蛋白质结构确定领域中的几种矩阵填充算法的对比评估

目的 目前,如何从核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)光谱实验中准确地确定蛋白质的三维结构是生物物理学中的一个热门课题,因为蛋白质是生物体的重要组成成分,了解蛋白质的空间结构对研究其功能至关重要,然而由于实验数据的严重缺乏使其成为一个很大的挑战。方法 在本文中,通过恢复距离矩阵的矩阵填充(matrix completion,MC)算法来解决蛋白质结构确定问题。首先,初始距离矩阵模型被建立,由于实验数据的缺乏,此时的初始距离矩阵为不完整矩阵,随后通过MC算法恢复初始距离矩阵的缺失数据,从而获得整个蛋白质三维结构。为了进一步测试算法的性能,本文选取了4种不同拓扑结构的蛋白质和6种现有的MC算法进行了测试,探究了算法在不同的采样率以及不同程度噪声的情况下算法的恢复效果。结果 通过分析均方根偏差(root-mean-square deviation,RMSD)和计算时间这两个重要指标的平均值及标准差评估了算法的性能,结果显示当采样率和噪声因子控制在一定范围内时,RMSD值和标准差都能达到很小的值。另外本文更加具体地比较了不同算法的特点和优势,在精确采样情况下...     

红角辉蝽和紫翅果蝽线粒体完整基因组测序及蝽亚科系统发育分析(半翅目: 蝽科)(英文)

【目的】本研究对红角辉蝽Carbula crassiventris和紫翅果蝽Carpocoris purpureipennis完整线粒体基因组测序,以探究蝽亚科(Pentatominae)线粒体基因组特征并重建其系统发育关系。【方法】使用Illumina MiSeq测序平台测定红角辉蝽和紫翅果蝽线粒体基因组全序列,并进行组装和注释。基于这2个种和其他30个蝽亚科分类单元线粒体基因组的13个蛋白质编码基因的第1和2位密码子以及2个rRNA基因的核苷酸序列,利用贝叶斯和最大似然法重建蝽亚科系统发育树。【结果】红角辉蝽和紫翅果蝽的线粒体基因组全长分别为15 824 和16 575 bp, 包含13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个控制区。蝽亚科内线粒体基因组基因排列顺序保守且没有发现基因重排。此外,蝽亚科内的碱基组成、密码子使用和RNA结构均较为保守; 控制区重复序列拥有不同的长度、类型和拷贝数。基于贝叶斯法和最大似然法重建的系统发育树显示二星蝽族(Eysarcorini)、果蝽族(Carpocorini)、稻绿蝽族(Nezarini)和Antestiini构成一个稳定分枝。【结论】系统发育分析支持辉蝽属Carbula应属于二星蝽族,而果蝽属Carpocoris、斑须蝽属Dolycoris和珠蝽属Rubiconia同属于果蝽族。     

基于MODIS时序数据的黑龙江流域火烧迹地提取

火烧迹地信息是研究火灾的重要参数和基础数据,也是研究全球生态系统和碳循环扰动的重要依据之一。以受森林火灾影响较为严重的黑龙江流域为研究区,以MODIS时间序列数据为数据源建立了一个分为两阶段的火烧基地提取算法(即首先设定较为严格的提取条件对最有可能发生火灾的像元——核心像元进行提取,然后设定较为宽松的阈值提取距离核心像元一定范围内的火烧像元),对2000—2011年的火烧迹地信息进行了提取,生成了研究区长时间序列火烧迹地分布图,并对其时空分布特征进行了分析。选择黑龙江省为典型验证区对算法精度进行了验证,结果显示算法的整体精度较之以往的算法有了一定程度的提高。     

中国石蕊科地衣多样性与区系研究

通过实地调查我国华北、西南等地区的石蕊科地衣多样性,结合前人的研究资料,从物种多样性、生境、区系成分等多方面对我国石蕊科地衣进行研究。结果显示,我国石蕊科地衣共有5属107种,其中石蕊属(Cladonia)占优势,有94种,占石蕊科地衣总种数的87.9%。共鉴定出山西省新记录8种,云南省新记录种3种。石蕊科地衣生境共分为5种:藓丛生、树生、草地生、石生和多生境,其中多生境占比最高(49.5%)。我国石蕊科地衣区系成分多样共分为7种,包括:世界广布成分(除外)、环北极成分(37.8%)、泛热带成分(12.2%)、欧亚成分(6.1%)、东亚-北美成分(9.8%)、东亚成分(24.3%)和中国特有成分(9.8%)。     

1980—2018年祁连山南坡土地利用变化及其驱动力

祁连山是我国第一阶梯和第二阶梯的分界线,生态环境脆弱,对过渡地带土地利用变化及其驱动力研究具有重要的生态意义。本研究以祁连山南坡为研究区,基于1980—2018年遥感影像数据,运用空间自相关分析法、ArcGIS空间分析方法和主成分分析法分析了土地利用的时空变化特征及其驱动力。结果表明: 1980—2018年,草地是研究区土地利用类型的主体,建设用地所占比重最小,水域、草地表现为下降趋势,未利用土地、建设用地和耕地均呈现出增长态势,林地变化较小。不同地类单一土地利用动态度从大到小依次为:建设用地＞水域＞耕地＞未利用土地＞林地＞草地,综合土地利用动态度为0.9%。不同土地利用类型空间分布表现出空间集聚性特征。耕地增加的区域和林地、草地减少的区域主要分布在门源县城所处大通河谷地西北侧,天峻县东北部大通河上游地区存在工矿建设用地占用草地的现象。土地利用变化驱动力主要为人口数量、科技、城市化、经济发展水平和政策。本研究结果可为政府合理规划和利用土地资源提供依据,对祁连山南坡生态环境保护和社会经济可持续发展具有重大意义。     

荒漠河岸胡杨林生态系统能量分配及蒸散发

生态输水工程使得黑河下游地区荒漠河岸林的面积得到了恢复,为进一步巩固生态恢复的成果,非常有必要深入研究胡杨林生态系统的水热交换过程及其对环境因子和人类活动的响应机理。基于涡度相关技术,对2013-2016年荒漠河岸胡杨林生态系统的水热交换过程进行了研究,得出的主要结论如下：（1）生长季生态系统的能量消耗以潜热通量为主,波文比为0.21;非生长季则以感热通量为主,波文比为3.61;春季和秋季的灌水过程,使得胡杨生长前期和后期的潜热通量值较高,直接影响着胡杨林生态系统的能量分配。（2）灌水的时间改变了潜热通量和蒸散发的季节变化过程,而灌水的量决定着春季和秋季潜热通量和蒸散量的年际差异。（3）2014-2016年,生态系统的年蒸散量和生长季蒸散量平均分别为1092 mm和932 mm。荒漠河岸胡杨林生态系统的蒸散量主要受系统水分状况（灌水量）及植物生长状况的影响。     

四株儿茶酚类铁载体高产菌株产消化酶活性及其益生特性

【背景】儿茶酚类铁载体对胃肠道菌群的生长代谢具有重要作用,研究儿茶酚类铁载体高产菌株的消化酶活性,挖掘其潜在益生特性具有重要意义。【目的】分析4株分离自健康成人粪样的儿茶酚类铁载体高产菌的产酶特性,通过分析菌株耐酸耐胆盐能力、粘附定殖能力、抗生素耐受性和急性毒性研究其益生特性。【方法】测定4株菌的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、植酸酶、乳糖酶和β-葡萄糖苷酶的酶活性。4株菌经人工模拟胃、肠液连续培养后分别计算其活菌数;分析4株菌的自凝集率、黏蛋白粘附率和表面疏水率;对小鼠连续7 d灌胃不同剂量的4株高产菌,观察并记录小鼠的一般体征,计算小鼠脏器指数,进行阳性细菌移位试验。【结果】在试验所测的7种消化酶中,E. coli Gut 07、E. coli Gut 12无蛋白酶和脂肪酶活性,B. cereus Gut 16无乳糖酶活性,E. coli Gut 20无蛋白酶活性,其余均具有。4株菌经人工模拟胃液培养6h后存活率均大于60%,转移到人工模拟肠液培养24 h后活菌数均大于初始菌落数;该4株菌具备在胃肠道中粘附定殖的能力,对大多数抗生素敏感,在浓度低于4.5×10~(11)CFU/m L、灌胃剂量为20m L/kg-bw时对小鼠无急性毒性,无阳性菌株移位现象。【结论】4株儿茶酚类铁载体高产菌株可作为潜在益生菌进行进一步的安全性和功能性研究。     

吕梁山森林群落草本层植物物种多样性的空间格局及其对模拟增温的响应

为研究气候变暖背景下森林群落草本层植物物种多样性对温度升高的响应及其随海拔、纬度的空间分布格局,按照纬度梯度选择吕梁山系北段的管涔山和南段的五鹿山为研究区,并在每个山地的不同海拔梯度(高、中、低)分别设置对照(CK)、低度增温(OTC1)和高度增温(OTC2) 3种试验样地。于2017年植被生长季对植物多度、频度、盖度、高度进行调查,计算物种多样性指数(Simpson指数、Shannon指数、Pielou指数、Patrick指数)。结果表明:(1)吕梁山森林群落草本层植物物种多样性随海拔呈"v型"变化格局,即在中间海拔梯度处最低,且海拔梯度对各多样性指数的影响均达到极显著水平(P0.01)。(2)物种多样性随纬度升高呈递增趋势(P0.05),即较高纬度山地具有较高的物种多样性。(3)物种多样性随温度升高整体呈递减趋势(P0.05),即温度升高可抑制林下草本层植物物种多样性。(4)在增温处理下,五鹿山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Patrick指数呈递减趋势,Pielou指数先降低后升高;管涔山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数先增加后减小,Patrick指数呈递增趋势。整体来说,在吕梁山较低海拔,持续增温会使物种多样性降低;在中等海拔,物种多样性随温度升高呈现先下降后上升的变化趋势;在较高海拔,适度增温可提高物种多样性,持续增温则抑制多样性。因此,增温对吕梁山森林群落草本植物物种多样性的影响随海拔升高整体呈下降趋势。     

中国壳斗科植物属的空间多样性及差异

该文采用地理信息系统技术,以县为空间数据的基本单元,以壳斗科植物为研究对象,制作属的空间分布图,计算空间相似性系数,分析壳斗科各属的空间多样性及其差异。结果表明,三棱栎属为连续分布,与其他属的空间分布最不相似,其他属均为间断分布,其中锥属、青冈属、柯属空间分布最相似,这3个属的多样化中心均有云南南部,水青冈的多样化中心比前3个属偏北,栎属多样化中心是四川西南部和云南西北部,西北地区东南部是联系南方与北方栎属植物的重要通道。