脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)维甲酸X受体基因克隆及其在温盐胁迫和蜕皮周期中的表达分析

为了明确脊尾白虾维甲酸X受体基因在环境胁迫和蜕皮周期中的作用,本研究通过RACE技术克隆了脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)维甲酸X受体c DNA全长,命名为Ec RXR基因,该c DNA序列全长为1323 bp,开放阅读框(ORF)为855 bp,编码一个284个氨基酸组成的蛋白质,分子量为30.918 k Da,理论等电点为PI为6.788;Ec RXR基因推导氨基酸序列经Blastp在线比对分析显示,Ec RXR与已知甲壳动物RXR的同源性为71%—90%;系统进化树分析结果显示,脊尾白虾Ec RXR的氨基酸序列与日本沼虾RXR的氨基酸序列聚为一支。荧光定量RT-PCR分析表明,Ec RXR基因在各组织中均有表达,而在眼柄相对表达量较高,血淋巴中最低。Ec RXR基因在蜕皮周期中的表达规律表明,Ec RXR基因表达在不同蜕皮时期存在明显变化,在眼柄、肝胰腺、胃和肠中整体呈现上升趋势,在鳃中呈现先下降后上升的趋势,在表皮中呈现逐渐降低的趋势。Ec RXR基因在温度、盐度胁迫过程中的表达规律分析结果发现,温度、盐度胁迫均可显著改变Ec RXR基因在鳃和肝胰腺中的表达模式,温度胁迫下Ec RXR基因在鳃中呈先上升后下降的表达趋势,肝胰腺中整体呈先上升后下降再上升再下降的表达趋势;盐度对鳃和肝胰腺的调控模式相同,均呈先升高后下降的变化趋势。本研究结果表明Ec RXR基因在脊尾白虾蜕皮发育、酶活性调控及渗透压调节中发挥重要作用,为深入研究甲壳动物维甲酸X受体基因的功能提供了重要的基础信息。     

南沙群岛海域长腹剑水蚤(Oithona spp.)的种类组成、数量分布及其与环境因子的关系

中小型桡足类是海洋食物网中重要的中间环节,在碳循环里细菌碳和藻类碳向高营养级转化的过程中扮演重要角色。本文通过分析2013年3—4月、6—7月、9—10月和11—12月南沙群岛海域(111°30′E—112°30′E,4°30′N—11°30′N)的生态环境调查数据,对长腹剑水蚤属(Oithona)的种类组成、数量分布及其与环境因子的关系进行了研究。结果表明:(1)南沙群岛海域共出现长腹剑水蚤15种(包括1个未定种),其中线长腹水蚤(Oithona linearis)、粗长腹剑水蚤(O.robusta)和长刺长腹剑水蚤(O.longispina)为南沙群岛海域首次记录,长腹剑水蚤属种类组成沿水深变化的现象较为明显,该属虽然在南沙群岛海域广泛分布,但单种的出现频率较低,其种类出现的季节性较强;(2)南沙群岛海域的长腹剑水蚤可以划分为常见广布组群Ⅰ和低频组群Ⅱ;(3)长腹剑水蚤年均栖息密度为30ind./m3,季节变化呈单峰型,秋季最高、冬季最低,高数量区主要出现在受南沙西部沿岸流和东部沿岸流影响的近岸海域;(4)在0—750m水深范围内,长腹剑水蚤数量沿水深梯度的垂直变化明显,呈现由浅至深数量明显减少的趋势,长腹剑水蚤主要集中分布在0—75m的水层中,75—500m数量急剧降低至最低后,在500—750m基本维持不变;(5)GAM分析表明,纬度、海水温度、盐度和叶绿素a浓度对长腹剑水蚤数量均有影响,以纬度的影响最为显著,其中长腹剑水蚤属最适温度为28.6—29.2℃,最适盐度为32.6—33.2,最适叶绿素a浓度为5—10μg/L;(6)长腹剑水蚤属更适栖息于低温和低盐,且受沿岸流影响的环境中。因此,其数量分布的季节变化与季风驱动的沿岸流势力强弱密切相关。     

基于FLUENT的内孤立波质量源造波方法

为研究内孤立波质量源数值造波方法,本文采用两个点源形式的质量源,分别放置于两层流体的上下层中作为内孤立波激发源。推导源项表达式,从不可压缩流体的Navier-Stokes方程出发,结合内孤立波Kd V、e Kd V理论,基于商业软件FLUENT发展了一种内孤立波质量源数值造波方法。通过数值模拟,分析了质量源造波过程中内孤立波的生成过程,并将数值模拟结果同理论及实验作对比。结果表明:基于此方法生成的内孤立波波形、波高及波致水平速度与理论及实验吻合度较好,该方法是可行的,并且耗时短、效率高。     

MASNUM-WAM海浪模式集合Kalman滤波同化研究-I.风场扰动对海浪模拟影响

模式集合样本的代表性和观测信息的可靠性是制约数据同化效果的重要因素,而前者对海浪模式同化的影响尤为显著。由于海浪模式对初始场的敏感性较弱,来自大气的风输入源函数是海浪的重要能量输入,如何合理地对风输入进行扰动,构造海浪的集合模式运行,是实现和改进海浪模式集合Kalman滤波同化的关键问题。为了实现海浪模式集合运行,本文提出了风场的三种集合扰动方案,分别为：纯随机数、随机场和时间滞后的风场扰动方法。本研究利用2014年1月ECMWF全球风场,基于这三种风场扰动方法开展了集合海浪模式的集合运行实验,并统计分析了海浪特征要素（有效波高）和二维波数谱对风场扰动的响应。结果表明,随机场集合扰动方案所构造的风场集合效果最佳,所得海浪模拟结果的集合样本发散度适中,能够较为合理地反映背景误差的统计特征,可用于进一步的集合Kalman滤波海浪数据同化实验。     

Pressure characteristics of bubble collapse near a rigid wall in compressible fluid

High speed liquid jet and shockwave can be produced when a bubble collapses near a rigid wall, which may cause severe damage to solid structures. A hybrid algorithm was adopted to simulate bubble motion and associated pressures near a wall combining Level Set-Modified Ghost Fluid-Discontinuous Galerkin (LS-MGF-DG) method and boundary element method (BEM). Numerical results were compared with experimental data to validate the presented algorithm. Jet formation was simulated by BEM and the induced pressure on the wall was calculated with auxiliary function. The pressure at the point on the wall where the jet points to reaches its peak value after the jet penetrates the bubble. Bubble collapse and rebounding were simulated by the LS-MGF-DG method. Shock-wave is induced when the bubble collapse toroidally to a minimum volume and the pressure at wall center reaches the maximum due to shockwave superposition. A third pressure peak is found associated with the bubble rebounds and bubble splitting. In the case studied, a higher pressure was found due to collapse shockwave than bubble jet and affects a larger area of the wall. In addition, the three pressure peaks due to jet impact, collapse impact as well as bubble rebounding and splitting decrease with the increase of the standoff distance.     

固相吸附毒素跟踪技术(SPATT)在浙江南麂海域的应用

浙江南麂岛海域是我国近岸贝类的重点养殖区,近年来一直遭受脂溶性贝类毒素(lipophilic shellfish toxins,LSTs)的污染,威胁着人类健康。为了建立有效的食品安全预警方法,本研究利用固相吸附毒素跟踪技术(solid phase adsorption toxin tracking,SPATT)在该海域进行了为期一年的野外监测和LSTs毒素分析。结果表明:7种LSTs毒素在SPATT(DIAION?HP20)中被检出,分别是大田软海绵酸(okadaic acid,OA)、鳍藻毒素-1(dinophysistoxin-1,DTX-1)、虾夷扇贝毒素(yessotoxin,YTX)及其衍生物homo YTX、扇贝毒素-2(pectenotoxin-2,PTX-2)及其衍生物7-epi-PTX2sa和环亚胺毒素(gymnodimine,GYM);有8种毒素在厚壳贻贝(Mytilus galloprovincialis)中被检出,分别是OA、DTX1、homo YTX、PTX2、7-epi-PTX2sa、GYM、原多甲藻酸贝类毒素-3(azaspiracid-3,AZA-3)和虾夷扇贝毒素衍生物45-OH-homo YTX。整体而言,SPATT(HP20)中吸附的毒素种类与贝肉中监测出的毒素种类大体上一致,且两者间OA、DTX1和PTX2的浓度在时间上具有较好的相关性,可见SPATT(HP20)对这些LSTs毒素具有较高的灵敏度,有望作为水体中LSTs毒素的预警监测材料。南麂岛海域LSTs分布特征明显,夏季最高,其次是春秋季,冬季最低,其中2014年夏季贝肉中OA毒素含量高达77.19ng/g贝肉,超出国家限量标准(45ng/g贝肉)比例达11.76%,为浙江南麂海域贻贝的食用安全带来隐患。     

Investigation of a longfin inshore squid's swimming characteristics and an underwater locomotion during acceleration

In the present study, locomotion of a real longfin inshore squid (Doryteuthis pealeii) was numerically investigated. Geometry of a real squid was obtained using computed tomography (CT) images. In addition to a two-dimensional axisymmetric squid model, a modified squid model with no cavities around her head and an ellipse shaped model were generated with a fineness ratio (the ratio of body length to maximum body diameter) of 7.56. These numerical models were exposed to an acceleration with two different velocity programs. Added mass and basset forces on bodies were calculated during acceleration of the squid models starting from rest. Pressure and viscous drag forces were also calculated due to pressure variation along the squid models and friction on the surface of the models. The effect of a nozzle diameter on jet velocities and propulsive efficiency at all bodies were evaluated when time dependent velocity profiles (from 0 to 10 m/s in 0.5 and 1 s time durations) were set for the inlet of computational domain. The modified squid model required least thrust force during acceleration phase of time dependent velocity profile compared to the other models while the 0.02 m nozzle diameter provided largest propulsive efficiency for all models.     

高阶边界元方法求解规则波在三维局部渗透海床上的传播

基于线性势流理论,利用高阶边界元法研究了规则波在三维局部渗透海床上的传播。根据Darcy渗透定律推导出渗透海床的控制方程,利用渗透海床顶部和海底处法向速度和压强连续条件得到渗透海床顶部满足的边界条件。根据绕射理论,利用满足自由水面条件的格林函数建立了求解渗透海床绕射势的边界积分方程,采用高阶边界元方法求解边界积分方程进而得到自由水面的绕射势和波浪在局部渗透海床上传播过程中幅值的变化情况。通过与已发表的波浪对圆柱形暗礁的时域全绕射结果对比,证明了本文建立的频域方法计算波幅的正确性和有效性。利用这一模型研究了三维矩形渗透海床区域上波浪的传播特性,并分析了入射波波长、海床渗透特性系数等参数对波浪传播的影响。     

小入射角下海浪后向散射系数不对称性和各向异性分析验证

基于北京遥测技术研究所机载波谱仪实测数据以及ECMWF提供的风场数据,分析了不同风速条件下小入射角海浪平均后向散射系数不对称性与各向异性随入射角的变化特性,并对导致这一现象的原因进行了初步分析。结果表明:小入射角下,海浪平均后向散射系数随入射角增大呈现递减趋势并在18°时达到某一稳定值,之后基本维持不变;海浪后向散射系数不对称性与各向异性均随入射角增大呈现递增趋势,同样在18°增大至某一稳定值,之后基本维持不变;低风速条件下,海浪不对称性和各向异性与风速有关,且风速越大不对称性与各向异性越明显。     

日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)秋繁仔虾形态表型与抗流性能间的相关性

于水温(18.0±1.0)°C、盐度20、pH 8.1±0.2条件下,以水流为胁迫因子(时长1min),以日本囊对虾秋繁同生群仔虾[总长(7.643±0.639)mm]为实验对象,以溢水口(实验初始时刻仔虾放置处)为起点,按等距离间距法将自制的水流测定装置(总长1m)依次划分为A(0—25cm)、B(25—50cm)、C(50—75cm)、D(75—100cm)和E(100cm)等五个区段,在确认实验终了时刻分布于A区段内仔虾数量占实验仔虾总数5%的水流速度为0.823cm/s后,以此为实验流速,借助显微扫描像素测量技术和多元分析方法定量研究了A、B、C、D、E实验群体(依次为实验终止时刻分布于A、B、C、D、E区段内的仔虾)个体间形态比例性状间的差异。结果表明:(1)在所涉15项形态测量指标中,各实验群体间均无显著差异(P0.05)的形态性状共计8项,依次为X_4(眼径)、X_5(头胸甲长)、X_6(头胸甲高)、X_7(第一腹节长)、X_8(第二腹节长)、X_9(第三腹节长)、X_~(10)(第四腹节长)和X_14(腹节高);(2)在所涉17项形态比例指标中,实验群体间均无显著差异(P0.05)的形态比例性状共计7项,依次为C_2(额剑长/总长)、C_9(第五腹节长/总长)、C_(10)(尾节长/总长)、C_(11)(尾扇长/总长)、C_(15)(头胸甲高/头胸甲长)、C_(16)(腹节高/第一腹节长)和C_(17)(尾节高/尾节长);(3)经主成分分析,提取到的5个特征值均大于1的主成分,累计贡献率达80.795%,其中第1主成分39.561%,其载荷绝对值大于0.5的主要影响变量占形态比例性状总数的47.059%;(4)将A实验群体定义为水流胁迫处理选留群,B、C、D、E实验群体统归为水流胁迫处理淘汰群。采用逐步判别法,以判别贡献率较大的C_1(第一触角柄长/总长)、C3(眼径/总长)、C7(第三腹节长/总长)、C13(额剑长/头胸甲长)为自变量,所建的Fisher分类函数方程组可较清晰地区分淘汰群和选留群个体,其中选留群的判别准确率P_1、P_2分别为98%和84.85%,淘汰群的判别准确率P_1、P_2分别为82.25%和97.63%,两者综合判别准确率为90.12%。综上可知,借助形态表型分型可实现日本囊对虾仔虾不同抗流性能群体间的筛选。