基于卷积神经网络的大肠杆菌启动子预测

目的 基于位点特异性打分矩阵（position-specific scoring matrices,PSSM）的预测模型已经取得了良好的效果,基于PSSM的各种优化方法也在不断发展,但准确率相对较低,为了进一步提高预测准确率,本文基于卷积神经网络（convolutional neural networks,CNN）算法做了进一步研究。方法 采用PSSM将启动子序列处理成数值矩阵,通过CNN算法进行分类。大肠杆菌K-12（Escherichia coli K-12,E.coli K-12,下文简称大肠杆菌）的Sigma38、Sigma54和Sigma70 3种启动子序列被作为正集,编码（Coding）区和非编码（Non-coding）区的序列为负集。结果 在预测大肠杆菌启动子的二分类中,准确率达到99%,启动子预测的成功率接近100%;在对Sigma38、Sigma54、Sigma70 3种启动子的三分类中,预测准确率为98%,并且针对每一种序列的预测准确率均可以达到98%以上。最后,本文以Sigma38、Sigma54、Sigma70 3种启动子分别和Coding区或者Non-coding区序列做四分类,预测得到的准确性为0.98,对3种Sigma启动子均衡样本的十交叉检验预测精度均可以达到0.95以上,海明距离为0.016,Kappa系数为0.97。结论 相较于支持向量机（support vector machine,SVM）等其他分类算法,CNN分类算法更具优势,并且基于CNN的分类优势,编码方式亦可以得到简化。     

四川卧龙国家级自然保护区三种高山同域鸡形目鸟类的时空生态位比较

高海拔山区气候条件恶劣, 资源匮乏, 探究同域分布的近缘物种如何利用有限的资源以实现稳定共存, 对于了解高山生态系统生物多样性格局的形成和维持机制具有重要意义。鸡形目鸟类飞行能力弱, 属于典型的地栖物种, 生态位空间相对狭窄, 可能面临更高的种间竞争压力。本研究旨在比较几种同域分布的鸡形目鸟类的时空生态位, 为了解高山生态系统同域物种的共存机制提供新的研究案例。2020年4-9月, 研究人员在四川卧龙国家级自然保护区海拔3,300-4,200 m的高山区域进行了野外调查, 通过样线法和样方法对鸡形目鸟类群落优势物种绿尾虹雉(Lophophorus lhuysii)、雉鹑(Tetraophasis obscurus)和雪鹑(Lerwa lerwa)繁殖期的微生境进行调查, 使用红外相机对其活动节律进行监测, 并运用核密度估计法从微生境利用和日活动节律两个生态维度进行了种间生态位比较。结果显示, 雪鹑在微生境利用和日活动节律上均与其他两个物种存在显著差异。绿尾虹雉与雉鹑在微生境的利用上具有相似偏好; 但绿尾虹雉的早活动高峰晚于雉鹑, 晚活动高峰早于雉鹑, 表现出显著的种间日活动节律差异; 然而, 整合两个维度后, 绿尾虹雉和雉鹑的整体生态位仍然高度重叠, 没有显著分化。本研究表明高山鸡形目物种间的生态位分化体现于多个不同的生态维度, 并且不同物种之间的分化方式有所差异。在空间和时间生态位上的显著分化使雪鹑与同域物种间的竞争压力相对较小, 有利于其实现稳定共存。而绿尾虹雉与雉鹑的整体生态位高度重叠, 建议进一步对其食性开展研究, 探讨营养生态位上的潜在种间分化。     

不同产地苦楝苗期生长节律研究

苦楝在我国分布广泛,具有丰富的遗传变异性。为进一步做好苦楝种源筛选和良种选育工作,该文对不同产地苦楝实生苗生长性状和各阶段的生长特点进行了比较分析,初步揭示了苦楝苗期生长规律。以15个产地的1年生实生苗为试材,对苗高、地径、复叶生长及生物量积累等生长性状进行了观测分析,并用Logistics方程对生长节律进行了拟合。结果表明:(1)不同产地苦楝苗高、地径生长差异均达显著水平,根生物量、茎生物量及复叶相关性状差异均达极显著性水平;(2)苗高和地径生长均呈现慢-快-慢的S型生长规律,且均存在2次生长高峰,与苗高生长高峰出现时间相比,地径生长高峰出现时间较晚;(3)Logistic拟合方程的R²为0.976～0.994,均达到极显著相关水平,说明可用Logistic方程拟合苦楝的生长节律;(4)总体上地径速生期较苗高速生期长20～30 d,北方产地苗高和地径进入速生期和结束速生期的时间均早于南方产地,速生期苗高和地径累积生长量均超过总生长量的60%;(5)各生长指标均与纬度负相关,苗高、生物量及复叶面积与经度正相关,其他指标与经度负相关。综上结果表明,苦楝为全期生长型树种,各生长性状在产地间达显著差异水平,生长受纬度和经度双重控制,以纬度控制为主。     

发酵豆粕替代鱼粉对大口黑鲈幼鱼生长、脂质代谢、血清非特异性免疫及肠道菌群的影响

为探讨发酵豆粕替代鱼粉对大口黑鲈(Micropterus salmoides)幼鱼生长、脂质代谢、血清非特异性免疫及肠道菌群的影响, 试验在基础饲料中用发酵豆粕分别替代0、10%、20%、30%和40%鱼粉, 用晶体氨基酸平衡各组间蛋氨酸与赖氨酸的差异, 配制成共5种等氮等能(CP47%, GE19 MJ/kg)的试验饲料, 分别为FM、FSM10、FSM20、FSM30和FSM40。将初始体重为(22.05±0.09) g的大口黑鲈随机分成5组, 每组设3个重复, 养殖58d。生长试验结果表明: 各组之间增重率(WGR)、特定生长率(SGR)、肥满度(CF)、肝体比(HSI)和脏体比(VSI)均无显著差异(P>0.05), 但替代组饲料系数(FCR)均显著高于FM对照组(P<0.05), FSM40组的存活率(SR)和干物质表观消化率(ADDM)显著低于其余各组(P<0.05)。脂质代谢方面结果显示, FSM30和FSM40组的血清甘油三酯(TG)水平显著低于FM对照组(P<0.05), FSM40组的血清总胆固醇(T-CHO)水平显著低于FM对照组(P<0.05)。血清非特异性免疫方面结果表明, FSM40组的溶菌酶(LZM)和超氧化物歧化酶(SOD)活性有显著增加的变化(P<0.05)。对肠道菌群进行了Illumina Mi Seq高通量测序分析, 结果表明: 各组肠道菌群的Alpha多样性指数(Sobs、Shannon、Simpson、Ace和Chao)无显著差异(P>0.05), 但OTU数量发生了变化。在门水平上, 优势菌群为软壁菌门(Tenericutes)、变形菌门(Proteobacteria)和梭杆菌门(Fusobacteria); 而属水平上, 优势菌群为支原菌属(Mycoplama)、邻单胞菌属(Plesiomonas)和鲸杆菌属(Cetobacterium)。FSM20组与FM对照组相比, 软壁菌门和支原菌属的相对丰度显著提高(P<0.05), 变形菌门和邻单胞菌属的相对丰度显著降低(P<0.05)。综上所述, 在试验条件下, 大口黑鲈饲料中发酵豆粕替代20%鱼粉不会对大口黑鲈幼鱼生长、脂质代谢、血清非特异性免疫及肠道菌群多样性造成负面影响, 且能显著降低肠道中邻单胞菌属在内的有害菌的相对丰度, 因此, 发酵豆粕替代鱼粉的适宜比例为20%。     

综述与专论: 针对严重急性呼吸综合征冠状病毒2变异株Omicron的疫苗研究进展

2021年底,严重急性呼吸综合征冠状病毒2 Omicron变异株迅速取代Delta突变株在世界范围内广泛流行,其S蛋白具有36个位点突变,导致致病力和传播力发生明显变化,并且具备了免疫逃逸的能力。疫苗接种是目前疫情防控最普适的手段,研究发现,现有疫苗针对Omicron突变株的保护效果明显下降。新的免疫策略或特异性疫苗/多价疫苗针对Omicron有效性的评估均需要动物模型的支撑。在实验室条件下,利用动物模型进行活病毒攻击实验,是在体内验证保护性中和抗体、疫苗有效性的关键技术手段,本文将从动物模型方向综述国内外针对Omicron变异株的疫苗研究进展。     

大型浅水湖泊鄱阳湖湿地微生物的研究现状

鄱阳湖是我国第一大淡水湖泊,同时也是一个典型的季节性通江浅水湖泊,独特的水文特征和多样的湿地景观类型形成了复杂多样的微生物群落。本文综述了鄱阳湖水文节律、营养盐及重金属含量对湖泊微生物群落组成的影响,以及水位高程和湿地围垦对鄱阳湖湿地土壤微生物分布特征的影响,同时还探讨了未来湖泊湿地微生物的研究方向和鄱阳湖所拥有的独特研究条件,以期为未来湖泊微生物研究提供重要参考。     

感觉神经放电中的随机共振现象和噪声的作用

随机共振现象是非线性系统中普遍存在的自然现象 ,其中 ,噪声可以帮助检测弱信号而不是淹没弱信号。本文介绍了感觉神经放电活动中的随机共振现象和产生的机制 ,揭示了神经系统利用噪声检测弱信号的机制 ,并提出了随机共振在神经系统信息处理中的可能作用。     

白细胞介素-2对心脏节律的作用及其机制的研究

目的：探讨白细胞介素－2（1L－2）对心脏节律作用及其可能机制。方法：采用体外培养乳鼠心肌细胞模型和离体人鼠灌流心脏模型,观察培养的心肌细胞搏动频率和离体心脏心率及节律。结果：①2.5-200u/ml的IL－2呈浓度依赖性地降低心肌细胞的搏动频率。②50u/ml的IL-2明显增加离体心脏心率和室性早搏个数。③propranolol预处理可取消50u/mlIL-2的离体心脏作用。④热失活IL－2对培养的心肌细胞搏动频率和离体心脏心率和心律都无显著作用。结论：IL－2可直接制培养心肌自律性,其对离体心脏的正性变时和致心律失常作用可能由内源性作茶酚胺介导。     

神经颗粒素:一种脑特异性蛋白质

神经颗粒素(Neurogrann,Ng)是一种新发现的由78个氨基酸组成的脑特异性蛋白,主要分布于人类或动物的大脑皮层、海马和嗅球等脑区的神经突触后。作为Calpacitin蛋白家族中的一员,Ng是蛋白激酶C的天然作用底物及钙调蛋白(CaM)的储库。在生理状态下,Ng与CaM结合形成复合体,而在蛋白激酶C或氧化剂的作用下,Ng可被磷酸化、氧化及谷胱甘肽化等化学修饰,降低其与CaM的亲和力,从而参与对CaM及CaM-激活的蛋白酶,如CaM-依赖性NO合酶、CaM-依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)及CaM-依赖性腺苷酸环化酶的调节。同时,由于CaM-依赖性蛋白酶大多参与长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)的诱导,并且Ng的基因表达和蛋白质合成与神经元的突触形成、分化同步,因此,Ng可能在学习、记忆、神经系统发育(可塑性)等生理性变化中具有重要作用。此外,一些研究表明,Ng还可能参与甲状腺机能减退、睡眠剥夺、衰老及脑低氧预适应等病理生理学变化所造成的神经系统功能的改变。     

金毛弓背蚁的巢穴结构、头宽频数分布及活动节律

对金毛弓背蚁Camponotus tonkinus Santschi的巢穴结构、工蚁头宽频数特征及巢外活动节律作了系统的观察和分析。发现金毛弓背蚁地下巢穴极为复杂,有纵横交错的通道系统和众多的小室,蚁后室位于巢穴底部,工蚁的头宽为连续性,范围在1.05-3.85mm,频数分布为不对称的单峰,头宽在1.4～2.Omm的个体最多,占总数的72.7%,晴朗天气里工蚁出入巢活动在上午和下午各有一个高峰,中午随温度升高金毛弓背蚁外出活动进入低谷.