基于微波热声层析成像定量重建生物组织电导率的改进方法

目的 生物电磁学参数中的电导率与组织的功能性信息直接相关,精准重建生物组织电导率在医学成像技术和医学诊断领域中有着重要意义。本文改进定量微波热声层析成像（microwave-induced thermoacoustic tomography,MTAT）算法,使组织电导率的重建精度提高。方法 本文在利用有限元离散法求解热声波动方程和亥姆霍兹方程的基础之上,提出了一种基于正则化牛顿迭代法（regularized Newton iteration method,RNIM）定量重建组织电导率的改进方法。结果 通过数值模拟实验和含不同浓度NaCl溶液的仿体实验,验证了算法改进的有效性。组织仿体实验结果表明,目标在不同位置、不同大小、不同对比度情况下,相比于定量微波热声层析成像采用拟合（fitting）的方法,采用正则化牛顿法定量重建的仿体电导率相对误差明显降低,重建目标精度提高。在仿体实验中采用RNIM方法重建相同浓度的单目标在不同位置的电导率变化幅度更小,以及重建多目标电导率的相对比值与实际更接近,实验结果验证了改进方法的稳定性。结论 研究结果表明优化算法能更加准确地定量重建组织仿体的电导率,...     

荷兰鸢尾突变株‘紫韵’的花色突变相关机理分析

为了探索荷兰鸢尾蓝紫色花及突变紫色花的显色分子机制及色素沉积差异,该研究以蓝紫色野生型‘展翅’和紫色突变株‘紫韵’为材料,通过花色素苷测定、转录组测序和qRT PCR方法对花色变异进行分析。结果表明：(1) 紫色突变株‘紫韵’花旗瓣中的总花色素苷含量(392.7 μg·g^-1)显著低于野生型‘展翅’(543.5 μg·g^-1);与‘展翅’相比,‘紫韵’有3种花色素苷含量显著下降［矢车菊素 3 芸香糖苷含量由144.42 μg·g^-1降为46.39 μg·g^-1,矮牵牛素 3 (6 鼠李糖基 2 木糖基葡萄糖苷)含量由61.86 μg · g^-1降为31.67 μg · g^-1,矢车菊素 3 (2G 木糖基芸香糖苷)含量由25.22 μg·g^-1降为7.65 μg·g^-1］,但6 羟基矢车菊素 3 葡萄糖苷含量由5.88 μg·g^-1升为10.34 μg·g^-1。(2)RNA seq分析共获得46 530个unigenes,与‘展翅’相比,‘紫韵’有43个基因上调表达,73个基因下调表达; 层次聚类分析发现,花色素苷途径中共有2个差异表达基因——查尔酮合成酶(CHS)基因(IhCHS1)和花青素 3 O葡萄糖转移酶(UFGT)基因(IhUFGT1),且二者均下调表达。(3)qRT PCR分析表明,随着花的发育,IhUFGT1在2个品种中表达量均上升,始花期达到最高,且在‘紫韵’花中的表达明显低于‘展翅’。研究认为,4种花色素苷含量的显著变化,可能是导致花色由野生型‘展翅’蓝紫色向突变株‘紫韵’紫色方向转变的主要原因;IhUFGT1基因在紫色‘紫韵’花中表达量比‘展翅’相对大幅度的降低,致使花色素苷含量相应变化,最终导致花色由蓝紫色转为紫色。     

基于MCE的饶河流域国土空间生态质量综合评价及其空间分异

开展国土空间生态调查与评价,摸清区域三类空间生态现状与问题所在,是进行区域国土空间生态修复、空间格局优化等工作的必要前提。基于城镇、农业和生态空间自身的结构、功能和效应,构建国土空间生态质量综合评价体系,以饶河流域所涉县市为研究区域,采用多目标综合评价法开展国土空间生态质量综合评价研究并进行分区,探究结果的空间分异特征。结果表明:(1)研究区国土空间生态质量整体水平良好,中等以上区域占比70.6%。(2)Ⅰ级和Ⅱ级分区主要分布于研究区东北部,该区域的生态环境、生态效益与社会经济呈协同发展态势。(3)研究区国土空间生态质量存在较强的空间相关性和聚集性特征,冷点和热点区域面积基本持平。(4)结合综合评估及障碍度诊断结果,建议依据研究区自然优势,调整社会经济结构,推进工业健康转型,改善城镇空间人居环境,整体提高生态效益水平。研究可为研究区国土空间规划、生态修复、生态-经济-社会可持续发展等提供科学依据和参考价值。     

一种提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的方式

目的 扩散光学层析成像（diffuse optical tomography,DOT）在女性大尺寸乳腺检测时因信噪比低,导致其成像分辨率较低。本文基于计算机断层扫描激光乳腺成像系统（computed tomography laser mammography,CTLM）,提出一种提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的方式。方法 本文首先通过仿体实验探讨仿体直径和目标深度对扩散光学层析成像分辨率的影响;其次,本文使用高透性的光敏树脂通过3D打印制作外壳定位件,在验证其对扩散光学层析成像分辨率无显著影响后,利用外壳定位件对被测物进行约束压缩,以减小被测物直径来提高信噪比,优化扩散光学层析成像分辨率。结果 本文通过仿体实验验证了仿体直径的增加和目标深度的变化均会在一定程度上影响成像分辨率,随着仿体直径的增加,其感兴趣区（region of interests,ROIs）宽轴和长轴半高宽基本属于上升趋势;随着目标深度的增加,也会对ROIs宽轴和长轴半高宽产生影响。同时发现仿体直径对ROIs长轴半高宽有显著影响,目标深度对ROIs宽轴半高宽有显著影响。另外通过仿体实验结果验证了外壳定位件对扩散光学层析成像分辨率无显著影响,利用外壳定位件约束压缩后ROIs长轴半高宽降幅明显,降幅达到30%以上,远大于宽轴半高宽的降幅,达到了提高成像分辨率的作用。结论 本文所提出的方式能够达到提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的作用,且所使用的材料和方法简单,具有较强的可实施性,为提高乳腺扩散光层析成像分辨率提供了新思路。     

基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价及分区方法

实施乡村振兴战略,产业兴旺是关键。立足区域富硒土壤资源禀赋优势,发展富硒农业特色经济,是振兴乡村产业的一条有效途径。以多维超体积生态位理论为指导,以区域富硒土壤资源禀赋和富硒农业发展要求为基础,从土壤自身条件、土地利用和生态保护3个方面明确了富硒土壤资源开发利用的主导因素、区位因素、限制因素;选择土壤硒含量、土壤有机质含量、地形坡度、土地利用类型、土地综合污染指数、生态保护建设等6个关键因子,构建了富硒土壤资源开发利用生态位适宜性评价指标体系;利用生态位适宜性评价相关模型,探讨了生态位适宜性单一指数和综合指数的计算方法;结合土壤利用改良分区、土壤利用功能分区、富硒农业生产分区等,分析了区域富硒土壤资源开发利用适宜性分区问题。研究可为富硒土壤资源开发利用适宜性评价提供科学可行的思路与方法,对于促进区域富硒土壤资源科学合理利用、实现富硒农业产业科学发展具有重要的指导意义和现实意义。     

秋石斛钙依赖蛋白激酶基因的克隆及表达分析

钙依赖蛋白激酶(calcium dependent protein kinase,CDPK)在植物的生长发育及逆境胁迫方面发挥着重要作用。该研究以秋石斛品种‘水芙蓉’为试验材料,采用 RT PCR方法克隆钙依赖蛋白激酶基因,并对其进行生物信息学分析;采用qRT PCR方法对CDPKs基因在‘水芙蓉’不同组织及不同低温胁迫下的表达情况进行分析,为秋石斛CDPK基因的功能验证以及抗寒分子机制研究奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得了DenCDPK1(GenBank登录号为MZ322902)、DenCDPK2(GenBank登录号为MZ322903)、DenCDPK3(GenBank登录号为MZ322904)基因,序列长度依次为1 934、1 971和2 302 bp,分别编码534、541和536个氨基酸。 (2)序列一致性结果显示,DenCDPKs蛋白质与铁皮石斛相应CDPK蛋白质序列的一致性均高于97%,且DenCDPKs均存在STKc_CAMK结构域和4个EF hand结构域。(3)qRT PCR分析显示,DenCDPK1、DenCDPK2和DenCDPK3基因均在叶中高表达,分别在茎、花、茎中低表达;且‘水芙蓉’叶片中DenCDPK1和DenCDPK2的表达量高于其他3个供试品种;经8 ℃胁迫12 h后,叶片中DenCDPKs的表达量均显著高于对照组(25 ℃条件下),且DenCDPK3的表达量在0 ℃胁迫12 h时达到最高值。(4)常温(25 ℃)下‘水芙蓉’叶片中的相对电导率显著低于其他3个供试品种;经低温(8 ℃、0 ℃)胁迫12 h后,叶片中的相对电导率均显著高于对照组,且随温度的降低呈上升趋势。研究认为,DenCDPKs基因可能参与秋石斛低温胁迫的响应过程,特别是DenCDPK2可能在秋石斛抗寒过程中发挥着重要作用。     

二甲双胍对斑马鱼骨骼发育及损伤修复的机制研究

二甲双胍(metformin,MET)是治疗糖尿病的一线药物,对骨骼疾病也有一定的治疗效果,但具体作用机制尚不明确.本研究利用斑马鱼(Danio rerio)构建骨质疏松模型,通过荧光观察、骨骼染色、半定量PCR、原位杂交及ELISA等技术方法,探究MET对斑马鱼骨骼发育及损伤修复的作用机制.首先通过胚胎致死率、骨骼矿...     

MiR-34a通过抑制Pgc-1β和线粒体生成促进小鼠骨骼肌脂肪异位沉积

过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子-1β（peroxisome proliferative activated receptor γ coactivator 1 β,Pgc-1β）与线粒体生成相关。已有研究证明,miR-34a在肝组织脂肪异位沉积中发挥重要作用,但是否与骨骼肌的脂肪异位沉积相关尚不清楚。本研究以C57Bl/6J小鼠为研究对象,通过尾静脉注射miR-34a模拟物,探讨miR-34a过表达对小鼠骨骼肌脂肪沉积的影响。组织切片进行油红O染色及甘油三酯含量测定揭示,miR-34a过表达的小鼠骨骼肌组织中脂滴积累及甘油三酯含量显著增加。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）显示,与对照鼠比较,miR-34a处理的小鼠骨骼肌组织中的脂肪酸合成酶(Fas）表达显著上调,而脂肪酸氧化分解相关基因产物肉毒碱棕榈酰基转移酶1α（Cpt 1α）表达显著下调,提示miR-34a调控骨骼肌内脂肪的沉积机制可能是通过促进脂肪酸生成和抑制脂肪酸分解实现的。qRT-PCR和Western印迹证明,miR-34a可抑制Pgc-1β蛋白的表达。CoxⅡ/28S比例（线粒体定量指标）测定提示,注射miR-34a模拟物导致小鼠骨骼肌线粒体数目显著下调。生物信息分析显示,Pgc-1β mRNA的3′-UTR存在 miR-34a的潜在识别位点,因此miR-34a可能通过靶向识别Pgc-1β的3′-UTR抑制Pgc-1β表达,从而抑制线粒体生成。上述结果证明,miR-34a能通过靶向抑制PGC-1β表达,抑制线粒体生成,继而减少脂肪酸氧化分解,导致骨骼肌脂肪沉积增加。此外,上调脂肪酸合成酶也可能是miR-34a导致骨骼肌脂肪沉积增加的另一原因,其作用机制需进一步研究。     

多波长光声层析成像技术用于人体气管探测

目的 通过多波长光声层析成像技术对气管结构进行重建成像.方法 基于阵列换能器的光声成像技术对7名志愿者的气管进行了多波长光声层析成像实验,研究光声层析成像技术对气管不同呼吸相、不同层面的高分辨率(高达150 μm)图像特征,并对该技术的成像优劣性进行评价.结果 光声层析成像技术能对人体气管进行清晰成像,能够真实反映气管...