细胞信号网络功能鲁棒的简并性拓扑特征

细胞信号网络对于外界环境的干扰表现出优良的鲁棒性,但是其维持功能鲁棒的内在机制尚未明确,本文研究了细胞信号网络功能鲁棒性的拓扑特征。选择布尔网络模型模拟细胞网络的动态行为,利用网络节点状态的扰动模拟外界环境干扰。基于演化策略探寻不同网络拓扑的功能并分析其在干扰环境下的鲁棒性,采用埃德尔曼提出的基于信息论的计算方法评估网络拓扑的简并度、冗余度和复杂度等拓扑属性,对比分析它们与功能鲁棒度的相关性及作用机理。结果显示,在网络模型的演化过程中,其拓扑简并度与功能鲁棒度显著正相关,相关性水平高于拓扑冗余度与鲁棒度的相关性。并且,随着鲁棒度的提升,网络的节点数和复杂度也随之升高,同样简并度与网络的节点数和复杂度的相关性高于拓扑冗余度与网络的节点数和复杂度的相关性。这说明增加的网络节点以简并的方式同时提高了网络拓扑的鲁棒度和复杂度。因此,细胞网络功能鲁棒性的拓扑特征是简并而不是冗余,简并为解决生物系统的复杂问题提供了有效手段,为人工系统的可靠性设计提供有益的借鉴。     

蜡螟在念珠菌属真菌动物模型中应用价值的探究

目的构建蜡螟的念珠菌属真菌动物模型并探究真菌对蜡螟的细胞、组织、器官的影响以及念珠菌属真菌蜡螟模型的应用价值。方法用注射器吸取一定量的菌液注入蜡螟体内,在30℃培养箱中培养一定时间后,取出其中的一小部分蜡螟进行解剖,观察真菌菌丝对蜡螟肠道组织的损伤情况,取另一小部分蜡螟做病理切片,同时记录不同时间段蜡螟的生存死亡情况;将空白蜡螟断头取血,分离淋巴细胞后用DMEM培养,用热灭活真菌处理蜡螟淋巴血细胞,37℃培养3 h后,分别用ROS(氧化应激水平)探针和溶酶体探针标记ROS、溶酶体,观察真菌刺激细胞时的自噬水平的变化。结果真菌菌丝对蜡螟的肠道组织产生损伤,病理切片显示大量菌丝生长,细胞吞噬真菌后,ROS升高,溶酶体与菌共定位。结论念珠菌属真菌的蜡螟模型中,真菌对蜡螟的细胞、组织、器官均有损伤,蜡螟的细胞自噬水平升高,并且此模型具有易操作,价格低廉,便于进行统计学分析等优势。     

测定抗分枝杆菌免疫的BCG攻击模型的评价

<正>背景:迫切需要抵抗结核病的新疫苗,然而由于倘无保护的相关物,故选择一种能够纳入大规模效力现场的疫苗是困难的。使用卡介苗(BCG)作为人攻击用结核杆菌的替代物是一种有助于疫苗选择的模型。方法 :健康成人被分成A组和B组(BCG初次接种)或C和D组(BCG-以往接种组),B组和D组接受MVA85A候选结核疫苗,在他们接受MVA85A疫苗接种4周后用皮内接种法攻击BCG。     

KATP通道对缺血性心肌电平衡的维护作用及机制

目的：利用异丙肾上腺素（ISO）诱导大鼠心肌缺血性损伤模型和心肌细胞损伤模型,并对其进行药物干预,探讨心肌ATP敏感性钾 通道（KATP通道）维持缺血性心肌电平衡的作用与机制。方法：在动物实验中,将雄性SD大鼠,随机分为5组,正常对照组大鼠皮下注射0.9% 氯化钠溶液,其余各组大鼠均皮下注射等量1 g ? L -1 ISO（qd）,连续9 d,其间,在第7~9 d,除了正常对照组和模型组外,其他3组大鼠还 分别灌胃给予1.75 g ? L -1 普萘洛尔（PRO）2 mL ? kg -1 ? d -1 、5 g ? L -1 曲美他嗪（VAS）2 mL ? kg -1 ? d -1 或腹腔注射给予5 g ? L -1 二苯基碘（DPI） 1 mL ? kg -1 ? d -1 。在造模期间不同时间点,对各组大鼠进行心电图检查,并制备心肌标本,检测其中KATP通道亚基KIR6.2蛋白表达水平。 在细胞实验中,将H9C2心肌细胞分成对照组（不给药）、ISO组、ISO+ PRO组、ISO+DPI组和ISO+VAS组,后3组细胞均在1 μmol ? L -1 ISO加入前30 min,分别给予2 μmol ? L -1 PRO、10 μmol ? L -1 DPI和10 μmol ? L -1 VAS,且在加入ISO后,与ISO组细胞一样,再孵育1 和24 h,采用实时荧光定量 PCR法测定各组细胞中KATP通道亚基KIR6.2和SUR2A基因表达水平。结果：大鼠实验显示,与正常对照组相比, 模型组大鼠在造模的第3、7 d,心电图参数QTc明显缩短,心率加快（P ＜0.05）,且心肌中KIR6.2蛋白表达明显增多（P ＜0.01）,而造 模9 d后,其QTc明显延长（P ＜0.01）,心率减慢（P ＜0.05）,心肌中KIR6.2蛋白表达显著降低（P ＜0.01）;ISO+ PRO、ISO+DPI 和ISO+VAS各组大鼠在持续3 d分别接受3种药物治疗后,其QTc较模型组明显缩短,心率升高,均趋于恢复正常水平。细胞实验显示, 与对照组相比,ISO组H9C2细胞经ISO孵育1 h后,KIR6.2和SUR2A的mRNA表达显著上调（P ＜0.05）,而在ISO孵育24 h后, KIR6.2和SUR2A的mRNA表达显著下调（ P ＜0.01）;与ISO组相比,各给药组细胞经ISO孵育1 h后,KIR6.2和SUR2A的mRNA表 达均有不同程度下调,而在ISO孵育24 h后,KIR6.2和SUR2A的mRNA表达均显著上调（P ＜0.05或P ＜0.01）。结论：KATP通道对 维护缺血性心肌电平衡起重要作用。持续性激动β受体、氧化应激或能量供应不足等体内多条途径都会影响KATP通道的表达和功能,而保护 KATP通道功能,对于维持心电平衡,抑制心律失常基质形成,意义重大。     

L929细胞镉中毒模型的建立

以L929细胞为研究对象,建立镉中毒体外模型,研究镉中毒对成纤维细胞生长发育的影响.本研究使用含有终浓度为100、50、25和5μmol·L-1氯化镉的DMEM培养基培养L929细胞,培养后0、6、12、24、36、48 h时分别观察细胞形态学变化,并应用MTT(四甲基偶氮唑盐)比色法来测定细胞的活性,研究结果表明,与正常组比较,当镉浓度大于50 μmol·L-1时,细胞形态损伤严重,细胞活性明显下降(p＜0.01);当镉浓度为5 μmol·L-1时,细胞未出现明显损伤,细胞活性无统计学差异(p＞0.05);时间效应观察结果显示,当镉作用36 h以上,细胞出现严重损伤,较多细胞悬浮于细胞培养基中,细胞活性明显下降(p＜0.01).结果表明,镉的终浓度为25 μmol·L-1,与L929细胞共同作用24 h为建立镉中毒体外模型的最佳条件.     

对想定北京和广州发生输入性埃博拉疫情的计算实验研究

本次西非埃博拉疫情引起了世界范围内的高度重视,各国纷纷开展风险评估研究。我们采用仓室模型和基于Agent模型,对北京市和广州市想定发生输入性埃博拉疫情的后续疫情发展态势开展计算实验研究,对影响疫情发展的主要因素进行分析。结果显示,在严格执行埃博拉防控预案、尽快隔离传染性病例的情况下,埃博拉在两地暴发的风险很小。同时,以数据为驱动的计算流行病学也对公共卫生应急部门的基础数据准备工作提出了更高要求。     

基于Hyperion的锡林郭勒草原光合植被、非光合植被覆盖度估算

掌握草原生态系统光合植被覆盖度(fPV)与非光合植被覆盖度(fNPV)时空动态对了解干旱半干旱草原生态系统特征(覆盖状况、火灾负载、载畜量、干扰及恢复等)及进行科学、有效地草地资源管理具有重要的意义。选取锡林郭勒典型草原为试验区,以Hypeiron高光谱数据为数据源,利用NDVI-CAI三元线性混合模型对试验区fPV和fNPV的时空动态分布进行了估算,并对不同端元选择方法(最小包含端元特征法、纯净象元指数法和实测法)对估算结果的影响进行了比较分析。研究结果表明,NDVI-CAI三元线性混合模型是同时估测锡林郭勒草原fPV和fNPV的有效方法,且估算的fPV和fNPV的季节变化与牧草的物候发育特征相吻合。不同端元选择方法对估算精度具有一定的影响,其中基于最小包含端元特征法提取端元进行估算的精度最高,fPV估算的均方根误差RMSE=4.57,估算精度EA=91.2%;fNPV估算的RMSE=5.90,EA=67.91%(样本数N=52)。     

基于VAR模型的森林植被碳储量影响因素分析——以陕西省为例

森林作为陆地生态系统最大的碳库,对现在及未来的气候变化、碳平衡都具有重要影响。而对影响森林植被碳库的自然和非自然因素进行研究更是对增强森林的碳汇作用,继而改善生态环境状况意义重大。现有的森林动态模型虽然可以很好的模拟碳储量各影响因子之间的联系,但研究往往集中于小尺度从单一影响因素着手,且由于确定模型输入变量和参数的复杂性,使得这些模型在区域甚至更大尺度上的应用存在着一些困难。因此,运用VAR模型,以陕西省为例,构建森林植被碳储量与病虫害发生面积、木材产量、森林火灾面积、森林抚育面积、人工更新造林面积、降水和温度之间的动态关系,来验证该模型在省级尺度条件下的区域森林植被碳储量影响因素分析中的可行性。结果表明:各变量在5%的显著性水平下呈一阶单整序列并具有长期稳定的均衡关系,VAR模型也通过了平稳性检验满足运行的前提条件。通过脉冲响应和方差分解分析可知,森林病虫害、木材产量对陕西省森林植被碳储量呈现出很明显的负作用,并且贡献度很高,分别为5.61%和4.52%;森林抚育、人工更新造林对碳储量的影响存在一定的滞后期;火灾、温度和降水的冲击给碳储量带来的影响均不明显。模型较好的模拟了各影响因素对陕西省碳储量的影响,且具有一定的现实意义,因此,该模型可应用于省级尺度条件下的区域森林植被碳储量影响因素分析。     

基于假设抽取法的黑河流域中游行业用水关联分析

基于2000—2012年张掖市混合型水资源投入产出模型,运用改进的假设抽取法,分析了张掖市6部门水资源关联效应,揭示了水资源在行业间的消耗规律,为调整产业结构提供有利的参考。研究结果表明:(1)各部门水资源直接消耗量与满足自身所需的水资源量不对等,种植业的水资源直接消耗量和纵向集成消耗量均为最大,且其纵向集成消耗水量小于直接消耗量,是张掖市经济系统中真正的水资源净输出部门。(2)种植业的内部效应和复合效应均最大,对自身的依赖性极强。服务业的净后项关联最大,对其他部门的依赖程度最高。(3)水资源在各部门之间发生了转移,种植业是张掖市经济系统中最大的水资源供给者,服务业是各部门中最大的受水者,通过中间投入的方式,由种植业到服务业的路径是最大的水转移途径,而建筑业是"纯"输入部门。(4)2000—2012年间,各部门的内部效应、复合效应、净前项关联和净后项关联均变化显著,进一步反映了产业部门水资源利用的动态关联。     

基于光谱参数对小白菜叶片镉含量的高光谱估算

为实现利用高光谱技术快速、准确、无损地检测叶类蔬菜叶片重金属镉污染情况,通过采用室内盆栽试验,检测了小白菜在6个不同的镉浓度梯度0 mg/kg(CK)、0.5 mg/kg(T1)、1 mg/kg(T2)、5 mg/kg(T3)、10 mg/kg(T4)和20 mg/kg(T5)下的叶片高光谱反射率及其镉含量。利用相关分析和逐步回归的统计方法对叶片原光谱、一阶导数光谱和光谱参数与镉含量进行统计分析,确定了反演叶片镉含量的敏感光谱参数,并建立了估算叶片镉含量的参数模型。结果表明:(1)在540 nm附近和红外区域,叶片光谱反射率随着处理浓度的增加呈下降趋势。T1组叶片光谱与对照组的光谱没有明显的变化差异;(2)原光谱与镉含量的敏感波段主要在690—1300 nm,相关系数最高的波段是782 nm。一阶微分光谱与镉含量的敏感波段在黄边、红外、近红外和远红外范围均有分布;(3)反映植物色素、水含量和细胞结构的参数MCARI(叶绿素吸收反射修正指数Modified Chlorophyll Absorption Reflectance Index),SDy(黄边面积Yellow Edge Area),WI(水质指数Water Index),DCWI(病态水分胁迫指数Disease Water Stress Index),SDr(红边面积Red Edge Area)和Dr(红边幅值The Amplitude of the Red Edge)可分别作为反演镉含量的敏感光谱参数,其倒数回归模型能够较好地反演镉污染下小白菜叶片的镉含量;(4)镉胁迫处理15 d时,建立的SDr的倒数模型估算处理30 d时小白菜叶片镉含量的效果最优。研究表明红边面积参数可以用于估算小白菜叶片的镉含量,可为评价小白菜的食用安全提供科学方法。