基于进化信息改进蛋白质定点突变稳定性预测准确率

定点突变后蛋白质稳定性的增加还是降低,是分子生物学和蛋白质工程的核心问题之一,也是目前生物信息学研究的重要领域。基于蛋白质序列信息对蛋白质定点突变后的稳定性进行预测的方法,因其简易、适用面广而得到广泛的研究应用。通过对编码策略（coding schemes）的探索,发现不同编码策略对预测准确率有较大影响,并发现基于进化信息的BLOSUM打分矩阵可以用于蛋白质定点突变稳定性预测,具有较高的预测准确率。应用基于BLOSUM62打分矩阵的神经网络（ANN）和支持向量机（SVM）算法,可以改进蛋白质定点突变后稳定性的预测,而且ANN+ BLOSUM62在1623条序列的数据集上的实测结果优于目前国际通用的几款预测 软件。     

使用估计的反应自由能预测组成性和可变剪接位点

基因结构预测中的一个重要步骤是精确地识别剪接位点。基于剪接反应的基本物理原则,最大信息原理被应用到剪接反应的理论分析中,进而导出了反应自由能估计表达式。作为一个简化模型,这个表达式能被用来估计一个5′剪接区或者3′剪接区所参与的剪接反应中的自由能变化。它不但较全面地概括了各个碱基之间的关联,而且还考虑了基因组背景概率的影响。这个反应自由能表达式被用来预测了人类基因中的组成性和可变剪接位点,预测结果是令人满意的,其预测能力比得上当前的一些流行方法。这说明最大信息原理可以作为研究某些核酸-蛋白质相互作用系统（如剪接反应）的理论出发点,导出的反应自由能表达式较好地符合了剪接反应过程。     

生态风险评价研究进展

生态风险评价有效整合了学术研究、政策制定和生态环境管理,越来越多地被应用到生态环境问题的解决。生态风险评价研究历经20多年发展历程,风险源从单一风险源扩展到多风险源,风险受体从单一受体发展到多受体,评价尺度也从种群、生态系统扩展到区域和景观水平。但已有研究中,风险受体大部分还停留在生物个体或种群水平,风险受体尺度有待扩展,定性或者半定量研究方法亦难以适应现有研究尺度以及综合性评价的要求,因此,基于区域可持续发展视角的大尺度、综合性定量评价方法和模型将成为未来研究的重点。     

基于局部茎搜索的RNA二级结构预测算法

RNA的二级结构预测是生物信息学中一个已经有30多年历史的经典问题,基于最小自由能模型(MFE)的优化算法是使用最为广泛的方法．但RNA结构中假结的存在使MFE问题理论上成为一个NP-hard问题,即使采用动态规划等优化算法也会面临时间复杂度高的困难,同时研究还发现,由于受RNA折叠动力学机制以及环境因素的影响,真实的RNA二级结构往往并不处于自由能最小状态．根据RNA折叠的特点,提出了一种启发式搜索算法来预测带假结的RNA二级结构．该算法以RNA的茎为基本单元,采用启发式搜索策略在茎的组合空间中搜索自由能最小并且出现频率最高的RNA二级结构,该算法不仅能显著降低搜索RNA二级结构的时间复杂度,还有助于弥补单纯依赖能量预测RNA二级结构的不足．在多种类型的RNA标准数据集上进行了检验,结果表明,该算法在预测的精度上优于目前国际上几个著名的RNA二级结构预测算法并且具有较高的运行效率．     

杂交-渐渗进化理论在转基因逃逸及其环境风险评价和研究中的意义

转基因作物的商品化生产和大规模环境释放, 引起了全球对生物安全问题的广泛关注和争议, 其中转基因通过花粉介导的基因漂移逃逸到非转基因作物及其野生近缘种, 进而带来不同类型的环境风险就是备受争议的生物安全问题之一。有效的生物安全评价和研究能够为转基因作物的安全持久利用保驾护航。按照风险评价的原则, 对于转基因逃逸及其潜在环境风险的评价应包括两个重要步骤: (1)检测转基因向野生近缘种(包括杂草类型)群体逃逸的频率; (2)确定逃逸后的转基因能否通过遗传渐渗在野生近缘种群体中存留和扩散。杂交－渐渗是进化生物学中非常重要的科学命题和普遍的自然现象, 杂交－渐渗的进化理论与转基因逃逸及其潜在环境风险的研究和评价有密切的关系。杂交－渐渗过程往往导致物种形成、适应性进化和自然群体的濒危与灭绝, 这是因为在杂交－渐渗过程中, 不同的机制如遗传同化作用、群体湮没效应以及群体的选择性剔除效应等都会在很大程度上影响群体的进化过程。转基因通过杂交－渐渗进入野生群体, 使这一过程更加复杂化。如果转基因能提高群体的适合度, 则更有利于其渐渗速率, 从而在群体中迅速扩散并带来一定的生态后果。杂交－渐渗的进化理论和思想将有益于指导转基因逃逸及其潜在环境风险的研究和评价。     

具有社会行为的HIV传播模型

考虑到HIV传播的社会行为的影响,建立了一个HIV传播的偏微分方程系统.利用预测校正方法我们给出了系统的数值解法,由此说明人的行为在HIV传播中的重要作用.     

应用化学基因组信息预测小分子化合物的潜在生物靶标的理论方法

在后基因组时代,化学基因组技术在药物作用靶点的确认、小分子化合物对通路的作用,以及小分子先导化合物的识别等方面都有着广泛的应用,为新药研发提供了新的技术方法。本文主要介绍了当前几种基于化学基因组信息来预测小分子化合物潜在生物靶标的理论方法（包括化学相似性搜索方法、反向分子对接方法、数据挖掘方法以及生物活性谱图分析方法）,并分析了这些方法的优缺点以及应用前景。     

锑矿废水影响下水库沉积物中细菌群落结构特征研究

【背景】水库沉积物中的微生物是水生态系统的重要组成部分,在沉积物物质循环中起重要作用。【目的】揭示含锑废水影响下水库表层沉积物中细菌群落结构特征及影响因子。【方法】基于Illumina高通量测序技术,对冷水沟水库表层沉积物细菌群落结构进行研究并分析其与沉积物理化性质的相关性;基于FAPROTAX软件对细菌功能进行预测分析。基于重金属污染负荷指数法评价水库重金属污染情况。【结果】高通量测序结果表明冷水沟水库的细菌群落较为丰富,主要由变形菌门(Proteobacteria,40.32%-20.19%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,25.89%-4.44%)、脱硫杆菌(Desulfobacter,9.43%-2.02%)等81个门570个属组成。相关性分析表明,不同提取形态的锑及水溶态锑与多个不同分类水平下的细菌群落有显著的相关性。FAPROTAX软件对细菌功能进行预测,结果表明,化能异养功能细菌占优势(占总细菌的14.59%-23.58%),包括化能异养(Chemoheterotrophy)和需氧化能异养(Aerobic Chemoheterotrophy);此外,与碳、氮、硫元素循环有关的功能微生物以及人类病原致病微生物的相对丰度(占总细菌的12.42%-32.89%)也较高,这与水库的地理条件、周边环境及污染物类型有较大的相关性。重金属污染负荷指数法评价结果表明,水库范围重金属污染较重。【结论】研究区域受锑矿废水影响的水库(2015年建成蓄水)沉积物中细菌的群落以变形菌门(Proteobacteria)及拟杆菌门(Bacteroidetes)为最优势菌群,细菌功能主要以化能异养为主。     

荔枝蝽生物学及防治技术的研究进展(英文)

荔枝蝽Tessaratoma papillosa是荔枝和龙眼生产中的重要害虫,在中国南方及东南亚地区危害严重。该虫以若虫及成虫吸食寄主植物的嫩芽、嫩梢、花穗和幼果,成虫和3龄以上若虫是传播龙眼鬼帚病病原体的传病介体昆虫。本文综述了近60年来国内荔枝蝽的研究情况,旨在为广大科研工作者提供更详尽的荔枝蝽研究现状,以期为该虫的深入研究及绿色防控技术的研发提供参考。荔枝蝽为不完全变态昆虫,一年发生1代,若虫期80 d左右,成虫寿命为203~371 d,单雌产卵总量190粒左右,在习性上表现出明显的聚集性、趋光性、趋色性和趋嫩梢性。近年来,通过荔枝蝽触角感受器分类及分布观察,触角转录组数据测定和分析,臭腺解剖观察以及臭腺分泌物组分分析,对该虫触角和臭腺两大器官组织已有较深入研究及了解。目前,荔枝蝽的发生期主要通过卵巢发育分级法进行预测预报,对该虫的防治仍然是以化学防治为主,农业防治、物理防治和生物防治为辅的策略。其中,荔枝蝽生物防控技术研究报道最多,主要集中在天敌的保护利用和生物源农药的应用。由于荔枝蝽虫源的季节性制约和发生为害地域限制,对该虫的研究进展缓慢,深层次的研究较少,且所涉及到的研究领域也比较窄。从组学、分子生物学、细胞生物学等多角度探明荔枝蝽对寄主植物的选择机制,与寄主植物、天敌及共生菌间的互作关系,以及抗药性机理等,将为荔枝蝽绿色防治技术带来新思路。     

黑果枸杞不同组织内生细菌群落多样性

【目的】黑果枸杞是我国荒漠区特有的药用盐生植物,本研究分析了黑果枸杞不同组织中内生细菌群落多样性特征及分布规律。【方法】应用Illumina MiSeq高通量测序技术对黑果枸杞内生细菌的16S rRNAV5-V7区域序列进行测定,并分析群落组成、多样性及功能等生物学信息。【结果】黑果枸杞不同组织内生细菌群落多样性及功能均有较大的差异。花、叶、果、茎和根产生的OTUs分别是182、173、119、187和254,群落多样性表现为根花果、茎叶。从门水平上看,变形菌门是优势菌门,在不同组织中均有分布,花、叶、果、茎和根中的相对丰度分别为87.66%、41.51%、81.76%、97.67%和61.85%。在属水平上显示内生细菌的分布表现出器官差异性。花部能够准确分类的优势菌属为沙雷氏菌属和不动杆菌属,相对丰度分别为11.57%和8.55%。叶部为红球菌属和慢生根瘤菌属,相对丰度分别为29.68%和5.53%。果实中为泛菌属、红球菌属和沙雷氏菌属,相对丰度分别为23.12%、5.52%和4.29%。茎部为沙雷氏菌属和假单胞菌属,相对丰度分别为12.03%和17.71%。根部为盐单胞菌属、Fodinicurvata和Lipingzhangella,相对丰度分别为24.18%、5.16%和4.86%。在不同组织中分布较广的盐单胞菌、沙雷氏菌、不动杆菌、红球菌、泛菌等菌属均具有较高耐盐性和促生、生防、降解有机污染物及抗氧化等功能。PICRUSt功能预测分析显示,黑果枸杞组织中内生细菌功能中涉及丰富的多糖、萜类和酮类、酶及维他命等次生代谢产物的生物合成。【结论】黑果枸杞内生细菌具有丰富的群落和功能多样性,拥有多种益生功能性状,也含有多个与人和植物体代谢相关的功能信息。不同组织优势菌属和功能信息各有不同,其中根部的内生细菌物种最丰富,花部和茎部参与各种代谢调控的细菌丰度最高。此外,不同组织中还含有大量未知种属的微生物类群,这些都为内生细菌功能利用和挖掘新的有益微生物资源提供广阔的发展空间。