sgRNAcas9软件图形用户界面开发及应用

CRISPR/Cas9系统介导的基因组编辑技术是新一代功能强大的基因修饰技术。然而,脱靶效应(Off-target effects)是目前CRISPR/Cas9技术面临的最大问题。因此,设计脱靶风险低的sgRNA(single guide RNA)就成为关键。sgRNAcas9是一款专门用于sgRNA设计和评估脱靶效应的软件包。针对其核心运行程序,我们利用Java程序语言开发了其图形用户界面。此外,依据脱靶位点碱基数和sgRNA种子序列(seed sequences)的特异性,通过设置不同的风险等级对sgRNA的脱靶效应进行评估。随后,利用此软件设计了34 124条靶向人、小鼠、大鼠、猪和鸡中共4691个microRNA(miRNA)前体的sgRNAs。此外,随机挑选了一个靶向人miR-206前体的sgRNA进行脱靶效应评估和验证。结果发现,sgRNAcas9软件人机交互界面友好,大多数miRNA前体可通过该软件寻找到sgRNA,且他们的GC%含量范围集中于40%~60%。利用sgRNAcas9软件设计的靶向miR-206的sgRNA,其基因组编辑活性和脱靶位点可被实验验证。本研究表明sgRNAcas9图形用户界面软件能针对任意物种设计特异性的sgRNA,其可在BiooTools(http://www.biootools.com/)网站下载。     

基于能值理论的中国城市新陈代谢

运用城市新陈代谢能值指标方法,分析了2000和2010年31个典型中国城市的新陈代谢系统构成及发展特征.结果表明: 研究期间,中国城市新陈代谢系统的资源消耗型、沿海外贸型特征明显.内陆城市的非可再生资源能值占城市代谢系统能值总量的比例较高.北京、上海等大都市及东部沿海城市的进出口能值比重偏大,表现出显著的代谢外向型发展特征.在此基础上,明确了城市在实现可持续发展目标过程中的新陈代谢改进方向:发展可再生资源、能源产业;改善非可再生资源、能源利用效率;优化城市进出口服务、货物和燃料结构;弹性的城市新陈代谢管理机制.     

科尔沁草甸草地归一化植被指数与气象因子的关系

利用内蒙古科左后旗草甸草地2000—2006年MODIS的8 d合成归一化植被指数(NDVI)资料和逐日气象资料,分析了研究区NDVI的季节变化和年际变化特点以及NDVI与气象因子的关系.结果表明：季节变化过程中,研究区水汽压与NDVI的相关程度明显大于降水量;积温和累积降水量共同控制着各年草地的返青速度,草地增长期（6、7月）的降水量对NDVI年最大值的影响比年总降水量更显著;时滞分析表明,水汽压对之后约12 d的NDVI有持续的显著影响,平均气温的时滞为11～15 d,降水量对NDVI影响的累积时滞双重效应可达36～52 d.     

基于MODIS数据的草地生物量估算模型比较

准确估算草地生物量对合理规划区域畜牧业、评估草地植被的生态效益有重要意义.目前,在常用的遥感估算模型中,采用的植被指数和模型函数形式多样.本文根据野外生物量调查结果和MODIS数据,分别采用归一化植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)和修正的土壤调节植被指数(MSAVI)建立了内蒙古科尔沁左翼后旗草地地上生物量和地上地下总生物量估测的3种(线性、乘幂和指数)模型,并进行了比较.结果表明:3种模型能够对草地生物量进行较好的模拟,其中指数模型效果最佳;3个植被指数(NDVI,EVI和MSAVI)与草地生物量均有较高的相关性,可用于该草地产量估测,其中MSAVI对地上生物量拟合效果最好(R2=0.900);NDVI和EVI的线性模型对总生物量的模拟明显好于对地上生物量的模拟.     

科尔沁草地不同大气稳定度下湍流特征谱分析

利用科尔沁半干旱风沙草原区涡度相关观测数据,计算并分析了不同大气稳定度条件下湍流的功率谱和协谱.结果表明:经向风速与纬向风速的功率谱在大气不稳定层结、近中性层结、稳定层结条件下谱形均相似,并遵循-2/3定律;近中性层结条件下垂直风速的功率谱没有惯性子区,此时仪器对脉动信号的捕捉不够完全,稳定层结条件下垂直风速功率谱表明观测层产生了泄流和平流;CO_2和H_2O浓度的功率谱分析表明,红外气体分析仪对高频信号的响应能力能够满足实际观测的需要,其功率谱的谱峰随大气稳定度的增强而向高频转移;垂直风速与3种标量的协谱谱形相似,不同大气稳定度下协谱惯性子区长度随大气稳定度的增强而变短,且均符合-4/3定律,说明三维超声风速仪与红外气体分析仪的空间间隔不会对通量观测结果造成显著影响.     

CRISPR/Cas9系统中sgRNA设计与脱靶效应评估

基于CRISPR/Cas9系统介导的第三代基因组编辑技术,已成功应用于动物、植物和微生物等诸多物种的基因组改造。如何提高CRISPR/Cas9技术的基因组编辑效率和最大限度降低脱靶风险一直是本领域的研究热点,而使用高效且特异的sgRNA(Small guide RNA)是基因组改造成功的关键性因素之一。目前,已有多款针对CRISPR/Cas9技术的sgRNA设计和/或脱靶效应评估软件,但不同的软件各有优缺点。本文重点对16款sgRNA 设计和脱靶效应评估在线和单机版软件的特点进行了阐述,通过制定38项评估指标对不同软件进行了比较分析,最后对11种用于检测基因组编辑效率和脱靶的实验方法,以及如何筛选高效且特异的sgRNA进行了归纳总结。