家蚕至今仍然没能像畜禽那样使用饲料工厂化、全天候饲养,至今还普遍使用新鲜桑叶饲养。这种方式阻碍了不同地区的蚕业资源优势和区位优势配置,传统养蚕地区在经济发展后出现的工业污染与劳动力及桑田面积紧缺问题,特别是新鲜桑叶有限的收获季节的限制,成为阻碍现代家蚕养殖农场发展的瓶颈,并且在不断削弱蚕业的生存力(Cuietal.,2016;Chinnaswamy et al., 2012;Yanagawa et al., 2010)。日本和中国的学者一直致力于人工饲料养蚕技术开发(Cui et al., 2016;Yanagawa et al., 2010),日本在20世纪80-90年代还曾一度大规模应用了饲料养蚕(Hamamura.,2001),但在中国这个世界最大的养蚕国家,饲料养蚕却一直没有被应用。家蚕是寡食性昆虫,桑叶是已知的家蚕最佳饵料。家蚕所需的营养物质和水分,全部来自桑叶,这是家蚕与桑树长期协同进化和人工选择的结果(Xia et al., 2009;Hamamura, 1959)。桑叶中能够被家蚕利用的营养物质主要有蛋白质、碳水化合物、脂类、无机物、水分和维生素等(Zhou et al., 2015;Konala et al., 2013;Rahmathulla, et al., 2007;Horie&Nakasone, 1990;Hamamuraetal.,1966)。虽然饲料一直在模拟桑叶的成分配比,然而即使大量使用桑叶粉生产的饲料也无法达到桑叶的养蚕效果,多数家蚕品种对饲料的摄食性较差、生长发育不良,部分家蚕品种甚至不取食饲料(Hamano et al., 1986;Horie&Watanabe, 1986)。蚕学研究者针对这一问题长期关注的突破途径是培育对人工饲料摄食性好的蚕品种,包括对现行蚕品种进行食性改良(kanda et al., 1988;Mano, 1991)。然而目前为止,几乎所有培育的蚕品种只是幼虫对饲料的摄食性能有所提高,对饲料的代谢利用效果仍然不如桑叶。饲料饲养的家蚕幼虫体质弱、丝蛋白合成效率低、产丝量少等问题一直没有得到根本解决(Zhou et al., 2008;Hamamura, 2001)。因此,进一步改良饲料配方、提高家蚕的代谢利用效果是必须突破的关键。纵观已有关于家蚕饲料和营养代谢的研究,主要是围绕家蚕的营养要求,饲料中营养素的配比、成型剂和防腐剂的筛选等进行试验(Rahmathulla, et al., 2007;Cappellozza eal., 2005;Ito, 1961;1972;Hamamura et al., 1966;Horie and Ito, 1963;1965;Arai&Ito, 1964),也涉及利用廉价畜牧饲料原料开发低成本养蚕饲料的研究(Savianeetal.,2014;Yanagawaetal.,1989;1992)。关于蚕体内营养物质的转化代谢,一些必需营养物质缺乏对家蚕血液化学组成、尿酸排泄量以及饲料效率的影响也有研究报道(Chikaraet al., 1999;Machida et al., 1996;Mad'Yarov et al., 1994;Kamioka et al., 1971)。总体而言,关于饲料育蚕和桑叶育蚕的代谢差异还有诸多不明之处,更缺乏系统全面地研究。一些迫切需要回答的问题是,1)家蚕对饲料和桑叶的吸收利用与营养代谢整体差异是什么?2)饲料饲养的家蚕体质差、丝蛋白合成效率低在代谢水平上如何做出更加合理的解释?为此,本文从一个群体遗传稳定的生产用家蚕品种,歧化选择育成了的饲料摄食性差异的高食性和低食性家蚕品系,分析了桑叶育和饲料育蚕幼虫血淋巴的代谢组差异。分析结果显示,共鉴定出130种代谢物,其中主要的差异代谢物是氨基酸、有机酸和维生素。与桑叶育蚕相比,饲料育蚕血淋巴中,硫胺素等4种维生素含量显著下降,它们与59个差异代谢物质构成了众多的edges。甲硫氨酸亚砜等15种氨基酸及其代谢物含量显著升高,同时甲硫氨酸和赖氨酸等6种必需和非必需氨基酸的含量显著下降。组成丝蛋白最主要的甘氨酸,丙氨酸,天冬酰胺和丝氨酸含量出现了不一致的显著下调或上调变化。与此同时,由氨基酸形成尿酸和尿素的代谢通路关键物质含量显著升高,血淋巴中出现尿酸和尿素富集。另一方面,哌啶酸和奎尼酸等有机酸的含量显著下降,碳水化合物和脂类代谢水平,以及胆固醇水平都有低于桑叶育蚕的趋势。本文还筛选出10种雄性优势代谢物,29种与饲料有关的性别间差异代谢物,为进一步研究家蚕性别间对饲料育适应性差异机制提供了线索和靶标。
氢气是一种清洁、可再生能源,电催化水分解是制氢的重要手段。在电解制氢系统中,低成本、高效、高稳定性催化剂的研发是目前的研究热点。第一过渡系金属铁钴镍由于其价格低,催化效果好备受人们关注。本文在发现镍钴氢氧化物具有良好的析氢反应活性的基础上,为了进步提高催化剂的析氢效果以泡沫镍为基板通过循环伏安法电沉积镍钴铜三元金属氢氧化物复合材料（NiCoCu/NF）,研究了不同的Cu浓度的添加对催化剂析氢效果的影响。在优化条件下,制备的NiCoCu/NF电极表面呈现交织互联的纳米片状结构（Fig.1a）。在电流密度为10和100mA cm时,其催化析氢所需的过电势仅为54与183 m V（Fig.1b）,远远低于文献报道。这是因为交错的纳米片提高了电化学活性面积,促进了析氢反应中质子的转移及气泡的溢出,提高了反应活性。同时,间歇性催化水分解过程中,NiCoCu/NF在高电流密度下其析氢过电位基本保持不变,具有优异的稳定性。与商业Pt/C相比,因其成本低、稳定性好,有望取代贵金属应用于大规模工业生产。
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