自动对焦算法评估线虫脂滴图像的研究

自动对焦是实现线虫自动化筛选的一个重要步骤．在光学显微镜系统中,通过采集同一个视野下不同焦面的图像,再通过清晰度评价函数对这些图像进行运算,得到的最大值被认为是最佳对焦位置．在本研究中,对16种常用的自动对焦算法以及最近提出的一些算法进行了评估,通过评估找出最适合线虫脂滴图像的自动对焦算法,从而搭建一套线虫脂滴自动化筛选系统．同时就对焦精度、运算时间、抗噪声能力、对焦曲线等特征进行了分析评价,结果表明,大多数算法对线虫脂滴图像都有较好的表现,特别是绝对Tenengrad算法在对焦精度上有最好的表现,我们将优选该算法应用到线虫脂滴自动化筛选系统中．     

间充质干细胞生长汇合度自动分析算法研究

细胞生长汇合度是细胞体外培养环节中的重要参数。目前的细胞汇合度评估方法主要依靠人工,其结果效率低、精度差,且主观性强。图像处理技术具有快速、准确、自动化程度高等优点,在生物医学领域应用日益广泛,用来分析细胞汇合度可以在很大程度上提高检测效率和客观准确性。该文提出的贴壁细胞生长汇合度自动分析算法首先运用灰度形态学的高低帽变换组合与背景减除相结合的预处理增强图像对比度,然后运用改进的K-Means聚类算法将前景和背景进行粗略地区分,最后通过面积滤波和二值形态学的算法组合对图像进行后处理,实现前景和背景的良好区分并计算细胞汇合度。实验结果显示,该算法准确性较高,可有效替代传统人工方法对细胞汇合度进行自动检测。     

相对特征在昆虫目级阶元图像自动鉴定中的应用

应用计算机图像技术并结合昆虫分类学原理,设计和开发了一套"昆虫目级阶元标本图像自动鉴定系统",提出了一组基于昆虫标本图像的相对特征,并通过前馈人工神经网络方法进行鉴定测试.测试结果表明,相对特征应用于昆虫目级阶元图像的自动鉴定是有效的,在对7个常见昆虫目的测试中,系统表现出良好的准确性和稳定性,最高正确识别率可以达到95%.     

一种调控脂解的重要蛋白——围脂滴蛋白(Perilipin)

围脂滴蛋白（perilipin）是脂滴相关蛋白家族的核心成员之一,是定位于脂滴表面的高磷酸化的蛋白,对脂肪组织中甘油三酯的代谢有双重调节作用,既可通过阻止脂肪酶接近脂滴降低基础状态下的脂解,又可促进激素刺激的脂肪分解.Perilipin在脂代谢中发挥重要作用,其表达调控可能与肥胖及其相关代谢疾病如糖尿病、胰岛素抵抗等有重要关系.本文主要介绍了perilipin的发现、命名、结构特征以及激素和转录因子对perilipin的调控,并阐述了其与相关脂肪酶间的相互作用.目前的研究主要集中于围脂滴蛋白（perilipin）和激素敏感脂肪酶（HSL）之间,与新近发现的脂肪酶脂肪三酰甘油脂酶（ATGL）的相互作用则有待于进一步研究.     

Fsp27通过抑制HSL的脂滴定位调控脂肪水解

Fsp27是CIDE蛋白家族的一员,其特异性地在脂肪组织中表达并定位于脂滴表面,促进脂滴融合增大和脂肪积累.Fsp27敲除小鼠表现出胰岛素敏感性增强,有较高的能量消耗,并且可以抵抗高脂食物引起的肥胖,但Fsp27是否直接参与脂肪水解的调控过程并不清楚.本研究发现,在3T3-L1脂肪细胞中基因沉默Fsp27导致脂肪水解速率上升,并且这种上升是由激素敏感型脂肪酶(HSL)所介导.进一步在3T3-L1前脂肪细胞中过表达Fsp27以及HSL,对其定位的观察结果显示,Fsp27可以显著地抑制HSL在脂滴表面的定位.本研究表明,在脂肪组织中,Fsp27能够直接影响HSL在脂滴表面的定位,进而抑制脂肪水解速率,导致脂类积累.     

蓝猪耳花药发育中多糖和脂滴的组织化学研究

对蓝猪耳花药发育中营养物质的分布和转化过程进行组织化学研究,结果表明:在造孢细胞时期,药壁细胞没有营养物质的积累,但在造孢细胞中有少量的脂滴;在小孢子母细胞时期,表皮细胞中出现淀粉粒,而在绒毡层细胞中出现脂滴,小孢子母细胞中也有脂滴的分布;在四分体时期,四分体小孢子中出现淀粉粒,绒毡层细胞脂滴增加;在小孢子早期,药室内壁细胞中出现淀粉粒,绒毡层继续积累脂滴,而小孢子中开始出现脂滴;到小孢子晚期,绒毡层细胞降解,细胞残留物中出现较多脂滴;在二胞花粉早期,花粉中的大液泡消失,花粉开始积累淀粉粒;在即将开花的成熟花粉中则积累了大量的脂滴和少量的淀粉粒.蓝猪耳花药发育中多糖和脂滴两种营养物质的积累和分布具有一定的时、空特点,反映出花药发育中营养物质积累的规律.     

血清及BSA对牛体外受精胚胎发育过程超微结构影响的研究

本研究将牛IVF胚胎分别在SOF FCS、SOF BSA和SOF PVA三种培养系统内进行培养,然后分别取三个系统中发育到原核期、2细胞、4细胞、8细胞、桑椹胚和囊胚阶段的胚胎进行透射电镜的观察,了解培养系统中血清和BSA的添加与否对胚胎发育过程中细胞内脂滴、细胞连接、细胞凋亡和微绒毛发育的影响。观察结果表明：各培养系统胚胎的细胞质中均存在大量的脂滴,表明外培养系统是造成脂滴积累的主要原因;血清的添加不会进一步促进脂滴的大量积累,反而可以避免多个脂滴聚合成更大的脂滴。三种培养系统条件下胚胎细胞连接无显著差异。培养系统中添加FCS或BSA时,桑椹胚期以后的胚胎细胞中存在凋亡小体,表明血清成分是引起细胞凋亡的重要原因。培养系统中血清成分的缺乏会影响胚胎表面微绒毛的发育。     

根据植物茎叶图像模拟根系图像的人工神经网络算法

以内蒙古野生甘草产区为试验地,采用图像关联的小波－神经网络综合算法建立了甘草茎叶－根系图像联结的BP人工神经网络模型。该模型具有运算速度快,易于处理复杂图像数据的特点。通过植物茎叶图像对根系图像的模拟,实现块茎植物生物量数量化评估和农作物估产。     

基于配准的插值

断层间图像插值是三维重建的一个关键步骤,因为图像上像素之间的间隔常常小于断层图像之间的距离,而在三维重建需要它们有一致的分辨率.由于是同模态断层图像层间插值,对于解决同模态弹性配准问题,Thirion的demons算法比较适合.所以配准采用Demons方法.Demons算法先判断出待配准图像上各个象素点的运动方法,通过对各个象素点的移动来实现非刚性配准.在这个算法中,每张图像都被视为同灰度值轮廓的集合.该算法可以应用于精度要求比较高的体数据插值重建过程.     

化学饱和法脂肪抑制技术在上腹部MRCP 成像中的应用

目的:探讨化学饱和法脂肪抑制技术在上腹部磁共振检查中的应用。材料与方法:使用的机器为美国马可尼公司生产的Elips 1.5T磁共振成像仪,常规检查上腹部病人,研究对象的条件:在自动匀场时出现单水峰的位置与Y轴不重叠,选择40例病人做两次扫描,第一次是匀场自动完成后进行扫描;第二次是在匀场时通过人为的干预,使得FID最大的水峰调整到Y轴上,提交后进行扫描,对40例的图像进行自配对,比较压脂图像质量。结果:压脂序列图像:自动匀场完成后重T2加权T2/C薄层图像均含有脂肪信号,经最大信号投影重建胰胆管图像也含有脂肪信号,整体图像对比度差;经人工干预手动调节使水峰的最高点与Y轴重叠,扫描所得图像不含脂肪信号。结论:快速动态自动匀场可以使MRI图像质量得到显著改善,在自动匀场时通过人工的干预可获得高质量的压脂图像是必需的。     

线虫生防细菌W3对线虫侵染活性的测定

目的:筛选以体壁穿透方式进入线虫体内而引起宿主致病的杀线虫细菌,为开发新的植物寄生线虫生防战略奠定基础.方法:通过毒性测试和平板法筛选杀线虫细菌,利用显微镜和扫描电镜研究观察细菌对线虫的作用方式和侵染过程.结果:筛选获得的杀线虫细菌菌株W3具有明显的侵染活性.生测结果表明,细菌培养上清液和上清蛋白粗提物对腐生线虫致死率分别达到95%和100%.在平板测试中,测试线虫体壁被严重破坏,在48h内超过80%的线虫被杀死和降解.扫描电镜观察可以明显的看到细菌穿透线虫体壁后在线虫体壁上留下的孔.结论:细菌W3具有显著的杀线虫活性和线虫体壁降解活性,其杀线虫活性物质主要存在于细菌培养上清液中.     

基于目标颜色基及梯度方向匹配的菌落分割计数算法

【目的】通过菌落测试片提取菌落并计数,在农业、食品业、医疗卫生等领域中是一项常用且重要的工作。目前,菌落自动计数算法大都是以菌落培养皿为主要工作对象,对菌落测试片适用性较差。另外,目前相关技术在常规的粘连物体分割中有着较好的效果,但在菌落分割计数中,由于菌落本身的形态特征,对粘连菌落分割计数的效果尚不够精准。【方法】为解决此类问题,本文提出一种基于目标颜色基及梯度方向匹配的菌落分割计数算法。首先利用图像中菌落的颜色特征作为基,将图像转换到基空间内,以增强菌落与背景之间的差异,其次利用菌落图像的梯度幅值特征对梯度方向进行滤波,然后通过梯度方向进行匹配,进而将粘连的菌落分割,最后利用非极大值抑制的方法筛选出菌落并计数。【结果】经试验,本研究算法的计数精度可达98.00%,能够满足实际需求。【结论】在针对菌落的目标分割计数中,本研究算法不仅计数精度高,而且具有较好的鲁棒性,在对不同厂家的菌落总数测试片菌落分割计数中均有优异效果;然而在对大面积目标的检测分割中算法的准确率会有所下降,因此,该算法更适合于菌落等小目标的检测分割。     

高内涵脂滴三维影像定量分析研究细胞内的脂质储存

摘要 目的：研究细胞内脂滴含量的变化对肥胖、糖尿病等代谢性疾病发生发展的影响。方法：建立高内涵脂滴三维成像和定量分析系统,获得脂滴三维动态表型参数,例如细胞内脂滴的总体积量、脂滴平均体积、单一细胞内脂滴平均数量等指标。选择HeLa、AML-12、COS-7和3T3-L1四种细胞系进行油酸、基因沉默、酶活性抑制剂的处理,量化处理后四种细胞内的脂滴数量与大小的表型差异。结果：在加入油酸情况下,细胞随油酸浓度增加而生成更多、更大的脂滴,但AML-12细胞只有展现增加脂滴数量的变化表型;在HeLa细胞中进行19种中性脂合成通路上关键基因的转录表达沉默,发现需要同时双敲降两种甘油三酯合成酶DGAT1和DGAT2才能显着降低细胞内脂滴总体积储存量,但在COS-7细胞中只需要单敲降DGAT1即可降低脂滴存量;进一步使用了DGAT1/2抑制剂处理四种细胞后,发现对抑制剂响应可区分为两类细胞分组（HeLa、AML-12与COS-7、3T3-L1）的脂滴存量表型差异,其原因是DGAT1和DGAT2的转录表达谱在这两类细胞分组中的不同。结论：建立了高内涵脂滴三维成像和定量分析系统,量化了四种细胞系的脂滴数量与大小的表型差异,揭示了细胞的脂滴脂储存方式与蛋白酶表达谱的关系。     

基于MIP图像拼接系统的大型古生物化石数字化应用研究

在大型古生物化石数字化过程中,为了充分展示化石的细节信息,往往需要拍摄大量的图像。为了实现大型古生物化石数字化数据的完整性,需要对这些大量的图像进行精密的图像拼接处理。基于这种应用需求的前提下,本文在自主研发的Mosaic of Image Program(MIP)图像拼接系统的基础上,对高精度的相机检校、畸变检校及改正和拼接缝的保真处理等方面进行研究,形成系统的古生物化石彩色合成影像数字化流程。在宜州化石馆的实际处理中,完成了杨氏锦州龙、蜥脚类恐龙、孔子鸟等大型古生物化石的数字化,几何失真小于0.36mm(畸变矫正精度优于1像元,拼接精度优于2像元,像片分辨率0.12mm)。同时采用基于SIFT的自动辐射归一化处理算法对拼接影像进行辐射均衡处理,矫正拼接影像辐射亮度的不均衡。     

基于MIP图像拼接系统的大型古生物化石数字化应用研究北大核心CSCD

在大型古生物化石数字化过程中,为了充分展示化石的细节信息,往往需要拍摄大量的图像。为了实现大型古生物化石数字化数据的完整性,需要对这些大量的图像进行精密的图像拼接处理。基于这种应用需求的前提下,本文在自主研发的Mosaic of Image Program(MIP)图像拼接系统的基础上,对高精度的相机检校、畸变检校及改正和拼接缝的保真处理等方面进行研究,形成系统的古生物化石彩色合成影像数字化流程。在宜州化石馆的实际处理中,完成了杨氏锦州龙、蜥脚类恐龙、孔子鸟等大型古生物化石的数字化,几何失真小于0.36mm(畸变矫正精度优于1像元,拼接精度优于2像元,像片分辨率0.12mm)。同时采用基于SIFT的自动辐射归一化处理算法对拼接影像进行辐射均衡处理,矫正拼接影像辐射亮度的不均衡。     

三江源大型食草动物数量无人机自动监测方法

应用无人机进行动物调查的研究越来越多,但是缺乏有效的自动处理图像方法,使得目视解释的工作量较大。为研究快速与准确估算三江源区域大型食草动物数量的方法,本文使用两种无人机进行7个站点的遥感影像采集。首先对无人机影像进行灰度化,使矩阵维数下降但梯度信息仍然保留,使运算速度大幅度提高;其次对影像开展高斯滤波,高斯滤波将数据进行能量转化,排除掉属于低能量部分的噪声;第三开展阈值处理得到二值化图像;采用样本中动物形态学特征开展形态运算,先用开运算消除小物体尽可能排除干扰,同时不误删牲畜,再用闭运算排除小型黑洞将同一对象连通不重复计数;最后从二值图像中检索轮廓,并返回检测到的轮廓的个数;从而自动获得主要大型食草动物物种数量与空间分布。精度检验方法为手工计数与自动计数结果比较,相对误差3.1%~6.5%,大多数情况均可达到此水平。采用计算机自动处理图像后,每张图像处理和计数的平均时间小于3 s。无人机影像的自动处理方法可为今后大规模进行藏羊、牦牛、西藏野驴和藏原羚等动物调查提供一种有效、可靠的技术途径。     

脂滴与心力衰竭的研究进展

脂滴(LDs)是脂肪组织的基本单位,广泛存在于真核生物胞浆中,其表面覆盖以Perilipin 1(Plin1)为主的脂滴包被蛋白,在脂滴表面发挥屏障作用,保护脂滴内部甘油三酯及胆固醇酯免受胞浆中脂肪酶分解。近年来研究表明脂滴与心力衰竭关联密切,脂滴包被蛋白缺失可引起机体脂质代谢异常,进而引起心肌细胞结构改变,最终导致心力衰竭发生。这些研究为认识脂滴与心力衰竭间关系提供了依据,本文将脂滴与心力衰竭的研究进展进行归纳。     

巴戟天花药发育过程中多糖和脂滴分布特征

巴戟天花药发育中多糖和脂滴类物质的分布呈现一定的规律：减数分裂之前,花药壁的绒毡层细胞中有少量脂滴,其他细胞中脂滴和淀粉粒都很少。四分体时期,四分体小孢子中开始出现脂滴,绒毡层细胞中的脂滴较以前增加,其他细胞中的脂滴和淀粉粒仍然很少。小孢子早期,游离小孢子在其表面形成了花粉外壁,靠外壁下方有一层周缘分布的多糖物质。绒毡层细胞中的脂滴明显减少。发育晚期的小孢子中形成一个大液泡,细胞质中出现淀粉粒;同时在药壁和药隔组织中也出现了淀粉粒。此时绒毡层退化。在二胞花粉早期,花粉中积累了大量淀粉粒和一些脂滴。但在成熟的花粉中（二胞花粉晚期）,淀粉粒消失,只有一定数量的脂滴保留。巴戟天成熟花粉中积累的营养物质主要为脂滴。     

海南岛中南部热带雨林杀秀丽隐杆线虫Bt菌株筛选

植物寄生线虫对全世界的农作物造成了严重破坏并且难以防治,迫切需要开发高效并对环境友好的生物防治策略.本研究从海南中南部的尖峰岭、五指山、大里山、鹦哥岭热带雨林共采集1613份土壤样品,筛选分离出芽孢杆菌4399份,鉴定出Bt分离株224株,Bt菌株的分离率为5.09％.以模式生物秀丽隐杆线虫作为生物测定的靶标,筛选鉴定6株Bt菌株芽孢期蛋白对秀丽隐杆线虫有较好的杀虫活性.本研究在国内是首次对海南岛热带雨林杀线虫细菌资源进行调查,获得的杀线虫Bt菌株将来有可能进一步应用于植物线虫的生物防治.     

骨骼肌细胞中UBXD8的敲除及其对脂质代谢的影响

UBXD8是能与p97/VCP相互作用共同参与内质网相关的泛素化后蛋白质降解过程的膜蛋白.新近的脂滴蛋白质组学研究表明UBXD8能够定位到脂滴上,同时有研究表明UBXD8调控甘油三酯的代谢.但是UBXD8调控甘油三酯代谢的分子机制并不清楚.因此我们采用改良的CRISPR/Cas9技术敲除小鼠成骨骼肌细胞C2C12中的UBXD8.从筛选出来的26个可能的UBXD8敲除单克隆细胞系中鉴定获得了2个确切的UBXD8敲除单克隆细胞系.研究表明,敲除UBXD8没有显著改变脂滴上蛋白质的分布,但敲除UBXD8增加了细胞内中性脂的累积.同时敲除UBXD8可缓解棕榈酸引起的胰岛素抵抗和抵抗棕榈酸引起的细胞凋亡.当在敲除UBXD8的细胞中重新过表达UBXD8后,细胞再次出现了棕榈酸引起的胰岛素抵抗及细胞凋亡.这些数据表明UBXD8在细胞脂质代谢及其异常所引起的胰岛素信号和细胞凋亡中起着十分重要的作用.