出了通用的本体学习体系框架。本文分别从本体的组织结构和本体学习的数据源复杂性、异构性的角度进行分析,阐述了本体的定义、分类、本体学习的任务和同构化的本体学习信息输入系统。根据信息输入系统中数据的特点和人类学习的思维方式,提出了通用的本体学习体系框架。针对本体学习体系框架中学习的任务层次,提出了相应的本体学习方法,为后续本体学习研究提供了基础。●针对无初始本体的本体学习的需求,提出了本体的概念粒度空间模型和构建本体的概念粒度空间的算法。本文描述了领域具体实例对象粒和抽象概念粒粗糙集的表示及粒化方法、本体的概念粒之间的关系和运算、领域具体实例对象粒的粗相似表示方法,同时针对领域具体实例对象粒和抽象概念粒的不同特性,提出了构建第一层抽象概念粒度空间和多层抽象概念粒度空间的算法,并通过实验验证了算法的有效性,提高了本体的概念和分类关系学习的准确性。●针对有初始本体或概念粒度空间的本体学习的需求,提出了基于HowNet的概念语义相似度的改进算法。本文围绕如何进行本体的概念或术语学习的问题,深入分析了国内外已有的概念语义相似度算法,总结归纳了影响概念语义相似度算法准确性的主要因素,结合中文知识库HowNet和同义词林的内容组织结构特点,改进已有的基于HowNet语义相似度算法。该算法综合考虑了多种影响语义相似度值准确性的因素,与其它语义相似度算法相比,实验结果显示概念语义相似度的准确性有了很大提高,进而提高了本体的概念或术语学习的准确性。●本文将所提出的本体学习方法应用于人物领域本体学习中,设计与实现了人物领域本体学习系统,从而得到了人物领域本体。在人物领域本体学习过程中,为了降低构建概念粒度空间算法的时间复杂度和信息输入系统的属性特征的维度,本文提出了基于向量空间模型的KNN-DAG-SVMs分类算法,并通过实验验证了该算法的有效性,与其它分类算法相比,在准确率和召回率方面有了明显的提高。●本文将学习得到的人物领域本体应用于搜索领域,提出了基于人物领域本体的智能搜索体系框架,并且描述了框架中各个模块的功能；为了提高搜索的速度,在数据索引模块中,提出了三级倒排索引模型；同时在本体学习模块中,提出了新增具体实例对象的学习算法,实现了基于人物领域本体的智能搜索系统。该系统不仅提高了人物信息搜索结果的查准率和查全率,而且进一步丰富了人物领域本体的具体实例。实验结果表明,基于人物领域本体的智能搜索与其它搜索相比具有一定的优越性。

多级孔HZSM-5分子筛的合成及其超临界烃催化裂解性能

刁振恒

【博士学位授予单位】天津大学

【博士学位授予年份】2015

【摘要】超临界烃的催化裂解过程,是解决高超声速飞行“热障”的一个有效途径。但是,超临界条件下烃分子在分子筛微孔内的扩散速率大幅下降,严重地影响了分子筛的催化性能。向微孔分子筛中引入介孔是解决扩散限制问题的有效途径之一。本文采用多种方法制备不同结构的多级孔HZSM-5分子筛,并以超临界正十二烷的裂解为模型反应评价其催化性能,旨在阐述多级孔HZSM-5分子筛微介观结构对催化裂解性能的影响规律。采用季铵碱脱硅法制备了多级孔HZSM-5分子筛。发现,以季铵碱为脱硅剂可避免分子筛结晶度、酸量的过度损失及非骨架铝的大量形成。随季铵碱链长增加,分子筛晶内介孔量增多、介孔孔径增大,催化活性及稳定性提高。采用聚合物诱导法合成了多级孔HZSM-5分子筛。发现,荷正电的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)可诱导分子筛晶内介孔形成;通过预晶化可提高多级孔分子筛的结晶度;增加PDDA用量,晶内介孔孔径增大,介孔孔径分布从11-13 nm宽化至11-34 nm,但酸性位可接近性和催化稳定性下降。聚乙烯亚胺和聚乙烯吡咯烷酮则难以诱导分子筛晶内介孔形成。采用两亲性硅烷(TPOAC)合成了多级孔HZSM-5分子筛。发现,TPOAC可诱导形成孔径为3-5 nm的长程有序晶内介孔;适宜的温度及乙醇含量条件下可制备高结晶度、高比表面积的单分散多级孔分子筛,介孔量随TPOAC用量单调增加、酸量则相反。具有适中的有序介孔量及酸量的多级孔HZSM-5呈现最佳的催化裂解性能,其初始转化率较微孔HZSM-5分子筛提高36%,而失活速率则下降57%。采用季铵碱脱硅表面活性剂诱导二次晶化法合成了多级孔HZSM-5分子筛。发现,用四甲基-和四乙基氢氧化铵均可获得以meso-HZSM-5为核、MCM-41为壳的核-壳型多级孔分子筛,后者的壳厚达58 nm,而用四丙基-和四丁基氢氧化铵则无法形成完整的MCM-41壳层。具有完整MCM-41介孔壳的多级孔分子筛,呈现较高的催化裂解活性和稳定性,与微孔HZSM-5分子筛相比,初始催化裂解活性提高31%,失活速率下降58%。采用包埋法合成了多级孔HZSM-5分子筛。发现,通过MCM-41相在介孔有序的meso-HZSM-5晶面自组装,可获得核内、壳内均介孔有序的核-壳型多级孔分子筛,其壳层厚度随合成液/meso-HZSM-5质量比而变(33-87 nm)、壳层孔径随表面活性剂链长和扩孔剂三甲苯用量而变(2.5-10 nm)。随壳层孔径增大,分子筛催化裂解性能进一步提高。

花生中黄曲霉毒素B1臭氧降解及安全性评价

刁恩杰

【博士学位授予单位】山东农业大学

【博士学位授予年份】2015

【摘要】黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)是由黄曲霉和寄生曲霉产生的次生代谢产物,具有强烈的致癌、致畸和致突变性。AFB1常污染花生及其制品,严重威胁的人类和动物的生命和健康,每年也因花生AFB1污染给生产者和加工者造成巨大的经济损失。预防或控制花生及其制品黄曲霉毒素的污染是世界性难题,早在上世纪60年代臭氧开始被应用于降解棉籽和花生粕中污染的AFB1。臭氧具有较高的活性、渗透性,并自发分解为氧气,不产生有毒有害物质,因此被广泛用于研究农产品中黄曲霉毒素的脱除。但目前还没有文献详细报道AFB1臭氧降解机理以及识别其氧化产物的结构;且大部分臭氧脱毒研究仅局限于实验室研究,尚未有配套的脱毒设备在中试以上规模生产中应用。本研究前期在模式系统下研究了AFB1的臭氧降解机理,并识别了其臭氧降解产物,后期利用自主研发的两套臭氧脱毒设备降解花生中污染的AFB1,对脱毒前后的花生进行安全性评价,为臭氧脱毒技术在食品工业中的推广应用提供重要的理论依据和技术支持。主要结果如下:1、在模式系统下,随着臭氧处理时间的增加,AFB1浓度快速降低,在处理至25 s时,AFB1完全消失,并产生一些中间氧化产物,其中13种氧化产物被识别,即C17H14O10(m/z 379.0667)、C17H12O9(m/z 361.0554)、C16H12O8(m/z 333.0611)、C16H10O8(m/z 331.0452)、C18H16O10(m/z 393.0822)、C15H10O5(m/z 271.0599)、C15H10O6(m/z 287.0551)、C16H10O7(m/z 315.0499)、C16H10O6(m/z 299.0556)、C17H12O8(m/z 345.0605)、C19H15NO9(m/z 402.0820)、C17H12O9(m/z 361.0555)、C17H12O6(m/z 313.0707)。在这13种氧化产物中有6种为主要产物,即C17H14O10(m/z379.0667)、C18H16O10(m/z 393.0822)、C16H10O6(m/z 299.0556)、C19H15NO9(m/z402.0820)、C17H12O9(m/z 361.0554)和C17H12O9(m/z 361.0555)。根据上述中间氧化产物,推断出AFB1臭氧降解经历两条途径:第一条是Criegee反应路径,是主要的氧化途径,由AFB1经Criegee反应产生C16H10O8(m/z331.0452)、C17H14O10(m/z 379.0667)和C18H16O10(m/z 393.0822);第二条苯环甲氧基反应路径,即AFB1被臭氧氧化成C16H10O7(m/z 315.0502)和C15H10O6(m/z287.0551)。2、根据AFB1结构与毒性的关系,确定AFB1分子左边呋喃环上的C8-C9双键以及右边的内酯环是决定AFB1毒性的主要官能团。由识别出的13种AFB1臭氧降解产物的结构判定,有9种产物呋喃环上C8-C9双键断裂或破坏,2种产物的内酯环破坏,剩余的2种产物苯环的-OCH3被-OH取代;在6种主要氧化产物中,除了氧化产物C16H10O6(m/z 299.0556)呋喃上的C8-C9双键保留完好外,其它5种主要产物呋喃环上的C8-C9双键均受到破坏;与AFB1毒性相比,其绝大多数氧化产物的毒性显著降低,甚至是消失,而产物C16H10O6(m/z 299.0556)仍具有一定的毒性。3、干法和湿法臭氧处理均能有效降解花生中的AFB1。在相同条件下处理30 h时,干法处理可将花生中的AFB1从85.83±3.36μg/kg显著降低到14.70±1.92μg/kg(P<0.05),脱毒率为82.88%;湿法处理可将花生中的AFB1从84.25±3.23μg/kg显著降低到8.61±0.74μg/kg(P<0.05),脱毒率达到89.78%。湿法脱毒效果优于干法。4、采用自主研发的粮油真菌毒素脱毒设备降解花生中污染的AFB1效果显著。采用该设备对染毒花生进行处理时,在臭氧浓度50 mg/L、流速5.0 L/min条件下处理60h和120 h,花生中的AFB1含量从189.53±2.38μg/kg分别降低到20.08±0.89μg/kg和14.60±1.69μg/kg(P<0.01),达到GB 2761-2011中对花生中AFB1含量的限量要求(20μg/kg)。5、自主研发的臭氧脱毒榨油蒸炒锅脱除花生中黄曲霉毒素的工艺为:花生原始水分9~10%时,臭氧水(臭氧在水中达饱和)添加量为4~5%,臭氧浓度50 mg/L(臭氧水浓度在5.0 mg/L左右),至花生最终水分含量达到14%左右,控制浸润层温度为90℃、浸润时间20 min,蒸坯层温度为160℃、蒸坯时间40 min,炒坯层温度为160℃,炒坯时间30 min,料坯的最终温度达到110~120℃,水分含量达到2~3%时出料立即压榨制油。该工艺可将制得的花生油中AFB1含量从对照组的41.29±0.68μg/kg减少到6.09±0.28μg/kg(P<0.01),减少了85.25%,达到GB 2761-2011对花生油中AFB1含量的限量要求(20μg/kg)。6、干法或湿法臭氧脱毒时间低于40 h时,对花生蛋白、脂肪和不饱和脂肪酸含量变化的影响不显著(P>0.05)。超过40 h时,花生中蛋白含量显著降低(P<0.05);花生脂肪含量有减少趋势,但不显著(P>0.05);臭氧脱毒后花生中油酸、亚油酸、亚麻酸和花生一烯酸的含量无显著变化(P>0.05);干法处理导致花生水分含量降低,而湿法处理会增加花生水分含量;干法处理使花生红衣颜色变深、最终变黑,而湿法处理导致花生红衣颜色变浅;臭氧处理可破坏花生红衣中的多酚类物质。臭氧处理时间长于40 h会导致花生酸价(AV)和过氧化值(POV)升高。在臭氧处理40 h时,花生的AV值从对照组的0.40±0.05 mg/g显著升高到0.91±0.20 mg/g(干法)和1.72±0.21 mg/g(湿法)(P<0.05);花生POV从0.25±0.05 mmol/kg显著升高到0.48±0.02 mmol/kg(干法)和0.52±0.07 mmol/kg(湿法)(P<0.05),但均远低于GB 16326-2005《坚果食品卫生标准》规定的限量要求(AV≤4 mg/g、POV≤6.3mmol/kg)。经臭氧蒸炒脱毒后制得的花生油的亮度和透明度增加;花生油的AV和POV值虽明显升高(P<0.01),但远低于GB 1534-2003规定的限量要求(AV≤1.0 mg/g、POV≤6.0 mmol/kg)。7、臭氧脱毒后的花生贮藏稳定性表现良好。在40℃、28 d的贮存期内,臭氧脱毒后普通包装和真空包装的花生水分含量均有减少,AV和POV值虽有升高,但远低于GB 16326-2005限量要求,且真空包装的贮藏效果优于普通包装。8、臭氧处理能显著降低花生中AFB1的毒性,提高花生的食用安全性。染毒花生(AFB1含量189.53±2.38μg/kg)经臭氧处理60 h(AFB1含量20.08±0.89μg/kg)和120h(AFB1含量14.60±1.69μg/kg)后磨成花生糊饲喂的Wistar大鼠未见个体行为异常和中毒症状;与阳性对照组相比,饲喂臭氧处理60 h后的花生的大鼠体重增加量、食物摄入量和食物转化率都得到显著提高(P<0.05);肝脏与肝体比显著降低;血清总蛋白(TP)和白蛋白(Alb)含量显著升高,血糖(Glu)、尿素氮(Urea)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和丙二醛(MDA)显著降低(P<0.05);谷丙转氨酶(ALT)活性显著降低(P<0.05),总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性显著升高(P<0.05);肝脏和肾脏切片显示除轻微的脂肪增多和空泡变性外,未见其他组织病理变化。以上指标与阴性对照组无显著差异(P>0.05)。臭氧处理本身对大鼠无毒性作用。Ames试验和Hep G2细胞毒理学试验进一步证实,臭氧处理能显著减少花生中A FB1的毒性,提高花生的食用安全性。

黄海暖流、黄海冷水团及其春季演变过程研究

刁新源

【博士学位授予单位】中国科学院研究生院(海洋研究所)

【博士学位授予年份】2015

【摘要】黄海是连接渤海与外海的重要的陆架海域,该海域也是沿海经济、沿海养殖、海洋渔业、军事活动非常发达的海域,针对黄海典型海洋现象的研究有助于摸清黄海的水文背景特征,这对指导经济建设、渔业生产和提高军事活动安全性都是至关重要的。本文通过十几年来积累的大量的现场调查的温度、盐度和海流资料,开展对黄海典型海洋现象:黄海暖流和黄海冷水团以及春季转换过程的研究,力图揭示它们的基本特征和生成、发展、消亡的机制。1.春季黄海暖流存在的直接证据及其原因冬季源自济州岛西南海域的黄海暖流水舌沿海槽西坡(大致70m等深线附近)从近底层北进,12月其前锋大约达到35°N,流轴处平均速度5-8cm/s,暖流抵达之处底层稳定升高约4°C。在34°N,122°E附近黄海暖流水舌分出一支指向青岛外海。冬季东北季风造成北部沿岸海域(包括渤海在内)失水,海水沿黄海西海岸南下,产生鲁北沿岸流和苏北沿岸流。其结果一方面在黄渤海区域建立了季节时间尺度海平面的南北高度差,形成了稳定的黄海暖流;另一方面寒潮的频繁爆发,造成了黄海暖流流速天气尺度的脉动。春季黄海暖流水前锋仍然可以达到37°N,并逐步失去来自济州岛西南海域高温高盐水的支持,暖流水舌根部出现明显降温(约2°C)、降盐(约1.0),而水舌前部降温、降盐较缓慢,暖流水舌逐步演变成几乎封闭的高温、高盐水块。另一方面,春季黄海暖流的天气时间尺度补偿作用消失,但冬季建立起来的北低南高的海平面,需要在春季得到恢复,因而黄海南部海水必须继续向北补偿,故此,驱使该高温高盐水块继续向北移动。在此过程中黄海暖流源区海水温度下降较明显,而盐度下降较缓慢;但它向北移动的过程,所到之处均出现升温升盐。黄海暖流水消亡的时间存在年际变化,大致在5月份到7月份完全消失;而指向青岛外海的黄海暖流的西北分支,因所处的空间尺度小,4月或4月之前其流和暖水舌已经消失,只留下盐度舌的痕迹。2.成山头东南海域中层冷水特性及其形成春季在成山头东南海域50m等深度线附近出现中层冷水现象,冷水块在10-30m水层里,纬向尺度100km,其中心水温比周边低2°C、比表层低1.5°C、比底层低1.0°C。它是由黄海暖流水、沿岸冷水以及春季升温过程等诸因素在该海域相互作用的结果。首先是南下的成山头外海水带来低温、低盐的海水,这支海流在南下过程中与局地增温的表层海水和底层黄海暖流高盐水相遇,因为密度的原因插入两层海水之间,形成了低温、低盐的中层冷水。3.黄海冷水团的形成过程黄海冷水团主要是由冬季残留水形成的,但是其内部也存在弱的水交换。春季,成山头外海的冷水南下,其形成的中层冷水是青岛外海冷水团的主要组成部分,而青岛外海冷水团明显是黄海冷水团的一部分。夏季黄海冷水团存在两个较强的冷中心,一个是青岛外海冷水团,一个是仁川外海冷水团,中间黄海槽的位置则是黄海暖流的残留水。黄海暖流残留水在不同年份强度不一样,如果以底层相对高温、高盐定义黄海暖流残留水,它基本上出现在黄海槽西侧约70m等深线的附近。4.黄海暖流和黄海冷水团环流的驱动机制南北黄海存在明显的海表面高度差,冬半年青岛外海与北黄海水位低于南黄海,且初冬青岛外海失水比北黄海早,因此激发了底层黄海暖流的西北向分支,盛冬北黄海失水达到顶峰,因此黄海暖流逐渐转向北向;春季青岛外海与济州岛附近海域水位差快速消失,因此黄海暖流西北向分支快速退却完全转为北向,此时虽然南北黄海水位差趋于平衡,黄海槽西侧仍然存在弱的北向流,黄海沿岸流从成山头沿50m等深线南下,为青岛外海冷水团带来低温、低盐的海水,造成其核心温度的持续降低;夏季,黄海沿岸流持续存在,同时海槽中央西侧70m等深线附近存在弱的南向流,从北黄海带来低温、低盐的海水注入南黄海冷水团,造成了黄海暖流残留水的微弱降温、降盐。

蛋白质异戊二烯化参与调控精原干细胞自我更新与定向分化平衡的机制研究

刁凡

【博士学位授予单位】南京大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】正常生理状态下,成年后哺乳动物精子发生(Spermatogenesis)的维持依赖于精原干细胞(SSC)的自我更新和定向分化的平衡。这种平衡的破坏将对睾丸发育和精子发生造成严重的影响。由此引发的生殖细胞发生障碍是一类常见的男性非梗阻性不育的直接致病原因,常伴表现为睾丸发育过小,生精上皮不足,生精功能减退,呈现唯支持细胞综合征,导致无精子症或精子功能低下。SSCs自我更新和定向分化平衡取决于周围微环境的改变及其自身对微环境反应敏感度的变化,而后者可能发挥主导的作用。精原干细胞内PI3K/Akt/mTORC1信号通路的相对活化程度影响了自身对GDNF的敏感度,决定了 SSC的自我更新和定向分化命运。而mTORC1的一个上游调控因子Rheb的活化受到异戊二烯化修饰的调控。蛋白质的异戊二烯化修饰包括香叶基香叶基化修饰和法尼基化修饰,用于修饰的香叶基香叶基二磷酸(GGPP)和法尼基二磷酸(FPP)基团通过甲羟戊酸合成途径合成。平衡这两种修饰的是将FPP转化为GGPP的关键性合成酶GGPPS(香叶基香叶基二磷酸合成酶)。本实验室的前期研究表明,支持细胞特异性敲除GGPPS导致成年小鼠生精作用障碍引起雄鼠不育,其原因是支持细胞内蛋白质的香叶基香叶基修饰与法尼基修饰的平衡被破坏,支持细胞大量合成和分泌细胞因子和趋化因子,诱发SSC的凋亡,造成睾丸发育过小,成年雄性不育。另外也有报道表明香叶基香叶基修饰与法尼基修饰蛋白的相对比值的变化对精子的发生非常重要。本文通过构建生殖细胞特异性敲除小鼠,在胚胎期14.5天的原始生殖细胞形成伊始中对GGPPS进行敲除。这样当出生后原始生殖细胞开始启动精子发生时,会显现出由于GGPP缺乏和FPP积累所造成的一系列对精子发生的影响。我们通过对这些表型的分析研究生殖细胞中GGPP和FPP含量及对蛋白异戊二烯化修饰的改变是否参与精原干细胞自我更新和定向分化平衡的调控。首先我们发现成年的GGPPS生殖细胞敲除小鼠GGPP含量明显减少,FPP过度积累,并呈现出精子细胞的完全缺失和睾丸发育过小。接着依照精子发生的正常过程,排除了出生后0到6天敲除小鼠精原细胞归巢和有丝分裂增殖能力的异常。在出生后7天由精原细胞向减数分裂分化的关键时间段,敲除小鼠的精子发生开始出现障碍。GGPP和FPP含量的变化影响了精原干细胞的自我更新和定向分化的平衡,过度积累的FPP使小鼠的精原干细胞更多的转为分化状态进入减数分裂,并发生大量凋亡;未分化精原细胞数量持续减少而且无法维持自我更新。继而在14天时,精原细胞和精母细胞都消失殆尽,管腔出现空泡样病变,直径严重萎缩,呈现唯支持细胞综合征。结合正常小鼠精原细胞分化前后GGPP、FPP含量的变化,综合分析这些表型产生的原因,我们发现敲除小鼠的生精细胞中的FPP异常积累使小G蛋白Rheb法尼基化增加而过度活化,继而激活了 mTOR信号通路及下游的p70S6K和p70,使精原干细胞分化加剧。同时持续活化的mTOR抑制了 Akt的活性,阻断了精原干细胞对GDNF信号的应答,从而降低了精原干细胞的自我更新能力。我们的实验结果证明生殖细胞内的GGPP和FPP能够通过对小G蛋白的异戊二烯化修饰而改变mTOR信号通路的活化水平,影响精原干细胞对环境调控因子的应答,参与精原干细胞分化命运的调控。本文提出了一个全新的精原干细胞自我更新和定向分化命运的调控机制,为治疗精子发生障碍提供一定的理论支持和可能的作用靶点。

基于可见-近红外波段反射率估算表层土壤含水量

刁万英

【博士学位授予单位】中国农业大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】土壤含水量(θ)是影响植物生长和作物产量的主要因素之一。因此,有效和无损地监测土壤表层含水量对农业灌溉和作物生长具有重要意义。本研究在室内采用积分球法和光谱仪法获取四种土壤(砂土、壤土、黏壤土和砂质壤土)的含水量和光谱反射率数据,用图像法获取了这四种土壤的图像信息。其主要结果如下：第一,用光谱特征参数：绿边反射率总和(决定系数R2=0.24和均方根误差RMSE= 0.09 m3 m-3)和780-970 nm吸收深度(R2=0.31和RMSE=0.11 m3 m-3)、900-970 nm最大反射率与900-970 nm反射率总和(R2=0.92和RMSE=0.05 m3 m-3)、900-970 nm最大反射率(R2=0.86和RMSE=0.03 m3 m-3)与900-970nm积分(R2=0.85和RMSE=0.03 m3 m-3)及900-970nm最大反射率和900-970 nm反射率总和(R2=0.87和RMSE=0.02 m3 m-3)分别估算砂土、壤土、黏壤土和砂质壤土的土壤含水量估算精度最好。用900-970nm最大反射率(R2=0.48和RMSE=0.05 m3 m-3)与900-970nm反射率总和(R2=0.47和RMSE=0.05 m3 m-3)估算不同土壤质地的含水量相关性最高。采用人工神经网络(ANN)能够更好地提高四种土壤质地的土壤含水量的测量精度(R2=0.95和RMSE为0.03 m3m-3)。第二,用积分球法研究了不同土壤质地的土壤,在不同土壤容重(ρ)下和土壤含水量的土壤反射率的变化。结果表明,在不同土壤容重和土壤质地(砂土、壤土、黏壤土和砂质壤土),土壤反射率随着含水量的增加而降低,可用土壤反射率估算θ,其估算精度如下：砂土(R2=0.79和RMSE为0.05 m3m-3)、壤土(R2=0.91和RMSE为0.04 m3 m-3)、黏壤土(R2=0.88和RMSE为0.04 m3 m-3)和砂质壤土(Rw2=0.86和RMSE为0.04 m3 m-3)；估算四种土壤的含水量精度为R2=0.68和RMSE为0.07 m3m-3。第三,提取和分析了不同容重下土壤含水量(θ)的图像信息,包括亮度(Value,用V表示)、饱和度(Saturation,用S表示)和色调(Hue,用H表示),建立亮度与饱和度的估算模型。研究结果表明：1)对砂土,当其土壤容重为1.50 g cm-3时,估算模型相关性最好(R2=0.82和RMSE=0.05 m3m-3);对壤土而言,当其土壤容重为1.40 g cm-3时,估算模型相关性最好(R2=0.93和RMSE=0.04 m3m-3);对黏壤土而言,当其土壤容重为1.60 g cm-3时,相关性最好(R2=0.93和RMSE=0.03 m3 m-3);对砂质壤土,当其土壤容重为1.60 g cm-3时,相关性最好(R2=0.87和RMSE=0.01 m3 m-3); 2)考虑土壤容重的变化,黏壤土含水量估算模型θ=1.89-0.72×V-1.50×S(R2=0.72和6 m3m-3),壤土的R2=0.70和RMSE=0.07 m3 m-3,砂土的R2=0.70和RMSE=0.07 m3 m-3,砂质壤土的R2=0.60和RMSE=0.07 m3m-3。结合人工神经网络(ANN)能够更好地提高四种土壤质地的土壤含水量的测量精度,砂土估算模型的精度为R2=0.67和RMSE为0.07 m3m-3,壤土的则是R2=0.79和RMSE为0.07 m3m-3；黏壤土为R2=0.82并RMSE为0.07 m3m-3；砂质壤土的是R2=0.88和RMSE为0.05m3m-3。综上所述,本研究中采用了积分球法、光谱仪法和图像法获取了不同土壤容重下四种土壤的表层含水量的反射率和土壤颜色信息,基于土壤反射率和图像信息建立二者与θ之间的回归模型,估算θ;分析和比较了这三种方法估算θ模型的精度。结果表明,在不同的ρ和土壤质地(砂土、壤土、黏壤土和砂质壤土)估算θ的精度大小顺序如下：积分球法>光谱仪法>图像法。采用人工神经网络则能够提高土壤含水量的测量精度。

社交网络中个体交互行为和观点演化模式研究

刁苏蒙

【博士学位授予单位】北京交通大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】随着互联网在全球范围内的飞速发展,网络媒体被公认为是继报纸、广播、电视之后的“第四媒体”,网络已成为反映社会舆情的主要载体之一。社交网络是网民进行信息交流的重要平台,其独特的组织模式催生出网络生态的复杂化和观点传播的日趋碎片化,是网络舆论形成和传播中不可忽视的力量。社交网络具有便捷多样的接入方法和更为灵活的交互参与方式,同时包含用户个体的自主性、交互行为的复杂性和群体的异质性等潜在特征。网络舆论的形成、演化和传播依赖于用户之间的交互行为,然而传统舆论研究难以真实反映社交网络舆论中的用户特性,由此,一系列针对网络舆论中个体交互行为和观点演化模式研究的新挑战日渐凸显：个体交互研究需要多角度、细粒度地刻画其行为特性,例如用户关系网络结构、交互决策的选择偏好：观点演化研究应重视与用户影响力和影响范围的结合；舆论传播演化研究应体现自由观点信息之间的分化竞争等。鉴于此,本文结合交叉学科研究方法,围绕社交网络中个体交互行为,对社交网络用户数据采集与用户特性实证分析、用户交互行为建模、观点交互机制与演化过程、竞争信息传播模式等问题进行了深入研究。论文采用实证数据分析、数学建模和计算机仿真相结合的研究方法,重点研究社交网络中个体交互和观点演化的微观规则和宏观规律,探索网络舆论的形成机制,刻画网络舆情的演化过程。研究不仅能够加深对复杂系统和网络舆情本质的认识,丰富社交网络中个体交互行为、网络观点交互与演化和舆论形成与传播等方面的理论,而且能够在网络舆论的及时应对、合理引导等方面得到实际应用。论文的研究工作得到了国家自然科学基金项目(No.61271308、No.61401015)、北京市重点实验室资助项目和北京市重点学科建设项目等项目的支持。论文的主要工作和创新点如下：1.单向关注关系是微博不同于其他社交网络的关系结构特征,改变了用户获取信息的方法和传播信息的途径,论文实证分析微博数据,进而发现单向关注对微博关系网络结构、用户交互行为和个体偏好带来影响。研究中采用基于网络爬虫的数据采集框架获取大量微博用户数据,实证分析发现：单向关注是导致节点度分布幂律偏移的主要原因,双向关注在用户好友关系中所占比例较低,呈现负指数衰减特征;用户交互行为存在明显偏好,单向关注和双向关注用户转发行为表现出随用户偏好幂律衰减特性；双向关注关系尽管所占比例低,却表现出高频度的交互行为和优先的用户偏好,在用户交互过程中影响显著。研究加深对社交网络中用户关系和行为特性的认识,并为网络舆论中的微观个体研究提供理论依据和数据支撑。2.用户交互行为在网络舆论的形成过程中起重要作用,多方面研究已经发现了个体复杂行为中的幂律特性和多模特性,然而却难以采用数学方法系统地描述并解释相关现象,论文建模微观个体交互行为,描述并研究社交网络用户复杂交互行为及其时间特性。论文在实证分析用户选择偏好特性的基础上,提出偏好优先的兴趣信息决策机制,建立基于选择偏好的社交网络用户交互模型,研究分析观察范围和兴趣概率在微观个体交互作用中的具体表现,最后通过微博用户数据验证模型的有效性。研究发现交互环境的改变将直接导致不同模式的交互结果,固定观察范围对应于交互行为的负指数特性,随机观察范围则对应于幂律特性。论文分析了兴趣信息集合中偏好用户的随机化表现,解释了交互行为分布中平稳期、衰减期和截断期的成因,并给出了个体交互行为及其多模特征的数学描述方法,量化了在面对大量信息流时选择偏好对交互行为的直接影响。论文研究能够真实反映社交网络中个体交互现象,深化了对微观交互规律的认识,具有重要的理论和实际意义。3.传统观点交互研究局限于相邻个体之间的简单交互规则,难以准确描述社交网络中舆论形成与演化过程,论文采用观点动力学建模方法,研究广阔的信息获取范围和个体异质性对舆论演化的影响。论文提出基于扩展观察范围与社会影响力的观点交互和演化模型,借鉴CODA思想描述用户个体观点；结合多数群体和少数群体的社会作用,提出同时考虑用户观点强度、观点接触直接性和作用用户数量的群体观点交互机制,扩展了用户个体的观察范围：并引入成功劝说作用的影响力反馈累积机制,使得话题讨论与观点演化更加符合社交网络中的实际特征。研究发现了个体交互强度和观点稳定性之间存在制衡关系,以及影响力逐渐累积表现出的异质性特征。该方法建立起微观个体交互和宏观舆论演化的纽带,结合用户影响力和影响范围,量化了突破局部邻居的观点交互作用,能够为社交网络中追踪舆论动态、分析网络舆情等应用领域提供理论支撑。4.信息之间的竞争和碰撞是社交网络中用户自由表达观点并广泛参与信息传播的结果,而目前国内外对多元竞争信息之间的交互作用和传播模式鲜有研究,论文建立竞争信息传播模型,研究社交网络中多元竞争信息的交互作用和传播演化过程。论文研究借鉴传染病动力学理论,抽象出网络用户面对竞争信息时的四种状态,提出基于二元竞争信息交互的SHIR传播模型。研究中利用平均场理论,推导出刻画节点传播状态随时间演化的微分方程组。仿真分析表明：中立的犹豫状态催化了话题在传播过程中的充分讨论,提高了整体信息的总覆盖率；二元信息的竞争作用表现为对内部有限用户资源的争抢；优势信息主导了信息的传播与演化过程,竞争信息的终态信息密度比值与其稳态转移概率比值存在幂律关系。研究建立了竞争信息交互与多元信息传播之间的联系,弥补了现有研究中信息交互与传播分离的不足之处,为准确研究分析多维度的复杂网络舆情提供了切实可行的研究方法。

氧化锌基表面电导型气体传感器—微纳结构调控及气敏性能研究

刁凯迪

【博士学位授予单位】重庆大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】全球工业化进程的持续推进在提升人们生产生活水平的同时,也对人类的生存环境造成了不同程度的破坏。其中,像工业废气、汽车尾气等众多气体的排放和泄露使我们的生存环境充斥着大量有毒有害气体,时刻危机人体健康和生产安全,因此,实现对环境中有毒有害气体的实时监测尤为必要。诞生于上世纪60年代的半导体金属氧化物气体传感器,因其灵敏度高、易于制备和低成本的优势,备受学者和业界关注,并在市场上占据主导地位,器件性能得到逐步提升。然而,随着近年来环境中有害气体成分日益多样化和复杂化,以及人们自我保护意识的提高,对器件性能提出了更高要求。基于此,本论文以ZnO纳米敏感材料为载体,通过对其结构和形貌的调控,以及探索与其他半导体金属氧化物间的协同复合,试图构建材料特性、气敏性能与传感机制三者间的关联,寻求提升材料气敏性能的有效方法,深化对内在传感机制的认识,为后续更有针对性地进行气敏材料设计奠定基础。本论文的主要研究内容和结果概括如下:（1）由于一维纳米结构具有较高的比表面积、与德拜长度相当的径向尺寸,及一维载流子输运特性,使其在气敏领域具有广阔的应用前景。基于此,我们选取ZnO纳米线阵列作为研究起点,利用聚焦离子束微纳加工技术结合低温水热法,成功制备出尺寸、取向性、一致性和周期高度可控的ZnO纳米线阵列。该项研究充分利用聚焦离子束荷能离子对衬底的刻蚀和离子注入效果,引起表面非晶化,诱导ZnO在生长孔内随机形核生长。研究发现,模板中生长孔的深度、直径和周期是决定ZnO纳米线阵列最终形貌的重要因素。其中,由孔深带来的物理约束使纳米线生长空间不足,导致孔内多根纳米线充分融合生长是合成高质量ZnO纳米线阵列的关键。（2）通过精确控制前驱体浓度及相关生长条件,利用低温水热法合成了球状、菜花状和剑麻状三种分级ZnO微结构。针对球状ZnO微结构沿径向由中心向外部呈现三层的独特构造,提出了一种基于浓度调控的形核生长机制。将三种ZnO微结构制成旁热式气体传感器测试对H2S气体的传感性能。结果显示,三种微结构对浓度低至50 ppb气体的灵敏度均高于3.8,并可实现对较宽浓度范围（50-5000ppb）气体的探测。此外,三种微结构灵敏度差异较大,其中球状ZnO微结构性能最优。深入分析器件传感层模型发现,减小粒子间的有效接触面积有助于提高传感层的传导功能,进而提升器件的整体性能。（3）单一材料具有特定的局限性,提高器件的传感性能还需借助材料间的协同复合。作为尝试,我们采用水热法、电沉积和热氧化法三者相结合的途径制备出ZnO-CuO核壳纳米线和ZnO/CuO异质纳米线结构,并测试了对氧化性气体NO2的气敏性能。结果显示,与纯ZnO纳米线相比,ZnO-CuO核壳纳米线的灵敏度显著降低,且表现出p型半导体行为,说明壳层起主导传感作用;而ZnO/CuO异质纳米线的灵敏度大幅提高,并可探测低至250 ppb的NO2气体。深入分析发现,pn结界面处电子的定向转移和形成的pn结势垒是提高ZnO/CuO异质纳米线气敏性能的关键因素。（4）基于以上研究,我们在结构、形貌及材料组合方面开展了进一步探索。利用电纺工艺并结合热分解法,我们构造出含有局域nn同型异质结结构的ZnO纳米粒子负载电纺SnO2纳米管结构,并测试了两种结构对典型的氧化性气体NO2和还原性气体H2、CO的气敏性能。结果显示,ZnO/SnO2异质结构气体传感器对5 ppm NO2的灵敏度高达30.84,是纯SnO2纳米管灵敏度（5.09）的六倍,相反地,该异质结构对50 ppm H2的灵敏度却仅有1.44,接近SnO2纳米管灵敏度（6.89）的五分之一。结果表明,ZnO/SnO2异质结构显著提高了对氧化性气体的灵敏度,却降低了对还原性气体的灵敏度,具有较高的选择性。分析认为,异质结使电子定向输运至SnO2纳米管,增强了对氧化性气体的吸附效果,同时,局域异质结改变了SnO2纳米管内的同质接触势垒,使其对氧化性气体较敏感,从而提高了材料对氧化性气体的选择性。本文通过探索提升ZnO纳米材料及其复合结构气敏性能的有效方法,针对典型结构初步构建了ZnO纳米材料“材料特性——传感机制——气敏性能”三者间的关联,为后续更有针对性地进行气敏材料设计提供了一定借鉴。

基于Akt/GSK-3β/Nrf2通路探讨低温对心肺复苏后脑损伤的保护作用

刁孟元

【博士学位授予单位】第二军医大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】心搏骤停(CA)/心肺复苏(CPR)后脑损伤是复苏后死亡的主要原因,低温治疗对复苏后脑损伤有明确的保护作用,但具体机制不明。核因子相关因子2(Nrf2)是重要的内源性抗氧化因子,有研究发现Nrf2可能参与低温对复苏后脑保护。最近研究发现除了Kelch样氧氯丙烷相关蛋白1(Keap1)外,丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(Akt)/糖原合成激酶-3β(GSK-3β)通路负向调控Nrf2表达,但Akt/GSK-3β/Nrf2通路是否参与了低温对复苏后脑损伤的保护,目前尚未有文献报道。为阐明Nrf2与低温对复苏后脑损伤保护的确切关系及Akt/GSK-3β介导的信号通路是否参与调控Nrf2的表达并影响复苏后神经功能,我们拟从体内和体外两个层面进行实验干预,首先观察低温对复苏后大鼠海马Nrf2的表达水平影响,然后体外分离培养SD大鼠海马原代神经元细胞,建立海马神经元缺血/再灌注模型,通过RNA干扰技术和使用通路抑制剂,检测Nrf2的上游及下游信号分子GSK-3β及HO-1水平,结合细胞内活性氧(ROS)及细胞凋亡检测,探讨Akt/GSK-3β/Nrf2通路是否参与了低温对缺血/再灌注海马神经元的保护作用。第一部分低温对心肺复苏后大鼠海马组织Nrf2表达的影响目的:研究气管夹毕窒息致CA/CPR大鼠海马组织中Nrf2的表达,探讨Nrf2的表达水平与复苏后神经功能关系及低温干预对其影响。方法:健康雄性SD大鼠按随机数字法分为假手术组(sham group)、常温心肺复苏组(NT group)和低温心肺复苏组(HT group)。对照组6只,常温心肺复苏组和低温心肺复苏组按24h和72h两个时间点分为两个亚组,即常温心肺复苏24h组(NT-24 group),低温心肺复苏24h组(HT-24 group),常温心肺复苏72h组(NT-72group),低温心肺复苏72h组(HT-72 group),每组10只,共计46只。动物称重后,1%戊巴比妥(50mg/kg)腹腔注射麻醉,给予固定、剃毛、经口气管插管、股动静脉置管等操作。多通道生理信号采集处理系统监测心率(HR)和平均动脉压(MAP),测定基线动脉血气分析。采用气管夹毕窒息致CA/CPR模型,以收缩压降至25mmHg持续5min为CA时间,然后开始机械通气和胸外按压,按压1min后给予10ug/kg肾上腺素静推。记录常规复苏参数,持续记录肛温、HR和MAP 4 h。复苏成功大鼠按24h和72h两个时间点处死,对照组在完成外科准备后处死。观察海马组织光镜和电镜变化,分光光度计法检测海马组织丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性,westernblot法检测海马组织内caspase-3和nrf2蛋白水平,观察复苏后24h和72h神经功能缺损评分(nds)。结果:1.各组之间基线体重、hr、map、温度、ph、pao2、paco2及lac比较差异无统计意义。各组之间复苏相关参数比较差异无统计学意义。各组之间复苏成功率和观察时间点存活率差异无统计学意义。各组间复苏后观察时间内hr和map差异无统计学意义。2.ht组观察时间内核心温度较nt组明显降低。3.ht组和nt组海马神经元形态学、细胞核和线粒体超微结构较对照组明显改变。ht-24组海马神经元与nt-24组比较损伤明显减轻。4.ht组和nt组mda含量和sod活性较对照组明显增加。ht-24组大鼠海马mda含量较nt-24组明显降低,sod活性较nt-24组明显增高。5.ht组和nt组caspase-3蛋白较对照组明显增加。ht-24组大鼠海马caspase-3蛋白表达水平较nt-24组明显降低。6.ht组和nt组总nrf2蛋白和胞核nrf2蛋白较对照组明显增加,胞浆nrf2蛋白明显较少。ht-24组总nrf2和胞核nrf2蛋白较nt-24组明显增加,胞浆nrf2蛋白较nt-24组明显减少。7.ht组和nt组nds明显低于对照组。ht-24组较nt-24组nds明显提高。结论:复苏后大鼠海马组织内nrf2表达水平明显上调,存在明显的氧化应激损伤、细胞凋亡和神经功能损伤。低温治疗可促进nrf2表达水平进一步上调,并促进nrf2由细胞浆转移至细胞核,缓解氧化应激损伤、细胞凋亡和神经功能损伤。第二部分akt/gsk-3β/nrf2通路在低温保护缺血/再灌注海马神经元中的作用目的:通过观察低温对缺血/再灌注海马原代神经元细胞的作用,探讨akt/gsk-3β/nrf2通路是否参与了低温对缺血/再灌注海马神经元的保护作用。方法分离培养胎鼠原代海马神经元,免疫荧光鉴定海马神经元。通过缺氧/复氧方法建立海马神经元缺血/再灌注模型,分为对照组(controlgroup),缺氧组(hypoxiagroup),低温组(hypothermiagroup),缺氧低温组(hypoxia/hypothermiagroup)。qt-pcr法和westernblot法分别检测海马神经元gsk-3β、nrf2和ho-1的基因和蛋白表达水平,荧光染料及激光共聚焦显微镜检测海马神经元活性氧(ros)水平,annexinv/pi法检测神经元凋亡。然后在缺血再灌注/模型建立前分别给予shnrf2干扰nrf2表达和wortmannin抑制akt/gsk-3β通路,观察上述指标的变化情况。结果:1.通过MAP-2免疫荧光染色对海马神经元进行鉴定,我们选取培养7d海马神经元进行后续实验。2.缺氧低温组较缺氧组总体及胞核Nrf2表达水平明显增高,而胞浆Nrf2表达水平明显降低。缺氧低温组较缺氧组HO-1和p-GSK-3β表达水平明显增高。缺氧低温组较缺氧组ROS含量明显减少,细胞凋亡明显减轻。3.预先加入shNrf2,各组间Nrf2和HO-1表达水平均无明显差异。缺氧低温组较缺氧组p-GSK-3β表达水平明显增高。缺氧低温组和缺氧组ROS含量和细胞凋亡无明显差异。4.预先加入wortmannin,各组间Nrf2、HO-1和p-GSK-3β的表达水平均无明显差异。缺氧低温组和缺氧组ROS含量和细胞凋亡无明显差异。结论:低温通过促进缺血/再灌注海马神经元细胞内Akt磷酸化,加快GSK-3β磷酸化而使其失活,使GSK-3β对Nrf2负向调控作用减弱,诱导其下游信号分子HO-1的表达,缓解氧化应激损伤及细胞凋亡,最终发挥神经保护作用。

寒旱地区绿色单体建筑室内舒适度研究

刁荣丹

【博士学位授予单位】兰州理工大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】针对我国寒旱地区传统单体建筑能耗高、基本采用煤炭供暖、室内热环境差及室内空气质量污染严重等现状,本课题以甘肃省武威市民勤县张麻新村一座117m2(四室两厅一卫)的单体建筑为研究对象,试验研究了改造围护结构、室内热源等措施对建筑室内热环境和室内空气质量的影响;使用Fluent软件数值模拟分析了单体建筑的室内热环境,提出了进一步提高室内热环境的方法;最后,将室内空气质量分级评价标准和室内热环境分级评价标准相结合对室内舒适度进行了等级评价,利用灰色理论及多元变量回归理论分析了室内/外影响因素与单体建筑室内舒适度的影响关系。课题的主要研究内容和研究结果如下:(1)对以太阳能为能量输入,室内热源为散热器的寒旱地区绿色单体建筑的室内热环境进行了试验测试和数值模拟,结果得出:试验期间建筑室内热环境符合GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》及GB/T 50824-2013《农村居住建筑节能设计标准》;建筑的室内热环境预计热指标(Predicted Mean Vote)∈[-1,0],预测不满意百分比(Predicted Percent Dissatisfied)<26%,建筑室内热环境适宜。(2)对低温辐射地板供暖的寒旱地区绿色单体建筑及传统煤炉供暖的单体建筑的室内热环境进行了试验测试及数值模拟,结果得出:在以太阳能为能量输入,室内热源分别为散热器和低温辐射地板的寒旱地区绿色单体建筑及煤炉供暖的单体建筑中,室内平均温度从高到底依次为散热器供暖的绿色单体建筑、低温辐射地板供暖的绿色单体建筑、煤炉供暖的单体建筑,三种建筑相比,低温辐射地板供暖的绿色单体建筑的室内温度场分布最均匀且室内热环境最佳;且数值模拟结果与试验测试结果相吻合,所以模拟结果可以反映不同情况下的室内热环境,从而准确得到室内温度场的分布情况;在此基础上研究了建筑围护结构对室内热环境的贡献率,结果得出:相同条件下屋顶保温的建筑比屋顶不保温的建筑室内温度高1℃~11℃,外墙保温的建筑比外墙不保温的建筑室内温度高1℃~12℃,外墙和屋顶均保温的建筑比二者均不保温的建筑室内温度高5℃~11℃。(3)由于散热器供暖的和低温辐射地板供暖的寒旱地区绿色单体建筑均由太阳能热水系统为建筑供能,建筑室内空气质量相似,故以散热器供暖的寒旱地区绿色单体建筑为例,对建筑的室内空气质量进行试验测试,结果得出建筑室内SO2、NO2、CO含量的1小时平均值、TVOC含量的8小时平均值、PM10含量的日平均值、室内空气流速、室内空气相对湿度在试验周期内都符合GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》规定,室内空气温度平均值在太阳能热水系统供暖期间符合GB/T 50824-2013《农村居住建筑节能设计标准》的相关规定;利用综合指数评价法对建筑的室内空气质量进行评价,通过计算得出0.50<I≤1.00,所以寒旱地区绿色单体建筑的室内空气质量等级属于Ⅱ级,空气质量评价结果为未污染。(4)将室内空气质量评价等级与室内热环境评价等级相结合,对建筑室内舒适度进行等级划分,得出建筑室内舒适度等级为Ⅰ级的天数占试验总天数的19%,Ⅱ级的天数占试验总天数的37%,Ⅲ级的天数占试验总天数的44%。利用灰色理论得出,室内因素与建筑室内舒适度的灰色关联度从大到小依次为室内温度、室内空气流速、室内空气相对湿度、室内PM10含量,SO2含量,TVOC含量,CO2含量,CO含量,NO2含量;室外环境因素与建筑室内舒适度的灰色关联度从大到小依次为室外空气平均温度,室外空气流速、太阳辐射。利用多元回归方法得出,室内因素中,当只有单因素变化时,室内温度每增加1℃,室内舒适度等级平均增加0.283;室内空气流速每增加1m/s,室内舒适度等级平均减少0.364;室内空气相对湿度每增加1%,室内舒适度等级平均增加0.246;室内SO2含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.012;NO2含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.022;CO含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.014;TVOC含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.011;CO2含量每增加1%,室内舒适度等级平均减少0.015;PM10含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.012;室外因素中,当只有单因素变化时,室外空气流速每增加1m/s,室内舒适度等级平均减少0.364;太阳辐射每增加1W/m2,室内舒适度等级平均增加0.258;室外空气温度每增加1℃,室内舒适度等级平均增加0.722。所以,对寒旱地区绿色单体建筑的室内舒适度进行研究,找到室内/外等多重因素对建筑室内舒适度的影响关系,不仅可以提高居民生活质量、降低建筑物能耗、保护生态环境和推动农村经济发展,而且对改善我国人居环境、保障居民身心健康有着重要意义。本课题的创新点在于:(1)系统地研究了不同供暖方式时寒旱地区单体建筑的室内热环境和室内空气质量。全面研究了不同室内热源(散热器、低温辐射地板和煤炉)对寒旱地区单体建筑室内环境的影响情况,为得到寒旱地区单体建筑最佳的室内舒适度奠定了良好的基础。(2)将室内空气质量分级标准和室内热环境分级标准相结合对室内舒适度进行了等级评价研究。针对目前相关组织和学者提出的直接按照温/湿度、污染物浓度等环境参数进行划分的室内环境质量评价方法,本课题将影响建筑室内舒适度的多种因素相结合,建立基于舒适感之上的室内舒适度分级评价标准,既可以据此进行室内环境质量优劣等级判断,也可以指导不同建筑室内环境舒适等级的划分与选用。(3)利用灰色理论及多元回归分析得出室内/外环境因素与建筑室内舒适度的关系。利用灰色理论得出室内/外空气温度、空气流速、太阳辐射、室内空气相对湿度、室内污染物含量与室内舒适度的灰色关联度,利用多元回归分析得出当只有单因素产生单位变化时,室内舒适度的具体变化程度。

东北振兴背景下沈阳城市空间绩效研究

刁星

【博士学位授予单位】哈尔滨工业大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】东北振兴战略实施于2003年,时至今日“东北现象”是否在现实层面有所改观?在全球化浪潮推进、区域一体化发展进程中东北地区该何去何从?在产业转型、体制创新、深化改革的时代背景下,东北地区、尤其是区域中心城市的发展绩效评估既是对战略实施的成效考量,也是该地区未来发展方向和前景预判的重要依据。论文以此为题,将东北振兴背景下各大中心城市的空间发展质量考评作为根本任务,而沈阳是区域内最大的中心城市,其空间发展方向、演进路径、角色定位、战略导向及结构模式关系到区域整体的共兴与繁荣。研究借助“空间绩效”为基本视角,结合空间经济学及地理学的主流视野,从空间本体论的哲学思辨演绎到一般的研究范式,在空间多维建构及内涵辨析的理论基础上,构建了由“尺度层次—体系层次—逻辑层级”组成的空间三向量层次结构基本框架,提出了层次结构作为空间绩效测度的主要依据及行文线索。基于尺度层次的分析框架,从“宏观配置效率—城市外部区域空间网络绩效、中观配置效率—内部城市空间绩效、微观配置效率—空间构成要素演化绩效”三大层面,从理论及实证角度展开全面解析,探析沈阳城市空间在内外部环境综合作用下:宏观的区域关联网络联系强度及主要特征;中观的内部城市空间结构、土地利用及交通网络绩效;微观的城市空间构成要素的演化特征、运行规律及互适作用,进而识别空间演进、组织、发展、运营过程中导致空间低绩效的主要因素与深层动因。基于体系层次的分析框架,从“经济结构—社会结构—形态结构—制度结构—资源环境结构”五大系统构建了空间绩效评价的指标体系,对我国35个主要城市展开横向比较分析,并进一步讨论制约沈阳城市空间绩效的内在作用肌理与外在驱动因素,基于实证研究结果尝试寻求优化空间资源配置的有效方法途径。研究结果表明:尺度层次与体系层次反映空间资源配置的纵向与横向两大层面,而逻辑层次解释了空间绩效的作用机制,是前两个层次发挥影响作用的主要依据;空间绩效的对偶互补效应来自于整体尺度的资源优化配置,是实现“帕累托最优”的关键,而沈阳在区域网络中仍处于单向聚集的生长状态,城市群内部结构的不稳定、城市功能体系的错位失调、中心城市的竞大于合是导致区域网络低绩效的根本原因;在城市内部空间优化过程中强调构建均衡的多中心空间结构、提升土地利用与空间红利要素的对位开发行为、强化动态与静态结构的耦合效应以及加强互适作用机制下的要素流动与配置引导措施,合理降低空间负外部性及空间垄断现象形成的可能,同时部分要素应从总量关注转向存量调整,是破解沈阳城市内部空间低绩效的关键;在沈阳空间演进过程中,城市化与经济增长推动、土地供应与扩张机制影响、旧城改造与新区建设以及宏观政策和制度环境四个方面是影响城市空间绩效的主要机制,空间形态结构系统是导致空间绩效整体水平下降的主要症结。

肠易激综合征中医证治的现代文献系统评价研究

刁俊杰（Diu ChunKit）

【博士学位授予单位】广州中医药大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】背景古代并无肠易激综合征的病名,根据主要临床表现目前多将其归于"泄泻"、"腹痛"、"便秘"、"痛泻"、"肠郁"、"郁症"。中医在临床的疗效情况普遍理想,方药中较多人选用为痛泻要方,在其基础上加减变化运用。中医治疗腹泻型肠易激综合征的主要方剂中,痛泻要方、四逆散、逍遥散、柴胡疏肝散、附子理中丸、升阳益胃汤等较为有实验基础。一般认为,肠易激综合征的病因病机可概括为外邪犯肺、肝郁气滞、脾胃虚弱、阳气不足等等病机。由于病名众多,以及随着近年医家对肠易激综合征的研究更深入,现代医家对肠易激综合征有了很多不同的认识,如周福生教授提出的心胃相关理论及蔡淦教授提出由气机失调理论等。目前中医辨证分型不统一的情况发生,少则2型,多则7型均有报道,以4或5型最常见。即使标准己逐准建立起来,但各个标准间的辨证分型不统一,如《实用中医消化病学》把肠易激综合征分为7型;《中药新药临床研究指导原则》按泄泻把肠易激综合征分为6型;《肠易激综合征中西医结合诊治方案(草案)》把肠易激综合征分为5型;《中医消化病学诊疗指南》分为6型。导致临床上较难有统一的认识。同时,从文献数据显示,国外对中医治疗肠易激综合征研究较少,亦缺乏相关的荟萃分析;在国内对中医治疗肠易激综合征具有一定的经验,但缺乏大规模的循证医学证据,以致疗效尚不完全肯定。总括而言,中医药对该病有较好的疗效,不良反应少,透过对近代文献中中医对肠易激综合征的中医辨证用药进行系统的研究,分析其组合规律,总结现代医家对治疗肠易激综合征的经验,可以简化现代医家对肠易激综合征的认识,便于推广中医药,应用于临床。而整理中医药治疗肠易激综合征的相关文献进行综合荟萃分析,则可探讨现时在研究中医药治疗肠易激综合征的有效性及安全性,及发掘中医治疗肠易激综合征的有效方案及其特点。目的:对中医治疗肠易激综合征的证候要素组合、证候、用药规律进行总结。透过荟萃分析探讨中医药治疗腹泻型肠易激综合征、便秘型肠易激综合征的临床疗效和安全性。方法:本课题分别针对医家的经验及临床对照研究进行文献研究2部分。1.以’肠易激’、’对照’为关键词,检索"中国期刊全文数据库"、"中国优秀硕士学位论文全文数据库","中国博士学位论文全文数据库",按照纳入摽准及排除标准进行相关参考文献筛选,把所得资料进行频数分析、类别主成分分析、聚类分析。2.以"肠易激"、"对照"为关键词,检索"中国期刊全文数据库"、"中国优秀硕士学位论文全文数据库","中国博士学位论文全文数据库",并按"腹泻"、"便秘"分别纳入腹泻型及便秘型肠易激综合征的研究。在纳入排除标准上首次使用纯中药不加减原则筛选文献。按照纳入摽准及排除标准进行相关参考文献筛选,按照其有否对照研究中患者有否辨证,分别纳入辨病及辨证的荟萃研究。对纳入的研究进行数据的采集与评价,用Excel及Revman软件进行荟萃分析。结果:1.针对医家的经验研究的文献研究结果1.1纳入61篇文献,在证素方面,频数分析显示提取的病性要素以气滞、气虚的频次较高;病位要素为脾、肝的频次较高;病性要素组合以二证组合频数最高,气虚气滞为主要要素;病位要素组合以二证组合频数最高,以脾肝的频次最高,脾肾次之。证候要素的组合规律很可能为脾气虚、肝气郁滞、肝郁脾虚、脾虚夹湿。1.2在症状/体征方面,频数分析显示腹泻、脘腹痛、便溏三个症状频次较高,与腹泻型肠易激综合征症状相近,提示腹泻型肠易激综合征可能较为常见。类别主成分分析显示症状/体征可分为属于脾气虚,肝经郁滞,心阴不足,气滞,阳虚的主要证候。聚类分析显示症状/体征可分为属于脾虚夹湿,肝郁脾虚,肝郁气滞为主的证候。1.3在药物成分方面,频数分析显示白朮或白芍使用频次较高,与临床上较多人使用痛泻要方治疗肠易激综合征情况吻合。类别主成分分析显示经验用药主要可分为疏肝健脾、健脾温脾、温运脾阳及健脾袪湿类四类中药,而聚类分析显示经验用药主要可分为疏肝健脾为主、健脾理气、疏肝为主兼以化湿、及疏肝为主的中药。2.针对医家临床对照研究的文献研究结果2.1腹泻型肠易激综合征方面,荟萃分析显示,中医药干预的有效率优于单个西药干预,与匹维溴铵、洛呱丁胺、思密达、马来酸曲美布汀及双歧杆菌活菌胶囊比较均有优势。中药在治疗腹泻症状上有优势,但在腹痛症状上与西药无差异。在复发率上,上药的复发率少于西药干预组。且未发现严重不良反应。在治疗辨证后腹泻型肠易激综合征方面,荟萃分析显示,中医药干预的有效率优于单纯西药干预,与匹维溴铵、思密达、马来酸曲美布汀、及益生菌干预比较有优势。在与西药比较,处理肝郁脾虚、脾胃虚弱、脾肾阳虚型患者有优势。在症状方面,中药在处理腹胀及患者大便次数方面有优势,但在泄泻及大便形状方面与西药无统计学上差异。纳入研究中未发现严重不良反应。2.2关于便秘型肠易激综合征,荟萃分析显示有效率显着优于单纯西药干预,但与西沙必利比较无明显差异。中医药干预未发现严重不良反应。关于便秘型肠易激综合征分型以后,对于气秘型及肝郁气滞型患者,荟萃分析显示,中医药干预的有效率优于单纯西药干预。中医药干预未发现严重不良反应。2.3纳入的73篇文献中,41.0%(30/73)的文献报告治疗过程中治疗组或者对照组的不良反应(ADR)或不良事件(ADE),可以反映研究者关注到使用药物的安全性。这些研究中,中药治疗组出现不良反应的种类少于对照组,如口干,便秘、恶心、腹胀、腹泻等,而大多数副作用报导数目出现少于对照组,可以看出中药是安全使用。结论:1.从经验总结方面,可以看到(1)从证候要素方面,频数分析显示提取的病性要素以气滞、气虚是主要要素;病位要素为脾、肝为主。(2)症状/体征方面,频数分析显示腹泻、脘腹痛、便溏三个症状频次较高,与临床常见的腹泻型肠易激综合征症状相近。类别主成分分析及聚类分析显示症状/体征属于肝郁脾虚为主的证候。(3)从药物来说,频数分析显示白术、白芍频次较高,与痛泻要方相近。类别主成分分析及聚类分析显示疏肝健脾,健脾温脾类中药是主要用药。2.从荟萃分析方面,(1)结果显示中医干预腹泻型肠易激综合征上有优势,主要方剂有疏肝健脾方剂,如痛泻要方。(2)分型后见肝郁脾虚证治疗腹泻型肠易激综合征上有优势,选药以白术、白芍、防风、陈皮为主,与痛泻要方用药相近;(3)治疗脾肾阳虚腹泻型肠易激综合征上有优势,选药以炒白朮、茯苓、附子、炙甘草为主,与附子理中丸用药相近,暂未搜寻到相关的荟萃分析。(4)从便秘型肠易激综合征的荟萃分析显示,辨证前后中药在治疗肠易激综合征上有优势,治疗方法主要有疏肝理气润肠等方剂,如六磨汤。综上所述,肝郁脾虚证是在肠易激综合征是常见的证型,本文首次对运用不含加减的药物的临床对照研究进行荟萃分析,证实中药治疗肝郁脾虚证腹泻型肠易激综合征有效,痛泻要方为主要方药,这在临床上值得重视辨证在治疗肠易激激综合征的阶段性作用。透过病案的统计分析,医家经验中脾肾阳虚型腹泻型肠易激综合征患者较为少见,而首次针对有脾肾阳虚型腹泻型肠易激综合征患者的临床对照实验,透过荟萃分析证实其有效性。白朮、茯苓、附子、甘草为主要药物,与较多实验研究提示附子理中丸在治疗肠易激综合征有作用的结果相符、提示阳气在肠易激综合征中的重要性,可加强对温阳药物的应用。

PSMA适配子—穿膜肽—siRNA靶向高效递送系统的建立及其功能验证

刁艳君

【博士学位授予单位】第四军医大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】内容:目的:尽管RNA干扰技术已经被开发为前列腺癌治疗的新方法,但是体内应用时靶向特异地将治疗性siRNA递送至目标肿瘤组织仍然存在很大挑战。迄今为止关于siRNA递送的研究关注于改善递送靶向性和将siRNA跨膜递送至胞内,但是两者是两个相对独立的研究方向[39]。联合应用特异递送以及跨膜递送策略无疑较单一策略具有优势,但联合策略目前尚未见报道。此项研究的目的是通过递送策略的联合应用构建PMSA适配子-穿膜肽-siRNA靶向高效递送系统A10-STD-(sursiRNA),该递送复合体系旨在同时解决siRNA递送的特异性和高效性两个问题。方法:治疗性siRNA分子(sur-siRNA)针对survivin基因降低其表达发挥抑瘤作用。为改善递送特异性,选择适配子A10介导sur-siRNA靶向递送;为改善递送高效性,选择穿膜肽TAT-DRBD介导sur-siRNA跨膜;为了偶联两种策略,选择链霉亲和素SA-生物素系统进行偶联。首先用原核表达体系表达融合蛋白STD,发挥蛋白骨架功能。STD由链霉亲和素SA(S)、穿膜肽TAT(T)和双链RNA结合蛋白DRBD(D)三部分组成。然后STD通过SA与生物素标记的抗前列腺癌特异性膜抗原(PSMA)的适配子A10结合,以及通过DRBD与抗survivin基因的siRNA(sur-siRNA)结合。递送复合体建立后通过与无转染策略以及单一递送策略对照组进行比较,进一步在递送的靶向性、高效性以及抑瘤效能方面进行功能验证。结果:利用大肠杆菌原核表达系统(pET44b质粒/Rosetta-gami菌株)成功表达了SA-3TAT-DRBD(STD)融合蛋白。经验证通过两步低温条件下STD融合蛋白与A10及siRNA共孵育递送复合体A10-STD-(sur-siRNA)组装完成。经验证该递送复合体系能特异性靶向PSMA阳性的前列腺癌细胞或者组织,并能将有效地将sur-siRNA递送至LNCaP细胞系的胞质中。与其他常用siRNA递送试剂脂质体2000以及单纯靶向策略A10-(sur-siRNA)嵌合体比较,分别提高19.2%及59.9%的递送效率以及16.8%及26.1%的促细胞凋亡率。体内实验证明经尾静脉注射sur-siRNA,递送复合体组较其他两组能明显抑制肿瘤组织生长(p<0.001)。结论:治疗性siRNA的靶向高效递送系统A10-STD-(sur-siRNA)能特异性及高效性地将治疗性sur-siRNA递送至靶向肿瘤细胞,在体内应用时能有效抑制肿瘤生长,证明联合递送策略的有效性。该靶向高效递送系统作为一种siRNA递送的新型策略在前列腺癌siRNA治疗方面显示出广阔的应用前景。

亚精胺在缓解番茄低温胁迫及其信号转导中的作用

刁倩楠

【博士学位授予单位】沈阳农业大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】低温是影响作物生长发育和产量品质的一种主要限制因子。番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)属于喜温蔬菜,对低温敏感。多胺(PAs)是有生物活性的低分子量脂肪族含氮碱,广泛存在于植物体中,主要类型有腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm),大量研究发现,PAs能够参与到包括植物逆境响应等多种生理过程中。但关于PAs对番茄幼苗耐低温性和信号转导中的作用机制尚不清楚。本研究以低温敏感番茄品种’Moneymaker’为主要试验材料,研究了外源Spd对番茄幼苗耐低温性的影响；探讨了一氧化氮(NO)在Spd诱导的番茄耐低温性中的作用；分析了PAs与脱落酸(ABA)在番茄响应低温胁迫中的相互作用机制；以及低温下Spd诱导的促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)、NO和过氧化氢(H2O2)在抗氧化防御反应中的相互关系。以探明PAs提高番茄低温抗性的生理机制,验证PAs在信号转导中的作用,所得主要结果如下：1.15/6℃低温条件下,利用外源喷施Spd处理低温敏感型番茄’Moneymaker’幼苗叶片。结果表明,外源Spd能够缓解低温胁迫对番茄幼苗生长和干鲜重的抑制作用。低温胁迫下喷施Spd明显增加番茄叶片中PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)、脯氨酸和可溶性糖的含量；减少丙二醛(MDA)、H2O2含量和超氧阴离子(O2-)的产生速率。另外,施用Spd能够提高番茄叶片中内源游离态和结合态Spd和Spm的含量,增加精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)、二胺氧化酶(DAO)和多胺氧化酶(PAO)的活性。Spd能够诱导低温胁迫下番茄叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性显著提高。外源Spd施用后,可使低温胁迫下番茄叶片中抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱水抗坏血酸还原酶(MDHAR)的活性显著增强,且明显提高了抗坏血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)含量,以及ASA/DHA和GSH/GSSG。说明外源Spd通过增加可溶性物质含量,调控内源多胺代谢,诱导活性氧(ROS)清除系统来提高番茄幼苗的耐低温性。2.以’Moneymaker’为供试材料,置于4℃低温下,外源喷施Spd及不同抑制剂发现,Spd通过诱导NO的产生来提高番茄幼苗的耐低温性。低温胁迫下应用Spd处理后,能显著增加番茄叶片中NO的含量,MGBG(Spd合成抑制剂)和PTIO(NO清除剂)处理显著降低了Spd诱导的NO含量。L-NAME(一氧化氮合酶抑制剂)和Tungstate(硝酸还原酶抑制剂)处理使低温胁迫下Spd诱导的NO含量显著下降。说明低温胁迫下番茄叶片中Spd诱导产生的NO是通过NR(硝酸还原酶)和NOS-like(一氧化氮合酶)途径实现的。外源Spd处理能明显提高低温胁迫下番茄叶片中H2O2的含量,外源DPI(NADPH氧化酶抑制剂)和DMTU(·OH和H2O2清除剂)导致番茄叶片中H2O2的含量明显降低。低温胁迫下,DPI和DMTU预处理能使Spd诱导的NO含量明显下降。应用PTIO, L-NAME和Tungstate对低温胁迫下番茄幼苗叶片中Spd诱导的H2O2几乎没有影响。因此,在低温胁迫下Spd诱导的抗冷性信号途径中,H2O2可能位于NO的上游。3.与常温对照相比,低温胁迫(4℃)显著降低了番茄叶片中Fv/Fm,提高了电解质渗透率,低温胁迫下外源Spd能够明显增加Fv/Fm和降低电解质渗透率。而用L-NAME, Tungstate和PTIO处理后,Spd的诱导作用被明显抑制。说明Spd诱导的NO在番茄耐低温性中发挥重要作用。低温胁迫下添加Spd能够明显提高番茄叶片中SOD等抗氧化酶的活性以及相关基因的表达,施用NO抑制剂和清除剂显著降低番茄叶片中Spd诱导的抗氧化酶活性和相关基因的表达。因此证明,Spd诱导产生的NO能通过影响抗氧化酶相关基因的表达来诱导番茄幼苗中抗氧化酶的活性,从而提高番茄植株的耐冷性。4.4℃低温下,采用外源Put及D-Arg(Put合成抑制剂)喷施番茄’Moneymaker’幼苗叶片,结果表明,低温胁迫诱导番茄叶片中ABA的积累。外源Put显著诱导了胁迫条件下ABA的积累,而外源D-Arg(Put合成抑制剂)明显抑制了Put的诱导作用。另外,低温胁迫能显著提高番茄叶片中NCED1(9-顺-类胡萝卜素双加氧酶)的表达量,外源Put诱导NCED1的积累,D-Arg处理显著抑制了Put诱导的1CED1表达量的增加。与对照相比,外源D-Arg显著增加番茄叶片中的电解质渗透率,而这种作用能够被外源ABA所抑制。说明ABA可能参与到Put诱导的低温敏感型番茄幼苗的低温响应中。5.为了进一步验证低温胁迫下ABA与Put之间的关系,以ABA合成缺陷缺失突变体(Sit)及其野生型番茄品种(RR)为试材,4℃低温处理24h。结果发现,低温处理能够诱导野生型番茄叶片中内源Put,Spd和Spm含量增加,突变体番茄叶片中Put含量在低温处理下明显提高,而Spd和Spm的含量与对照相比有所下降。无论在野生型番茄中还是突变体番茄中,低温处理都能诱导ABA和Put的积累,并且在野生型番茄中Put的积累量高于突变体番茄中。外源施用ABA或者Put对常温下两种番茄叶片中内源ABA和Put的含量几乎都没有影响。低温下施用ABA增加两个番茄品种中内源ABA的含量；而外源ABA处理降低了野生型番茄中Put的含量,对突变体番茄中Put的产生几乎没有影响。低温胁迫下,外源Put增加了突变体和野生型番茄叶片中Put和ABA的含量。常温下施用ABA和Put对两种番茄叶片中电解质渗透率没有明显作用。应用ABA或者Put到低温下的野生型番茄中,能显著抑制低温诱导的电解质渗透率的升高。对于突变体番茄,外源ABA能够缓解低温诱导的电解质渗透率的增加,而Put处理没有这种效果。说明在两种番茄中,ABA对低温胁迫的响应不依赖Put途径。外源Put通过诱导内源ABA含量的增加,进而增强野生型番茄幼苗的耐低温性,但是,外源Put诱导产生的ABA不足以缓解低温胁迫对突变体番茄造成的影响。6.4℃低温胁迫下,外源喷施Spd及不同抑制剂处理’Moneymaker’幼苗叶片发现,外源施用Spd能显著提高MAPK1,2,3,4,6,16基因的转录水平,PD98059和U0126(MAPK抑制剂)处理显著降低Spd诱导的作用。低温胁迫下外源Spd处理显著增加番茄叶片中的Fv/Fm、SOD、CAT、APX和GR基因的表达以及酶的活性,而这种诱导作用明显被PD98059和U0126所降低。表明MAPK能参与到Spd诱导的番茄幼苗耐低温性中。7.外源施用H202和SNP(NO供体)能够诱导低温胁迫下番茄叶片中SOD、CAT、APX和GR的活性及其相关基因表达的上升,而使用MAPK抑制剂处理后,番茄叶片中的抗氧化酶活性及其基因表达明显低于单独H2O2和SNP处理。另外,MAPK抑制剂能显著降低Spd诱导的H2O2产生,而对NO的含量几乎没有影响。说明在Spd诱导的抗氧化防御反应中,NO可能位于MAPK的上游,而MAPK与H2O2之间能够产生相互作用。

发动机温差发电器系统性能特性及结构优化方法的研究

刁海

【博士学位授予单位】天津大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】汽车发动机70%的能量以热能的形式散发到周围环境中,并没有形成有效做功,发动机余热能回收再利用的节能潜力巨大,将发动机的余热能回收后再利用,可以有效地降低油耗、提高总能效率和减少有害物质的排放。温差发电是一项古老而又全新的节能环保技术,利用热电材料直接将热能转化为电能的特性,具有体积较小、重量轻、工作寿命长、工作无噪声、无磨损不需要维护等优点,在车用发动机上具有广阔的应用前景。本文通过实验对温差发电器(Thermoelectric Generator,TEG)进行了基础性研究,探究了温差发电器的工作原理,基于实验数据支撑,建立简单的一维模型和仿真的三维数值模型,通过模拟仿真计算深入挖掘并探索了深层工作机理,研究温差发电器内部传热过程和热电转换过程,并进行参数化材料特性研究。在基础性实验和数值模拟的基础上,针对单一材料的温差发电器热电转化效率不高的情况,研究基于分段比例的分段式TEG单元综合设计方法。另外,还重点研究了排气通道和冷却通道结构对发动机温差发电器(Engine Exhaust-based Thermoelectric Generator,ETEG)系统性能的影响,建立一台六缸涡轮增压柴油发动机的ETEG系统数值仿真模型,对排气通道、冷却通道和ETEG系统进行了耦合数值模拟计算,研究排气通道和冷却通道的结构优化设计,以及空冷和水冷2种冷却形式的冷却通道结构优化设计。论文主要内容如下。(1)搭建温差发电器基本性能实验系统,利用实验方法了解温差发电器的性能特性。研究冷却方式、冷源温度、热源温度、负载电阻、电流等因素对温差发电器性能的影响,熟悉温差发电器和热电材料的基本性能,为后续研究工作寻求实验数据的支撑和验证。(2)利用一维模型结构简单、灵活性好、计算量小、计算效率高的特点,对温差发电器和发动机排气通道进行一维计算;基于守恒方程和边界条件创建后续研究所使用的基础三维TEG单元模型,进行仿真三维模拟计算。模拟计算与实验结果进行验证,了解温差发电器的几何结构、排气特征和不同边界条件等对温差发电器性能的影响。(3)现阶段温差发电器的主要问题是热电转换效率偏低,限制了温差发电器的广泛应用。发动机余热回收系统中冷热端存在巨大的温度差,几乎没有一种材料可以在这样大的温度范围内有效工作,分段的TEG设计是解决这一问题的有效途径。本文通过功率因子和效率因子来确定两种不同热电材料组成的温差发电器的最佳温度范围,针对不同的设计要求和工作条件,提出分段式TEG单元的综合设计方法,并通过三维模型的模拟计算加以验证,证实该方法可以作为快速、准确设计不同热电材料分段式TEG单元的有效工具。(4)排气通道的温度分布决定ETEG系统中TEG模块的热端温度,而热端温度直接决定冷热端的温度差,进而影响着温差发电器性能。本文全面地研究排气通道尺寸、排气通道数量、导流片数量、导流片角度等排气通道的几何结构参数对热量分布、热电转化特性和ETEG系统工作性能的影响。基于数值计算和研究分析的结果,对ETEG系统排气通道的优化设计提供详细的合理化建议。(5)冷却通道的温度分布决定ETEG系统中TEG模块的冷端温度,冷端温度直接决定冷热端的温度差,从而影响着温差发电器性能。本文全面地研究空气冷却和液体冷却2种冷却方式的冷却效果,研究了不同冷却方式的流向、进口流速、导流片数量、导流片安装位置、导流片安装角度等对ETEG系统工作性能的影响。基于数值计算和研究分析的结果,对ETEG系统冷却通道的优化设计提供综合性的合理化建议。

心电信号质量评估与心率变异性分析方法研究

刁晨

【博士学位授予单位】兰州理工大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】心率变异性信号蕴含着丰富的心血管系统生理和病理信息,被广泛用于自主神经系统功能的定量评估。众所周知,心率是自主神经系统协调控制的结果,心血管疾病、生理状态、生活压力对自主神经系统的调控有很大的影响。提取心率信号,识别与疾病相关的异常心率信息,对于心血管疾病的早期预警有着重要的意义。然而,心电信号在采集过程中不可避免地受到噪声污染,造成心率信号提取精度下降。因此,心电信号质量评估是心率信号分析的重要环节。本文主要围绕心电信号质量评估和心率变异性分析方法两个方面展开深入研究,主要工作如下:1)针对多导联心电信号质量评估,提出了多导联心电融合算法。算法中,利用局部加权线性预测基本思想对多导联心电信号实施融合。为了有效保留多导联心电信号的质量特征,模糊推理系统被设计用于加权值估计。实验结果表明本文所提算法能够对拟合心电信号和实际心电信号实施有效融合。研究中,使用相空间重构理论和量化递归分析对心电信号质量特征进行提取。通过实验结果分析,最终选取递归度、确定性和熵三个指标作为信号质量特征参数。2)为了对心电信号质量实施有效分类,本文提出了基于局部投影距离的谱聚类算法。在算法中,定义了局部投影邻域,该区域是任意两数据点所构成的局部邻域,邻域内数据点投影到两数据点间的直线。利用投影点之间的欧几里得距离,数据局部空间结构便能被该数据之间相似度很好地描述。根据数据点间的结构信息,对投影距离进行压缩或者拉伸,从而获得亲和矩阵。通过对拟合数据、实际数据和图像的聚类实验结果说明基于局部投影距离的谱聚类算法具有较好的算法性能。3)为了检测心电信号中的R波,本文提出了一种能够自适应地将信号分解为一系列调幅-调频分量的改进总体局部均值算法。面对低分辨率信号,总体局部均值算法在信号分解过程中常出现信号的模式混叠,从而难以在调幅-调频信号中提取有用信息。本文提出了一种基于三次样条插值的总体局部均值算法,通过对数据点插值处理从而提高了信号的分辨率。实验结果表明本文所提算法能够有效克服信号的模式混叠,进而提取到心电信号特征信息。因此,本算法性能优于局部均值算法和总体局部均值算法。4)本文提出了基于改进的总体局部均值算法的R波检测算法。算法中,R波的检测分为三个过程:信号预处理阶段、特征提取阶段和决策阶段。利用MIT心律不齐数据库对本算法性能进行评估,实验结果表明所提算法能够有效实现心电信号R波的检测。5)对于心率变异性分析,庞加莱散点图对心率变异信号的非线性动力学特征描述不足。本文提出了三维庞加莱散点图,在原散点图基础上充分利用了散点间内在联系,从而进一步提高了庞加莱散点图对非线性系统的描述能力。将三维庞加莱散点图分别用于健康人、冠心病患者和充血性心力衰竭患者的RR间期序列分析。实验结果表明三维庞加莱散点图对于上述三类人群的心血管系统具有较好的描述能力。

基于引力搜索算法的静动态优化问题研究

刁鹏飞

【博士学位授予单位】哈尔滨工程大学

【博士学位授予年份】2016

【摘要】在科学研究和实际工程中,广泛存在着诸如生产调度、资源分配、优化设计等大量的复杂优化问题,可分为静态优化问题和动态优化问题。通过设计相应算法求解静动态优化问题进而获得最优的调度方案、参数设置以及最优的控制策略,能够为生产生活带来巨大的经济效益。随着优化问题逐渐复杂化,算法求得问题最优解的难度也将逐渐增大,因此对静动态优化问题求解算法的研究受到了学术界和工业界的广泛关注。通过对目前静动态优化问题进行分析可知,当前静态优化问题的求解难点在于:(1)当解空间维数较高、存在多个局部极值解且目标函数较复杂时,算法在寻优过程中易陷入局部最优且收敛速度较慢;(2)随着目标空间维数的增大,彼此冲突的目标函数使待优化问题不存在唯一最优解,只能通过折中处理的方式得到一组互不支配的解集,因此算法较难得到收敛精度高、分布性好的最优解集。动态优化问题的目标函数随时间变化,因此要求算法既要具备监测环境变化的能力,又要具备在环境变化后快速搜索到当前最优解或最优解集的能力。由于进化算法在求解静动态优化问题时不受问题的性态、数学模型及初始条件的限制,且对非确定信息的处理能力较强,在处理大规模、高度非线性、不可微或不连续、多峰以及没有明确数学形式的优化问题具有独特的优势。因此本文将采用目前进化算法中优化能力较强的引力搜索算法,对静态单目标问题、静态多目标问题、动态单目标问题和动态多目标问题展开理论研究,并利用本文提出的算法解决实际当中存在的优化问题。论文的主要研究内容包括以下五个部分:第一,针对现有静态单目标算法在求解静态高维复杂单目标问题时存在易陷入局部最优、收敛速度慢等问题,提出基于混合策略的静态单目标引力搜索算法。首先,提出个体自身进化策略,通过计算粒子在两轮迭代中的进化程度,对符合条件的粒子执行相应的进化操作,以提高种群的寻优速度;其次,采用一种方向性的变异策略,即在种群进化的不同阶段,对粒子施以变异策略,以权衡种群的多样性和收敛性,防止种群陷入局部最优。仿真实验结果表明,改进算法在求解静态单目标问题时的解集收敛精度和收敛速度均有所提高。第二,针对现有静态多目标算法所求解集的收敛性及分布性均有待提高的问题,提出基于分解技术的静态多目标引力搜索算法。首先,提出一种权重自适应生成策略,通过预测前沿面的凹凸性生成相应的权重向量,使权重向量与理想前沿面的焦点均匀的分布在理想前沿面上,以提高所求解集的分布性;其次,提出多种群串行搜索策略,采用引力搜索算法依次搜索分解后的各子问题,每个子种群基于相邻种群得到的最优解初始化种群,以提高算法的收敛性;最后,采用一种解集删减策略,通过比较相似解在目标空间上的加权值删除较劣解,均衡解集的收敛性和分布性。仿真实验结果表明,改进算法在求解静态多目标问题时,具有较好的解集收敛性和分布性。第三,针对现有动态单目标算法求解精度有待提高的问题,提出基于多种群的动态单目标引力搜索算法。首先,采用引力搜索算法以多种群串行搜索的方式搜索各局部最优解,且各子种群基于已寻峰初始化种群,并在搜索过程中通过距离判决策略终止种群的重复搜索,以降低其带来的计算开销,提高算法对各局部最优峰的求解精度;其次,提出一种新的环境监测策略,通过计算并比较搜索到的各个局部极值解在不同时间内的变化情况,监测问题的变化并做出响应;最后,引入一种对已寻峰的追踪策略,即当环境变化后,通过在已寻峰周围生成新种群,缩小子种群的搜索区间,提高环境变化后算法对最优解的求解速度及求解精度。仿真实验结果表明,改进算法在求解动态单目标问题时,能够随时间变化得到精度较高的解。第四,针对现有算法在求解动态多目标问题时,平均收敛性和平均分布性都有待提高的问题,提出基于分解技术的动态多目标引力搜索算法。首先,引入第三章提出的基于分解技术的静态多目标引力搜索算法,使种群在环境变化前搜索到收敛性及分布性都更优的非支配解集;其次,提出一种混合预测模型,该模型根据相邻子问题最优解的相似性以及相似权重向量在环境变化前后对应最优解的相似性,预测最优解集的变化,从而缩小环境变化后算法对最优解集的求解区间,提高算法搜索速度。仿真实验结果表明,改进算法在求解动态多目标问题时,能够随时间变化得到收敛性和分布性都较好的非支配解集。第五,结合本文提出的静态优化算法求解实际当中的优化问题。(1)针对现有多聚焦图像融合算法的图像融合质量有待提高的问题,提出一种基于区域特征的多聚焦图像融合算法。该算法通过对比两幅图像局部区域的空间频率,提取融合图像清晰度较高的区域,再采用脉冲发放皮层模型融合剩余图像,并采用第三章提出的静态单目标算法设置模型中的参数。实验结果验证了所提算法的有效性。(2)针对三维有向传感器网络的覆盖率有待进一步提高的问题,提出一种新的网络覆盖增强算法,采用第三章提出的静态单目标算法优化网络节点的仰俯角和偏转角从而减少重叠覆盖,提高网络覆盖率。实验结果验证了所提算法的有效性。(3)针对陆地异构无线传感器网络的节点能耗差异大、网络生命周期有待提高的问题,提出一种新的路由算法以及基于能量差异的分簇算法。该算法以簇头节点的能耗差异为目标函数,建立数学优化模型,并采用第三章提出的静态单目标算法优化簇头节点的拓扑结构,然后根据簇头节点和普通节点的理想生存周期,对普通节点进行分簇。实验结果验证了所提算法的有效性。(4)针对水下无线传感器网络的工作寿命有待提高,其网络覆盖率有待进一步增强的问题,提出一种基于节点休眠的覆盖保持分簇算法。首先计算节点的覆盖冗余度,在保证网络覆盖率的前提下休眠冗余度较高的节点。然后以网络覆盖率和均衡节点能耗为目标,采用第三章提出的静态多目标算法加以优化,对求得的非支配解集采用TOPSIS法选择较优解,当有节点死亡时,采用唤醒策略保持网络覆盖率。实验结果验证了所提算法的有效性。

无轴承同步磁阻电机及其控制策略研究

刁小燕

【博士学位授予单位】江苏大学

【博士学位授予年份】2017

【摘要】无轴承电机是一种集磁轴承技术与传统电机于一体的新型高性能电机,具有无摩擦磨损、无需润滑、高速度、高精度、寿命长等优点,在精密加工、飞轮储能、航空航天、超洁净传输等领域具有广阔的应用前景。无轴承同步磁阻电机(Bearingless Synchronous Reluctance Motor,BSRM)的转子上无永磁体和励磁绕组,在具备无轴承电机上述优点的同时,还具有结构简单、成本低、温升低等特点,受到了国内外学者的广泛关注,成为电力传动领域的研究热点。本文对无轴承同步磁阻电机的运行机理、数学模型、电磁分析、结构优化、运行控制、数字系统等方面展开了理论和应用研究,设计了新型结构的无轴承同步磁阻电机,优化设计了转子结构和参数,建立了悬浮力和转矩子系统数学模型,提出了精确反馈线性化解耦控制和非线性二阶滑模直接控制方法,设计了无轴承同步磁阻电机数字控制系统,开展了相关的实验研究。论文主要工作及取得成果如下:(1)分析了传统同步磁阻电机的结构和工作原理,研究了无轴承同步磁阻电机转子径向悬浮力的产生机理,确定了二自由度无轴承同步磁阻电机的实现方案;基于电磁场理论,建立了无轴承电机静止坐标系和旋转坐标系下的电感矩阵解析模型;基于虚位移原理,建立了无轴承电机的径向悬浮力通用数学模型;根据无轴承同步磁阻电机的特点,建立了无轴承同步磁阻电机的悬浮力数学模型和转矩子系统数学模型;采用有限元分析验证了无轴承同步磁阻电机径向悬浮力的产生原理和径向悬浮力数学模型的正确性。(2)针对凸极转子无轴承同步磁阻电机转矩脉动大、输出转矩低等缺陷,提出了径向叠片式多磁障转子结构的新型无轴承同步磁阻电机。优化设计了转子磁障层数、磁障厚度、导磁条厚度等主要的结构参数;建立了有限元仿真模型,开展了悬浮力和转矩的仿真研究,研究结果表明新型无轴承同步磁阻电机与传统凸极转子无轴承同步磁阻电机相比,具有转矩脉动小、输出转矩大等优点。(3)针对无轴承同步磁阻电机电磁转矩和径向悬浮力之间的强耦合问题,提出了精确反馈线性化解耦控制策略。将无轴承同步磁阻电机的数学模型表达为仿射非线性形式,基于微分几何理论证明了无轴承同步磁阻电机模型满足精确反馈线性化的充要条件;推导了坐标变换矩阵和状态反馈控制律,实现了无轴承同步磁阻电机非线性系统的精确反馈线性化,将原系统线性化并解耦为三个独立的线性子系统。仿真结果表明微分几何精确反馈线性化方法实现了无轴承同步磁阻电机电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制,系统具有良好的动、静态性能。(4)针对无轴承同步磁阻电机磁饱和、负载扰动、模型参数时变、未建模动态等不确定因素的影响,提出了无轴承同步磁阻电机非线性系统的二阶滑模直接控制方法,开展了相关的仿真研究。设计了无轴承同步磁阻电机转速子系统的一阶滑模控制律和径向位移子系统的二阶滑模控制律,形成无轴承同步磁阻电机的非线性二阶滑模直接控制方法,使得无轴承同步磁阻电机转速在有限时间内跟踪到给定转速,电机转子在有限时间内稳定到中心位置。仿真结果表明,出现负载变化和外部强干扰时,电机转速和径向位移动态响应快,超调小,具有跟踪能力好、鲁棒性强等优点。(5)设计和开发了基于TMS320F28335的无轴承同步磁阻电机数字控制系统,开展了相关的实验研究。基于数字信号处理器TMS320F28335,分析和研究了DSP控制、功率驱动、参数检测等系统功能模块的实现方法与技术,设计了无轴承同步磁阻电机数字控制系统的硬件与软件。进行了无轴承同步磁阻电机起动、干扰等悬浮运行实验研究。实验结果表明,数字控制系统可以实现无轴承同步磁阻电机的稳定悬浮和运转,系统具有优良的动、静态特性。

神华CCS示范工程场地储层表征与CO2运移规律研究

刁玉杰

【博士学位授予单位】中国矿业大学(北京)

【博士学位授予年份】2017

【摘要】全球气候变化已严重威胁着人类赖以生存的地球环境,减少CO2排放予以应对是世界各国保证可持续发展面临的共同挑战。CO2捕集与封存（Carbon Capture and Storage,CCS）技术已被公认为应对全球气候变暖的有效技术手段之一。而CO2地质封存场地储层表征与建模,以及CO2运移规律的预测是实际封存工程可行性和安全性评价的重要工作。但是,欲实现CO2地质封存,需满足压力大于7.38 MPa、温度大于31.1℃,即理论封存深度大于800 m。深部地质结构的复杂性、勘探程度与室内物理模拟实验条件限制,给储层表征与地质建模带来了挑战。同时,如何通过多源的深部监测数据来校正数值模拟结果以科学地预测CO2运移规律,也是目前研究中面临的问题。神华CCS示范工程位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗,是我国唯一的深部咸水层CO2地质封存项目。示范工程于2011年5月9日实施灌注,截止2015年4月,已成功完成CO2 30.2×104 t的设计注入目标,且持续的―地下—地表—大气‖监测结果表明,封存场地未发现CO2突破主力盖层并发生泄漏。本文即针对神华CCS示范工程封存场地,基于高分辨率层序地层分析与测井约束地震反演技术,预测CO2储层流动单元地层属性;通过地层环境下CO2驱替咸水物理模拟实验,获取毛管压力和CO2-水相对渗透率曲线;开展场地储层表征与三维地质建模,结合时移垂直地震剖面（VSP）与井下监测数据对比,开展关井后CO2运移规律数值模拟研究,为封存工程后期深部监测方案优化与安全性评估提供支撑。本文研究的主要内容如下:（1）基于已有的区域地质、地球物理勘探、钻探及实验测试资料,系统开展了神华CCS示范工程封存场地区域地质特征研究。研究认为封存场地总体构造平缓,注入井及周边无层间解释断裂的存在,且历史地震活动性较低,鄂尔多斯盆地稳定的克拉通基底有利于封存工程的长期安全性。封存场地深度16002500 m内发育了山西组、石盒子组、石千峰组、刘家沟组等厚层的砂岩和马家沟组碳酸盐含水层,总体地下水交替缓慢,基本处于滞留状态,总溶解固体（TDS）含量较高,可作为CO2储集层。（2）基于高分辨率层序地层分析方法,进一步精细划分了场地CO2地质封存储盖层。封存场地地质调查勘查各项数据的差异性,以及陆相地层沉积的强非均质性,使得CO2储层流动单元预测更加复杂。本文在已有地质分析基础上,综合场地区域地质、地球物理、钻井录井、测井及室内实验数据,识别了长期、短期和中期基准面旋回,将马家沟组顶部—和尚沟组划分为七个长期旋回,建立了纸坊组—马家沟组的高分辨率层序地层格架。并进一步结合CO2地质封存储盖层划分一般标准,以及注入井射孔层位,初步在刘家沟组底部、石千峰组上部、石盒子组中下部和马家沟组上部划分出五套含水层组,即为示范工程五套较好的CO2地质封存储集层。本溪组底部发育的残积成因的铝土质页岩,对下伏马家沟组咸水层具备良好的封盖作用;上石盒子组和石千峰组中部发育厚层的泥岩和粉砂质泥岩,亦能作为较好的封盖层;刘家沟组中上部和和尚沟组整体以泥岩和砂质泥岩为主,是范工程的有效盖层。（3）结合封存场地CO2实际射孔层位,预测了CO2储层流动单元地层属性,以及时移地震剖面上的CO2历史运移与分布饱和度。为研究CO2地下运移规律,神华CCS示范工程封存场地开展了三期时移VSP地震监测,分别在2011年CO2注入前、2013年8月底和2014年11月底重新完成了VSP资料采集。本论文利用2011年L1线,2013年L2、L3和L4线二维VSP数据,开展了CO2储层流动单元岩性与物性预测。同时,针对数据较可靠的L1地震剖面,利用流体置换正演模拟方法,预测了CO2历史运移与分布饱和度。储层流动单元是指具有相似沉积特征、成岩特征、岩石物理性质和流体渗流特征的地质体。CO2储层流动单元预测主要根据已有钻探、测井、VSP地震资料及其它测试资料,通过井震标定建立地质到地震的时深关系和波组特征;基于已有的测井曲线和岩性资料进行岩石物理分析,开展岩—电敏感性分析及交汇分析,并利用合成的拟声波曲线来区分岩性,进而利用测井约束反演方法进行岩性反演。孔隙度反演则主要是通过声波曲线（DT）和孔隙度曲线构建拟声波曲线来预测的;渗透率反演是在孔隙度预测结果上,通过井上孔隙度与渗透率拟合关系来达到预测目的。预测结果表明,整体上,刘家沟组砂体厚度较厚,夹杂薄层泥岩。随深度的增加,石千峰组和石盒子组地层,泥质增加,主要为砂泥互层,尤其上石盒子组泥岩较发育,马家沟组主要发育碳酸盐岩。砂岩储集体孔隙度主要分布在10%18%左右。岩性剖面上,刘家沟组底部、石千峰组上部、石盒子组中下部孔隙度较高,孔隙度在9%15%左右,局部砂体孔隙度达到18%。渗透率整体较低,目标储层渗透率一般为1020 mD。利用地震波速度差异值来预测CO2历史运移与分布饱和度取得了较好的效果,结果表明,在L1地震剖面上,刘家沟组、石千峰组、石盒子组CO2分布饱和度变化较明显。CO2整体由注入井向西北方向运移扩散,东南方向因砂体规模较小,运移距离扩散不大,但饱和度明显增加。其中,刘家沟组砂体厚度大,吸收CO2多;石盒子组砂体薄但相对渗透性好,吸收CO2量少但运移距离相对较远。（4）利用原状岩心和实验室制备的地层水,开展了主要储层岩样在地层环境下毛管压力和CO2-水相对渗透率实验测试研究。储层毛管压力和CO2-水相对渗透率是评估储层可注入性、模拟CO2运移规律必不可少的重要参数。本文根据钻探获取的主要咸水水质测试数据,重新在实验室制备了地层水样;并选择示范工程封存场地主要储层的典型原状岩心样品,利用毛管压力测试仪器和核磁共振CO2地质封存实验系统开展了地层环境下,主要储层的毛管压力和CO2-水相对渗透率实验。试验结果对比表明:同一毛管压力作用下,石盒子组岩样的含水饱和度最小,其次为刘家沟组和石千峰组;刘家沟组中CO2-水相对渗透率最大,石千峰组和石盒子组岩样的CO2-水相对渗透率较低。（5）运用PETREL软件,利用角点网格剖分和克里金插值方法,开展了封存场地储层表征与三维地质建模。储层表征通过揭示地质体的本来面目,为准确建立地质模型、开展数值模拟和分析提供所需的地质数据。与国外挪威Sleipner等商业封存工程相比,神华CCS示范工程封存场地因其深部地质条件、勘探技术与监测技术应用等特殊性,给储层标准与三维地质建模方面带来了较大的挑战。本文充分基于场地地质研究、地球物理解译与CO2储层流动单元预测结果,运用油气地质较成熟的PETREL软件,利用角点网格剖分与克里金插值方法,构建了封存场地更可信的三维地质模型,以期为CO2运移规律的数值模拟研究提供支撑。模型范围为以中神注1井为中心的5 km×5 km的区域,其中1 km×1 km范围内有测井约束VSP地震数据控制,可信度较高,且与已有地质分析、地球物理解译吻合程度较高。（6）利用数值模拟技术,结合时移VSP与井下监测数据对比校正,开展了CO2运移规律预测研究。在地质封存过程中,CO2运移扩散及饱和度分布特征直接关乎示范工程的安全性。由于时移VSP地震等深部监测技术成本高、CO2注入量小监测效果不明显,以及地质封存的长期时间尺度等原因,都决定了需要借助于数值模拟技术来预测CO2运移规律,了解CO2羽流、溶解封存量等规律随时间的变化。本文在三维地质建模基础上,进一步优化了模拟模型网格,融合了毛管压力和CO2-水相对渗透率曲线的实验数据,设定了温度、压力、含盐成分等主要参数。结合示范工程实际CO2灌注记录、时移VSP地震与工程井下监测数据,利用ECLIPSE 300模拟器对CO2运移规律进行了数值模拟研究,结果表明:CO2羽流在空间分布上由注入井向西北方向运移为主,自2014年11月直至关井20年后,平面扩散不大,以石千峰组上部CO2运移距离最远,西北—东南方向半径最大约1000 m,东北—西南方向半径最大约750 m;刘家沟组和石千峰组上部吸收了80%以上的CO2,且刘家沟组分布饱和度下降较快,关井20年后,CO2分布饱和度整体低于55%;CO2注入期间,井底压力与CO2注入速率的变化保持一致,并将在关井后随着CO2饱和度的降低而不断降低;随着时间的推移,最终将有三分之一的CO2溶解在地层水中。本文在以下几个方面取得了一定的创新:（1）通过高分辨率层序地层分析和测井约束地震联合反演,对原有地球物理数据进行了进一步解释,补充了岩性、孔隙度和渗透率等地层属性,并精细划分了神华CCS示范工程封存场地CO2储盖层,总结了CO2储层流动单元预测方法。（2）利用封存场地原状岩样和实验室重新配置的地层水样,首次获取了主要储层的毛管压力和CO2-水相对渗透率曲线,以支撑CO2运移规律数值模拟研究。（3）首次利用封存场地时移VSP地震监测数据,利用流体置换正演方法,预测了主要地震剖面CO2分布饱和度特征。（4）构建了新的神华CCS示范工程封存场地三维地质模型,并基于该地质模型开展了CO2运移规律的数值模拟,模拟结果与时移VSP地震与井下监测结果吻合较好,进而预测了关井后的CO2运移规律。

论司法公信的实现

——以法律话语与意识形态的融通为视野

刁芳远

【博士学位授予单位】吉林大学

【博士学位授予年份】2017

【摘要】司法公信作为人民群众对司法活动的主观评价,直接影响到社会秩序的型塑与社会信任的整合,而我国从传统到现代的转型由于缺乏自生自发的内在逻辑,导致社会信任与政治信任都存在一定缺失,在这种情形下,研究司法公信的实现具有重要意义。首先,从政治层面来看,2017年党的十九大报告指出我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾,(1)人民美好生活的增量部分主要是民主、法治、公平、正义、安全、全面而自由的发展等,(2)这表明我国政权的合法性基础已经从稳定温饱的生活秩序转变为公平正义的社会秩序。作为社会正义的最后一道防线,司法能否“让人民群众在每一个司法案件中感受到公平正义”,直接关系到民众的政治信任,司法公信由此具备了深刻的政治意义。第二,从社会层面来看,网络信息的传播与公共理性的发育使公民越来越关注政治参与和正义实现,社会话语作为与政治话语相对而生的话语类型逐渐在信息下放过程中获得了话语权,民众以此言说正义、表达诉求。司法环节独有的开放程序与公正面向使其成为民众表达诉求的正规途径,国家与社会据此逐渐形成有组织、有制度的规则化沟通,司法公信由此具备了鲜明的社会意义。第三,从法律层面来看,我国的法律文本与司法制度大量引自西方法治发达国家,域外资源与本土传统不可避免产生紧张,而且西方法治资源依托的政治理念异质于我国的政治制度。我们应该在司法领域中通过法律话语融通政治意识形态与民意或公共理性,构建中国特色社会主义司法制度,司法公信由此具备了现实的法律意义。正是基于司法公信的时代意义与政治功能,我党对司法公信、司法公正给予高度重视,多年来持续通过政治决策推动司法改革,司法公信在政治话语体系中占有越来越重要的地位。但与“永远在路上”的司法改革形成对照,我国的司法公信力仍有待于提升,民意与司法的冲突不时出现,而且民众的评判对象不仅指向司法程序中的法律话语,更隐然指向法律话语背后的意识形态。不同于西方国家的司法超然,我国现代司法制度自建立之日起就被打上了深深的政治烙印,具有强烈的意识形态色彩,当司法公信受到意识形态影响时,理论界基于法律确定性与司法中立性的考虑,发出“去政治化”的主张,要求司法程序独立自治。然而,无论是从国情出发,还是遵循司法规律,我们更应该致力于探索如何在司法领域中既履行政治使命,回应社会需求,又实现公平正义,保证法律的确定性。这正是本文的研究目的。事实上,围绕着法律的确定性主题,国内外学术界持续不断地进行着研究。在西方,自然法学派、实证法学派、社会法学派等学术流派针对法律系统的开放与封闭问题展开了激烈持久的争论。近世以来的社会实践表明法律系统包括司法程序不可能全然脱离社会环境孤立存在。在“自治型法”向“回应型法”演变过程中,关于司法程序对社会问题的回应是否遵循了法律的价值原则又引发了新争论。批判法学派与现实法学派包括后现代法学流派都指出了司法判决中的意识形态因素,认为潜藏的意识形态有损司法公正,前述理论所持的批判视角对保持法律确定性问题起到了启发作用。与国外的研究相对照,我国理论界关于司法公信的研究成果丰富又卓著,围绕司法程序的完善、司法制度的构建、司法理念的变迁等问题发表了众多深刻独到的见解,但现有研究大多着眼于司法程序的内部构造,较少选取外部视角,即使有研究从司法与政治的关系入手,也多注重二者的冲突,未能将其置于法律话语与意识形态融通的视野之下。本文以司法公信为研究对象,以法律话语与意识形态的融通为研究视野,以司法公信的实现为基本进路,以民意与司法的冲突为切入点,综合运用法哲学、法律社会学与历史研究的方法,反思我国司法公信力不高的原因,通过指出司法公信融通意识形态与民意面临的关键问题,参考卢曼系统论法学的理论阐述,提出司法公信的实现条件。围绕主题,本文从六个方面进行了层层深入的论述。首先,通过对民意与司法冲突的具体考察,指出民意与司法冲突的主要原因在于意识形态的司法越界。通常人们容易将民意与司法的冲突原因归结于民意的偏颇与不理性。但实践中的典型案例表明,民众不满司法判决的主要原因是意识形态的司法越界导致司法判决违背了通行的法律准则和道德认知。当法律话语未能传输正义而是为判决背后的意识形态作法律证成时,就会导致一系列司法乱象。第二,以“意识形态应如何与法律话语相关联”为问题导向,对法律话语与意识形态的理论内涵进行阐明,对二者的融通路径进行建构。虽然法律话语与政治话语分属不同的话语类型,但政治意识形态与法律意识形态的相通性使二者在意识形态层面具有融合的可能性。只是作为以政治话语为载体的意识形态,在通过司法程序追求民众精神层面的政治主导时,应该通过法律创制、司法政策、司法衡量、司法调解等规范路径。第三,以法律话语与意识形态的融通路径为理论依据,分析了我国革命意识形态视域下的“司法政治化”改革缘何导致法律虚无主义。通过回顾革命根据地与建国初期的司法改革,指出司法过程的全面政治化虽然有效满足了当时的政治需要,但却使司法制度和司法活动陷入法律工具主义的泥潭。虽然进行了一系列司法正规化建设,但政治权力对法制需求的减缓仍然使法律虚无主义盛行。第四,在揭示法律虚无主义历史教训的基础上,分析了我国改革意识形态视域下的司法专业化改革为何发生政治转向。改革开放以来,我国改进了执政党对司法工作的领导方式,开始了司法的专业化改革。但由于以“司法”和“法院”为中心的司法改革不能有效回应社会矛盾,致使司法改革发生政治转向,由此法律人担忧司法正义的折损。需要注意的是,将“司法政治化”与“司法政治性”混为一谈的理论误区不仅不利于我们解决问题,而且使许多问题复杂化。司法领域意识形态的存在是必然的也是必要的,关键是如何实现司法政治化与司法专业化的均衡。第五,保持“司法政治性”,同时避免“司法政治化”,这就需要在司法程序中发挥法律话语的主导地位,通过法律话语融通意识形态与民意或公共理性。目前在该问题上有两点需要认真对待:一是党的领导与司法权威的统一,二是司法权威与传统权威的统一。我国大众话语的兴起已经形成对政治话语的挑战,而法律话语正在成为融通意识形态与民意的良性媒介,司法公信由此具备了政治意义。但我们一方面需要完善党支持司法的领导方式,另一方面需要融合司法权威与传统权威。第六,针对前文提出的“如何在司法程序中发挥法律话语主导作用”的问题,本文参考卢曼系统论法学中关于法律演化的理论阐述,保持政治系统与法律系统的结构性关联,以此为理论前提,明确了实现司法公信的六个必要条件。根据卢曼的社会系统理论,法律系统是社会中一个独立的功能系统,法律之所以能在社会变革中保持稳定都依赖于政治系统的支撑,二者之间的联系属于结构性联系。所以实现司法公信必须要实现审判独立、司法中立、司法公正、司法公开、司法廉洁、司法效率,必须面向“有规则的政治”推进司法改革和法治改革。最后,总结全文得出研究结论,并提出开放性问题。司法程序不能脱离意识形态的政治导向,但基于法律确定性与实现司法公信的考量,应保证司法程序的独立性,保持政治系统与法律系统的结构性联系。另外,对“司法感受”的把握须注意遵循司法原则,避免陷入任意性与世俗性。

慢性HBV感染中MagT1介导的NK和CD8~+ T细胞功能耗竭的分子机制研究

刁波

【博士学位授予单位】第三军医大学

【博士学位授予年份】2017

【摘要】研究背景乙型肝炎病毒（Hepatitis B virus,HBV）是最为常见的传染病原之一,严重危害人类身体健康。WHO数据显示,全球慢性感染HBV病毒的患者高达2亿以上,病毒性肝炎在世界人口死亡原因中持续位列第七。中国人口中HBV病毒感染人数高达近1亿,居世界第一。抗病毒治疗和乙肝病毒特异性清除等乙肝治疗方式均是以有效清除肝细胞中HBV-DNA为治疗目标。HBV病毒感染后病情迅速发展,逐渐发展为慢性乙型肝炎,再随着病情的发展,可逐步进展为终末期肝病,如肝硬化（Liver cirrhosis,LC）、肝细胞癌（Hepatic cellular cancer,HCC）、肝功能衰竭（Acute liver failure,ALF）等,预后差,容易反复,严重威胁患者的生命安全。因此,探索宿主抗病毒免疫机制和开发新的治疗药物成为一个紧迫而严峻的公共卫生优先研究的问题。宿主免疫系统的活化,如免疫细胞CD4+T细胞、CD8+T细胞和NK细胞在抗HBV感染及其引起的肝脏免疫损伤中发挥着重要的作用。T细胞和NK细胞的活化依赖于表面的活化相关受体,其中,抑制分子程序性死亡分子-1（Programmed cell death-1,PD-1）和强有效的活化受体NK细胞受体2D（Natural killer cell group 2D,NKG2D）两类调节分子对T细胞和NK细胞的免疫功能具有重要的调节作用。研究发现,PD-1及其配体PD-L的共刺激信号通路在T细胞活化、增殖和细胞因子分泌等各个过程中均发挥重要的负性调节作用,而NKG2D能够识别MHC-I类分子的同源配体,并与配体结合,向胞内PI3K和Grb2传递共刺激信号,通过ERK信号通路启动下游的效应分子,进而发挥NK细胞的杀伤作用与免疫调节作用。镁离子(Mg2+)是细胞正常代谢所必需的二价阳离子,在免疫调节过程中作为第二信使发挥了重要的作用。MagT1是高度Mg2+选择性转运体,能够调节细胞内自由Mg2+浓度,从而达到调节机体免疫应答的作用。当人体免疫细胞缺失MagT1蛋白时,此时免疫细胞中的自由Mg2+浓度显著下降,NK细胞中NKG2D受体表达下调,因此由NK细胞介导的针对EBV的细胞毒作用明显减弱,机体易发生EBV感染并具有发生淋巴瘤的倾向。患者口服L-苏糖酸镁（Neural Magtein TM）后,体内Mg2+浓度可适当恢复,NKG2D的表达也上调,进而患者NK细胞和CTL的抗病毒活性增强,从而实现EBV病毒复制的抑制。表明将Mg2+用于临床治疗慢性乙肝,提高患者的免疫活性,具有一定的客观依据。研究内容及目的基于以上背景,本研究以临床HBV感染的慢性乙型肝炎患者作为研究对象,一方面收集患者血液样本进行相关基础实验,探索HBV患者外周血中CD8+T细胞和NK细胞功能耗竭机制研究,为治疗HBV慢性感染提供新的靶点;另一方面,采用Neural MagteinTM（L-苏糖酸镁）联合恩替卡韦对慢性乙型肝炎患者进行治疗,并观测患者的临床疗效。与此同时,在治疗慢性乙肝过程中,探讨并验证能否通过添加一定量的镁,恢复“免疫耗竭”的NK和CTL细胞的细胞毒作用,最大限度的清除HBV。主要研究结果针对HBV患者外周血中CD8+T细胞和NK细胞功能耗竭机制研究部分,研究发现:（1）慢性HBV患者外周血血清Mg2+/Ca2+离子浓度不随HBV感染时间的变化而变化。（2）CD8+T细胞内Mg2+离子浓度随HBV感染时间的延长而降低,可能是Mg2+离子内流发生障碍所致。但NK细胞内Mg2+、Ca2+离子浓度变化与HBV感染时间无相关性。（3）随着HBV病毒感染时间的延长,PBMC细胞和CD8+T细胞中MagT1蛋白表达逐渐降低,而在NK细胞中MagT1蛋白表达则无明显变化。（4）HBV感染后,PBMC细胞和CD8+T细胞中MagT1蛋白的表达异常可能是转录后调控所导致,涉及调控的miRNA主要包括miR-199a-5p、miR-199b-5p、mi R-374c-5p、miR-655-3p、miR-9-5p、miR-124-3p等,其中miR-374c-5p、miR-655-3p和miR-124-3p作用最为明显。（5）HBV感染后期,随着细胞表面抑制受体PD-1的表达上调,活化受体NKG2D表达下调,CD8+T和NK细胞活化将被抑制,最终导致CD8+T和NK细胞功能耗竭。针对L-苏糖酸镁联合恩替卡韦治疗HbeAg阳性慢性乙肝的有效性、安全性研究,研究发现:（1）L-苏糖酸镁联合恩替卡韦治疗乙肝具有有效性,L-苏糖酸镁能够抑制病毒HBV的DNA复制及表达,加速HBV-DNA转阴,具有抗HBV病毒的作用。（2）L-苏糖酸镁联合恩替卡韦治疗,能够有效降低乙肝患者血液中HbeAg的含量水平,但治疗组和观察组患者HbeAg血清含量水平在持续治疗12个月后均未出现转阴的情况,这或许与药物持续治疗观察的疗程较短有关。（3）L-苏糖酸镁能够有效快速补充乙肝患者血清中Mg2+含量,可能对患者血清中ALT含量具有一定的抑制作用,但对患者血液中AST含量、血小板活化情况和白细胞数量以及离子(Ca2+、K+)含量无显著性影响。（4）L-苏糖酸镁能够增加乙肝患者PBMC细胞中MAGT1蛋白的表达水平,同时联合药物能够显著增加患者PBMC中蛋白NKG2D的表达,并显著降低PD-1的表达。（5）L-苏糖酸镁能够显著促进乙肝患者血液中CD8+T细胞中NKG2D、MAGT1的表达,且能够下调PD-1的蛋白表达。结论:综上所述,本研究揭示了MagT1介导Mg2+内流障碍导致HBV感染的CD8+T细胞和NK细胞功能耗竭的分子机制。在乙型肝炎病毒感染患者中,随着HBV感染时间的延长,可导致跨膜蛋白MagT1表达下调,引起Mg2+内流障碍,进而介导细胞表面抑制受体PD-1表达上调和活化受体NKG2D表达下调,造成HBV患者外周血中CD8+T细胞和NK细胞功能耗竭。另外,临床实验中补充Mg2+药剂(Neural MagteinTM)能够恢复HBV感染状态下NK和CD8+T细胞的免疫功能。

DNA甲基化在日本落叶松生长和材质性状中的表观遗传效应分析

刁姝

【博士学位授予单位】中国林业科学研究院

【博士学位授予年份】2017

【摘要】日本落叶松具有早期速生、材质优良、抗性强以及适应性广等优点,目前已成为我国重要的用材树种。DNA甲基化是植物可遗传表型变异的重要来源。DNA甲基化在植物整个生长发育过程中发挥重要作用。本研究选取湖北建始县长岭岗林场日本落叶松原生种源试验林440个单木作为试验群体,利用甲基化敏感扩增多样性（methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP）技术检测未成熟木质部基因组DNA甲基化,结合试验群体连年生长及材质性状测定数据,分析天然群体表观遗传多样性、表观遗传分化,以及DNA甲基化对树高、胸径生长过程和木材材质性状的影响。本论文旨在找到影响生长和材质性状的DNA甲基化标记,为日本落叶松分子标记辅助育种及重要数量性状形成的表观遗传机理探索提供重要参考。主要研究结果如下:1.确立了基于毛细管电泳的日本落叶松MSAP最佳反应体系:100 ng DNA模板、0.75 pmol·μL-1引物、2 mmol·L-1Mg2+、0.375 mmol·L-1dNTP和0.05 U·μL-1exTaq DNA聚合酶;筛选出28对杂峰少、多态性高以及信号强的选择性扩增引物组合。利用28对选择性扩增引物获得具有4002个CCGG多态位点的DNA甲基化矩阵。2.日本落叶松天然群体存在丰富的表观遗传多样性。种源间表观遗传多样性指数存在显著差异;种源间外侧胞嘧啶半甲基化及内侧胞嘧啶甲基化比例均差异显著,说明不同种源DNA甲基化模式发生改变;种源间存在着显著的表观遗传分化（Fst=0.068,p<0.001）,共检测显著分化DNA甲基化标记3089个,其中342个DNA甲基化标记表现出中等或中等以上水平的表观遗传分化。丰富的表观遗传多样性和表观遗传分化可能在种源适应性中起到十分关键的作用。3.解析DNA甲基化对树干生长过程的影响。利用逻辑斯蒂理论生长方程拟合单木树高和胸径生长过程,利用功能作图统计模型分析DNA甲基化对生长过程的影响。基于SAD模型,找到1个影响树高的DNA甲基化标记,为交叉型表观遗传效应标记;基于AR模型,找到3个影响胸径的DNA甲基化标记,为晚期型或混合型表观遗传效应标记。这些DNA甲基化效应标记影响4个重要异时性参数,包括速生期起始时间、最大生长速率时间、速生期结束时间及速生期持续时间。这些DNA甲基化效应标记的发现有助于通过人工选择改变生长类型,进而提高木材产量,获得更大的经济效益。4.解析DNA甲基化对木材材质性状的影响。利用GLM模型找到361个影响木材化学和物理性状的DNA甲基化标记,其中187个标记具有多效性。早材壁腔比、早材纤维长、晚材纤维长、晚材率和早材微纤丝角受到共同的DNA甲基化调控,表现出彼此较强的正相关关系;一些DNA甲基化标记单独影响早材或晚材的物理性状,说明早晚材材质性状的差异与DNA甲基化有关;找到6个同时影响纸浆材改良目标性状的标记,为日本落叶松纸浆材改良工作提供重要参考。早材纤维长宽比、晚材率和晚材纤维长出现种源均值高低分化现象可能是日本落叶松响应环境变化,调整DNA甲基化模式的结果。

LED3A的增溶/螯合性能及其对Cu（Ⅱ）-菲复合污染黄土的洗脱作用及机理

刁静茹

【博士学位授予单位】兰州交通大学

【博士学位授予年份】2017

【摘要】复合污染是土壤污染的普遍现象,其中重金属-多环芳烃（PAHs）复合污染占很大的比重。通常,复合污染土壤较单一污染土壤更难于修复。在诸多污染土壤修复技术中,化学淋洗修复技术因周期短、效果显著而被广泛应用于单一污染或同类污染物形成的复合污染,如螯合剂修复重金属污染土壤、表面活性剂修复有机污染土壤。近几年,有研究者将螯合剂与表面活性剂联用,处理重金属-PAHs复合污染土壤,但存在过程不易调控、洗脱液处理困难或淋洗液（如乙二胺四乙酸,EDTA）不易生物降解等问题。因此,选择与重金属和有机污染物同时具有较强作用的增效试剂,是重金属-有机物复合污染土壤化学淋洗修复迫切需要解决的问题。本文选用兼具表面活性和螯合功能且易降解的螯合型表面活性剂,十二酰基乙二胺三乙酸盐（LED3A）作为增效试剂。采用批平衡实验方法,研究了LED3A对溶液体系中PAHs的增溶作用、对重金属的螯合作用机理和主要影响因素;分别考察了LED3A对混合PAHs的增溶程度、对混合重金属氢氧化物的螯合顺序、对菲和Cu（OH）2共存体系的增溶/螯合作用效果及其相互影响;探究了LED3A、Cu（Ⅱ）和菲在黄土上的吸附行为和主要影响因素;并在此基础上研究了LED3A对Cu（Ⅱ）、菲单一和复合污染黄土的洗脱作用和机理。论文取得了以下研究成果:（1）LED3A临界胶束浓度为707 mg·L-1（25℃）。温度、pH值、共存离子等因素都会影响LED3A溶液增溶PAHs的性能。LED3A可增溶菲,胶束增溶效果显著,溶液pH值、共存重金属离子是影响增溶的主要因素,pH值在47之间增溶效果最显著,共存Cu（Ⅱ）会显著提高LED3A对菲的增溶能力。一级动力学方程最适合描述LED3A对菲的增溶过程。LED3A对不同PAHs的增溶程度大小顺序为芘>菲>萘。LED3A对菲的增溶性能,与两种常用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和十二烷基硫酸钠（SDS）相近。（2）LED3A胶束螯合能力大于单体。LED3A可通过与重金属离子M（Ⅱ）发生螯合,而促进难溶重金属氢氧化物M（OH）2的溶解,并形成稳定可溶的螯合物LED3A-M。LED3A与Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）的配位稳定常数大小次序为Cu（Ⅱ）>Zn（Ⅱ）>Cd（Ⅱ）。LED3A对Cu（OH）2的溶解过程为自发、吸热的熵增过程。一级动力学方程最适合描述LED3A对Cu（Ⅱ）的螯合溶解过程。pH对LED3A溶解Cu（OH）2影响较大,pH在59之间溶解效果较好,共存Ca（Ⅱ）、Mg（Ⅱ）离子会对LED3A溶解Cu（OH）2产生抑制作用,菲的存在对LED3A溶解Cu（OH）2几乎无影响。（3）LED3A在增溶二元或三元混合PAHs时,共存的有机物彼此之间会产生促进增溶作用,LED3A增溶三元混合PAHs体系的增溶程度顺序为芘>菲>萘。LED3A胶束螯合溶解二元或三元混合M（OH）2时,不同重金属之间存在螯合竞争,产生相互抑制作用,LED3A螯合溶解三元混合M（OH）2的溶解量顺序为Cu（OH）2>Cd（OH）2>Zn（OH）2。螯合饱和的LED3A-Cu（Ⅱ）溶液可以促进菲的增溶,增溶饱和的LED3A-菲体系对Cu（Ⅱ）的螯合能力亦有所提高。LED3A可同时增溶多环芳烃和螯合重金属。（4）LED3A、菲和Cu（Ⅱ）在黄土上的吸附均符合准二级动力学模型。Langmuir、Freundlich及D-R模型均可较好地拟合LED3A在黄土上的吸附过程;LED3A的吸附量随温度、pH增大而减小,随离子强度和水土比的增大而增加;LED3A的吸附损失（25℃）为34.82%。菲在黄土上的吸附等温线符合Henry线性模型;升高温度、增大pH值吸附量减小,Cu（Ⅱ）对菲的吸附有弱抑制作用;低浓度LED3A对菲的吸附有促进作用,但LED3A自身达到吸附饱和后,会对菲的吸附产生抑制。Langmuir模型适合描述Cu（Ⅱ）在黄土上的吸附;升高温度、增大pH,Cu（Ⅱ）的吸附量增加;菲的存在会抑制Cu（Ⅱ）的吸附;LED3A浓度大于3000 mg·L-1时,对Cu（Ⅱ）的吸附有促进作用。（5）LED3A对单一Cu（Ⅱ）、菲和Cu（Ⅱ）-菲复合污染土壤的洗脱动力学过程均符合准二级动力学模型。LED3A不仅可以去除土壤中单一Cu（Ⅱ）、菲污染物,还可以同时洗脱土壤中共存的Cu（Ⅱ）和菲;对单一污染土壤的洗脱效果略好于复合污染土壤。LED3A对Cu（Ⅱ）-菲复合污染土壤中两种污染物的最大一次洗脱率都可达到60%以上,复合污染土壤中Cu（Ⅱ）对菲的洗脱有抑制作用,而菲对Cu（Ⅱ）的洗脱影响不显著。LED3A可在较宽的pH范围内（510）应用。初步比较了LED3A和螯合剂与表面活性剂复配体系EDTA-SDS、EDTA-TX100（聚乙二醇辛基苯基醚）对复合污染土壤的洗脱效果,复配体系对Cu（Ⅱ）的洗脱率较LED3A高1020%左右,对菲的洗脱率较LED3A高约515%。总之,新型螯合型表面活性剂LED3A可有效增溶PAHs和螯合重金属,可实现对重金属-有机物复合污染土壤中两种污染物的同时有效洗脱,有望作为复合污染土壤的化学淋洗试剂,在重金属-有机物复合污染土壤修复中具有广阔的应用前景。

猪肠道微生物与SCFAs对肠道结构和功能的影响及其机制

刁慧

【博士学位授予单位】四川农业大学

【博士学位授予年份】2017

【摘要】改善猪只抗病力是目前养猪业面临的重大课题,宿主肠道发育特征是决定猪只抗病力的关键因素。肠道微生物作为动物的“第二基因组”,其结构与宿主肠道特征密切相关。然而,不同品种猪肠道发育模式的差异与肠道微生物关系未见报道。肠道微生物发酵饲粮碳水化合物产生的SCFAs对宿主肠道屏障的改善起着重要作用,但SCFAs在肠道微生物与宿主对话机制中的作用和地位尚不完全清楚。本研究设计了六个试验,采用菌群移植与回肠末端造瘘技术,通过16SrRNA测序、GC和RT-PCR技术研究了不同品种和饲粮纤维对猪肠道菌群结构及其代谢产物SCFAs组成、肠道发育与功能相关基因表达规律的影响并进一步探讨了直接引入SCFAs的作用,以揭示肠道微生物与宿主肠道特征的关系及这一过程中SCFAs的作用,进而为深入认识营养-微生物-宿主互作规律及SCFAs的调节作用提供试验依据。试验一不同品种猪肠道菌群结构和肠道发育模式的差异及其通过粪便移植在无菌小鼠上的传递性本试验旨在研究不同品种猪肠道微生物组成和肠道发育模式的差异,并通过粪便移植技术考察其在无菌小鼠上的传递性。按公母各半、生理阶段相近(100日龄左右)的原则从相应保种猪场选取健康的纯种大白猪(YP)、荣昌猪(RP)和藏猪(TP)各6头,饲喂不含抗生素的相同饲粮60 d,收集粪便并制备粪便悬液。并选取健康状况良好24只1日龄无菌BALB/C小鼠随机分为3个处理(n = 8),分别接种大白猪(YFM)、荣昌猪(RFM)和藏猪(TFM)的粪便悬液,试验期28d。结果表明:1)16S高通量测序结果显示,YP粪便中厚壁菌门显著高于TP和RP,而拟杆菌门显著低于TP和RP(P<0.05);TP粪便中螺旋体门的数量显著高于RP和YP(P<0.05);且无菌小鼠接种粪便悬液后能复制供体猪的肠道菌群组成。2)与YP猪相比,TP和RP肠道相对重量和回肠尾型同源盒转录因子(CDX2)mRNA相对表达量显著增加(P<0.05);TP肠道相对长度、十二指肠和回肠绒毛高度显著高于YP和RP(P<0.05);与RP相比,TP十二指肠和空肠胰高血糖素样肽2(GLP-2)mRNA相对表达量显著增加(P<0.05)。与YFM相比,TFM和RFM肠道相对重量和回肠CDX2mRNA相对表达量显著增加(P<0.05);与RFM相比,TFM肠道相对长度显著增加(P<0.05);TFM十二指肠和空肠绒毛高度及回肠GLP-2 mRNA相对表达量显著高于YFM和RFM(P<0.05)。3)YP空肠乳糖酶和麦芽糖酶活性显著高于TP和RP(P<0.05);TP空肠Na+,K+ATP酶和γ谷氨酰转移酶(γ-GT)活性以及十二指肠和空肠葡萄糖转运载体1(SGLT1)mRNA相对表达量显著高于RP和YP(P<0.05);TP回肠蛋白1紧密连接蛋白(ZO-1)mRNA相对表达量显著高于YP(P<0.05)。与TFM和RFM相比,YFM空肠蔗糖酶和麦芽糖酶活性显著增加(P<0.05);TFM空肠γ-GT活性和SGLT1mRNA相对表达量显著高于YFM和RFM(P<0.05);TFM十二指肠和回肠ZO-1 mRNA相对表达量显著高于YFM(P<0.05)。由此可见,不同品种猪肠道微生物组成和肠道发育模式各不相同,肠道微生物可以携带宿主部分特征传递给无菌小鼠。试验二早期粪便移植对哺乳仔猪肠道发育的影响本试验旨在研究移植不同品种猪的粪便微生物对哺乳仔猪肠道发育的影响。选择24头平均体重为(2.11 ± 0.15)kg的3日龄哺乳DLY仔猪随机分为4个处理(n=6),分别为接种大白猪(YMP)、荣昌猪(RMP)和藏猪(TMP)的粪便悬液以及不接种的对照组(C),试验期共56 d。结果表明:1)与YMP和RMP相比,TMP和CON断奶后腹泻指数显著降低(P<0.05)。2)与RMP和YMP相比,TMP空肠绒隐比和结肠GLP-2 mRNA相对表达量显著提高(P<0.05),TMP和CON回肠GLP-2和血管生成素样蛋白4(ANG4)mRNA相对表达量显著提高(P<0.05)。3)与YMP和RMP相比,TMP和CON空肠乳糖酶活性以及十二指肠锌离子转运载体(ZNT-1)和空肠二价金属离子转运载体(DMT-1)mRNA相对表达量显著提高(P<0.05),CON空肠γ-GT活性显著增加(P<0.05),TMP十二指肠DMT-1 mRNA相对表达量显著提高(P<0.05)。TMP空肠Ca2+,Mg2+-ATP酶活性显著高于CON(P<0.05),而Na+,K+-ATP酶活性显著高于其他三个处理(P<0.05)。4)与YMP和RMP相比,TMP空肠MDA含量显著降低(P<0.05),TMP空肠MUC1 mRNA相对表达量提高(P<0.05);CON空肠超氧化物气化酶(SOD)活性显著增加(P<0.05);TMP和CON结肠食糜丁酸含量显著增加,血清中LPS浓度显著降低(P<0.05)。与TMP相比,CON盲肠和结肠乳酸杆菌数量显著降低(P<0.05),YMP和CON盲肠大肠杆菌数量显著增加(P<0.05),RMP结肠食糜总挥发性脂肪酸含量显著降低(P<0.05),CON、YMP和RMP结肠白细胞介素-10(IL-10)mRNA相对表达量显著降低(P<0.05)。以上结果表明,哺乳DLY仔猪早期移植大白猪和荣昌猪粪便打破仔猪肠道正常的微生物平衡,不利于肠道正常发育,但移植藏猪粪便并未损害哺乳仔猪的肠道健康。试验三早期移植藏猪粪便对葡聚糖硫酸钠(DSS)攻毒仔猪肠道的保护效应本试验旨在研究移植藏猪粪便是否对DSS攻毒仔猪的肠道功能具有保护效应。选择24头平均体重为(2.08 ±0.12)kg的3日龄DLY哺乳仔猪随机分为4个处理(n = 6),处理效应包括移植藏猪粪便(接种或不接种)和DSS攻毒(灌服或不灌服),试验期56 d。结果表明:1)DSS攻毒提高仔猪疾病活跃指数(DAI),移植藏猪粪便增加仔猪对DSS的抵抗能力,表现为DSS诱导后第3-5天DAI显著降低(P<0.05)。2)DSS攻毒显著提高仔猪大肠密度、空肠与回肠绒毛高度和隐窝深度(P<0.05),降低空肠绒隐比以及空肠ANG4和结肠表皮生长因子(EGF)、GLP-2、ANG4、胰岛素样生长因子1(IGF-1)mRNA相对表达量(P<0.05);移植藏猪粪便显著提高仔猪肠道相对长度、空肠GLP-2和ANG4及结肠GLP-2 mRNA相对表达量和含量(P<0.05),降低大肠相对密度及空肠和回肠绒毛高度和隐窝深度(P<0.05);且移植藏猪粪便可显著缓解DSS攻毒对大肠密度、空肠和回肠绒毛高度和隐窝深度及结肠GLP-2含量的影响(P<0.05)。3)DSS攻毒显著降低空肠Na+,K+-ATP酶和肌酸激酶(CK)的活性以及十二指肠ZNT1和二价金属离子转运载体(DMT1)mRNA相对表达量;移植藏猪粪便显著降低仔猪空肠食糜pH值(P<0.05),显著提高空肠Na+,K+-ATP酶、Ca2+,Mg2+-ATP酶和CK活性及空肠SGLT-1和回肠DMT1 mRNA相对表达量(P<0.05);且移植藏猪粪便可显著缓解DSS攻毒对空肠CK活性的影响(P<0.05)。4)DSS攻毒显著增加仔猪血清二胺氧化酶(DAO)活性、空肠和结肠丙二醛(MDA)含量、结肠食糜中大肠杆菌的数量及结肠食糜丙酸和总挥发性脂肪酸的含量(P<0.05),降低结肠杯状细胞数量、结肠食糜乳酸杆菌的数量和丁酸的含量、空肠MUC1、MUC2与结肠闭锁蛋白(Occludin)、黏蛋白2(MUC2)、胰岛β细胞生长因子(RegⅢγ)和IL-10 mRNA相对表达量以及结肠T-AOC和SOD活性(P<0.05);移植藏猪粪便显著增加仔猪空肠总抗氧化能力(T-AOC)和SOD活性、结肠RegⅢγ和IL-10mRNA相对表达量及盲肠和结肠中乳酸杆菌的数量(P<0.05),降低结肠MDA含量、白细胞介素1β(IL-1β)mRNA相对表达量、血清DAO活性、盲肠和结肠食糜大肠杆菌的数量及结肠食糜乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸的含量(P<0.05);且移植藏猪粪便可显著缓解DSS攻毒对血清DAO活性、结肠MDA含量、结肠食糜大肠杆菌数量与乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸含量以及结肠SOD活性的影响(P<0.05)。由此可见,DSS攻毒能使DLY仔猪肠道健康受损,移植藏猪粪便能明显缓解DSS攻毒对仔猪肠道健康的不利影响。试验四高纤饲粮对猪肠道发育与菌群结构及其代谢产物SCFAs的影响本试验旨在研究饲粮纤维水平对生长猪肠道发育、菌群结构和SCFAs组成的影响。选取遗传背景相同、体重相近(45.8 ±2.78)kg的健康DLY生长猪30头,随机分为3个处理(n= 10),分别饲喂玉米豆粕饲粮(对照组,CF= 1.5%)、玉米豆粕-甜菜渣饲粮(甜菜渣组,CF = 5.74%)和玉米豆粕饲粮(采食量配对组,CF= 1.50%)。试验期28 d。结果表明:1)与对照组相比,甜菜渣组猪大肠密度、小肠相对重量、肠道相对重量及空肠和回肠绒毛高度显著升高(P<0.05),十二指肠CDX2、EGF、GLP-2和GLP-2R、空肠EGF和GLP-2、回肠EGF及结肠GLP-2mRNA相对表达量显著增加(P<0.05)。2)与对照组相比,甜菜渣组猪干物质、粗灰分、粗蛋白质和能量的表观消化率显著降低,粗纤维的表观消化率、空肠乳糖酶活性以及十二指肠GLUT-2 mRNA相对表达量显著升高(P<0.05)。3)与对照组相比,甜菜渣组猪结肠杯状细胞数量显著增加(P<0.05),十二指肠RegⅢγ、空肠MUC2和回肠G蛋白偶联受体43(GPR43)mRNA相对表达量显著升高(P<0.05),盲肠食糜双歧杆菌数量和乙酸含量、结肠食糜乙酸和总挥发性脂肪酸含量显著增加(P<0.05)。4)以上各项指标在对照组和采食量配对组间均无显著差异(P>0.05)。以上结果表明,高纤饲粮可调节肠道菌群结构,增加挥发性脂肪酸产量,改善肠道健康与功能,而这一效应与采食量无关。试验五回肠末端灌注不同浓度和比例SCFAs对生长猪肠道发育的影响本试验旨在研究回肠末端灌注不同浓度和比例SCFAs对生长猪肠道发育的影响。选取遗传背景相同、体重相近(30.72± 1.48)kg的DLY生长阉公猪24头,随机分为4个处理(n = 6),通过添加抗生素来抑制肠道内源性SCFAs的产生,SCFAs灌注水平及比例参照试验四实测值。4个处理分别为对照组、抗生素处理组(Ab)、抗生素+低纤组SCFAs(AS1)和抗生素+高纤组SCFAs(AS2)。试验期28d。结果显示:1)与对照组相比,抗生素处理均能显著降低猪第7、14和28 d粪便总需氧菌、总厌氧菌和总菌数量(P<0.05),Ab组猪血清和回肠食糜乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸、回肠食糜丁酸含量及回肠GPR43和结肠GPR41mRNA相对表达量显著降低(P<0.05)。与Ab组相比,回肠末端灌注SCFAs均能显著增加猪血清和回肠食糜乙酸、丙酸、丁酸和总挥发性脂肪酸、盲肠食糜总挥发性脂肪酸和结肠食糜丁酸含量及回肠GPR43、结肠GPR43和GPR41 mRNA相对表达量(P<0.05)。AS2组猪血清丁酸和总挥发性脂肪酸含量及结肠GPR43mRNA相对表达量显著高于AS1组(P<0.05)。2)与Ab组相比,回肠末端灌注SCFAs显著增加猪小肠相对长度、肠道相对长度和大肠相对重量、空肠绒隐比、回肠上皮S期和G2M期细胞比例、回肠和结肠上皮细胞增殖指数(PI)和隐窝细胞数量及回肠和结肠细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)mRNA相对表达量(P<0.05),显著提高结肠粘膜蛋白浓度、回肠和结肠GLP-2的含量及回肠GLP-2和IGF-1R、结肠EGF、GLP-2和IGF-1mRNA相对表达量(P<0.05),显著降低回肠和结肠上皮细胞凋亡率、G0G1期细胞比例以及回肠和结肠Bcl-2相关X蛋白(Bax)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3(Caspase-3)和细胞周期负调控蛋白蛋白(p21/Cip1)mRNA相对表达量(P<0.05)。AS2组猪回肠上皮G2M期细胞比例及B细胞淋巴瘤基因-2(Bcl-2)和IGF-1 mRNA相对表达量显著高于AS1组(P<0.05),而组结肠上皮G0G1期细胞比例显著低于AS1组(P<0.05)。3)与Ab组相比,回肠末端灌注SCFAs显著降低猪结肠食糜pH值(P<0.05),提高粗脂肪、干物主和粗蛋白的表观消化率及回肠碱性氨基酸转运载体(SLC7A1)mRNA相对表达量(P<0.05)。AS2组猪空肠食糜pH值显著低于AS1组(P<0.05)。4)与Ab组相比,回肠末端灌注SCFA显著s提高猪回肠ZO-1和结肠MUC-2、紧密连接蛋白1(Claudin-1)mRNA相对表达量、回肠和结肠杯状细胞数量及结肠分泌型免疫球蛋白A(sIgA)、血清和回肠IL-10的含量(P<0.05),显著增加回肠和盲肠食糜中乳酸杆菌、双歧杆菌和芽孢杆菌以及结肠乳酸杆菌和芽孢杆菌(P<0.05),显著降低回肠和盲肠白细胞介素8(IL-8)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)的含量(P<0.05)。此外,AS2组猪盲肠食糜大肠杆菌数量显著低于AS1组(P<0.05)。以上结果表明,抗生素处理降低了肠道总菌数量和食糜SCFAs含量,回肠末端灌注SCFAs增加肠道食糜SCFAs含量,抑制肠道上皮细胞凋亡,促进肠道生长,有利于改善肠道黏膜屏障。试验六胃内灌喂不同浓度的SCFAs对断奶仔猪肠道发育的影响本试验旨在研究胃内灌喂不同浓度的SCFAs对断奶仔猪肠道发育的影响。选取遗传背景相同、28日龄、体重相近(8.31 ±0.72)kg的DLY断奶仔猪1头随机分为3个处理(n = 7),分别为对照组、低浓度SCFAs灌喂组(S1)和高浓度SCFAs灌喂组(S2)。试验期共7 d。结果显示:1)与对照组相比,灌喂不同浓度SCFAs显著增加仔猪回肠、盲肠和结肠食糜中乙酸、丙酸、丁酸和总挥发性脂肪酸、血清丁酸含量及回肠和结肠GPR43mRNA相对表达量。S2组猪血清乙酸、丙酸、丁酸和总挥发性脂肪酸、回肠食糜乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸及结肠食糜丁酸和总挥发性脂肪酸含量显著高于S1组(P<0.05)。2)与对照组相比,灌喂不同浓度SCFAs显著增加仔猪空肠绒毛高度以及空肠和结肠上皮细胞增殖指数(P<0.05),显著提高断奶仔猪空肠粘膜DNA和蛋白浓度以及十二指肠IGF-1、空肠IGF-IR、回肠和结肠GLP-2RmRNA相对表达量(P<0.05),显著降低结肠上皮凋亡细胞、空肠和结肠上皮G0G1期细胞的比例及十二指肠Bax和Caspase-3 mRNA相对表达量(P<0.05)。S2组仔猪空肠上皮G0G1期细胞比例显著低于S1组,而空肠细胞增殖指数和回肠粘膜蛋白浓度显著高于S1组(P<0.05)。3)与对照组相比,灌喂不同浓度SCFAs显著降低仔猪十二指肠和结肠食糜pH值(P<0.05),显著提高空肠SLC7A1和回肠DMT1mRNA相对表达量(P<0.05)。4)与对照组相比,灌喂不同浓度SCFAs显著提高十二指肠和回肠Occludin和Claudin-1、空肠Claudin-1和MUC1 mRNA相对表达量及回肠食糜乳酸杆菌数量(P<0.05),显著降低空肠IL-10、回肠IL-1β、结肠IL-1β和IL-8mRNA相对表达量及回肠食糜大肠杆菌数量(P<0.05)。以上结果表明,胃内灌喂SCFAs可增加仔猪血清和肠道食糜SCFAs含量,降低肠道食糜pH值,提高肠道粘膜总蛋白、DNA和GLP-2的含量,促进肠上皮细胞增殖,抑制凋亡,进而改善了肠道屏障,且以高浓度灌喂SCFAs效果更好。综上所述,我国地方猪种和外种猪在肠道微生物结构和肠道发育上存在明显差别,这一差别可通过粪便移植部分传递给无菌小鼠。常规饲养的DLY新生仔猪引入大白猪或荣昌猪菌群可打破仔猪自身的菌群平衡,损伤肠道健康。在DSS诱导仔猪肠炎模型下,移植藏猪菌群能有效缓解DSS攻毒引起的肠道损伤。饲粮纤维水平可通过调节肠道微生物显著影响宿主肠道健康,而这一过程可能源于纤维在后肠发酵产生SCFAs模式和浓度的差异。直接引入SCFAs对肠道结构和功能的影响与高水平纤维素相似。由此可见,肠道微生物与宿主的肠道发育和功能密切相关,微生物代谢产生的短链脂肪酸在营养—微生物—宿主的互作中起着重要介导作用。

3～10岁儿童基本运动技能发展与教育促进研究

刁玉翠

【博士学位授予单位】华东师范大学

【博士学位授予年份】2018

【摘要】儿童基本运动技能发展不仅对其身体、心理和社会性发展有重要影响,还对儿童青少年体育锻炼行为的养成有重要价值。进入21世纪后,动作发展受到神经科学和公共卫生领域的诸多关注。尤其是在国际儿童青少年身体活动水平下降和基本运动技能发展迟缓的严峻形式下,基本运动技能的发展与促进成为提升儿童青少年身体活动水平的重要路径。然而,当前我国3～10岁儿童基本运动技能发展情况不容乐观,且在基本运动技能评价和干预促进方面的研究仍未成体系的前提下,笔者不禁思考该如何更为全面地调查不同地区儿童基本运动技能的发展情况和如何更为有效地促进儿童基本运动技能的发展。基于此,本研究旨在编制我国儿童基本运动技能发展测量工具的基础上,探讨儿童基本运动技能发展水平和敏感期,然后从发展敏感期的视角探讨基于课程标准和儿童基本运动技能发展规律而设计的基本运动技能促进计划对儿童基本运动技能发展的影响,从而为儿童基本运动技能发展与教育促进提供一定的参考与借鉴。首先,本研究在梳理当前国内外关于儿童基本运动技能发展特征、评价、影响因素和干预促进等四个方面的研究进展的基础上,指出当前研究的不足;其次,基于心理测量范式,选取我国幼小阶段儿童常用的基本运动技能,编制了《3～10岁儿童基本运动技能发展测验》,并对上海市市区、近郊和远郊六个区共计24所幼儿园和小学的1057名3～10岁儿童进行测试,建立了上海市常模;然后,分析了基本运动技能发展水平和掌握情况的年龄、性别和地区差异,并提出了基本运动技能的发展敏感期;最后,根据PRECEDE-PROCEED干预计划设计模式制定了基本运动技能促进计划设计的程序,并结合我国儿童基本运动技能发展规律设计出具体的促进计划,进而验证了其在基本运动技能发展敏感期内(小学一年级)和敏感期外(小学三年级)对儿童基本运动技能的促进效果。通过上述理论与实证研究,本研究主要得出以下结论:1.编制的《3～10岁儿童基本运动技能发展测验》包含三个分测验共计13个动作,其信、效度较好,并建立了上海市常模。(1)《3～10岁儿童基本运动技能发展测验》由位移、操控和稳定技能三个维度构成,包含立定跳、单脚跳、跑跳步、快速跑、躲闪跑、原地拍球、踢静止球、双手接球、上手投掷、单手持拍击打、单脚站立、走平衡木和前后滚动13个动作。该测验具有较好的信、效度,可以作为我国3～10岁儿童基本运动技能发展的测量工具。(2)分年龄建立了上海市3～10岁儿童位移技能和基本运动技能发展常模表,分年龄并分性别建立了操控技能和稳定技能常模表,在实际应用中应根据基本运动技能的年龄和性别常模来评价儿童的基本运动技能发展情况。2.上海市3～10岁儿童基本运动技能发展水平存在年龄、性别和地区差异,且存在发展敏感期,但其掌握情况不容乐观。(1)上海市3～10岁儿童的基本运动技能随年龄的增长而呈现逐年增长的趋势,且存在性别差异。其中,位移技能的性别差异出现在个别年龄段上,男童的操控技能从4岁开始均要好于女童,但稳定技能则从3岁开始一直要弱于女童。(2)儿童基本运动技能发展水平存在地区差异,上海市近郊儿童的基本运动技能发展水平普遍好于市区和远郊儿童。13项具体的基本运动技能的发展水平也存在不同的地区差异。(3)儿童基本运动技能发展存在敏感期且具有性别差异。儿童位移和操控技能发展敏感期为4～8岁,稳定技能和总体基本运动技能的发展敏感期为4～9岁,具体的13项基本运动技能的发展敏感期集中在5～7岁。(4)上海市儿童基本运动技能掌握情况随着年龄的增长而不断提升,且存在性别差异。其中,女童的稳定技能掌握情况要好于男童,而男童的操控技能和立定跳、快速跑、躲闪跑等位移技能的掌握情况均普遍要好于女童。但整体上各基本运动技能的掌握情况不容乐观,各基本运动技能的具体动作标准的掌握情况呈现非线性增长趋势。3.基于动作教育课程模式设计的基本运动技能促进计划可以促进小学生基本运动技能的发展,且在其发展敏感期内的促进效果要好于发展敏感期外的效果。(1)基本运动技能促进计划设计的依据是《3-6岁儿童学习与发展指南》和《义务教育体育与健康课程标准》的相关要求以及幼小阶段儿童的基本运动技能、身体素质和心理发展规律;设计的原则是科学性、可行性、发展适宜性和游戏性;设计的程序包含诊断评估、计划设计、计划实施和效果评价四个阶段。(2)我国3～10岁儿童基本运动技能发展包含初级、中级、熟练和初步应用四个阶段,并基于此设计了适合一年级和三年级学生的基本运动技能促进计划的教学目标、教学内容、教学方式和教学评价等。(3)基本运动技能促进计划可以提升小学一年级和三年级学生的基本运动技能的发展水平和掌握情况,且在基本运动技能发展敏感期内的促进效果要好于其发展敏感期外的效果。

陶瓷素坯磨抛机器人的三维加工目标检测与运动规划研究

刁世普

【博士学位授予单位】广东工业大学

【博士学位授予年份】2018

【摘要】近年来,随着制造业的转型升级与机器人技术的迅速发展,更多的机器人被装备到工业现场。为了保证陶瓷素坯被机器人一次性磨抛成型后的表面质量,需要预先磨抛工件表面离散分布的分模线、涂胶线等加工目标。但在实际生产中,一方面,同型号的陶瓷素坯的磨抛作业存在差异性,主要来源于陶瓷素坯的尺寸一致性差以及在工作台上的定位一致性差,因此通过示教机器人得到的固定磨抛轨迹会导致产品表面质量一致性差;另一方面,不同型号的陶瓷素坯所需的磨抛轨迹不同,然而传统的通过示教机器人获得磨抛轨迹的编程方式效率低下,难以满足磨抛作业的柔性需求。因此,为了提高陶瓷素坯磨抛机器人的自动感知和运动规划能力,有必要对尺寸一致性差的陶瓷素坯工件表面离散分布的不反光加工目标的在线检测和磨抛机器人作业中的自主运动规划开展研究。本文以三维点云对比分析、高精度3D视觉测量系统标定和时间最优运动规划等方面为突破点,重点研究陶瓷素坯磨抛机器人的三维加工目标的检测、加工路径的优化和避碰轨迹的规划,并开展了相关的实验与应用研究。本文主要研究内容归纳为以下几方面:(1)针对磨抛机器人的三维加工目标的自动检测问题,提出了一种新的3D视觉系统,采用集成在机器人第四关节上的3D扫描仪获取点云数据。提出了一种基于最小包围盒分割和子点云简化的点云分割新方法,该方法可以有效地从差异点云中提取到所需的加工路径点。提出了一种包含初标定和精确标定的3D视觉系统标定方法,在精确标定时提出了一种新的3D视觉测量误差补偿模型并结合多点约束法来拟合误差补偿量。实验结果表明精确标定后3D视觉系统的绝对平均误差为0.154mm。(2)多个离散非连通加工目标分布在工件外表面时,面向磨抛机器人的任务级加工路径的自动规划需求,提出了一种磨抛机器人任务级时间最优加工路径(Time Optima1 Processing Path,TOPP)的规划框架。考虑到实际机器人运动和磨抛工艺要求,在整个磨抛过程中,磨抛工具在加工行程和非加工行程的运动速度是不同的,因此任务级TOPP的本质是搜索出加权总长度最短的闭环加工路径。为了快速求得任务级TOPP中的加工路径点的数量较大时的近似全局最优解,提出了一种基于并行子链交互(Parallel Sub-chain Interaction,PSI)的改进并行模拟退火(Simulated Annealing,SA)算法,该算法能实时更新当前的近似全局最优解。对比实验表明,本文算法能够快速地搜索到质量较好的近似全局最优解。(3)多个离散非连通加工目标分布在工件内表面时,面向磨抛机器人的任务级避碰轨迹的自动规划需求,提出了一种磨抛机器人任务级时间最优避碰轨迹(Time Optimal Collision Avoidance Trajectory,TOCAT)的规划框架。考虑到实际机器人运动和磨抛工艺要求。在整个磨抛过程中加工行程的时间是不变的,因此任务级TOCAT的本质是搜索当非加工行程的多段避碰轨迹持续时间之和最短时的轨迹排序。构建了时间最优避碰轨迹规划问题的数学模型,提出了一种基于轨迹评价机制的时间最优避碰轨迹规划方法,并描述了评价避碰轨迹质量的函数。为了给任务级TOCAT规划问题求得更好的近似全局最优解,提出了一种组合随机摄动方法(Combined StochasticPerturbationMethod,CSPM)产生新解的改进 SA 算法。对比实验表明,本文算法能够搜索到质量更好的近似全局最优解。(4)搭建了磨抛机器人的3D视觉检测、任务级加工路径规划和任务级避碰轨迹规划的软硬件平台。实验结果表明:所提出的3D视觉系统能够有效地检测到加工信息,其重复测量的绝对平均误差为0.028mm、复合检测误差为0.25mm。所提出的任务级TOPP的规划框架能够为磨抛机器人规划出任务级时间最优的加工路径。其加速比随着加工路径点数量的逐步增加呈现近似线性增大,得到的任务级TOPP的长度接近近似全局最优值。所提出的任务级TOCAT的规划框架能够为磨抛机器人规划出任务级时间最优避碰轨迹,对任务级避碰轨迹的持续时间的优化幅度为63.33%。

TRAF2通过TRAF4泛素化激活Akt信号通路促进乳腺癌的侵袭转移

刁可心

【博士学位授予单位】中国医科大学

【博士学位授予年份】2018

【摘要】目的:乳腺癌是21世纪女性恶性肿瘤中高发的一种,探究乳腺癌的病因以发生发展的分子机制并确定早期诊断乳腺癌的标记物和靶向药物将是解决这一难题的关键所在。肿瘤坏死因子受体相关因子(tumor necrosis factor receptor associated factors,TRAFs)是重要的胞浆衔接蛋白,其家族包含7个成员,参与调节NF-κB、JNK等多种信号传导通路。TRAF2作为TRAFs家族的经典成员之一,在多种肿瘤中高表达。我们发现TRAF2促进p70s6k信号通路的活化,乳腺癌细胞系MCF-7中上调TRAF2表达可激活NF-κB激活核转位从而抑制乳腺癌细胞的凋亡。Akt又称蛋白激酶B(protein kinase B,PKB),作为肿瘤细胞内重要的信号转导通路,调控细胞生长与增殖,其异常的持续性活化与肿瘤的发生、发展关系密切。研究发现Lys63连接的泛素化修饰,能够促进Akt活化。TRAF家族成员TRAF4具有E3泛素连接酶活性,能够介导Akt发生泛素化活化。我们研究发现TRAF2可以与TRAF4结合并调控TRAF4的核浆分布,于是我们猜测,TRAF2是否可以通过调控TRAF4来影响Akt信号通路的活化。本研究中,我们证实乳腺癌中TRAF2的高表达与Akt信号通路的活化呈正相关,且TRAF2高表达的乳腺癌患者预后不良。TRAF2可以通过Akt信号通路影响乳腺癌细胞生物学功能,深入研究我们发现,TRAF2对该信号通路的活化是通过TRAF4对Akt的泛素化实现的。研究方法:1、细胞培养:正常乳腺上皮细胞系MCF-10A用添加了5%马血清、10μg/ml胰岛素及20ng/ml表皮生长因子的DMEM/F12(1:1)培养基(Gibco,USA)培养。乳腺癌细胞系MDA-MB-231、MDA-MB-468用添加10%标准胎牛血清的L15培养基(Gibco,USA)培养。乳腺癌细胞系MCF-7用添加10%标准胎牛血清的DMEM培养基(Gibco,USA)培养。乳腺癌细胞系BT-549用添加10%标准胎牛血清的1640培养基(Gibco,USA)培养。除了MDA-MB-231不需要CO2,所有细胞的培养条件是:37℃,5%CO2。2、免疫组化:经石蜡包埋的乳腺组织标本,均来自中国医科大学附属第一临床医院2009-2012年经乳腺外科手术切除的存档蜡块。组织标本的使用均获得中国医科大学附属第一医院伦理委员会批准以及患者本人同意,并签订知情同意书。将石蜡包埋的乳腺组织标本制成4μm厚度的连续切片,并放置在载玻片上。随后通过二甲苯脱蜡,梯度酒精脱苯、水化,PBS冲洗5分钟×3。在高温高压下柠檬酸盐缓冲液进行抗原修复,PBS冲洗5分钟×3,滴加过氧化物酶阻断剂,置于湿盒中放入37℃恒温箱中孵育15分钟。PBS冲洗5分钟×3,滴加10%非免疫性动物血清,置于湿盒中放入37℃恒温箱中孵育60分钟。在每张玻片上均匀直接滴加50-100μl一抗稀释液(PBS作为溶剂,与TRAF2抗体稀释度比为1:100,Akt抗体稀释度比为1:200),用PBS代替一抗作阴性对照,置于湿盒中放入4℃冰箱中孵育过夜。次日,PBS冲洗5分钟×3,滴加生物素标记二抗,置于湿盒中放入37℃恒温箱中孵育30分钟。PBS冲洗5分钟×3,滴加链霉菌抗生物素蛋白-过氧化物酶溶液,继续置于湿盒中放入37℃恒温箱中孵育30分钟PBS冲洗5分钟×3,使用DAB染色剂显色,苏木素中染细胞核,盐酸酒精快速分化,自来水反蓝,最后梯度乙醇进行脱水,二甲苯脱蜡透明,中性树脂胶封片。3、转染与siRNA干扰:hTRAF2pLPCX-HA-Flag/P874(TRAF2全长质粒)购自Addgene公司(美国)。TRAF4和Akt的干扰序列购自广州市锐博生物科技有限公司。转染试剂Attractene及干扰试剂HiPerFect均购自Qiagen公司(德国),根据生产商说明书进行瞬时转染以及干扰实验。使用空质粒作为阴性对照。4、Western blot:转染质粒或者干扰处理48小时后,收集细胞,裂解后提取上清蛋白。Bradford方法检测蛋白浓度,等量蛋白上样,SDS-PAGE进行蛋白分离,转印(60V,2小时)至PVDF膜上。5%脱脂牛奶或5%BSA室温下封闭2小时,一抗4℃孵育过夜,二抗室温孵育2小时,ECL显色,结果图像采集,灰度值测定。5、划痕实验:细胞处理后接种到6孔板中,200μl移液器吸头垂直做划痕线。PBS洗后加入无血清培养基,拍照后孵箱继续培养,选取不同时间点拍照。通过Image J软件分析迁移能力。6、Transwell:细胞经处理24小时后,饥饿24小时,细胞重悬后均匀铺入上室(小室内预铺Matrigel胶),下室加入600μl完全培养基,培养箱中孵育24小时,PBS洗后使棉签轻擦上室,甲醇固定后染色。显微镜下观察,随机选取5个高倍镜视野拍照并计数,进行统计学分析。7、免疫荧光:细胞经转染处理后,均匀接种于24孔板中的玻片上,48小时后,磷酸盐缓冲液(PBS)清洗培养皿×2,4%多聚甲醛冰上固定20分钟,PBS清洗5分钟×3。室温条件下,Triton-X100打孔作用15分钟,PBS清洗5分钟×3。室温条件下,3%BSA或正常山羊血清下孵育封闭1小时。去除封闭液,滴加一抗(TRAF2稀释度1:50,p-Akt稀释度1:100)置于湿盒中4℃孵育过夜。PBS清洗5分钟×3,在暗室中加入抗鼠、抗兔荧光二抗Earthox488和594(稀释浓度1:100),室温避光孵育2小时。PBS清洗5分钟×3,DAPI染细胞核,荧光共聚焦显微镜进行观察。8、泛素化实验:细胞按照所需进行质粒的转染的同时转染HA-Ub质粒,24小时后加入20μM蛋白酶体抑制剂MG-132,4小时后收细胞,冰上裂解30分钟后提取上清蛋白,加入1μg的Akt抗体4℃孵育过夜,第二天加入Protein A+G磁珠,4℃孵育4小时,用PBS对免疫复合物进行洗脱×5次,,通过Western blot法检测泛素化表达水平。9、流式双染检测凋亡:细胞经转染或干扰处理48小时后,按照Qiagen凋亡试剂盒说明进行细胞双染,流式细胞仪检测凋亡水平。10、统计分析:使用SPSS 17.0统计软件分析实验数据。结果:1、免疫组化法显示TRAF2在乳腺正常组织为阴性表达,在乳腺原位癌和浸润性导管癌中高表达。TRAF2的表达与乳腺癌的病理分型相关(p<0.05),与Akt的表达呈正相关。Kaplan-Meier生存曲线结果显示TRAF2阳性表达的患者预后不良。Western blot法显示Akt与TRAF2在乳腺癌细胞系中表达显著高于正常乳腺细胞系(p<0.05)。2、流式细胞检测结果显示,MCF-7细胞中转染TRAF2抑制了乳腺癌细胞的凋亡,而转染si-Akt组凋亡率显著提高,而在转染TRAF2的同时敲除Akt明显削弱了过表达TRAF2所引起的凋亡率的降低(p<0.05)。划痕实验和Transwell侵袭实验结果显示,在MCF-7中转染TRAF2明显促进了乳腺癌细胞的迁移侵袭;而转染si-Akt组细胞迁移侵袭能力明显受到抑制,两者同时共转染时发现下调Akt显著削弱了TRAF2过表达所引起的乳腺癌细胞的迁移侵袭能力的增加。3、我们通过Western blot法检测发现,在MCF-7中上调TRAF2的表达后,Akt磷酸化水平明显增加。免疫荧光法也得出同样结果。由于p-Akt表达量较低,接下来的实验我们引入了Akt信号通路的激活效应因子EGF进一步来检测TRAF2对p-Akt的调节。首先我们检测了EGF作用不同时间p-Akt的蛋白表达量,选取了合适的作用时间点。在MCF-7和BT-549细胞系中,EGF的诱导下,上调TRAF2后导致Akt磷酸化水平明显增加。在MCF-7和BT-549细胞系中,EGF的诱导下,下调TRAF2使Akt磷酸化水平明显下降。4、我们通过泛素化实验发现,在乳腺癌MCF-7细胞系中上调TRAF2的表达,发现AKT的泛素化水平升高;下调TRAF2的表达,AKT泛素化水平下降。下调TRAF4的表达AKT泛素化水平下降。5、我们在乳腺癌细胞系MCF-7和BT-549中转染TRAF2,p-Akt表达水平升高,干扰TRAF4后p-Akt表达水平降低,而在转染TRAF2的同时干扰TRAF4明显抑制了转染TRAF2所引起p-Akt水平的增多。蛋白酶体抑制剂MG-132能协同增强EGF所诱导的p-Akt水平的增加。泛素化实验显示,在MCF-7和BT-549中,上调TRAF2,Akt的泛素化水平升高,下调TRAF4后Akt泛素化水平降低,同时转染TRAF2干扰TRAF4明显抑制了Akt泛素化水平的增加。结论:1、TRAF2与Akt在乳腺癌中均为过表达,TRAF2的表达分别与乳腺癌病理分型以及Akt的表达呈正相关。TRAF2高表达的乳腺癌患者预后不良。2、TRAF2可以通过Akt抑制细胞凋亡、促进细胞迁移侵袭。3、TRAF2介导EGF诱导的Akt信号通路的活化。4、TRAF2通过TRAF4影响Akt的泛素化及其活化水平。

基于氧杂蒽结构荧光探针的设计合成及应用研究

刁全平

【博士学位授予单位】吉林大学

【博士学位授予年份】2018

【摘要】荧光探针检测技术具有操作简单、选择性好、灵敏度高、响应迅速、成本低等优点,在对于离子检测的环境分析和生物分析中应用广泛,成为分析化学研究领域的热点之一,近年来发展迅速。本文基于不同的荧光探针识别机理,以罗丹明、荧光素等荧光染料为原料设计合成了几种荧光探针,用于对饮用水和生物活体细胞中Cr3+、Al3+、F-、Cu2+、H+等几种离子进行检测,主要研究内容如下:（1）基于罗丹明-冠醚共轭体系,通过席夫碱反应设计合成了一种用于检测Cr3+的荧光探针RhC。在DMF/H2O（3:7,v/v;PBS缓冲液50 mmol/L;pH=6.8）溶液中,在其他20种常见金属离子共存的情况下对Cr3+具有良好的选择性,最低检出限为1.5μmol/L（S/N=3）。通过Job’s点曲线和高分辨质谱（HR-MS）确定RhC和Cr3+配位的化学计量比为1:2。利用该探针对饮用水中的Cr3+进行检测,在加标浓度为10.00μmol/L的样品中,回收率为104.9%106.9%,并且检测结果与原子吸收光谱法（AAS）一致。此外,探针RhC还可用于活体细胞中Cr3+的生物成像。（2）基于荧光素,设计合成了一种水溶性可逆荧光探针Flu-Py,用于检测Al3+和F-。在Tris-HCl（10 mmol/L,pH=7.0）水溶液中对Al3+和F-检测的线性范围分别为010μmol/L和030μmol/L,灵敏度高,选择性好,最低检出限分别为0.092μmol/L和0.112μmol/L（S/N=3）。通过Job’s点曲线确定Flu-Py和Al3+配位的化学计量比为1:1。用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）验证了探针与Al3+的配合模式和识别机理。此外,探针Flu-Py还可用于活体细胞中Al3+和F-的生物成像。（3）基于罗丹明B,设计合成了一种新型水溶性的可逆荧光探针RBA,用于检测Cu2+。在CH3CN/H2O混合溶液（3:7,v/v;HEPES缓冲溶液50 mmol/L;pH=7.4）中,在其他10种常见金属离子共存的情况下对Cu2+具有良好的选择性,检测线性范围为015.00μmol/L,最低检出限为0.085μmol/L（S/N=3）。通过Job’s点曲线确定RBA和Cu2+配位的化学计量比为1:1,用密度泛函理论（DFT）验证了探针与Cu2+的配合模式和识别机理。利用该探针对饮用水中Cu2+进行检测,在加标浓度为10.00μmol/L的样品中,回收率为100.8%101.1%,并且检测结果与原子吸收光谱法（AAS）一致。此外,探针RBA还可用于活体细胞中Cu2+的生物成像。（4）基于荧光素和罗丹明6G,设计合成了一种水溶性可逆的荧光探针Flu-Rh,用于检测H+。该探针基于荧光共振能量转移机理（FRET）,在CH3CN-H2O混合溶液（1:1,v/v;Britton–Robinson缓冲溶液,pH=2.5-7.5）中,在其他20种常见金属离子共存的情况下对H+具有良好的选择性。用密度泛函理论（DFT）验证了探针与H+的识别机理。利用该探针对化工厂污水和糖尿病患者尿液中H+的浓度进行了检测。

基于无油螺杆膨胀机的船舶柴油机烟气余热ORC系统特性研究

刁安娜

【博士学位授予单位】中国舰船研究院

【博士学位授予年份】2018

【摘要】对于船用柴油机,其被烟气带走的热量占燃料燃烧产生的总热量的比重约三分之一,本文针对船舶柴油机200℃以下的低温烟气采用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)系统进行余热回收,并首次采用无油螺杆膨胀机做动力主机,从热力循环系统,主机热力特性、主机动力特性、密封技术和机组性能等方面,对基于无油螺杆膨胀机的船舶余热ORC系统特性进行理论与试验研究。本文首先对采用不同配置的ORC系统进行了?分析,结果表明:柴油机烟气余热ORC系统所有部件之中,蒸发器的?损失最大,通过增加预热器或回热器,热效率会提升,但同时系统的?损失和成本也增加。对影响ORC系统性能的关键因素进行理论分析和试验研究,形成ORC系统优化设计方法:蒸发器过热度和冷凝器的过冷度取1~2℃;无油螺杆的膨胀比和膨胀机内效率应尽可能地提高。其次,本文重点对ORC系统中的无油螺杆膨胀机的热力性能进行分析研究和试验验证,结果表明:在无油螺杆膨胀机工作过程中,等熵效率主要受泄漏和流动损失的影响,其中泄漏损失的占主要因素,本文细化了各泄漏通道的计算模型,分别比较了容积效率随啮合间隙、齿顶间隙和端面间隙的变化趋势,其中齿顶间隙对容积效率的影响最大;文章通过分析转子和壳体热力变形对间隙的影响,总结出螺杆膨胀机间隙设计方法,啮合间隙受转子热变形影响最大,壳体热变形会增加转子中心距,增大啮合间隙;齿顶间隙受转子力变形和壳体不规则变形的影响,需要通过修正壳体内缸径来消除不利影响。在对无油螺杆膨胀机的热力性能分析的同时,针对动力性能进行理论与试验研究,提出无油螺杆膨胀机轴系临界转速的计算方法,通过变转速测振试验,捕获到扭转频率下振动高值,该结果与理论计算基本一致。最后,搭建ORC系统测试平台,采用新型的蒸发式冷凝器,发电功率和系统效率随冷源负荷的增加而增加,环境的相对湿度和温度对系统的效率影响明显。试验数据表明实际热效率只有5.3%,低于理论设计效率5.7%。分析比较对系统效率影响较大的因素包括三方面:(1)由于实际运行中,膨胀机间隙大于理论设定值;(2)机组混入部分不凝气;(3)辅机系统没有采用变频设计,自耗电较高。通过泄漏检测发现,有机工质R245fa与丁腈橡胶不兼容,聚氨酯材料具有较好的耐腐蚀效果。同时,也验证了R245fa与常用金属如碳钢、不锈钢不具有腐蚀性。通过以上理论分析和试验对比,得到船舶柴油机200℃以下的低温烟气余热的最佳回收利用途径,实现了对烟气余热ORC系统的优化配置,确定无油螺杆膨胀机的热力选型和动力模拟方法,为船舶柴油机低温烟气余热利用提供了一种切实可行的解决方案。

寇氏隐甲藻实验室适应性进化和遗传转化体系建立的研究

刁进进

【博士学位授予单位】天津大学

【博士学位授予年份】2018

【摘要】寇氏隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)是一种能够特异性积累二十二碳六烯酸(Docosahexaenoicacid,DHA)的异养海洋微藻,其细胞内DHA含量占总油脂含量的30-50%,而其他多不饱和脂肪酸含量不足1%。由于寇氏隐甲藻在DHA的生产上有着天然的优势,近些年来寇氏隐甲藻已经被工业上广泛的应用。因此,提高寇氏隐甲藻油脂和DHA的产率具有重要意义。然而,由于寇氏隐甲藻的基因组非常大,到目前为止其基因组的测序工作仍然没有完成,这限制了对寇氏隐甲藻中油脂和DHA积累分子机制的探索。再者,寇氏隐甲藻中缺乏有效的遗传转化体系,这也进一步限制了通过合成生物学或代谢工程的研究手段提高藻种性状的可行性。本研究在寇氏隐甲藻中建立了基于化学诱导剂的实验室适应性进化新策略,提高了寇氏隐甲藻胞内油脂和DHA的产率。此外,本研究也在寇氏隐甲藻中建立了稳定的遗传转化体系为未来探索其油脂性状的分子机制以及有效的遗传改造奠定了基础。化学诱导剂能够通过抑制特定蛋白酶影响细胞内特定代谢途径。本研究首先通过开发一种基于化学诱导剂的实验室适应性进化的方法,简称为CM-ALE,对隐甲藻进行两轮进化改造。第一轮进化,选择乙酰辅酶A羧化酶特异性抑制剂烯禾啶作为选择压力。研究结果表明,进化获得的突变体E-S可以将胞内淀粉代谢中的碳源引入油脂代谢,进而提高油脂的含量。芝麻酚作为一种抗氧化剂可以促进寇氏隐甲藻细胞生物量的积累,但是芝麻酚的添加会抑制寇氏隐甲藻细胞内油脂的合成。为了解除这一“trade-off”效应,本研究选择芝麻酚提供第二轮选择压力,以E-S为出发菌株进行进化实验。结果表明在突变株E-D培养过程中添加1 mM的芝麻酚,可以有效淬灭胞内ROS,提高其生物量(30%)。最终将油脂和DHA的产率分别提高了 100%和130%。本研究中,采用FITC-Dextran荧光分子为标记,建立并优化了寇氏隐甲藻的电击转化体系。结果发现,在2.0kV,200Q,50 μF的条件下可以高效的将外源的大分子物质导入寇氏隐甲藻细胞内。进一步以RuBisCO作为目标蛋白进行改造,研究发现,敲减RuBisCO蛋白可以优化细胞内能量和碳源物质的分配,促进细胞的生长和油脂的积累。

基于蛋白表面相互作用的AChE定向固定化机理研究

刁剑雄

【博士学位授予单位】中国农业大学

【博士学位授予年份】2018

【摘要】近年来,环境污染和食品安全问题层出不穷,已成为大众广泛关注的话题。酶生物传感器(Enzymatic Biosensors,EBS)法与传统检测方法相比具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在线检测等优点,能够弥补传统实验室技术的不足,满足现场操作监测的需求,已在环境监测、食品检验等方面得到高度重视和广泛应用,并成为有机污染物快速检测重要发展趋势。目前,酶生物传感器设计及开发的主要问题在于解决酶蛋白分子固定在载体上的方式及固定化方法。针对传统酶固定化方法中存在的酶活性损失高的缺陷,本研究将乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase,AChE)作为研究对象,设计开发了一种全新的具有通用性的基于酶蛋白表面结构的定向固定化方法,并且阐明了定向固定化AChE的分子机制及机理,为酶的定向固定化研究开辟了一种全新的思路。具体阐述如下:一、定向固定化AChE设计。以酶蛋白三维晶体结构数据作为研究基础,构建完整的AChE三维分子模型。采用MOLCAD’s multi-channel方法,发现6个AChE蛋白表面潜在固定化位点,并基于蛋白表面结构的疏水性、电性、氢键供体/受体及凹陷结构分布等特征,确定Site1作为AChE定向固定化结合位点。基于Site1和AChE活性中心结构数据,使用分子对接技术对来自ZINC小分子数据库的54159个有机小分子进行虚拟筛选。经过三个步骤的筛查,最终获得共计13个具有不同分子结构功能性固定化小分子配基,依次为儿茶素、表儿茶素、没食子儿茶素、(R)-橙皮素、(S)-橙皮素、(R)-柚皮素、(S)-柚皮素、槲皮素、花旗松素、表儿茶素没食子酸酯、氟吡汀、阿托品、莨菪碱。二、功能性固定化小分子配基与AChE相互作用研究。为了验证筛选出的功能性固定化小分子配基与AChE结合能力及结合方式,采用荧光光谱方法,对小分子配基与AChE的相互作用进行研究。结果显示,功能性固定化小分子均能与AChE相互结合,其结合强度由高至低依次为NAR>HES>QUE>>EPG,TAX>CAT,EPI,FLU>GLI>>ATR,HYO。同时,酶活性测定实验确认了所有功能性固定化小分子配基与AChE的结合不会影响酶的催化活性。三、AChE定向固定化酶制备、表征及稳定性研究。选用NAR、CAT、GLL三种功能性固定化小分子配基,以氨基磁性纳米颗粒为基础载体,设计、制备、表征三种定向固定化AChE,并采用酶活性测试方法对定向固定化AChE的pH稳定性、温度稳定性、重复使用性进行全面的考察。结果显示,与游离态酶和传统方法固定化酶相比,定向固定化AChE在多项性能上均有明显提升,尤其是在酶活性保留(均大于90%)和固定化稳定性方面提升显著(pH稳定性最大提升约70%,温度稳定性最大提升约130%)。此研究不但获得了定向固定化AChE的稳定性实验数据,同时也验证了本文设计开发的定向固定化方法的正确性。四、定向固定化AChE机理研究。为了全面阐明定向固定化AChE机制,明确影响定向固定AChE稳定性的要素,本研究采用多种分子模拟手段(分子动力学、加速分子动力学),对定向固定化过程中功能性固定化小分子配基与AChE的结合方式、结合稳定性及结合过程中构象的变化进行深入的研究,通过大量多次的分子动力学-加速分子动力学模拟、轨迹分析、构象对比,揭示出AChE酶蛋白与功能性固定化小分子配基相互作用、相互影响的动态过程,并确认了功能性固定化小分子配基与AChE定向固定结合时,不但不会影响酶蛋白分子的正常结构及催化功能,而且对酶蛋白结构具有潜在的稳定性提升能力。最终,定向固定化AChE的分子作用机制及机理得以全面的阐释。

奖励影响外源性线索驱动和内生意图性控制加工的神经机制

刁留亭

【博士学位授予单位】西南大学

【博士学位授予年份】2018

【摘要】控制加工是指个体受到外源性线索驱动(外源性驱动)或受到个体自身的意图驱动(内源性驱动)通过自上而下的方式调控目标导向性行为的加工过程。先前的控制加工模型将控制加工分为外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工。奖励作为日常生活中的一种重要的动机性激励通常能够促进个体的控制加工。虽然外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工都是个体高级控制加工的重要组成部分,但是大多数先前的研究仅关注奖励如何影响外源性线索驱动的控制加工(例如,抑制控制加工),奖励能否影响以及如何影响内生意图性控制加工(例如,内生意图性抑制控制加工)目前仍旧不清楚。此外,最近的研究表明,某些特定的控制加工成分(例如,外源性线索驱动的转换加工和内生意图性转换加工)不仅会受到奖励本身“绝对价值”的影响,还会受到奖励价值在试次间相对变化(即奖励的“相对价值”)的影响。尽管这些研究为我们探讨奖励和控制加工之间的关系带来了新的启发,然而奖励的“相对价值”怎样影响外源性线索驱动的转换加工和内生意图性转换加工以及这种影响背后的神经机制目前仍旧不清楚。大量先前的研究表明高奖励能够通过诱发个体更高的动机水平进而促进任务表现,但是也有研究表明在某些情境中(例如,在无意识决策任务中)个体的动机水平可能对任务表现没有影响。因此,奖励对个体控制加工的影响是否存在边界需要进一步地进行探讨。基于上述问题,本文使用高时间分辨率的脑电(Electroencephalogram,EEG)技术,采用事件相关电位(Event-related potentials,ERPs)和时频分析(Time-frequency Analysis,TFA)等方法,通过四个研究(共5个实验)来探讨奖励影响外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工的神经机制。在研究一和研究二中,我们通过考察奖励的“绝对价值”对有意识/无意识外源性线索驱动的抑制控制加工(研究一)和有意识/无意识内生意图性抑制控制加工(研究二)的影响来探讨奖励影响两种类型的抑制控制加工的神经机制以及奖励对控制加工的影响是否存在边界。进一步地,我们在研究三和研究四中通过操纵高奖励和低奖励线索在试次间出现的顺序形成奖励的“相对价值”,并将奖励线索与任务线索范式(研究三)和自主任务转换范式(研究四)结合来进一步探讨奖励价值的相对变化(即奖励的“相对价值”)影响外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工的神经机制。研究一对高奖励和低奖励线索进行block间设置,并将奖励线索和掩蔽版的Go/NoGo任务结合探究奖励影响有意识和无意识外源性线索驱动的抑制控制加工的神经机制。ERP结果和时频结果一致表明高奖励不但能够促进有意识外源性线索驱动的抑制控制加工,而且能够促进无意识外源性线索驱动的抑制控制加工,这些促进效应都表现为高奖励(相较于低奖励)在前额叶脑区诱发了更正的P3波幅以及更强的theta频段神经震荡活动。这些结果表明前额叶P3成分以及theta频段神经震荡可能参与了奖励对有意识和无意识外源性线索驱动的抑制控制加工进行的持续性的调控。研究二中的实验1首先使用掩蔽版的Go/No-Go/Choose任务探究有意识和无意识内生意图性抑制控制加工的神经机制。实验1的结果表明有意识内生意图性抑制控制加工在前额叶脑区诱发了N2和P3成分,在时频维度上则表征为早期以及晚期low beta频段的神经震荡活动,表明了内生意图性抑制控制加工可能存在两个加工阶段:早期的决策加工阶段和晚期的行为准备/行为执行阶段。此外,内生意图性抑制控制加工能够由无意识刺激诱发产生,表现为前额叶N2成分以及早期low beta频段神经震荡活动。进一步地,实验2对高奖励和低奖励线索进行block间设置,并将奖励线索和掩蔽版的Go/NoGo/Choose任务结合起来探讨奖励影响有意识和无意识内生意图性抑制控制加工的神经机制。实验结果表明高奖励能够促进有意识内生意图性抑制控制加工,表现为高奖励(相较于低奖励)在前额叶脑区诱发了更正的N2波幅和P3波幅以及更强的早期和晚期low beta频段神经震荡活动。这些结果表明奖励能够持续性地影响内生意图性控制加工中早期的决策加工阶段和晚期的行为准备/行为执行阶段。有趣的是,虽然我们在实验2中也观察到了无意识刺激诱发的内生意图性抑制控制加工,但是高奖励和低奖励对无意识内生意图性抑制控制加工的影响并没有显著性差异,暗示了奖励虽然能够广泛地影响个体的控制加工,但是其对个体控制加工的影响范围仍然受到一定的限制。研究三通过操纵高奖励和低奖励线索在实验中出现的顺序,并将这些奖励线索和任务线索范式结合探究奖励价值的相对变化对外源性线索驱动的转换加工的影响。实验结果表明个体在奖励价值增加条件下的转换代价(switch cost)比在奖励价值持续高条件下的转换代价更小,表明奖励价值的相对增加能够促进个体的转换加工。ERP结果和时频结果表明在线索刺激呈现阶段,奖励价值增加(相较于奖励价值持续高)在前额叶脑区诱发了更负的关联负变(Contingent Negative Variation,CNV)波幅和更强的theta频段神经震荡活动,然而上述两种奖励类型在顶叶脑区诱发的alpha频段神经震荡活动之间没有显著性差异。在数字任务呈现阶段,奖励价值增加在前额叶脑区诱发了更负的N2波幅和更强的theta频段神经震荡活动。这些研究结果表明了前额叶theta频段神经震荡可能参与了奖励价值的相对变化对外源性线索驱动的灵活性控制加工的调控,而顶叶alpha频段神经震荡则可能广泛参与了个体对工作记忆中任务相关信息的提取和更新。研究四同样通过操纵了高奖励和低奖励线索在实验中出现的顺序,并将这些奖励线索和自主转换范式结合探究奖励价值的相对变化对内生意图性转换加工的影响。实验结果表明个体在奖励价值增加条件下的自主转换代价(voluntary switch cost)比在奖励价值持续高条件下的自主转换代价更小,而“自主转换概率”则更大,表明奖励价值的相对增加能够促进个体的自主转换加工。ERP结果和时频结果表明在线索刺激呈现阶段,奖励价值增加(相较于奖励价值持续高)在前额叶脑区诱发了更弱的theta频段神经震荡活动,在顶叶脑区则诱发了更强的low beta频段神经震荡活动。在数字任务呈现阶段,奖励价值增加在前额叶脑区诱发了更负的N2波幅和更弱的前额叶theta频段神经震荡活动。这些研究结果表明了奖励价值相对增加时个体可能通过策略性地削弱前额叶中优势的先前任务相关的信息对当前任务表现的干扰,从而将更多的认知资源分配到后续的任务准备阶段最终促进了个体的自主转换加工。综上所述,本文的研究结果表明奖励影响外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工的神经机制之间存在差异。具体而言,前额叶theta频段神经震荡可能参与了奖励对外源性线索驱动的控制加工的调控;相较之下,前额叶/顶叶low beta频段神经振荡则可能与奖励调控内生意图性控制加工密切相关。此外,本文的研究结果还表明奖励既能够通过“绝对价值”持续性地影响外源性线索驱动和内生意图性控制加工,也能够通过“相对价值”灵活地和策略性地影响外源性线索驱动和内生意图性控制加工,体现了奖励对控制加工有广泛的影响。然而,我们同时还发现奖励价值对无意识决策加工无法产生影响,暗示了尽管奖励对个体控制加工有着广泛的影响,这种影响仍然可能存在着边界。

三叶因子3促进人脑胶质瘤进展机制研究

刁硕

【博士学位授予单位】大连医科大学

【博士学位授予年份】2018

【摘要】1目的TFF3(Trefoil Factor Family 3)三叶因子3,是三叶肽家族的成员之一。其分子结构中含有6个高度保守的半胱氨酸残基,由3个分子内稳定的二硫键连接,形成三叶状结构域,因此得名。TFF3在生理状态下,参与修复胃肠粘膜的损伤,近些年研究表明:血清中TFF3的含量具有作为临床对胃癌、肺癌等肿瘤评估及患者预后标志物的转化前景。虽然有研究报道TFF3高表达状态,与胃肠道肿瘤、乳腺癌、食道癌等肿瘤发生发展相关,但TFF3参与调节胶质瘤的生物学行为的分子机制尚无报道。本研究以胶质瘤细胞系及人胶质瘤标本为切入点,确认TFF3在胶质瘤中高表达,并通过敲减TFF3证实其功能。随后,对其上下游调控机制进行探讨。本研究旨在探索胶质瘤细胞中TFF3高表达的生物学意义,为临床胶质瘤治疗提供具有潜在转化意义新靶点。2方法1.构建敲减TFF3、HIF-1α载体质粒,慢病毒介导转染胶质瘤细胞系,利用嘌呤霉素抗性筛选稳转细胞株。2.Western Blot验证TFF3与HIF-1α在胶质瘤细胞及组织标本中蛋白表达水平。3.Transwell小室迁移实验观察敲减TFF3及HIF-1α后胶质瘤细胞迁移能力变化。4.Transwell小室包备细胞外基质胶侵袭实验,观察敲减TFF3及HIF-1α后胶质瘤细胞突破基质胶侵袭转移能力变化。5.免疫组织化学染色观察TFF3及HIF-1α在胶质瘤患者组织标本中表达情况。6.卡方检验探究TFF3与HIF-1α在胶质瘤标本中免疫组化染色评分相关性分析。7.组织荧光染色TFF3及HIF-1α,利用共聚焦显微镜观察二者共定位情况。8.双荧光素酶报告基因实验,检测敲减TFF3后,转录因子HIF-1α的转录活性变化。9.免疫共沉淀技术,检测TFF3与HIF-1α在体相互作用情况。10.实时荧光定量PCR检测TFF3在胶质瘤细胞系中以及肿瘤标本中表达情况。11.BrdU掺入实验检测敲减TFF3及HIF-1α后,胶质瘤稳转细胞系增殖率的变化。12.流式细胞术检测敲减TFF3及HIF-1α后,胶质瘤细胞系凋亡率变化。13.裸鼠皮下成瘤实验验证敲减TFF3及HIF-1α后,细胞在体增殖及肿瘤体积变化。14.Kaplan-Meier检验分析TFF3表达与患者及颅内原位荷瘤小鼠的中位生存期变化。3结果1.TFF3在胶质瘤患者组织标本及胶质瘤细胞系中,蛋白表达升高。2.TFF3的mRNA在胶质瘤患者组织标本及胶质瘤细胞系中表达升高。3.TFF3表达高的胶质瘤患者生存期较TFF3低表达患者短。4.TFF3促进胶质瘤细胞增殖、侵袭转移,抑制其凋亡。5.HIF-1α在胶质瘤患者组织标本及胶质瘤细胞系中表达上调。6.TFF3与HIF-1α表达呈正相关。7.TFF3与HIF-1α在胶质瘤细胞系及组织标本中存在共定位。8.TFF3蛋白与HIF-1α蛋白在体内存在互相作用。9.TFF3上调HIF-1α表达,并增强其转录活性。10.敲低TFF3的胶质瘤细胞系,在小鼠颅内成瘤后,小鼠的生存期比对照组显著延长。4结论在胶质瘤中,TFF3可促进肿瘤细胞生长、侵袭转移并抑制其凋亡。TFF3在常氧状态下,与HIF-1α存在相互作用,调节HIF-1α表达及转录活性,从而发挥促进肿瘤进展的生物学作用。在体实验中,敲减TFF3后,荷瘤小鼠的生存期显著延长。综上所述,TFF3具有作为胶质瘤治疗靶点的转化前景。

微地震与地面地震联合定位方法应用研究

刁瑞

【博士学位授予单位】中国石油大学(华东)

【博士学位授予年份】2018

【摘要】微地震监测技术是通过监测致密储层压裂改造产生的微地震波,来评价分析压裂效果、指导压裂工艺优化的地球物理技术。微地震监测技术是水力压裂裂缝监测和评价中最有效的方法之一,能够实时监测压裂过程中产生裂缝的形态、方位、长度、高度等信息。微地震监测技术取得了巨大的发展和广泛的应用,但同时也面临着挑战。如何提高微地震事件定位精度,发挥微地震监测技术在压裂效果评价、压裂工艺优化、井位部署等方面的作用,是微地震监测技术所要迫切解决的问题。微地震事件定位精度主要受到微地震数据信噪比、速度模型和定位方法的影响。本文在地面微地震与地面三维地震联合应用的整体思路指导下,开展了微地震监测数据噪音压制技术、地面微地震与地面三维地震联合校正定位方法、微地震能量双向累积裂缝成像技术、多资料联合的定位结果综合解释技术研究。充分发挥成熟油区地面三维地震、地质和测井资料的作用,克服复杂近地表的不利影响,提高微地震事件定位精度,扩大地面微地震监测技术的应用范围。微地震数据信噪比影响事件的拾取误差和定位精度,针对地面微地震数据噪音干扰严重、信噪比低的特点,开展了噪音压制技术研究。将修正S变换引入到微地震数据去噪处理中,在二维时间—频率域中压制噪音干扰。采用独立分量盲源分离噪音压制技术,降低随机噪音的影响。创新研究了地面有源噪音自动识别与匹配压制技术,利用波动方程正演模拟方法建立微地震量板,通过微地震量板自动判识方法识别地面有源噪音,并通过三维最优并行搜索方法,同步计算噪音源位置坐标和噪音传播速度,从而根据有源噪音标准道和自适应匹配算子,实现地面有源噪音的匹配压制。地面微地震受到复杂近地表的剧烈影响,创新研究了地面微地震与地面三维地震联合校正定位方法。利用地面三维地震数据和低降速带测量数据进行约束层析反演,建立精确的近地表速度模型和品质因子体,通过近地表补偿和静校正,消除复杂近地表的不利影响。利用地面三维地震速度模型弥补测井资料浅层缺失的不足,因而建立的速度模型更加合理、准确。通过互相关方法求取剩余静校正量,进一步消除复杂近地表和速度模型近似误差的影响。采用时频分析方法计算不同频率段的能量谱密度,实现微地震事件初至的准确拾取。通过逐步校正的思路不断提高微地震数据的品质和速度模型的精确度,最终实现了微地震事件的精确定位。地面微地震监测数据存在信号能量弱、拾取误差大的问题,研究了微地震能量双向累积裂缝成像技术,引入能量平衡因子和骨架构建方法,消除不同时窗之间的能量差异,实现压裂裂缝成像。该技术通过压裂段周围剖分网格点的空间方向能量累积,可以降低强能量噪音干扰的不利影响,实现弱能量微地震事件的准确定位。通过监测时间方向的不断累积,能够提高压裂裂缝成像精度,更好的描述裂缝展布特征。微地震事件定位结果存在多解性,研究了微地震与地面三维地震、测井、工程压裂信息等多资料联合的解释技术,深入分析了天然微小裂缝、地应力对微地震事件数量的影响,探讨分析了压裂液浓度对储层压裂改造的作用。通过多资料的综合解释与应用,减少了人工压裂裂缝解释的多解性,能够更好的评价压裂效果,发挥致密储层压裂的指导作用,最终实现提高油气采收率的目的。微地震事件定位精度直接受到数据信噪比、速度模型精度、定位方法的影响,针对制约定位精度的问题,在地面微地震与地面三维地震联合校正定位研究的整体思路指导下,开展了针对性噪音压制、联合校正、压裂裂缝成像、多资料联合解释等研究工作。在实际应用中取得了较好的效果,发挥了微地震监测技术在致密储层压裂效果评价、压裂方案及工艺优化、井位论证部署等方面的作用,最终实现致密油气藏高效开发的目的。

矿区大尺度地表形变SAR/InSAR监测相关技术研究

刁鑫鹏

【博士学位授予单位】中国矿业大学

【博士学位授予年份】2018

【摘要】煤炭资源的大面积开采在推动国民经济快速发展的同时,其引起的生态环境问题亦已日渐凸显,而其根源则是开采所导致的地表沉陷。因此,实时监测开采沉陷现象对生态环境修复及地质灾害预警具有重要的现实意义。基于面状信息获取,具有毫米级监测精度的InSAR技术为实现地表形变的动态监测提供了一个行之有效的途径。然而,煤矿区开采沉陷具有的形变范围小、速率快、量级大与非线性、不连续的特点,以及InSAR自身成像条件的苛刻性严重限制了各相关技术在开采沉陷监测领域的应用;特别是,无法实现大尺度及三维形变信息的提取被视为最主要的瓶颈。本文针对上述局限性,从不同的角度,以“理论分析-模型构建-模拟实验-实例验证-分析评价”的研究思路,对如何应用SAR影像准确、全面的提取矿区地表形变进行了探索,其中主要研究内容和取得的成果如下:(1)总结了现有InSAR相关技术在矿区形变监测中的研究现状及局限性;阐述了SAR成像的原理与特点,以及InSAR形变探测的理论基础与主要误差来源;从相干性、形变梯度以及三维变形分解的角度重点分析了InSAR形变监测中的主要影响因素。同时,建立了充分采动条件下,两期影像间可监测的矿区临界沉降量与工作面开采条件和卫星系统参数之间的理论函数模型。(2)鉴于多基线InSAR构建高精度DEM的研究成果,形成了不受可探测形变梯度限制的,基于DEM“构建-差分”的大尺度地表形变监测技术路线;同时,研究了所提方法的形变监测精度与影响因素,并通过具体实例对其有效性进行了验证。最终确定了提高形变监测能力的相关措施:选用合适的用于提取DEM的SAR影像以及提高DEM测高精度。(3)提出了一种针对矿区高密度差分干涉条纹的相位解缠方法,该方法通过预先移除具有先验证知识的形变干涉相位,以达到减少干涉条纹数量的目的,进而便于准确实现传统意义上的相位解缠,获取地表形变。文中无噪声条件下的模拟实验结果显示,所提方法获取的解缠相位与真实相位间的最大差值仅为0.05rad(对应于地表形变约为0.3mm),证实了其理论上的可行性;同时指出对预计地表形变相位的重采样误差和对残余形变相位的解缠误差是所提方法的两个最主要误差来源。另一方面,真实的SAR影像实验充分证实,所提方法不仅能够克服常规相位解缠算法在矿区地表快速变形区域无能为力的缺陷,而且还充分顾及了开采沉陷机理;形变提取成果与单纯的沉陷预计结果相比,能够更好的表征真实地表形变的空间分布状态。(4)将InSAR领域中用于陡峭、突变区域DEM提取的子带干涉技术应用于煤矿区开采沉陷监测之中,形成了基于子带干涉的形变提取流程。子带干涉处理方法通过增加模拟波长,减少干涉条纹数量,进而降低相位解缠难度,便于实现大尺度地表形变提取。文中无噪声条件下的模拟实验显示:该技术形变监测精度最高能达常规干涉测量手段形变监测精度的94.3%,理论上能够满足开采沉陷监测的需求,可以应用于矿区工作面完全开采后地面沉陷的监测。而在融入噪声的地表动态形变提取过程中,由于受SAR影像原始带宽的限制,使得子带干涉手段模拟的雷达波长不能够根据地表形变情况进行最优选择,从而导致干涉条纹几乎难以形成;监测结果受噪声影响显著。对于地表变形量超过模拟波长1/5的高相干区域,子带干涉处理手段逐渐显现出其大尺度形变监测的优越性。最终认为,对于当前运行的SAR卫星系统而言,仅依靠单纯的子带干涉处理手段仍难以完美实现矿区沉陷的动态监测,其主要受制于影像带宽和相干性的影响。(5)针对常规InSAR技术仅能获取雷达视线向形变的特点,本文根据地下工作面开采后地表形变位移的基本规律和特点,探究了联合沉陷预计模型解求地表三维形变的方法;从理论上推导了地下开采所致地表垂直向沉陷、任意向水平位移与LOS向形变之间的函数关系。利用所提方法获取了峰峰矿区3个具体工作面开采后的地表三维形变场,并对152下31S工作面开采引起的地表下沉和倾斜进行了验证。验证结果显示:考虑水平移动影响时的InSAR监测结果与水准测量在垂直向沉陷的最大差值为12mm,平均差值3.2mm;未考虑水平移动影响时的最大差值与平均差值分别为-22mm与-5.3mm;表明,经沉陷预计模型修正后的InSAR监测结果能够更为准确的表征地表实际形变情况。同时,解算的相邻观测站间倾斜的最大差值0.31mm/m,平均差值0.10mm/m,完全满足开采沉陷监测的需求;得到的地表东西向及南北向水平移动分别为106mm和73mm,其空间分布状态符合开采沉陷的基本规律。证明了所提方法的可行性与有效性。(6)探索分析了InSAR时序分析技术在开采沉陷区建(构)筑物损害评估中的应用,并以九龙矿某工作面开采对前南台村的损害为例进行具体研究,研究结果显示了村庄受损面积的演变情况。SAR影像中人工建筑区后向散射特征明显,受失相干影响程度小;基于面状测量的InSAR技术所具有的高精度形变监测能力,可以准确划定建筑区受开采影响边界;同时三维形变提取方法的研究能够为损害等级的划分提供依据。因此,认为InSAR时序分析方法可以为建筑区的损害情况提供更为客观、准确、全面的评估结果,将会为开采损害技术鉴定工作提供一种新的方式,并且具有得天独厚的优势。

强直性脊柱炎胸腰椎后凸畸形截骨矫形的疗效及其骨髓间充质干细胞成骨分化研究

刁伟艺

【博士学位授予单位】南京大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】第二章(第一节)强直性脊柱炎胸腰椎后凸畸形患者腰椎矢状面分型及截骨节段的选择目的对强直性脊柱炎(AS)胸腰椎后凸畸形患者腰椎远端矢状面进行分型并比较在不同节段进行经椎弓根截骨(PSO)的矫形效果,为AS后凸畸形的截骨矫形节段的选择提供理论依据。方法回顾性分析了 71例AS后凸畸形接受单节段PSO手术的患者的影像学资料,平均年龄为35.3岁,平均随访时间为35.9个月。根据腰椎形态将其分为腰椎前凸组和腰椎后凸组(前凸组28例,后凸组43例),在站立位全脊柱正侧位X线片上评估的脊柱影像学参数包括:颌-眉角(Chin-brow vertical angle,CBVA)、矢状面躯干偏移(sagittal vertical axis,SVA)、全脊柱最大后凸Cobb角(global kyphosis,GK)、胸椎后凸角(thoracic kyphosis,TK)、腰椎前凸角(lumbar kyphosis,LL)、骨盆入射角(pelvic incidence,PI)、骶骨倾斜角(sacral slope,SS)和骨盆倾斜角(pelvic tilt,PT)。临床评估参数包括:Oswestry功能障碍指数(Oswestry Disability Index,ODI)、视觉模拟评分法(visual analogue scale,VAS)。同时回顾了围手术期和末次随访并发症。结果腰椎前凸组和腰椎后凸组患者平均术前LL为-21°和2.3°(P<0.05);平均术前SVA为122.5mm和184.3mm(P<0.05)。所有前凸组患者截骨节段均在L1或L2,后凸组90%的患者截骨节段在L2或L3。两组患者术后GK,LL和SVA均无显著性差异(P>0.05)。末次随访时未见明显的矫正丢失。当截骨节段从Ll下降至L3时,LL和SVA获得的矫形效果显示出上升趋势,但并未达到显著差异(P>0.05)。末次随访时,接受L1PSO的患者ODI评分显著低于L3PSO的患者。结论对于保留部分腰椎前凸的AS患者,L1或L2截骨都可以获得满意的矫形。L2截骨相对于L1截骨可以获得更大的矫正效果。对于腰椎后凸的AS患者,选择L2或L3截骨较为合适。因此,对于AS胸腰椎后凸畸形的患者,术前需要仔细评估患者的腰椎矢状面形态,从而制定合理的截骨方案。第二章(第二节)强直性脊柱炎胸腰椎后凸畸形矫形术下融合椎的选择目的研究AS伴胸腰椎后凸畸形患者经PSO手术治疗后S1螺钉及腰骶部的稳定性。方法回顾性分析自2006年5月至2015年4月之间在我院接受PSO手术治疗的AS胸腰椎后凸畸形患者的影像学及临床资料。共纳入94例患者(84例男性,10例女性),平均年龄为35.3岁,平均随访时间36.2月,并根据其下端固定椎的位置分为两组(S1组25例,非S1组69例)。在站立位全脊柱正侧位X线片上评估的脊柱影像学参数包括:矢状面躯干偏移(sagittal vertical axis,SVA)、全脊柱最大后凸Cobb角(global kyphosis,GK)、胸椎后凸角(thoracic kyphosis,TK)、腰椎前凸角(lumbar kyphosis,LL)、骨盆入射角(pelvic incidence,PI)、骶骨倾斜角(sacral slope,SS)、骨盆倾斜角(pelvic tilt,PT)和固定椎成角(angle of fused segments,AFS)。临床参数包括:身体质量指数(body mass index,BMI)、Oswestry 功能障碍指数(Oswestry Disability Index,ODI)、视觉模拟评分法(visual analogue scale,VAS)。同时回顾了末次随访并发症。结果术后GK、LL、SS和SVA均显著改善(P<0.05)。GK术前平均73.3°,术后37.1°;LL术前平均-5.1°,术后-46.9°;SS术前平均8.9°,术后22.5°;SVA术前平均168.1mm,术后47.4mm。ODI从术前平均20.1分改善至术后6.4分;VAS从平均4.3分改善至2.1分。两组之间,所有术后影像学参数和临床参数均无显著差异。末次随访时,S1组平均矫正丢失为2.1°,非S1组为2.0°(P>0.05)。两组患者在末次随访时均无假关节形成。结论在接受PSO矫形手术的AS胸腰椎后凸畸形的患者中,单纯双侧S1螺钉在中期随访时间内是稳定的,且S1固定不会造成额外的腰骶部疼痛和生活不便。第三章强直性脊柱炎患者骨髓间充质干细胞成骨分化研究目的研究AS患者骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)的成骨分化能力。方法共入选10例AS患者及10例脊柱骨折患者,通过骨髓穿刺取得骨髓液,并提取骨髓间充质干细胞(BM-MSC)。将来自骨折患者的骨髓MSC(Con-MSC)和AS患者的骨髓MSC(AS-MSC)在成骨分化培养基中培养0-21天后,使用茜素红S测定法测定其成骨分化能力,并比较二者增殖分化和成骨分化能力。结果实验组和对照组患者BM-MSC在细胞形态和表型方面无显著差异。ARS定量分析显示,AS-MSC在诱导培养21天后成骨钙化率为61.1%,而Con-MSC同样培养条件下钙化率为15.7%,二者具有显著差异(P<0.05)。结论本研究的结果表明,AS-MSC具有更强的成骨分化能力,其内在机制需要进一步的研究。

microRNA-30b通过调节细胞凋亡参与调控糖尿病心肌病机制的研究

刁学织

【博士学位授予单位】山东大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】研究背景及意义糖尿病属于一类代谢异常疾病,可以由不同原因引起,临床表现为慢性高血糖。随着生活水平不断提高、老龄化不断加重、诊断方法不断进步,糖尿病的发病率越来越高,已经发展成为第三大非传染病,位于心血管及恶性肿瘤后。糖尿病晚期阶段,易合并一些别的器官组织损伤且不易治愈。经常发生的糖尿病并发症包括糖尿病足、糖尿病性心脏病、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、呼吸道感染、泌尿道感染等。糖尿病对心脏的损害表现为多个方面,其中对冠状动脉粥样硬化性心脏病而言,糖尿病是冠状动脉疾病的一个主要的独立危险因子。与非糖尿病患者相比,糖尿病患者冠心病发病时间更早,尤其是在肾病并存时;不典型心绞痛更常见;心肌梗死的死亡率更高。而糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy,DCM)是糖尿病心脏并发症的一种,属于特异性疾病,患者多有5年以上糖尿病病史,且诊断过程中已经排除高血压病、冠状动脉粥样硬化性心脏病等其他疾病引起的心肌损伤。糖尿病心肌病的一般病理特征涉及细胞及细胞间质,心肌细胞方面常见肥大、坏死、凋亡、心肌纤维的减少,细胞间质方面的改变常见心肌间质的弥漫性纤维化,微小血管可以出现基底膜增厚、微动脉瘤、基质增加等改变;电镜检查可以发现心肌细胞内结构等受到明显损害,其中线粒体的改变很明显,包括核周围线粒体增多,线粒体肿胀等,另外线粒体周围糖原和脂滴较正常时明显聚集。而血糖升高可引起的包括自主神经的病变、微循环功能的障碍、代谢或能量改变,以及晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products,AGEs)聚集增加等一系列的生理或代谢异常,与上述病理改变一起均参与了糖尿病心肌病的发生。在起始阶段并没有症状发生,随着疾病发展,逐渐出现心力衰竭,首先表现为舒张性心力衰竭,其射血分数正常,然后出现收缩性心力衰竭,其射血分数降低。糖尿病合并心脏病已成为当代医学危险最高的疾病组合之一,同时糖尿病心肌病的发病率和死亡率不断急速升高,需进一步针对DCM进行研究,目前研究多关注于在心肌代谢异常、受体信号通路改变等病生异常,心肌代谢异常包括了氧化应激反应(Oxidative Stress,OS)增加、终末化糖基产物(AGEs)形成增多等。由高糖毒性产物介导的多种细胞信号通路包括了炎症信号通路、蛋白激酶C(PKC)通路、及丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)通路等。除此之外,细胞凋亡对心脏结构和功能的损伤是糖尿病心肌病发生发展的重要环节。细胞凋亡是一种细胞的程序性死亡,在各种内外因素作用下,细胞内特定程序被启动,经过多途径的信号传导,最后激活内源性DNA内切酶,导致了细胞自然死亡。目前找到的与细胞凋亡机制相关的包括细胞色素C(Cytc)、P53、Bcl-2、Caspase-3等,其中Bd-2为抑制凋亡成分,Caspase-3为促进凋亡成分。MicroRNA(miRNA)是一种非编码单链RNA,长度为22-23个碱基,它通过结合于靶mRNA的3’-UTR,影响mRNA翻译或者直接讲解。很多研究发现,在机体的很多种生命活动中,均有miRNA的参与,包括细胞增殖、分化、凋亡、组织发育等。另有研究发现,心肌细胞中的miRNAs表达上调可能参与了心室重构、心肌肥厚、离子通道表达、自噬等一些病理生理过程。进一步有学者指出,micro RNA出现在胰岛素抵抗时心脏病变过程中。从以上得出,microRNA可能在糖尿病心肌病发生发展过程中起着非常重要作用。有研究表明,miR-30c通过调控Beclin蛋白表达参与糖尿病心肌病过程。miR-30b是miR-30族的的一员,位于人第8号染色体,在肿瘤发生、线粒体分裂和细胞凋亡过程中发挥着重要的调节作用,但是miR-30b在糖尿病心肌病中作用,至今未见相关报道。这给我们提示,miR-30b在DCM心肌细胞中表达如何?如果表达异常,它是否参与了糖尿病心肌病的致病过程?本研究通过结合生物信息学和分子生物学实验探索了 miR-30b在糖尿病心肌病中的作用和潜在的分子机制,为其在糖尿病心肌病中的应用奠定理论基础,同时为糖尿病心肌病治疗发掘新的药物靶点。本研究共分为四个部分,第一部分,通过造模制备大鼠糖尿病心肌病模型和对照组,采用微小RNA芯片高通量筛选差异表达miRNAs,并采用qRT-PCR验证;第二部分,用高浓度糖培养H9C2心肌细胞,然后测定高浓度糖对心肌细胞凋亡率、促细胞凋亡因子和细胞凋亡抑制因子表达水平、miRNA-30b的mRNA水平的影响;第三部分,采用转染技术干扰心肌细胞中miRNA-30b的表达,观察干扰miRNA-30b表达对心肌细胞凋亡、细胞凋亡因子和细胞凋亡抑制因子表达水平的影响;第四部分,采用微小RNA数据库Target Scan预测miRNA-30b潜在靶基因,观察miRNA-30b mimic转染对靶基因mRNA水平和蛋白表达的影响,进一步用荧光素酶报告基因技术验证miRNA-30b的靶基因。第一部分糖尿病心肌病大鼠心肌组织中微小RNA的聚类分析研究目的:1.探索糖尿病心肌病大鼠模型的基本情况及形态变化;2.探索糖尿病心肌病大鼠中差异表达的miRNAs并验证。研究方法:1.将实验大鼠分为糖尿病心肌病组、对照组,通过超声心动图、苏木精-伊红染色法测定糖尿病心肌病大鼠模型是否构建成功;2.分析DCM组与对照组大鼠心肌组织中miRNA表达谱,筛选出差异表达的miRNAs;3.使用qRT-PCR测定miR-30b在DCM组和对照组大鼠心肌组织中的表达水平。研究结果:1.DCM 组的 A 值、EDT(Edeceleration time)、EDT’、IVRT(Isovlumic relaxation time)和IVRT’显著高于对照组,E值、EF(Ejectionfraction)、E/A低于对照组,HE染色中,与对照组相比,DCM组大鼠心肌细胞排列疏松紊乱,细胞核大小不一,有少量坏死灶充斥在间质结构中;2.在DCM组大鼠心肌组织中182个miRNAs与对照组大鼠心肌组织相比存在差异表达,其中上调最显著的miRNA为miR-30b;3.miR-30b在DCM组大鼠心肌组织中的表达与对照组大鼠心肌组织相比显著上调。结论:miR-30b表达在DCM大鼠中上调,提示miR-30b参与了 DCM的发生发展过程。第二部分高浓度糖诱导心肌细胞上调miRNA-30b及细胞凋亡研究目的:1.探究高糖对大鼠心肌细胞凋亡的影响及机制;2.探究高糖对miRNA-30b表达的影响。研究方法:1.将实验心肌细胞分为正常组、高糖组,并采用流式细胞仪分析各组心肌细胞凋亡情况;2.采用蛋白印迹法测定各组心肌细胞中细胞凋亡相关因子半胱天冬酶-3(Caspase-3)和DNA修复酶PARP以及细胞凋亡抑制因子B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)的蛋白表达;3.采用qRT-PCR检测技术测定正常组和高糖组大鼠心肌细胞H9c2中miRNA-30b的表达情况。研究结果:1.高糖组中,大鼠心肌细胞的早期细胞凋亡率随着高糖处理的时间增加而显著增加,对照组没有显著差异;2.随着高糖处理时间的增加,高糖组细胞凋亡相关因子Caspase-3和PARP的蛋白表达明显增加,而细胞凋亡抑制因子Bcl-2的蛋白表达明显减少,对照组没有显著差异;3.高糖组中,miRNA-30b的mRNA表达随着高糖处理的时间增加而显著增加,对照组无显著差异。结论:高糖能够通过增加细胞凋亡因子水平、降低细胞凋亡抑制因子水平促进心肌细胞凋亡,并能够增加miRNA-30b的表达水平。第三部分抑制miRNA-30b的表达降低大鼠心肌细胞的凋亡研究目的:探索miRNA-30b表达对大鼠心肌细胞凋亡的影响。研究方法:1.将实验大鼠心肌细胞通过培养、转染实验,分为正常组、高糖组、高糖+miRNA-30b抑制组和高糖+阴性对照组,并测定每组心肌细胞的凋亡率;2.采用蛋白印迹法测定各组细胞凋亡相关因子Caspase-3和PARP,以及细胞凋亡抑制因子Bcl-2的蛋白表达;研究结果:1.高糖组心肌细胞凋亡率显著高于正常组,高糖+miRNA-30b抑制组心肌细胞凋亡率明显低于高糖+阴性对照组;2.高糖组Caspase-3和PARP的表达水平显著高于正常组,而高糖+miRNA-30b抑制组的表达显著低于高糖+阴性对照组;高糖组Bcl-2的表达水平显著低于正常组,而高糖+miRNA-30b抑制组的Bcl-2表达显著高于高糖+阴性对照组。结论:高糖处理能够通过提高细胞凋亡因子表达水平、降低细胞凋亡抑制因子表达促进心肌细胞凋亡,而通过转染miRNA-30b抑制剂降低miRNA-30b表达后,能显著降低心肌细胞的凋亡率。第四部分miRNA-30b负性调控Bcl-2的表达研究目的:探究Bcl-2是否为miRNA-30b的靶基因。研究方法:1.利用生物信息学预测miRNA-30的潜在靶基因;2.采用qRT-PCR、蛋白印迹法测定转染miRNA-30b mimic对靶基因mRNA水平和蛋白表达的影响;3.进一步用荧光素酶报告基因技术验证miRNA-30b和靶基因之间的关系。研究结果:1.Target Scan(http://www.targetscan.org/)预测凋亡抑制因子 Bcl-2 是 miR-30b的潜在靶基因;2.转染miRNA-30b mimic能够降低Bcl-2 3’UTR wt的荧光素酶活性;3.转染miRNA-30b mimic能够降低Bcl-2的mRNA及蛋白表达水平。结论:Bcl-2为miRNA-30b的靶基因,miRNA-30b能够通过负向调控Bcl-2的表达发挥其在DCM中的作用。综合结论:糖尿病心肌病时,miRNA-30b表达水平上调,并可通过对靶基因Bcl-2的负性调控作用促进心肌细胞凋亡,参与了 DCM的发生发展过程。

基于机器学习的智能交通系统时空数据分析与预测技术研究

刁祖龙

【博士学位授予单位】湖南大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】城市智能交通系统是建设新型智慧城市的核心。对城市智能交通系统中的具有时空特性的交通数据进行智能分析,获取丰富而有价值的知识,对实现智能交通调度、城市规划等具有重要意义。本论文基于机器学习和深度学习方法,面向城市智能交通系统中的乘客流、车流等时空数据,围绕时空预测、时空模式发现等技术,深入挖掘时空数据中的时间、空间和其它隐藏特征,实现综合性能的提升。本文的研究涵盖了城市道路系统、轻轨系统和公交系统等主要交通场景,充分考虑各场景的特点和相互间联系,所取得的研究成果具有广泛的应用前景。尤其是本文针对动态图网络的时空预测问题提出的深度学习解决思路,对类似问题的深度学习研究具有重大的参考意义。因此,本论文的研究具有良好的应用前景和学术价值。本文研究工作的贡献主要包括:(1)本文提出了一种新的混合机器学习(DTMGP)模型,通过综合考虑时间,OD空间,频率和自相似性等因素,准确地预测短期轻轨系统乘客流量。在该模型中,我们首先应用离散小波变换(DWT)将乘客流量序列分解为一个近似分量和多个细节分量。然后,我们改进了2018年提出来的TRACKING模型并用来进行近似分量的短期预测。我们新提出了一种新颖的混合延迟分量高斯过程模型来预测短期细节分量。为了验证模型的准确性,我们使用了国内某城市两个月的真实轻轨客流数据作为实验数据集。实验结果表明,相比其它方法,我们的混合模型可以实现平均百分之20到30的准确性提升。新模型的预测性能在每天的交通早晚高峰时段表现的尤为突出。(2)图卷积神经网络(GCNN)已成为一个日益活跃的研究领域。它使用基于节点距离的预定义拉普拉斯矩阵来模拟图中节点的空间依赖性。然而,在许多应用场景中,空间依赖性随时间而变化,并且固定拉普拉斯矩阵的使用不能捕获该变化。为了跟踪交通数据之间的空间依赖性,我们提出了一种动态时空GCNN,用于准确的交通预测。我们深度学习框架的核心是利用动态拉普拉斯矩阵估计器发现拉普拉斯矩阵的变化。为了实现低复杂度的及时学习,我们创造性地将张量分解结合到深度学习框架中,其中实时交通数据被分解为稳定的依赖于长期时空交通关系的全局分量和对应流量波动的局部分量。我们提出了一种新颖的深度学习结构设计,基于我们的理论推导,用上述两个分量来估计图的动态拉普拉斯矩阵。在实验中,我们使用了两个真实交通流量数据集评估模型的预测性能。实验结果表明,我们的新型预测模型可以实现高达百分之25的精度提升。(3)本文采集了两个月的国内某城市真实的出行数据集,包括公交和轻轨刷卡数据,涵盖了城市交通出行的主要方式。基于复杂网络和机器学习方法,重点研究城市各类人群在交通系统中移动的时空模式、行程距离分布、行程时间分布、行程间隙分布、社区迁移情况等。据我们所知,本文是目前国内外首个系统的针对不同人群(包括普通人、老年人、学生、残疾人等)的移动模式研究。这些研究结果,能够为相关部门进一步完善城市规划和设计提供充分的理论依据。

IRAK-M在炎症性肠病及炎症相关结直肠肿瘤进展中的作用及机制研究

刁娜

【博士学位授予单位】南方医科大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】实验背景及目的炎症性肠病(inflammatory bowel disease,炎症性肠病)包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(Crohn’s disease,CD),目前已成为我国消化系统疾病中的常见病。炎症性肠病,尤其是溃疡性结肠炎,与结直肠肿瘤有极强的相关性,最终可能发展成炎症相关结直肠肿瘤(colitis associated cancer,CAC)。在健康人群内,Toll样受体(TLR)对于维持肠道免疫稳态至关重要。然而,不可控制的TOLL样受体信号途径激活反而加重慢性炎症进展,导致自身免疫性疾病的发生,如炎症性肠病。IRAK-M(IL-1 receptor-associated kinase M)是TOLL样受体信号传导途径中的一个独特的负性调控因子。先前有研究报道IRAK-M-/-小鼠对于实验性肠炎及其相关肿瘤的形成都高度敏感。然而,最近有研究表明,IRAK-M缺陷实际上能够防止实验性肠炎及相关肿瘤的进展。鉴于目前已经发表且相互矛盾的报道,我们通过构建DSS诱导的活动期肠炎模型及AOM/DSS诱导的慢性炎症相关结直肠肿瘤模型,旨在更好的阐明IRAK-M在炎症性肠病及炎症相关结直肠肿瘤进展中作用,以期为炎症性肠病及炎症相关结直肠肿瘤的研究提供新的理论支持和并为其临床防治提供新的思路。实验方法给体重和年龄匹配的WT或IRAK-M-/-小鼠含3%DSS或5%DSS的饮用水6天+正常饮水6天以构建DSS诱导的活动期模型;或给WT或IRAK-M-/-小鼠单次腹腔注射AOM(10mg/kg体重),一周后给予实验小鼠含2%DSS的饮用水5天+两周正常饮水,循环三次,以构建AOM/DSS诱导的炎症相关结直肠肿瘤模型。在实验结束后,小鼠被麻醉处死,所取血液及组织学样本用于后续的实验研究分析。同时,体外纯化小鼠骨髓中性粒细胞,进行趋化实验,中性粒细胞和T细胞共培养等实验研究。实验结果1.IRAK-M缺陷对DSS诱导的小鼠活动期肠炎有保护作用首先,IRAK-M-/-小鼠免疫系统处于激活状态,表现出对细菌易位和菌血症更高的耐受能力;其次IRAK-M-/-小鼠能够通过增加中性粒细胞和T细胞的募集,且IRAK-M-/-小鼠肠道内存在肠道黏膜相关淋巴组织的扩展区域能够增强机体对细菌异位和菌血症的防御进而防止DSS诱导的活动期肠炎进展。2.IRAK-M缺陷抑制AOM/DSS诱导的炎症相关结直肠肿瘤的进展首先,IRAK-M-/-小鼠对AOM/DSS诱导的炎症相关结直肠肿瘤有保护作用;其次,IRAKM缺陷能够将中性粒细胞由免疫抑制性表型CD11bhighPD-L1highCD80lowCD40low重新编辑成为免疫激活表型CD11lowPD-L1lowCD880highCD40high,使得中性粒细胞具有活化T细胞的潜在能力;最后,过继转移IRAK-M-/-中性粒细胞能够促进小鼠体内T细胞的增殖和活化,增强T细胞抗肿瘤反应,减缓AOM/DSS诱导的小鼠炎症相关结直肠肿瘤的进展;实验结论1.IRAK-M在维持肠道免疫稳态中具有至关重要的作用;2.IRAK-M是促进免疫抑制性中性粒细胞形成的关键分子之一;3.IRAK-M缺陷中性粒细胞能够在体内外实验中促进T细胞的增殖和活化,增强T细胞抗肿瘤反应;IRAK-M的缺失使得中性粒细胞被特异性编辑为一种高效的抗肿瘤免疫调控器。4.IRAK-M敲除、抑制或降解也许能够通过重新编辑固有免疫细胞为免疫激活表型,攻克免疫抑制对于免疫治疗的限制,提高机体对于免疫治疗的反应。

中药单体藤黄酸通过调控miRNA-590-5p的功能抑制人胃癌细胞上皮—间质转移的机制研究

刁凌云

【博士学位授予单位】南京中医药大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】胃癌是一种常见的恶性肿瘤,根据统计,胃癌发病率位于全球恶性肿瘤的第3位,且死亡率极高。为了探索中药单体藤黄酸是否通过调节microRNA从而参与了人胃癌的发生发展,我们对添加藤黄酸处理的胃癌细胞系进行qRT-PCR分析,结果显示处理组中miR-590-5p表达水平显著上调。我们进一步对手术获取的胃癌组织与癌旁组织进行了miRNA microarray检测,我们惊喜地发现人miR-590-5p在肿瘤组织中表达显著低于对照组,推测其可能是胃癌发生潜在的抑癌基因。miR-590-5p通过PI3K-AKT-mTOR信号通路靶向调控TGF-β2参与胃癌上皮-间充质转化国内外尚未见报道。我们进一步采用microRNA.org以及Targetscan.org两个预测软件预测了miR-590-5p可能的靶基因,在两个预测软件中我们同时发现了TGF-β2基因是其潜在的下游靶点。目前尚未有文章报道miR-590-5p参与胃癌的上皮-间充质转化过程。我们课题小组推测藤黄酸可能通过引起miR-590-5p表达水平的改变进而通过调控TGF-β2以及Akt/mTOR信号通路从而抑制胃癌细胞上皮-间质转移过程。miR-590-5p可能作为一种重要的分子标记物,通过明确其信号转导机制,联合多种抑制剂或者寻找作用于多种信号通路、多靶点的新药,对于肿瘤的靶向治疗有重要意义。本研究也为中药单体用于肿瘤的治疗提供了一定的理论参考。目的:分析研究藤黄酸可通过引起miR-590-5p表达水平的改变进而通过调控TGF-β2及Akt/mTOR信号通路从而抑制胃癌细胞上皮-间质转移过程的作用及其机制,从而确藤黄酸在胃癌中的抗癌功效;通过明确其信号转导机制,联合多种抑制剂或者寻找作用于多种信号通路、多靶点的新药,对于肿瘤的靶向治疗有重要意义。本研究也为中药单体用于肿瘤治疗的提供了一定的理论参考。方法:1.藤黄酸对胃癌细胞侵袭和迁移能力以及miR-590-5p表达水平的影响1.1 Transwell侵袭和迁移实验检测藤黄酸对胃癌细胞生物学特性的影响1.2藤黄酸对胃癌细胞中miR-590-5p表达水平的影响2.胃癌miRNA筛选及其在组织和细胞中的表达检测2.1构建胃癌差异miRNAs表达谱2.2临床水平验证miR-590-5p表达情况2.3细胞水平分析miR-590-5p表达情况3.miR-590-5p对胃癌细胞增殖、迁移、侵袭以及上皮-间充质转化相关基因的影响3.1噻唑蓝比色法(MTT法)检测细胞增殖情况。3.2 细胞迁移实验(Transwell migration)检测转染miR-590-5p mimics和inhibitor后细胞迁移能力。3.3 Transwell invasion实验检测转染miR-590-5p mimics和inhibitor后细胞侵袭能力。3.4 Real-time PCR以及蛋白质印迹(Westernblotting)检测上皮-间质转移marker基因E-cadherin、N-cadherin、Vimentin mRNA及蛋白表达变化。4.miR-590-5p靶基因预测及验证4.1 Targetscan以及microRNA.org数据库预测miR-590-5p下游勒靶基因为TGF-β2。4.2荧光素酶报告基因检测miR-590-5p与TGF-β2的直接靶向效应。4.3 Real-timePCR以及Western blotting检测转染miR-590-5p mimics和inhibitor后两株胃癌细胞系中TGF-β2表达变化。5.miR-590-5p调控胃癌细胞上皮-间充质转化的机制研究5.1 BGC-823 和 SGC-7901 细胞分别或者共转 miR-590-5pNC、mimics、PMIR-GLOTM-TGF-β2(突变掉3’-UTR区)或者空的PMIR-GLOTM质粒,检测TGF-β2蛋白表达变化。5.2 BGC-823 和 SGC-7901 细胞分别或者共转 miR-590-5pNC、mimics、PMIR-GLOTM-TGF-β2(突变掉3’-UTR区)或者空的PMIR-GLOTM质粒,Transwell migration检测细胞迁移能力。5.3 BGC-823 和 SGC-7901 细胞分别或者共转 miR-590-5pNC、mimics、PMIR-GLOTM-TGF-β2(突变掉3’-UTR区)或者空的PMIR-GLOTM质粒,Transwell migration检测细胞侵袭能力。5.4 BGC-823和SGC-7901细胞分别或者共转miR-590-5pNC、mimics、inhibitor后检测PI3K/AKT/mTOR通路蛋白变化。5.5 BGC-823 和 SGC-7901 细胞分别或者共转 miR-590-5pNC、mimics、PMIR-GLOTM-TGF-β2(突变掉3’-UTR区)或者空的PMIR-GLOTM质粒后检测PI3K/AKT/mTOR通路蛋白变化。5.6 BGC-823 和 SGC-7901 细胞分别或者共转 miR-590-5pNC、mimics、PMIR-GLOTM-TGF-β2(突变掉3’-UTR区)或者空的PMIR-GLOTM质粒后Western blotting检测上皮-间充质转化marker基因E-cadherin、N-cadherin、Vimentin表达变化。6.体内实验验证miR-590-5p对胃癌细胞成瘤的影响6.1采用慢病毒感染法构建miR-590-5p稳定表达的胃癌细胞株。6.2将miR-590-5p稳定表达的胃癌细胞株植入裸鼠皮下,观察裸鼠体重和成瘤情况。结果:1.藤黄酸可以改变miR-590-5p的表达水平。2.在正常胃粘膜细胞和胃癌细胞系中miR-590-5p差异化表达。即胃癌细胞低表达,而正常胃粘膜细胞高表达。3.miR-590-5p mimics抑制胃癌细胞增殖,减弱胃癌细胞迁移及侵袭能力;miR-590-5pinhibitor促进胃癌细胞增殖,增强胃癌细胞迁移及侵袭能力。4.miR-590-5p通过靶向作用于TGF-β2参与胃癌的侵袭与转移。5.TGF-β32是miR-590-5p的下游靶基因,因此加入miR-590-5p mimic之后,TGF-β2的表达量降低,细胞迁移及侵袭能力下降,PI3K/AKT/mTOR通路蛋白表达减低;miR-590-5p-NC不影响TGF-β2的表达量,miR-590-5p-NC+PMIR-GLOTM后TGF-β2的表达量不变;miR-590-5p+PMIR-GLOTM后TGF-ββ2的表达量减少;miR-590-5p+PMIR-GLOTM-TGF--β2后TGF-β2的表达量恢复。6.高表达miR-590-5p的BGC-823和SGC-7901细胞体内成瘤性明显下降,肿瘤体积小于对照组,与NC组比较有显著性差异。结论:1.藤黄酸可以增强胃癌中miR-590-5p表达水平。2.miR-590-5p在胃癌中低表达,是潜在的抑癌基因。3.miR-590-5p通过调控胃癌细胞中TGF-β2进而调控上皮-间充质转化进程。4.藤黄酸通过引起miR-590-5p表达水平的改变进而通过调控TGF-ββ2以及Akt/mTOR信号通路从而抑制胃癌细胞上皮-间质转移过程。

超冷费米气体有限时间量子热力学研究

刁鹏鹏

【博士学位授予单位】华东师范大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】随着磁阱蒸发冷却、高分辨成像、光晶格等技术近几年的快速发展,超冷量子气体成为了当前进行多体、少体量子物理研究的理想实验平台。尤其是简并费米量子气体,通过可控的Feshbach共振技术,可以精确控制原子间的相互作用,可以实现从无相互作用到强相互作用的多体量子系统,研究新奇的相变,实现双原子的分子玻色爱因斯坦凝聚对到BCS库伯对之间的渡越,从而可以模拟核物质、凝聚态物理以及夸克胶子等离子体等。特别地,当费米气体处于Feshbach共振时,原子之间的散射长度趋于无穷大,为所谓的幺正区域,费米气体之间的相互作用不再依赖于原子之间的散射长度,仅与系统的能量相关,系统除了原子之间的间距,不再具有其他特征长度,系统体现出标度不变的对称性,具有普适的热力学特性。本论文主要是进行强相互作用的~6Li超冷费米气体的动力学研究。实验系统主要由超高真空、大功率倍频激光冷却系统、超稳定交叉偶极阱偶极俘获系统、高精度的Feshbach共振磁场以及适用于高场成像的高分辨吸收成像系统构成。在博士期间参与了超冷量子气体精密控制的实验研究平台的搭建,实现了费米~6Li的量子简并和分子的玻色爱因斯坦凝聚。实现了真空度10~-1212 Torr的超高真空系统,有效地降低背景气体碰撞带来的原子损失与加热,为超冷费米气体的制备提供了良好的实验环境;针对~6Li原子的激光冷却和俘获的特点,发展了一套基于激光注入、Raman放大以及内腔倍频技术的输出功率2.5 W的大功率671nm激光器系统,简化了~6Li原子激光冷却的实验装置与操作过程,最终能够获取接近~6Li原子多普勒冷却极限的大数目的冷原子;搭建了超稳定交叉偶极阱偶极俘获系统,精确抑制了指向噪声与功率噪声,极大抑制了光场噪声带来的原子的加热与损失,实现了~6Li冷原子的高效率装载,原子的寿命可以达到近百秒;研制了一套高精度磁场系统,磁场强度最高可达1500 G,通过电流控制和磁场探测反馈技术磁场稳定精度约10 mG,可以精确操控原子间的相互作用强度,能够覆盖~6Li超冷费米气体的BEC与BCS全部区域;高分辨吸收成像系统结合光场拍频锁定技术,可以实现0-1500G磁场覆盖区的~6Li超冷费米气体的成像探测,准确的获取原子气体的信息。本论文主要聚焦于强相互作用的费米~6Li量子气体开展多体系统的非平衡动力学以及有限时间的量子动力学研究。~6Li原子标度不变的多体量子系统中的Efimovian与Super-Efimovian非平衡膨胀动力学研究。根据幺正费米气体和无相互作用费米气体系统的标度不变性,通过控制费米量子气体的外加谐振子势阱频率按照特定的时间函数变化,系统的动力学行为体现为离散的时间和空间的标度对称性,这一非平衡膨胀动力学行为与玻色气体中的三体Efimov效应具有非常相似的数学表示方式,实验验证了该动力学行为在标度不变的系统中具有时间反演对称性;在Super-Efimovian非平衡膨胀动力学膨胀过程中测量了原子团的展开与时间成双对数周期性关系,这一表现与费米气体中的Super-Efimov效应的数学描述方式有一定的相似性。更重要的是Efimovian与Super-Efimovian非平衡膨胀动力学具有普适性,可以其他的标度不变的系统中观察到。强耦合多体量子系统中超绝热有限时间热力学研究。利用标度不变的对称性,极大的抑制了非平衡过程的量子耗散。根据强相互作用费米气体的动力学演化,精确设计气体的俘获频率,实现了幺正费米气体在不同平衡态间快速绝热转移,同时证明了无相互作用和强相互作用的费米气体可以服从同一个动力学的演化规律。研究了低温超冷强相互作用费米气体有限时间内的膨胀和压缩动力学,结合counterdiabatic驱动技术,极大的抑制了由于非平衡动力学过程激发所产生的量子耗散,可以增加了多体系统的对外做功,研究了对外输出功率波动和有限时间的关系,证实了其受限于Heisenberg不确定原理。在高温下,量子粘度系数对费米气体具有很大的影响。我们利用粘度流体动力学,研究了有限温度下粘度系数在有限时间热力学操控过程中的影响。研究发现:对各向同性的费米气体粘度系数没有影响,而各向异性的费米气体粘度系数增加了动力学过程中的量子耗散。近共振光与~6Li超冷原子间相互作用研究。采用单光子探测技术,精密测量了近共振光在~6Li超冷费米气体中传播过程中D2线的吸收谱线,并统计了谱线的线宽随原子密度及原子团的光学吸收深度变化趋势,发现谱线线宽与光学吸收深度之间的依赖关系并不符合经典的洛伦兹-洛伦茨理论,而是与引入光场诱导的偶极―偶极相互作用修正的自增宽理论相符合。本论文主要研究了强相互作用的超冷~6Li费米气体,开展了标度不变费米气体的Efimovian与Super-Efimovian非平衡膨胀动力学、强相互作用费米气体的有限时间量子热力学研究以及近共振光与~6Li超冷费米气体相互作用的研究。研究结果呈现出新奇的动力学特性,为多体物理非平衡动力学以及多体量子热机的研究打开了新的思路,具有示范性作用,为在高密度原子中开展的原子分子光物理的相关技术应用提供了有价值的参考。

线性集值系统的事件驱动辨识

刁靖东

【博士学位授予单位】北京科技大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】在网络化和信息化的时代环境下,集值系统已被广泛应用到实际的生产生活中,尤其是在数字信号传输、智能传感器网络、生物医疗等与现代化紧密相关的领域中。随着在网络中传输的数据量越来越大,当在网络环境中远程估计系统参数时,为节约通讯资源而采用事件驱动机制是具有时代背景的方案。然而,事件驱动策略破坏了观测数据的完整性,而集值观测又使得得到的测量数据与系统输出的关系是本质非线性的。所有这些特性给辨识算法的设计和收敛性能的分析带来了困难。本文针对线性集值系统,研究了当系统输出的集值观测数据采用事件驱动机制通过网络传输的情况下,如何估计系统参数的问题。采用经验测度和随机逼近等方法,进行了系统参数估计算法和事件驱动机制的设计,并基于贝叶斯公式、大数定律和鞅差收敛定理等理论,对算法的收敛性、收敛速度、渐近有效性以及通讯率等性质进行了分析。主要内容和成果包括以下几个方面:(1)针对输出经过调度机制观测并二集值化的线性有限脉冲响应系统,在周期输入下设计了参数估计算法,建立了该算法的强收敛性。给出了估计误差的均方收敛速度,并结合其Cramer-Rao下界,证明了该算法是渐近有效的。推导得出了该方法的通讯率。(2)对于基于事件驱动通讯机制的二值化输出有限脉冲系统辨识,引入了事件驱动辨识的概念,利用系统参数的先验信息和噪声的统计性质,提出了一种递推辨识算法。在一类持续激励条件下给出了算法的强收敛性和收敛速度的证明,并讨论了该方法的通讯率。(3)针对二集值观测的有限脉冲响应系统,提出了一种被称作异或通讯机制的事件驱动通讯机制。通过充分利用接收到的数据、触发标志以及触发条件,可以构建一个辅助序列来恢复集值观测数据。对二集值和多阈值集值观测的情况分别给出了未知参数的估计算法,并分析了算法的收敛性质,通过使用鞅差序列的强大数定律,得到了算法的通讯率及其性质。(4)提出了基于预测的事件驱动机制,结合基于经验测度的辨识方法和加权最小二乘法,提出算法来最大限度使用接收到的数据、触发条件、集值化阈值和系统噪声统计特性中的信息,估计系统未知参数,并分析了算法的收敛性、收敛速度、渐近有效性,以及如何权衡通讯负担与估计算法的表现,计算了平均通讯率。(5)在上述研究基础上,针对通讯丢包在事件驱动辨识中造成的估计偏差,提出了一种偏差补偿算法。研究了该算法的无偏性、收敛性和信道前后的通讯率,并结合数值仿真验证了算法。

磷酸钙生物活性陶瓷支架孔尺寸的精确调控及骨再生修复效果

刁静静

【博士学位授予单位】华南理工大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】成骨和成血管是骨再生修复,尤其是大缺损修复过程中两个重要的环节。构建良好的多孔结构支架微环境快速推进成骨和成血管的过程,是骨缺损修复材料研究的重要方向,具有重要的科学意义和临床价值。本研究通过磷酸钙生物活性粉体原料的仿生制备和成型工艺参数的调控,突破3D打印磷酸钙生物活性陶瓷材料的关键技术,实现高固相含量和低有机添加剂加入量的生物活性陶瓷浆料打印,获得支架外形尺寸和内部微结构的精确调控。精确控制支架内部贯通孔尺寸,系统研究不同孔尺寸多孔支架对细胞成骨、成血管分化潜能,并结合动物模型进一步揭示其对不同类型骨缺损再生修复效果的影响规律,阐明其骨再生适配机制,为个性化生物活性陶瓷支架设计和新型骨再生修复材料研究提供重要的科学依据。(1)3D打印外形及内部孔尺寸精确可控的磷酸钙支架通过对打印粉体原料的仿生制备,得到具有高固相含量(50 vt%)、低有机添加剂(~1 wt%)的β-磷酸三钙(β-TCP)生物活性陶瓷打印浆料。系统研究支架成型尺寸-打印参数-环境参数之间的关系,自主设计磷酸钙支架成型的环境控制系统,实现成型-固化匹配性打印,突破3D Plotting对大尺寸、不规则形状支架成型工艺难点,实现外形尺寸超过10 cm,内部微孔尺寸小至100μm的精确控制。(2)不同贯通孔尺寸磷酸钙支架对小鼠骨髓间充质干细胞(mMSCs)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)行为影响采用3D plotting技术研制出贯通孔尺寸为100μm、250μm和400μm的多孔β-TCP支架(Φ100、Φ250、Φ400)。支架经过热处理后具有较好的力学强度(85.26±2.71 MPa,71.81±2.32 MPa,36.08±5.86 MPa),模拟体液中浸泡12 h,小孔尺寸可以更好地促进支架矿化。细胞实验结果表明:小孔尺寸支架有利于提高mMSCs细胞黏附,促进mMSCs细胞的成骨分化,大孔尺寸支架有利于HUVECs细胞的成血管分化。(3)不同贯通孔尺寸磷酸钙支架肌袋植入血管化能力将上述三种不同贯通孔尺寸的β-TCP支架植入到新西兰大白兔髂腰肌袋内,植入不同时间后取材进行组织切片染色分析。研究结果表明:支架中相互贯通的孔结构有利于血管快速长入,两周时支架内部有明显的血管形成。HE染色、免疫组化VEGF和CD31染色结果可知相互贯通的大孔尺寸为血管网络长入提供更大的空间,更能有效促进血管的形成。(4)不同贯通孔尺寸磷酸钙支架对不同类型骨缺损模型骨再生修复效果影响规律将不同孔尺寸的β-TCP支架分别植入到新西兰大白兔胫骨缺损处和SD大鼠的颅骨缺损处,大体观察、Micro-CT、组织切片染色和分子水平检测结果表明:三组材料在两个缺损模型中均表现出很好的生物相容性和骨再生修复能力,其中大孔尺寸支架通过加速开启软骨化进程和提高后期血管化水平获得最好的胫骨再生修复效果,小孔尺寸支架通过促进膜内成骨过程中的干细胞成骨分化获得最好的颅骨再生修复效果。本研究解决了3D打印磷酸钙生物活性陶瓷支架的关键技术难题,并基于构建的精准调控孔尺寸多孔支架,发现了支架贯通孔尺寸调控细胞行为和对不同类型骨缺损再生修复效果的影响规律,为新一代个性化骨再生修复支架的结构设计提供了一定的理论指导。

绿豆肽对小鼠巨噬细胞免疫活性的影响及其作用机制

刁静静

【博士学位授予单位】黑龙江八一农垦大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】生物活性肽是具有调节机体生命活动和某种生理活性功能的肽的总称。蛋白肽易吸收、生物活性强、安全性高、无毒副作用,具有特殊的氨基酸组成,已被证实其具有抗肿瘤、抗氧化、抗高血压、降胆固醇等功效。已有研究发现,绿豆肽具有免疫调节作用,但对于绿豆肽在先天免疫方面是如何发挥免疫调节作用的机制还不甚清楚。本研究以绿豆肽(Mw<1000 Da,含量96%)为原料,以机体先天免疫系统的巨噬细胞为模型,结合色谱技术、光谱技术,研究绿豆肽结构与其免疫活性的关系,找出具备较高免疫活性的绿豆肽分子量、氨基酸序列及关键组分;进而研究绿豆肽对RAW264.7细胞和小鼠腹腔巨噬细胞细胞因子以及相关信号通路基因的表达,找出绿豆肽具有免疫活性的关键因子;建立环磷酰胺致免疫低下小鼠模型,探讨绿豆肽对免疫低下小鼠天然免疫活性以及相关免疫信号通路,以揭示绿豆肽激活巨噬细胞,发挥非特异免疫的作用机制,从机理角度阐明绿豆肽的高免疫活性。1.利用细胞和分子生物学技术,从体外水平研究不同剂量的绿豆肽对RAW264.7巨噬细胞影响,以探讨绿豆肽的免疫调节活性。结果得出,绿豆肽呈剂量依赖性提高细胞增殖率、超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)活力、一氧化氮含量(Nitric oxide,NO)以及细胞因子分泌量,还可显著抑制脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导细胞的肿瘤坏死因子-α(Tumor Necrosis Factor,TNF-α)、白细胞介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)和IL-6分泌量。且绿豆肽能降低LPS诱导巨噬细胞胞内微管相关蛋白1轻链3(Microtubule-associated protein 1 Light chain 3,LC3)的含量,并促进LC3-I向LC3-II的转化,下调LC3II/LC3I蛋白的表达量,上调胞内p62蛋白的表达量。结果表明,绿豆肽具有较强的免疫活性,且免疫活性的发挥与绿豆肽促进免疫活性物质分泌、调节细胞因子分泌以及抑制细胞自噬等多种因素有关。2.采用SephadexG-15层析法分离得到三个不同级分的绿豆肽,采用色谱技术、氨基酸分析技术以及光谱技术,结合免疫活性测定得出:绿豆肽的第三级分(P3峰)的免疫活性最强,疏水性也较强,巨噬细胞糖原、核酸代谢活性显著增加,IL-1β、IL-6和IL-10的水平提升。采用液质联用装置对分离后得到的P3进行结构鉴定,得出P3的主要氨基酸序列分别为Phe-Leu-Val-Asn-Arg-Ile(885.1 Da),Phe-Leu-Val-Asn-Pro-Asp-Asp,(961.06Da),Lys-Asp-Asn-Val-Ile-Ser-Glu-Leu(1043.13 Da)。FTIR光谱分析结果得出绿豆肽在α-螺旋结构含量增加时免疫活性增强。3.采用PCR技术分析不同处理组的TLR1、TLR2和TLR4受体mRNA表达量水平,结果表明LPS组的TLR1、TLR2和TLR4 mRNA表达量显著提高(p<0.05),绿豆肽组对巨噬细胞TLR1和TLR4受体表达量有一定影响,但对TLR2受体无明显影响;绿豆肽能显著抑制LPS诱导巨噬细胞的TLR1、TLR2和TLR4 mRNA表达量。采用anti-TLR1和anti-TLR4抗体对RAW264.7细胞进行处理,测定绿豆肽对阻断TLR受体的处理组的细胞因子表达水平,结果表明anti-TLR1和anti-TLR4处理组的IL-6、IL-1β和TNF-α的细胞因子分泌水平显著低于MBPs组,且TLR1阻断组的细胞因子分泌水平显著被抑制,抑制水平达到50%以上,这些研究结果推断出TLR1是绿豆肽激活巨噬细胞的主要受体。4.采用western blotting方法对MAPK的三个主要亚基p38,ERK1/2和JNK以及其磷酸化表达水平和NF-κB通路的相关蛋白进行分析,结果为绿豆肽对巨噬细胞MAPK通路的三个主要亚基p38、ERK1/2和JNKLPS的表达量有显著影响。采用MAPK信号通路的P38抑制剂(SB203580)、ERK抑制剂(PD98059)、JNK抑制剂(SP600125)处理巨噬细胞,分别测定绿豆肽对巨噬细胞的TNF-α和IL-6分泌量,结果得出p38和ERK1/2抑制剂对巨噬细胞TNF-α和IL-6的分泌量影响较大,表明绿豆肽激活细胞因子的表达依赖于MAPK相关的信号通路,且p38和ERK对巨噬细胞的细胞因子分泌起主要作用。LPS处理组的细胞核内p65和细胞质中IκBα的相对蛋白表达水平显著升高,而采用不同浓度绿豆肽处理LPS诱导组的细胞核内p65和细胞质中IκBα相对蛋白表达水平呈浓度依赖性降低;绿豆肽可以激活NF-κB的核移位,但其入核程度显著低于LPS。采用NF-κB通路的特定抑制剂处理巨噬细胞得出,绿豆肽处理组的TNF-α和IL-6的分泌量较正常组小,这表明绿豆肽激活细胞因子的表达依赖于MAPK和NF-κB通路。5.采用ELISA、PCR和western blotting技术分析绿豆肽对BALB/c小鼠腹腔巨噬细胞免疫活性以及相关信号转导通路进行研究,结果得出绿豆肽组小鼠腹腔巨噬细胞的TNF-α分泌量显著增加,而经TLR1阻断剂处理后的小鼠腹腔巨噬细胞的TNF-α分泌量较未处理组显著降低,且不同浓度绿豆肽对小鼠巨噬细胞的TNF-α分泌量影响无差异。不同浓度绿豆肽可显著增加小鼠腹腔巨噬细胞的IL-6分泌量;而TLR1阻断剂处理后各组的IL-6分泌量显著低于绿豆肽组。绿豆肽可以通过调节MAPK和NF-κB信号通路调节绿豆肽诱导TNF-α和IL-6等细胞因子的产生,证明绿豆肽是通过MAPK和NF-κB信号通路激活巨噬细胞。6.绿豆肽可改善环磷酰胺致免疫低下小鼠的脾脏状态,增加小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬能力,提高TNF-α和IL-6等细胞因子的分泌,且绿豆肽可显著提高免疫低下小鼠腹腔巨噬细胞的MAPK和NF-κB通路相关蛋白表达,证实绿豆肽是经由MAPK和NF-κB信号通路激活巨噬细胞,发挥先天免疫作用。在此基础上对免疫低下小鼠进行热应激处理,结果表明绿豆肽能很好的改善免疫低下小鼠血清的皮质醇和葡萄糖浓度,以及SOD和谷草转氨酶(glutamic oxalacetic transaminase,GOT)活性,这也说明绿豆肽可提高免疫低下小鼠的机体活力,即提高了免疫低下小鼠的免疫能力。综合以上结果,绿豆肽可通过激活巨噬细胞相关细胞因子的表达发挥免疫活性,且免疫活性与其分子量大小、氨基酸含量、疏水性以及二级结构性质有关;绿豆肽能够上调机体内巨噬细胞的TNF-α、IL-1β和IL-6的表达,抑制LPS诱导的巨噬细胞TNF-α、IL-1β和IL-6的表达,这一过程可能是通过TLR1受体调控p38、ERK1/2和NF-κB信号通路实现的。

基于文化涵化的近代中西方园林交融研究

刁翠翠

【博士学位授予单位】大连理工大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】当代全球化促使了多元文化的发展,形成了新一轮中西方园林文化的交融与对话。中西方园林跨文化交流进入了新阶段,搭建两者之间对话与合作的平衡支点变得愈发有意义。然而在探索过程中,中国现代园林创作仍存在着文化自信心缺失、盲目西化等问题,论文针对这一问题对17-20世纪初中西方园林引入外来文化时的中西交融现象进行分析,并结合实证案例,归纳出交融式园林的涵化策略,为中国现代园林设计吸收外来文化提供思路。论文首先引介了文化人类学的涵化理论,从文化涵化视角初探17-20世纪初中西方交融式园林的发展历史及其成因背景;其次在文化涵化过程中,催生了中西方园林文化的交融发展,提出了交融式园林的“三置论”方法,并选取了中西方交融式园林案例;第三,基于“三置论”方法分析交融式园林要素本土与外来形式的交融模式,探讨了交融式园林要素吸收外来形式时的涵化手法,;第四,基于模式复杂性选取了代表性园林北京恭王府花园和法国卡桑花园,分析其布局原则和多要素组合的游线、平面、空间等三个层面的涵化特征,归纳两例实证的中西交融共性与差异性;最后,基于交融式园林的交融模式和涵化特征,提出宏观与微观涵化策略。论文运用学科交叉法,引入涵化理论,在文化涵化视角下对风景园林学、人类文化学、艺术学、建筑学等多学科进行交叉研究;“三置论”归类法是通过图解分析并归纳中西方交融式园林本土与外来要素形态的交融模式;实证案例的研究方法,是在文献资料综述基础上,以中外两个最具代表性的交融式园林作为实证案例进行对比分析。论文的研究方法从整体动态的视角深入解析中西方园林交融设计关系,使中西方交融式园林研究建立在更具细节和层次的方法体系之上。论文研究成果表明,17-20世纪初的中西方交融式园林兼具中西方园林风格和特点,具有独特的艺术内涵和美学价值。其中在“形而上”精神层面,基于“三置论”方法的交融模式反映出交融式园林文化由浅入深的交融过程与交融程度;在“形而下”物质层面,中西方园林交融外来形式时采用了本土化变异手法等涵化特征,使外来形式要素带有本土“口音”设计。交融式园林的宏观与微观层面涵化策略秉持包容开放态度、遵循体用结合原则和运用兼收并蓄手法。

miR-24在心肌细胞肥大中的作用与机制研究

刁繁荣

【博士学位授予单位】中国人民解放军海军军医大学

【博士学位授予年份】2019

【摘要】miR-24在心肌细胞肥大中的作用与机制研究一、研究背景病理性心肌肥厚是促进心力衰竭发生发展的重要因素。心血管疾病的很多病理结果会导致心肌肥厚。心肌肥厚的特征表现为心肌细胞大小的增加与心肌胚胎基因表达的再激活。早期心肌肥厚为适应病理刺激的功能性改变,但持续病理性心肌肥厚会引起心功能失调,最终导致心力衰竭,甚至猝死。越来越多的研究表明miRNA对心肌肥厚起了重要调控作用。miRNA是一类高度保守的非编码小RNA,由约20个核苷酸组成,在人和动物中,miRNA通过碱基配对方式与靶基因mRNA的3’末端非编码区结合,促进靶基因mRNA降解或抑制蛋白质翻译,在转录后水平调节mRNA的表达。我实验中心既往研究发现,广谱表达的miR-24在心衰患者与大鼠肥厚的心肌中表达增加,提示miR-24与心肌肥厚存在相关性,但miR-24在心肌肥厚中的作用与机制并没有进一步阐明。在本研究中,我们构建SD大鼠心肌肥厚模型(腹主动脉缩窄法)与苯肾上腺素(PE)诱导的心肌细胞肥大模型,检测miR-24的表达水平;通过构建miR-24过表达腺病毒与miR-24 inhibitor并转染至乳鼠心肌细胞,观察心肌细胞形态、细胞表面积与心肌肥厚相关分子标志物变化,明确miR-24在心肌细胞肥大中的功能作用;最后,我们通过生物信息学分析方法、双荧光素报告基因和蛋白印迹技术对miR?24参与调控心肌肥厚的潜在机制进行了初步探讨。二、研究方法(一)大鼠心肌肥厚模型的构建雄性成年SD大鼠(180~200 g)采用戊巴比妥钠(30 mg/kg)麻醉,无菌条件下开腹,分离暴露肾上腹主动脉,将4号缝线连同24号注射针与腹主动脉一并扎紧,然后拔除注射针,关腹缝合。假手术组(Sham组)除不缩窄腹主动脉外,其余处置同实验组(AAC组)。常规饲养2周后处死。(二)组织学分析处死AAC组与Sham组大鼠,取出心脏,4%多聚甲醛固定过夜,石腊包埋切片,苏木精和伊红(HE)染色,行病理组织学分析。(三)实时定量PCR(qRT-PCR)分析RNA采用Trizol试剂碎裂大鼠和培养的心肌细胞提取总RNA,逆转录酶催化,提取1 ug RNA用以制备cDNA。实时定量PCR使用SYBR Green试剂盒。目的mRNA基因采用3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)作为内参,miRNA采用U6为内参。(四)原代心肌细胞培养与腺病毒转染取2~3 d龄SD乳鼠,酒精浸泡处死,取出心脏,眼科剪将心室肌剪切成1 mm~3组织块,0.1%胶原酶消化。细胞分离后,采用差速贴壁法去除非心肌细胞,加含15%胎牛血清DMEM培养液培养。心肌细胞贴壁48 h后,将重组腺病毒以50 MoI滴度转染心肌细胞。继续培养48 h后收集细胞,行RNA分析和细胞形态学观察。通过Lipo2000转染RNA抑制物来敲低内源性miR-24的表达。苯肾上腺素(PE,100 uM)诱导构建心肌细胞肥大模型。(五)心肌细胞的免疫组化分析待心肌细胞爬片后,取出盖玻片,用4%的多聚甲醛固定20 min,0.1%Triton X-100渗透化处理,加含5%山羊血清的PBS室温下终止2 h,然后与抗肌动蛋白抗体共孵育过夜。第二天用PBS洗涤3次,加入结合Alexa Fluor 555(分子探针)的二抗,洗涤后用荧光固定介质包埋玻片。莱卡TCS SP5显微镜采集细胞图像,徕卡图像分析软件测定细胞表面积。每组随机选取100个细胞进行分析。(六)双荧光素酶报告基因检测通过TargetScan miRNAs靶基因预测网站和软件,对大鼠miR-24的潜在靶基因进行预测。将潜在靶基因序列克隆至psiCheck2质粒中荧光素酶基因3’端非编码区。将荧光素酶报告质粒和miR-24过表达质粒混合共转染293T细胞,24 h后裂解细胞,进行荧光素酶分析。使用荧光素报告基因检测试剂盒在光度计下检测荧光素酶表达量。(七)蛋白免疫印迹(Western blotting)以miR-24过表达腺病毒或miR-24 inhibitor转染心肌细胞,用RIPA裂解液提取蛋白质,通过SDS-PAGE法将分离的蛋白质转移到PVDF膜上,5%脱脂牛奶封闭2 h,膜上与一抗孵育4℃过夜。TBST液洗涤3次,每次10 min,加入二抗孵育60 min,TBST重复洗涤3次,显影定影后扫描X片,将获得的条带图使用Image J软件进行灰度值分析。(八)统计分析方法实验数据采用均数±标准差表示。对照组的平均值定义为1。两组间比较采用未配对双尾t检验。三组间比较先采用方差分析,差异有统计学意义后,再采用SNK-q检验进行两两比较。采用Sigma Plot图像软件进行统计分析。P<0.05为有统计学意义。三、实验结果(一)miR-24在AAC诱导大鼠肥大心脏中表达水平上调AAC组与Sham组术后常规饲养2 w周后,处死大鼠,取心脏样本进行研究。HE染色显示AAC组术后2周心脏肥大。心重(HW)/体重(BW)的比值,与假手术组相比,AAC组大鼠HW/BW比值明显增加。心肌肥厚标志物检测结果显示:与假手术组大鼠相比,AAC组的ANP、myh7表达水平显著上调,而myh6表达水平显著下调,这表明大鼠心肌肥厚建模成功。然后采集心肌总RNA,实时定量PCR分析发现,在大鼠心肌肥厚模型心肌中,miR-24的表达量显著上调,提示miR-24在心衰心脏与心肌肥厚中可能起了重要作用。(二)miR-24过表达促进心肌细胞肥大将过表达miR-24腺病毒与表达GFP的腺病毒转染心肌细胞48 h后,采用qRT-PCR检测miR-24的表达量,结果发现:与GFP腺病毒转染组相比,miR-24腺病毒转染组miR-24表达量显著增加,差异有统计学意义。采用qRT-PCR对心肌肥厚标志物进行检测,在miR-24过表达组,myh6基因的转录水平下调约20%,而myh7和ANP基因的转录水平分别上调约20%和50%,差异有统计学意义,这些结果提示miR-24表达水平增加很可能影响心肌细胞的收缩功能。通过免疫组化及细胞表面积测定发现,与对照组相比,miR-24过表达组细胞表面积上调约1.2倍(P<0.05)。这些结果表明miR-24过表达促进心肌细胞肥大。(三)在PE诱导心肌细胞肥大模型中miR-24表达上调心肌细胞经100 uM PE诱导48 h后,多聚甲醛固定,免疫荧光染色,拍照后行细胞表面积分析,结果表明PE诱导组心肌细胞表面积增加约50%。心肌肥厚标志分子检测显示,与对照组比较,PE诱导组ANP与myh7表达上调,而myh6表达下调,差异有统计学意义。这些结果表明心肌细胞肥大建模成功。收集心肌细胞RNA,定量RT-PCR检测发现,PE诱导组心肌细胞中miR-24的表达量显著上调约50%。(四)miR-24参与了PE诱导的心肌细胞肥大为研究内源性miR-24在PE诱导肥大心肌细胞中的功能,我们使用miR-24inhibitor来敲低miR-24的表达。实验分为三组,空白对照组(Ctl组)、PE+NC inhibitor组、PE+miR-24 inhibitor组。以miR-24 inhibitor与NC inhibitor转染心肌细胞12 h后,再加入PE,继续孵育36 h,收集细胞进行后续功能分析。通过定量PCR检测miR-24表达水平发现,与PE+NC inhibitor组相比,PE+miR-24 inhibitor组的miR-24表达水平显著降低,差异有统计学意义。检测心肌肥厚标志分子的表达显示:抑制miR-24表达显著降低PE诱导的ANP与myh7上调(有统计学差异),但对PE诱导的myh6的下调无显著影响。细胞表面积测定:与空白对照组相比,PE+NC inhibitor组和PE+miR-24 inhibitor组细胞表面积都明显增加,差异有统计学意义;与PE+NC inhibitor组相比,PE+miR-24 inhibitor组心肌细胞的表面积更小,差异有统计学意义。这些结果表明:抑制miR-24表达能部分逆转PE诱导的心肌细胞肥大,表明miR-24是PE诱导心肌细胞肥大的部分必要条件。(五)miR-24靶基因的预测与验证通过Targetscan等生物信息学软件预测显示,ACVR1B、BCL2L11和MLEC可能是miR-24的潜在靶基因,每个基因可能存在1个或多个与miR-24作用的结合位点。双荧光素酶报告基因分析显示,过表达miR-24能明显抑制融合有ACVR1B和BCL2L11基因3’非编码区作用位点的荧光素酶的表达,表明miR-24直接靶向ACVR1B和BCL2L11基因的3’非编码区。另外,我们还发现,miR-24能特异性抑制融合ACVR1B的1568-1574位点,而不抑制438-445和953-959位点的荧光素酶报告基因的表达;在BCL2L11基因的3’非编码区,miR-24可直接抑制融合3’非编码区的473-480位点,而不抑制融合2651-2658位点的荧光素酶的表达。进一步通过Western blot检测发现,过表达miR-24显著减少ACVR1B基因的蛋白表达量,而抑制miR-24表达显著增加ACVR1B基因的蛋白质表达。这些结果表明ACVR1B是miR-24的靶基因。四、结论1.在腹主动脉缩窄法诱导肥厚的心肌与PE诱导肥大的心肌细胞中,miR-24表达显著上调。2.过表达miR-24促进心肌细胞肥大,抑制miR-24表达能部分转PE诱导的心肌细胞肥大。3.在心肌细胞中ACVR1B是miR-24的靶基因,miR-24通过抑制ACVR1B基因的表达促进心肌细胞肥大。

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