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。     

土壤可溶性有机氮研究进展

可溶性有机氮(SON)和无机氮是陆地生态系统氮循环过程中重要的氮素形态,互为“源”和“汇”。陆地生态系统中氮素和其他营养元素的矿化、固持、淋溶和植物吸收均与SON有密切的联系。SON在土壤物质循环和养分流动等动态过程中的作用越来越受到关注,已成为生态学、环境学、土壤学、水文学等研究领域的热点之一。本文综述了国内外对土壤SON的研究进展,包括SON的定义和测定、SON库容大小和组成、植物和微生物对SON的吸收利用、SON来源及其影响因素、SON在土壤中的转化运移和淋失等。综合国内外研究结果发现,土壤SON是一个复杂的多组分可溶性有机物的混合物,主要为难降解的物质(惰性成分),能快速矿化分解的物质(活性成分)占比较低。由于惰性成分和活性成分在周转速率上的差异,SON在生态系统氮循环中的地位不能完全通过SON的容量特征来反映。因此,为了更准确地反映SON在氮周转、氮吸收和氮流失中的作用,未来需要创新研究方法并对SON组分加以区分:研究SON在氮转化和氮吸收中的作用时,重点关注SON中的活性成分;研究SON在氮淋溶径流损失中的贡献时,则重点关注SON中的惰性成分。     

互花米草入侵对红树林底栖甲壳动物和鱼类功能群及生态位的影响

为了解互花米草入侵对红树林湿地生态系统底栖甲壳动物和鱼类的影响,本研究利用地笼方式于2020年8月、2021年1月和4月对福建漳江口2个原生红树林样地(白骨壤和秋茄)、2个互花米草入侵样地以及1个光滩样地的底栖甲壳动物和鱼类进行采样调查。采用相对重要性指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数分析底栖甲壳动物和鱼类的优势种及物种多样性,统计其功能群,并计算其生态位宽度和生态位重叠指数。结果表明: 3个季节共采集到底栖甲壳动物和鱼类种类37种,隶属于2门2纲8目17科,其中大多数为暖水性和广盐性物种,且以肉食性和杂食性功能群为主。双因素方差分析和非度量多维尺度分析结果表明,相比光滩,互花米草入侵后,底栖甲壳动物和鱼类的群落多样性指数变化不显著,但功能群发生了显著变化,浮游生物食性功能群以及肉食性和植食性功能群物种均有一定程度的增加。相比红树林样地,互花米草样地内底栖甲壳动物和鱼类物种丰富度更高。优势物种的时空生态位宽度变化范围在0～1.4186,其中棱鮻最高(1.4186),其次是中华乌塘鳢(1.0168)、刀额新对虾(0.9469)、脊尾白虾(0.8922)。     

贵州省典型汞铊矿区周边农田土壤跳虫群落特征

大量的采矿活动导致矿区周边土壤重金属污染, 严重危害土壤生物安全。汞、铊等重金属元素毒性强, 相关污染的土壤生态风险鲜有研究。跳虫作为土壤环境变化指示生物, 能很好地反映土壤质量的健康状况。本研究以贵州省某汞铊矿区周边的农田土壤为研究对象, 按离矿区距离和作物类型设置4个采样区, 每个采样区种植2种作物, 每种作物农田设置3个样方。研究土壤跳虫群落结构和多样性及其影响因子。结果表明, 调查区内跳虫平均密度为12,000 ind./m²; 采样区距离矿区越近, 土壤重金属污染程度越大, 综合污染指数越高, 跳虫种数、密度、多样性和丰富度指数均呈先增加再降低的趋势; 环境因子分析表明重金属显著影响跳虫群落结构: Folsomides americanus、Isotomiella minor和Protaphorura encarpatus数量与汞、铊和砷含量呈负相关。高有机质含量能缓解重金属对土壤跳虫的影响, 但作物类型(玉米与薏仁)对土壤跳虫群落结构的影响无显著差异。本研究结果表明土壤有机质或能反向调节重金属污染对土壤跳虫群落的影响。     

金属离子胁迫对Sphingomonas sp. Y2降解壬基酚聚氧乙烯醚特性的影响

壬基酚聚氧乙烯醚（NEPOs）是全球应用量最大的非离子型表面活性剂之一,具有环境雌激素毒性。NPEOs的中间代谢产物种类多、难降解,且毒性远高于其母系化合物。为研究金属离子对功能微生物Sphingomonas sp. Y2降解NPEOs特性的影响,分析了金属离子的最低抑制浓度（MIC）、细菌形态、NPEOs降解效率及代谢产物组成等变化。结果显示,菌株Y2对多种金属离子具有耐受性,在重金属培养基中对Mn²⁺、Zn²⁺具有较高的耐受性,MIC分别为500、90 mg/L;在500 mg/L Mn²⁺胁迫下,菌株Y2对NPEOs降解率为100.00%（3 d）;在90 mg/L Zn²⁺胁迫下,菌株Y2对NPEOs的降解率为20.62%（5 d）;两种离子双重胁迫下NPEOs降解率为15.65%（5 d）;Mn²⁺胁迫下菌株Y2细胞表面结构和形态发生明显变化,且改变了NPEOs代谢产物中组分的含量组成,其中短链NPEOs与短链壬基酚聚氧乙烯酸（NPECs）的比例为0.68,与对照相比,抑制/减缓了短链NPEOs的羧化反应。结果表明,菌株Sphingomonas sp. Y2对多种金属离子具有耐受性,Mn²⁺胁迫对细胞表面超微结构及NPEOs中间代谢产物组分组成产生显著影响。该研究将为表面活性剂类污染物的生物降解及相应代谢产物在环境中的毒性评价提供理论依据。     

温度对取食玉米籽粒桃蛀螟生长发育、存活和生殖的影响

为了明确不同温度对取食玉米籽粒桃蛀螟生长发育、存活和生殖的影响,本研究依据年龄-龄期两性生命表理论计算了在21、24、27和30 ℃下取食玉米籽粒的桃蛀螟种群的生命表参数,并基于这些参数预测了未来80 d的种群动态。结果表明: 在21、24、27和30 ℃下桃蛀螟均能完成1个世代,随着温度升高,各阶段的发育历期缩短,且温度间差异显著。24 ℃下的平均单雌产卵量最高(116.7粒),成虫前期存活率最高(84.7%),雌虫占比最高(0.46),均显著高于其他温度。24、27、30 ℃下种群的内禀增长率分别为0.1059、0.1101、0.1045 d^-1,周限增长率分别为1.1117、1.1164、1.1102 d^-1,处理间差异不显著,但均显著高于21 ℃处理。21、24、27和30 ℃下的净增殖率(R₀)分别为17.3、53.7、36.9、19.8个后代个体,其中24 ℃时的R₀最高且显著高于其他温度处理。表明桃蛀螟种群在24～27 ℃下的存活率高、繁殖力大、雌性占比较高,是其生长发育、生存和繁殖的适合温度。     

海州湾春季短蛸的栖息分布特征及其与环境因子的关系

近年来,我国近海多种重要渔业资源处于不同程度的衰退状态,而短蛸具有生命周期短、生长迅速的特点,在我国近海经济渔获产量中占重要地位。然而,有关短蛸的栖息分布特征及其与环境因子的关系尚缺乏研究,不利于更好地保护和利用其资源。本研究根据2011年和2013—2017年春季海州湾的渔业资源和环境因子调查数据,采用随机森林模型、人工神经网络模型和广义提升回归模型3种机器学习方法分析了短蛸的栖息分布特征及其与环境因子的关系。结果表明: 随机森林模型的拟合效果和预测能力在3种模型中优势较大,选择该模型进行分析表明,底层水温、水深和底层盐度对短蛸的栖息分布有较大影响。短蛸的相对资源密度随底层水温、水深和底层盐度的增加均呈先上升后下降趋势。根据FVCOM模型模拟的环境数据,应用随机森林模型预测了短蛸在海州湾海域的栖息分布,发现短蛸主要分布在34.5°—35.8° N、119.7°—121° E之间的海域。     

湖南长沙发现霍氏鼠耳蝠

2021年8月分别在湖南省长沙市天心区大托站立交桥底和昭华湘江大桥底捕获2只鼠耳蝠（2♂,标本号211521和211540）,经鉴定为霍氏鼠耳蝠（Myotis horsfieldii）,为湖南省蝙蝠分布新记录物种。本次捕获标本体型中等偏小,前臂长分别为36.1 mm（211521）和33.1 mm（211540）,头体长为44.0 mm和41.2 mm,后足长（10.5 mm和10.4 mm）超过胫骨长（16.4 mm和16.2 mm）的一半,耳屏长（5.1 mm和3.8 mm）不及耳长（12.5 mm和10.0 mm）的一半;头骨狭长,颅全长15.5 mm和15.0 mm,脑颅宽7.8 mm和7.5 mm,颅骨纤弱,额骨处有明显倾斜,脑颅高于上颌骨,颧弓较细。与来自泰国和印度尼西亚的霍氏鼠耳蝠标本相比,前臂长、头体长和尾长测量数据偏小,但头骨测量数据接近。基于Cyt b基因序列的系统发育分析表明,此次捕获的鼠耳蝠标本与霍氏鼠耳蝠聚类在一起,与来自香港的霍氏鼠耳蝠样本遗传距离仅为0.9%,故确定该物种为霍氏鼠耳蝠。标本保存于广东省科学院动物研究所。     

柑橘凤蝶蛹发声器的显微结构及防御作用(英文)

【目的】动物界存在多种用于对抗捕食者的防御机制。一些鳞翅目昆虫的蛹在受到机械刺激时会发出蠕动的声音。【方法】在扫描电镜下对柑橘凤蝶Papilio xuthus蛹的发声器形态特征进行观察,并使用Audacity软件对捕获的声音进行特征分析。【结果】柑橘凤蝶蛹在腹部第4-5节和第5-6节之间的节间膜上存在发声器,有规律地发出嘶嘶声。发声器由多层甲壳素构成的刮器和板组成,刮器和板上有 50~90个突起。当蛹的腹部被寄生蜂触角刺激30 s以上时,刮器和板会迅速相互摩擦,腹部反复摆动发出声音。蛹发出的声音是由一系列每2 000~3 000 ms发生3次的短脉冲组成的。频带很宽,主要分布在5~20kHz范围内。新鲜蛹和越冬蛹的活性不同,声强也不同。【结论】本研究首先描述了柑橘蝴蝶蛹发声器的结构,结果支持了一些蝴蝶蛹对寄生生物进化出一种特殊的防御机制(声学防御)的假说。此外,通过比较两种生境的柑橘凤蝶蛹的声波特征,我们提出了同一物种在不同地理区域可以产生方言的假说。 关键词:     

三种不同来源的α-葡糖苷酶合成L-抗坏血酸2-葡糖苷的比较

L-抗坏血酸2-葡糖苷(L-ascorbic acid 2-glucoside, AA-2G)是L-抗坏血酸(L-ascorbic acid,L-AA)的衍生物,相比L-AA,其稳定性极好,并且容易被人体利用。α-葡糖苷酶(alpha glucosidase,AG)是最早发现可以产生AA-2G的酶,但合成效率很低。本研究的目的是通过系统评价来源于黑曲霉、粳稻以及大鼠的AG合成AA-2G的活性,为进一步分子改良提高AG合成AA-2G功能筛选候选AG出发酶。人工合成黑曲霉、粳稻以及大鼠来源的AG基因,构建重组工程菌,表达和纯化3种重组酶(AAG, JrAG, RAG),并对它们产生AA-2G的条件进行优化,在最适反应条件下,比较这3种酶的活力、合成AA-2G的产量和转糖率等。研究结果显示,JrAG的比活力为1.9 U/mg、生成AA-2G的量为2 577.2 mg/L、转糖苷率为7.6%;AAG的比活力为1.0 U/mg、生成AA-2G的量为153.10 mg/L、转糖苷率为0.5%;RAG的比活力为0.4 U/mg、生成AA-2G的量为861.0 mg/L、转糖苷率为2.5%;在这3种来...