基于卷积神经网络-长短期记忆神经网络模型利用光学体积描记术重建动脉血压波信号

目的 直接动脉血压（arterial blood pressure,ABP）连续监测是侵入式的,传统袖带式的间接血压测量法无法实现连续监测。既往利用光学体积描记术（photoplethysmography,PPG）实现了连续无创血压监测,但其为收缩压和舒张压的离散值,而非ABP波的连续值,本研究期望基于卷积神经网络-长短期记忆神经网络（CNN-LSTM）利用PPG信号波重建ABP波信号,实现连续无创血压监测。方法 构建CNN-LSTM混合神经网络模型,利用重症监护医学信息集（medical information mart for intensive care,MIMIC）中的PPG与ABP波同步记录信号数据,将PPG信号波经预处理降噪、归一化、滑窗分割后输入该模型,重建与之同步对应的ABP波信号。结果 使用窗口长度312的CNN-LSTM神经网络时,重建ABP值与实际ABP值间误差最小,平均绝对误差（mean absolute error,MAE）和均方根误差（root mean square error,RMSE）分别为2.79 mmHg和4.24 mmHg,余弦相似度最大,重建ABP值与实际ABP值一致性和相关性情况良好,符合美国医疗器械促进协会（Association for the Advancement of Medical Instrumentation,AAMI）标准。结论 CNN-LSTM混合神经网络可利用PPG信号波重建ABP波信号,实现连续无创血压监测。     

异色瓢虫海藻糖合成酶基因的克隆及低温诱导表达分析

海藻糖是昆虫的血糖, 在昆虫体内主要通过海藻糖合成酶（trehalose-6-phosphate synthase, TPS）催化合成。本研究通过同源克隆和cDNA末端快速扩增（rapid-amplification of cDNA ends, RACE） 技术, 从异色瓢虫Harmonia axyridis中克隆得到了TPS基因的cDNA全长序列, 命名为HaTPS（GenBank登录号： FJ501960）, 全长2 949 bp, 包含3′非翻译区为505 bp, 5′非翻译区为26 bp, 开放阅读框长2 418 bp, 共编码805个氨基酸。软件分析显示该基因编码蛋白的分子量为90.58 kD, 等电点为7.01, 包含两个糖基化位点, 无信号肽和跨膜结构。同源比对分析发现, 昆虫中TPS基因高度保守, 包含两个保守的结构域。同时, 采用实时荧光定量PCR技术对异色瓢虫HaTPS在不同发育阶段、 低温诱导条件下的表达量进行了研究。结果表明： HaTPS在预蛹期的表达量最高; 在短时低温诱导条件下, HaTPS的表达量随着温度的降低而显著升高, 在降温和升温处理条件下, HaTPS的表达量呈现先升高后下降的表达趋势。结果表明, TPS基因在昆虫抗逆中起到了重要的调节作用。昆虫经过低温诱导, 其TPS基因的调控能力得到提升。     

紫花苜蓿秋眠性对低温驯化过程与越冬耐寒适应的作用机理

紫花苜蓿(Medicago sativa)是全球性的栽培牧草, 因其秋眠性强弱而导致的抗寒性差异为深刻解析植物耐寒适应的进化生态学机制提供了一个很好的研究模式。作为多年生豆科植物, 秋眠性是紫花苜蓿适应晚秋日照缩短、温度降低, 以及提高越冬存活率的一种生长特性。秋眠性的形成与几千年来紫花苜蓿在全球的传播扩展和栽培利用有关, 长期处于不同的气候生境, 导致秋眠性的适应进化, 这为人类利用提供了丰富的遗传资源。根据秋眠性的强弱, 学术界目前将之分为11个等级。一般而言, 秋眠性的强弱影响了紫花苜蓿的低温驯化与越冬耐寒适应等过程, 导致不同品种间的抗寒性存在差异。迄今, 关于秋眠性的光温调控, 以及秋眠性影响低温驯化的生理生态过程研究较多, 而对相关的细胞信号转导与基因表达调控途径, 尤其是对秋眠性如何影响越冬紫花苜蓿抗冻蛋白作用等耐寒适应的分子机制, 尚知之甚少。针对目前研究中存在的问题, 该文提出了未来需要重点关注的科学问题。     

短期物理应激对云芝菌丝体SOD活性的影响

选取高低温分别胁迫、协同胁迫以及超声波处理等方式研究了短期物理应激对云芝菌丝体超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响。与未作胁迫处理的对照相比,在低温处理中,10℃较之15℃处理SOD活性整体水平有明显提高,10℃处理2h可使SOD活性提高36.2%,延长处理时间导致SOD活性下降;高温协迫中30℃处理效果优于40℃、50℃和60℃,30℃处理4h,SOD相对酶活可提高至26.8%,延长处理时间和提高处理温度均导致SOD活性下降。高低温协同作用L16(2×42)正交试验结果分析表明,30℃处理2h后10℃处理     

不同灌水量下限对高羊茅绿期及抗寒性生理指标的影响

采用盆栽试验的方法,研究了秋末冬初不同灌水量下限\[分别占田间持水量(FC)的80%、70%、60%、50%\]对高羊茅绿期及抗寒性生理指标的影响.结果表明：在冬季低温条件下,80%和70%FC灌水处理使高羊茅叶片相对含水量、保护酶(SOD、POD和CAT)活性、叶绿素、可溶性糖和游离脯氨酸含量维持在较高水平,丙二醛含量和电解质外渗率降低,高羊茅的抗寒性增强.80%FC灌水处理分别较70%、60%和50%FC处理的草坪草绿期延长4、22和28 d,到达枯黄休眠的时间最晚,完成返青的时间最早.综合考虑节水和提高水分利用效率等多种因素,70%FC灌水处理为高羊茅秋末冬初季节最佳的灌水下限.     

模拟冬季低温和夜间退潮对无瓣海桑幼苗的协同作用

利用人工控制手段,模拟冬季低温和夜间低潮对无瓣海桑幼苗的影响,分析气温-水温协同作用下无瓣海桑幼苗的低温适应机制.结果表明:低温显著抑制了无瓣海桑幼苗株高和基径的增长,而提高水温5℃对其的缓解作用分别达41.2％和44.6％;低气温(15℃)显著降低了叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)值,进而影响叶片的光合能力,而提高水温未能显著缓解其损伤;低气温时,提高水温能促进幼苗叶片脯氨酸的积累,增加可溶性糖含量,缓解低温对叶片的伤害.极端低温发生时,夜间高潮对幼苗起到较好的保温作用,缓解了低温对幼苗生长和叶片的生理伤害,提高了无瓣海桑幼苗的成活率.     

2008年南方低温对我国红树植物的破坏作用

2008年初, 我国南方19个省经历了50年一遇的持续低温雨雪冰冻天气。极端气候对华南沿海各省的红树林区造成不同程度的危害。2008年3月, 在我国南方各省红树林区的10个代表性地点, 对这次寒害造成的红树植物伤害程度进行了系统的调查。结果表明: 冬季低温对红树林的影响极为显著, 特别是在低纬度的海南、广西和广东湛江, 由于极端低温正值夜间退潮, 对红树林的影响更为显著; 在纬度较高的福建, 本地红树种类秋茄(Kandelia obovata)、桐花树(Aegiceras corniculatum)和白骨壤(Avicennia marina)及引种的木榄(Bruguiera gymnorrhiza)等, 由于长期适应于冬季较低的气温或在种植前经过抗寒锻炼, 具有较强的抗寒能力。各地主要红树植物中, 广布种秋茄、桐花树和白骨壤最为耐寒, 其耐寒性均大于红树科的木榄、海莲(Bruguiera sexangula)和红海榄(Rhizophora stylosa)。海桑(Sonneratia caseolaris)对温度的敏感性最强, 抗寒能力最低, 因此, 即使在其原产地海南也受到较为严重的寒害, 在纬度更高的引种地出现大面积受害甚至全部死亡, 而从孟加拉国引种的无瓣海桑(Sonneratia apetala)却显示出一定的抗寒能力。同一地点的红树植物幼苗的抗寒能力低于大树。此次寒害也造成了苗圃场的种苗大量死亡, 成熟的植株提前落花落果, 这势必会影响后继一两年内红树林的自然更新和人工造林。因此, 在未来红树林造林或人工引种中, 一定要考虑到红树植物的抗寒能力。     

寒冷刺激支气管上皮细胞产生外泌体促肺成纤维细胞表达气道重塑相关因子

外泌体可由多种细胞分泌,是具有多种生物学功能的细胞外囊泡,但其在气道重塑中的作用尚不明确。为探讨经寒冷刺激的人支气管上皮细胞（BEAS-2B）分泌的外泌体对人胚肺成纤维细胞(HLF1)气道重塑相关因子表达的影响,收集BEAS-2B细胞株培养液提取外泌体,利用透射电镜及Western印迹对外泌体进行其大小、形态及标志性蛋白的检测;提取的外泌体与HLF1共同培育,分别设置空白对照组、正常对照组（加入未作干预的BEAS 2B细胞所产的外泌体）及寒冷刺激组（加入经寒冷刺激后的BEAS-2B细胞所产的外泌体）。运用Real-time-PCR及Western印迹技术,分别检测各组HLF1表达FGF-2、TNF-α、MMP-9的mRNA及蛋白情况。结果显示,提取BEAS-2B细胞分泌的外泌体为直径小于100 nm的圆形或椭圆形结构,并表达外泌体标志性蛋白CD9、TSG101、ALIX;寒冷刺激组24 h后,其FGF-2、TNF-α、MMP-9的mRNA及蛋白表达均显著高于空白对照组及正常对照组（均P<0.05）。本研究结果表明,BEAS-2B细胞能够释放外泌体;经寒冷刺激后的BEAS 2B细胞所释放的外泌体可以携带并传递生物信号,诱导HLF1表达气道重塑相关因子。     

等离子体医学及其在肿瘤治疗中的应用

大气压冷等离子体是近年来学术界兴起的新研究领域,由于其在大气压下产生,气体温度低、粒子活性高,在众多领域尤其是生物医学方面的应用引起了人们广泛的关注.等离子体医学是一个革新的、新兴的交叉学科研究领域,结合了等离子体物理学、化学、生命科学和临床医学等.本文首先介绍了大气压冷等离子体的产生及其粒子成分,与液体和生物组织的相互作用,并介绍了大气压冷等离子体在生物医学领域的一些主要应用,如杀菌消毒、凝血、牙科应用、伤口愈合及皮肤病治疗等方面.同时,重点介绍大气压冷等离子体在肿瘤治疗方面的研究进展.大气压冷等离子体可有效诱导肿瘤细胞死亡、抑制增殖及迁徙、诱导肿瘤细胞分化并抑制干细胞潜能,同时能提高化疗药物敏感性,在肿瘤治疗领域具有很好的应用前景.     

木薯及其他植物P5CS基因进化及表达分析

该研究采用生物信息学的方法,从木薯等31个已完成基因组测序的植物中,共鉴定出84个吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因,并对其进行系统发育分析。结果表明:(1)P5CS在内含子长度上差别较大,而在氨基酸长度、外显子数目、等电点和分子量上差别不大。(2)由于发生基因重复,在大多数单子叶和双子叶植物中都有2个P5CS,而且在单子叶和双子叶植物中均发现P5CS1基因聚类在一组,而P5CS2基因聚类在另一组,支持P5CS1和P5CS2基因是独立起源,且该重复事件发生在单子叶和双子叶植物分化之前。(3)在某些植物(如蒺藜苜蓿、大豆等)中存在3~7个P5CS基因,表明在单子叶和双子叶植物分化之后P5CS基因又发生了多次重复事件,并将它们归纳为4种进化模式。(4)木薯中有2个P5CS基因,表达分析显示,MeP5CS1和MeP5CS2在叶片、叶柄、茎、须根和储藏根中均可检测到,其中MeP5CS1在叶片中表达较高,而MeP5CS2在茎和储藏根中表达较高。(5)干旱胁迫下,MeP5CS1仅在第一片完全展开叶中被显著诱导,而MeP5CS2在第一片完全展开叶和老叶中均能被显著诱导;低温胁迫下,MeP5CS1和MeP5CS2在不同组织中均能被显著诱导,但具有不同的表达模式。研究表明,木薯的MeP5CS1和MeP5CS2基因在转录水平受到干旱、低温等非生物胁迫的调控。