基于非刚体配准的体数据插值重建方法

三维图像的处理和操作需要将一般的断层序列插值成为具有各坐标轴一致的分辨率的体数据,而目前最常用的线性插值方法在层间距较大时会导致图像边缘模糊和出现伪影。Penney根据现有的非刚体匹配方法,提出了利用图像形变场数据的插值算法,大大提高了层间插值的质量。本文对Penney提出的算法进行了两方面的改进,在配准过程中用简单的单射性约束取代了复杂的平滑性约束,用邻域平均算法替代Penney使用的最邻近直线插值方法,并将新算法的实验结果与原算法、线性插值进行了对比,新算法在保持高质量插值的前提下提高了计算速度。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。     

GST/ AEP 融合蛋白原核表达载体的构建、表达及鉴定

目的：为进一步研究抗癫痫肽（And—epilepsy peptide,AEP）的抗痫机制及筛选其相关作用蛋白,进行GST／AEP融合蛋白原核表达载体的构建及融合蛋白的表达。方法：通过PCR基因扩增对AEP基因进行扩增,并将其克隆于谷胱甘肽-S-转移酶（GST）融合蛋白表达质粒pGEX-4T-1中,经酶切、序列鉴定分析后,用该重组质粒转化大肠杆菌B121（DE3）,经IPTG诱导获得表达,并采用Western Blot进行检测。结果：成功构建了AEP原核表达载体,并在大肠杆菌B121中获得表达。结论：成功构建了GST／AEP原核表达载体,并表达了GST／AEP融合蛋白。     

2006年国际生物-纳米-信息融合大会暨2006年国际生物芯片技术论坛大会在北京召开

2006年国际生物-纳米-信息融合大会暨2006年国际生物芯片技术论坛大会从10月9日开始,经过4天紧张而有序的大会主题报告,研讨交流和参观访问,于10月12日在北京市昌平区生命科学园生物芯片北京国家工程研究中心圆满落下帷幕。来自10个国家和地区的学界代表和企业家300余人参加了本次会议,其中英国投资贸易总署组团前来参加大会,并以分会的形式对英国生物技术行业的发展情况进行了专题介绍。     

数据科学在旧石器考古学中的应用

从考古学诞生之初,对抽象数据的解读与分析就一直伴随。对于旧石器考古学而言,“人工制品”成为了传达史前物质文化信息的主要载体,对人工制品中所提取的数据进行科学解读,成为了复原古代人类历史的关键步骤。数据科学在旧石器考古学中的应用具有三个主要因素,分别是数理统计学、计算机应用,以及旧石器考古学的基础数据与核心科学问题以及理论知识,即采用某种或多种逻辑将旧石器考古学领域的数据进行基于计算机平台的数理统计,并借助计算机语言对庞大的数据进行快速计算,从而帮助我们解释和重建史前人类社会。在目前的旧石器考古学领域,研究者们已经不再满足于对标本所进行的基础的描述性信息统计,对数据进行科学的处理并系统解读的诉求前所未有的强烈,这种诉求不断推动着学科的发展,深化了我们原本对史前社会的认识,甚至开拓出了新的研究领域,极大地推动了旧石器考古学的发展。本文就数据科学的概念、技术路线,以及在旧石器考古学中的应用历史与发展前景做详细介绍,希望通过系统性的梳理,使更多读者熟悉相关的研究手段与具体技术,使更多考古学者对数据科学的应用产生兴趣,从而应用于相关的项目研究中。     

科教融合栏目征稿启事

科教融合是当前我国高等教育发展的趋势,较多的高校和研究机构已经在科教融合的模式和教学实践方面进行了探索。提倡高水平科学家参与教学活动,教学方法和教学内容的创新,是科教融合推进中的重要内容之一。为此,我刊开辟了"科教融合"栏目,该栏目将主要刊登以下各类论文:生命科学教学中新课程的开设与探索;包含生命科学新思想或前沿知识的优秀教学案例;生命科学教学方法的探索希望通过科教融合栏目的开辟和建设,积极探索高水平科学家参与教学活动的途径和方法,为从事生命科学教学工作的教师提供交流的园地。     

中国生物多样性在线数据处理平台的构建

高质量的生物多样性数据能够为生物多样性的研究与保护提供数据支撑。目前研究人员开发了大量的生物多样性数据处理软件或工具, 包括工作流系统、R语言包、Python语言包和Excel工具等, 但是使用这些软件或工具需要用户安装相应的软件客户端, 并掌握一定的编程语言、软件开发和复杂的Excel公式等知识和技能。为降低用户的学习成本和使用门槛, 本文采用了Browser/Server模式设计技术、Web技术、可视化技术、响应式开发技术、网络爬虫技术、数据处理技术和Solr智能检索技术等, 针对不同维度的生物多样性数据设计和开发了相应的数据处理模块, 构建了中国生物多样性在线数据处理平台(http://dp.iflora.cn/)。该平台能够有效地帮助科研人员对物种名称、地理位置、时间日期和经纬度等数据进行处理, 并提供数据格式转换、数据质量评测和资源统计分析等辅助功能, 帮助科研人员实现零代码和低门槛地处理生物多样性数据, 提供便捷、高效和简单的数据清洗、校正、转换和整合等数据处理渠道, 为生物多样性研究和保护提供信息化技术支持与服务。     

三种蚜虫的线粒体基因组数据

完整的线粒体基因组已被广泛应用于分子进化、基因组学、系统发育等方面的研究。蚜虫是一类重要的农林业害虫, 但目前公开报道的蚜虫完整线粒体基因组非常有限, 因此获得更多的基因组数据对相关研究具有重要价值。本文报道了榕毛管蚜(Greenidea ficicola)、橘二叉蚜(Aphis aurantia)和油杉纩蚜(Mindarus keteleerifoliae) 3种蚜虫的完整线粒体基因组的序列、详细注释信息、基因结构图、密码子使用情况等。该数据集可为昆虫系统发育关系、种群分化格局、害虫防治等方面的工作提供帮助。     

基于PacBio测序数据的蜜蜂球囊菌转录因子、融合基因及RNA编辑事件的鉴定

【目的】本研究旨在利用已获得的PacBio单分子实时(single molecule real-time, SMRT)测序数据对蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis菌丝(AaM)和孢子(AaS)中的转录因子(TF)、融合基因和RNA编辑事件进行鉴定和分析,以期丰富蜜蜂球囊菌的相关信息,并为进一步探究它们的功能提供理论依据。【方法】利用BLASTx工具将AaM和AaS的全长转录本序列比对到Nr, Swiss-Prot和KEGG数据库以获得一致性最高的蛋白序列,再利用hmmscan软件将上述蛋白序列比对到Plant TFdb数据库以获得TF的分类及注释信息。采用TOFU软件中的fusion_finder.py程序进行融合基因的预测,进而分析融合基因的序列和位置信息。使用SAMtools预测AaM和AaS中的RNA编辑事件,再利用ANNOVAR软件对RNA编辑事件进行注释,进而采用相关生物信息学软件对RNA编辑位点基因进行GO功能和KEGG通路注释。【结果】在AaS中共鉴定到17个TF家族的213个TF,其中C2H2家族包含的TF成员最多。在AaM和AaS中分别鉴定到921和510个融合基因,二者共有的融合基因为510个,特有的融合基因分别为411和0个。在AaM和AaS中分别鉴定到547和191次RNA编辑事件,其中AaM中同义单核苷酸突变的数量最多,AaS中非同义单核苷酸突变的数量最多。此外,在AaM中鉴定到12种碱基替换类型,其中发生C->T的RNA编辑事件数量最多,达到158次;在AaS中鉴定到9种碱基替换类型,其中发生C->T和G->T的RNA编辑事件数量最多,均有42次。AaM和AaS中RNA编辑位点基因分别涉及19和24个GO功能条目;此外还能注释到11和20条KEGG通路。【结论】蜜蜂球囊菌的菌丝和孢子中含有丰富的TF、融合基因和RNA编辑位点;转录因子C2H2家族与蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长发育和细胞活动具有潜在关联;RNA编辑事件的碱基替换类型在蜜蜂球囊菌和其他物种中具有物种特异性;RNA编辑可能在蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长和代谢中发挥作用。     

LB克隆系统的构建及在鞘氨醇单胞菌基因融合表达中的应用

为摆脱限制性酶切位点不足的限制,构建可灵活改变多基因融合方向的表达载体,基于IIS型和IIT型限制性内切酶LguⅠ和Bbv CⅠ设计开发了LB克隆系统。该克隆系统是以广宿主质粒pBBR1MCS-3为初始载体,利用PCR的方法,在其多克隆位点区插入LB片段(GCTCTTCCTCAGC)构建得到的。LB片段含LguⅠ和BbvCⅠ部分重叠识别位点,经这两种限制性内切酶酶切后可以产生相同非回文序列,利用这一性质可快速、灵活地将多个基因逐步、定向插入表达载体。为验证该克隆系统的有效性,将鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.) WG中两个糖基转移酶基因welB、welK逐步定向融合至LB克隆载体,并将重组质粒转入鞘氨醇单胞菌中表达。结果表明,基因融合表达对鞘氨醇胶产量影响较小,但是,对鞘氨醇胶粘度有重要影响。在发酵84h时,重组菌株Sphingomonas sp. WG/pBBR1MCS-3-LB-welKB的发酵液粘度较野生株提高约24.7%,粘度提升将有助于该鞘氨醇胶在石油开采、食品等多个领域的应用。综上所述,以鞘氨醇单胞菌为研究对象,验证了LB克隆系统在多基因融合中的应用,为构建融...     

基于MaxEnt模型的人类干扰对滇金丝猴潜在分布的影响

滇金丝猴 (Rhinopithecus bieti) 是我国特有的濒危灵长类动物,预测其栖息地变化,评估人类活动影响,进而识别保护空缺,对该物种的保护具有重要意义。本文使用出行大数据估计人类出行密度,并将这一指标引入栖息地模型的构建;运用MaxEnt模型和空间分析技术分别构建自然环境和人类干扰两种情景下滇金丝猴的适宜栖息地模型,并分析自然环境与人类干扰两类共计11个变量对栖息地的影响。结果显示：(1) MaxEnt模型的预测精度较高,基于出行大数据的人类出行密度这一指标能很好表征人类干扰对栖息地的影响。(2) 模型预测得到滇金丝猴高适宜栖息地面积3 487.28 km²,认为影响滇金丝猴潜在分布的主要环境变量是海拔、年降水量、人类出行密度和距道路距离。(3) 人类干扰对滇金丝猴栖息地有明显的负影响 (使适宜栖息地面积相较于自然环境下减少9.32%),其中人类出行活动对滇金丝猴的栖息地干扰最为明显;同时还发现研究区78.8%的区域均受到一个或多个人类变量的较强干扰。(4) 在现有15个滇金丝猴群的活动斑块中,3个同时具有较高栖息地适宜性和较多人类干扰的斑块,可作为重点保护区域;同时发现栖息地质量在距道路和居民点约2 500 m处均出现明显拐点,可作为开展保护工作的缓冲区参考距离。降低这些区域的人类干扰强度,对滇金丝猴的生存具有更重要的现实保护意义。