间充质干细胞生长汇合度自动分析算法研究

细胞生长汇合度是细胞体外培养环节中的重要参数。目前的细胞汇合度评估方法主要依靠人工,其结果效率低、精度差,且主观性强。图像处理技术具有快速、准确、自动化程度高等优点,在生物医学领域应用日益广泛,用来分析细胞汇合度可以在很大程度上提高检测效率和客观准确性。该文提出的贴壁细胞生长汇合度自动分析算法首先运用灰度形态学的高低帽变换组合与背景减除相结合的预处理增强图像对比度,然后运用改进的K-Means聚类算法将前景和背景进行粗略地区分,最后通过面积滤波和二值形态学的算法组合对图像进行后处理,实现前景和背景的良好区分并计算细胞汇合度。实验结果显示,该算法准确性较高,可有效替代传统人工方法对细胞汇合度进行自动检测。     

基于多尺度曲率植物叶片特征提取

基于B-样条小波计算边缘曲线多尺度曲率函数,根据多尺度信息筛选和定位超过一定曲率闲值的精角点,这样的点代表了边缘曲线的主要信息．文中使用了Canny边缘检测算子和数学形态学方法进行图像预处理,B-样条小波降低对噪声及扰动的灵敏性,以提高真实精角点定位水平．综合[1,2]给出新的角特征矢量,并生成角点特征序列CS和弧段特征序列SS．特征序列可作为自适应-时滞单元混合神经网络的输入,通过学习完成图像分类与识别,对基于植物叶片形状识别种类提供辅助。     

基于集合卡尔曼滤波的南雄烟草LAI数据同化研究

叶面积指数(LAI)是表征烟草生长健康状态的重要指标之一,获取准确的LAI数据是监测烟草生长走势的重要步骤。以广东省南雄地区为试验区开展了集合卡尔曼滤波同化方法在烟草LAI的应用研究。通过野外实测得到南雄烟草生长期内的高光谱数据,并计算每个生长期的归一化植被指数(NDVI),依据NDVI值获得LAI测量数据;通过积温数据和实测LAI数据构建了符合南雄地区烟草LAI变化规律的LOGISTIC模型;并以LAI为研究变量,利用集合卡尔曼滤波数据同化技术融合NDVI数据计算得到的LAI和简化LOGSITIC模型拟合得到的LAI这两种不同的数据信息,获取实验区烟草生长期时间序列上的连续LAI数据。最后,进一步对比了数据同化方法、NDVI计算LAI方法和LOGISTIC模型拟合这3种方法获取烟草LAI的效果。结果显示:数据同化方法、NDVI计算LAI方法和LOGISTIC模型拟合3种方法均可一定程度上表征烟草LAI的变化状态,其中数据同化方法拟合效果最优。实验发现NDVI计算LAI方法在烟草生长前后期LAI值出现偏大或偏小的异常情况;LOGISTIC模型拟合则不能有效的描述烟草LAI的突发性变化;同化方法综合作物生长模型和遥感监测的优势,能够动态调节参数得到LAI优化结果,同化后LAI结果和真实值吻合,变化曲线更符合烟草的实际生长状况。     

马蛔虫受精卵有丝分裂的图像分析定量测定

用彩色图像分析仪,对马蛔虫受精卵有丝分裂各期进行形态学测量,每期测量50个细胞。从细胞水平测量计算了8项形态计量参数,其中5项参数的显著差异率在83％以上,反映了分裂各期的卵细胞的异型性。这些形态计量参数,为分析细胞有丝分裂形态变化的定量指标提供了参考。     

多枝柽柳年轮生长速率测量及TRGR指标优势分析

灌木对生境和气候变化具有高度敏感性,其年轮资料在认识区域环境演变过程、全球气候变化和环境保护中具有重要作用。灌木植株在生长过程中受遗传和极端环境的影响,年轮常出现偏心和不规则生长,这使得专业年轮分析软件测量的年轮宽度数据难以准确反映其整体径向生长信息。为探讨适合于寒旱区灌木年轮学研究的年轮测量指标和测量方法,研究以该区域荒漠常见植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)为研究对象,通过U-net深度学习方法,获得年轮提取训练模型,自动获取扫描轮盘各年早材区域。轮盘扫描及语义分割后的图像经GIS配准赋坐标、ENVI图像处理后,借助GIS编辑和测量工具,完成多枝柽柳各年年轮生长速率(Tree-ring growth rate, TRGR)、年轮宽度(Tree-ring width, TRW)和树木基部断面积生长增量(Basal area increment, BAI)的测量;研究基于Timesat Savitzky-Golay(S-G)滤波时间序列拟合,获取点样尺度归一化植被指数(Normalized difference vegetation index, ND...     

梨冠网蝽数学形态特征的提取与分析

【目的】利用图像处理技术获取昆虫外部数学形态特征,并用于雌雄个体判别,对其远程鉴定具有重要意义。本研究的目的是通过对图像获取技术的研究,获得梨冠网蝽Stephanitis nash Esaki et Takeya雌雄个体差异的参数指标。【方法】利用中国农业大学IPMist实验室开发的BugShape(v1.0)软件对梨冠网蝽成虫的外部数学形态特征进行提取,并使用SPSS(v22.0)对数据进行分析。【结果】扫描分辨率高低对部分参数有显著影响,其中周长、中胸宽、中胸宽/腹宽等参数随着分辨率的增加而增大。软件自动测量参数(面积、等效圆半径、偏心率、紧凑度、圆形度)和手动测量参数(中胸宽、腹宽、体长/中胸宽、体长/腹宽、中胸宽/腹宽)在雌雄个体间存在显著差异。在4800dpi时,手动测量梨冠网蝽的体长为2.25mm左右,雌性成虫的中胸宽和腹宽分别比雄性成虫宽0.02mm和0.19mm。在1200dpi分辨率下,利用手动测量参数对雌雄个体进行判别时,交叉验证判别正确率达99%,仅使用自动测量参数进行判别时,交叉验证判别的正确率为79%,而同时使用两类参数时,交叉验证判别正确率为97%。【结论】利用图像处理技术对梨冠网蝽进行雌雄识别时扫描的最佳分辨率为1200dpi,获取到的部分参数在雌雄个体间存在显著差异,可以作为判别其两性的参考指标。     

基于R软件的树木年轮宽度测量方法

年轮记载了树木生长的历史信息,能否准确提取年轮特征信息影响到相关研究的准确性。本文介绍了一种使用统计分析软件R测量年轮宽度的方法。该方法基于数字化图像与边缘检测算法,通过R自动识别或手动标记年轮线,使用直角坐标系两点间距离公式计算年轮宽度,并依据三角函数校正倾斜年轮造成的宽度误差;此外,该方法还提供了多图像对比标记、样品断裂处理、快速复测功能。结果表明:R软件测量精度与准确性高,对同一样品比较表明R测量结果与Win DENDRO无显著差异。本方法简单、可靠,图像数据可以长期保存;R是开源软件,相比Lin Tab与Win DENDRO等商业工具更易普及,成本低;同时R具有较强的数据统计分析与作图功能,可以直接对测量结果进行数据处理。     

低维输入空间的支持向量机识别人类剪接位点

真核生物剪接位点的识别作为基因阵构成的向量来表示序列,用支持向量机在六维向量空间中寻找最优超平面,从而将真实的剪接位点和虚假的剪接位点进行分类.计算结果表明,利用这样的算法预测人类的剪接位点,有较好的预测效果.与其他的一些算法相比,表现出参数少,精度高等优点.     

Hartley豚鼠耳朵成纤维细胞分离培养与鉴定分析

本文旨在建立快速获取豚鼠耳朵成纤维细胞的方法,为豚鼠体细胞重编程技术提供起始细胞。首先采用0.05%Trypsin-EDTA和Collagenase IV两种消化酶对脱毛后的耳朵组织碎块进行消化;然后对获取的细胞进行体外培养和形态学观察,支原体检测,Vimentin蛋白免疫荧光鉴定,测定细胞生长曲线计算细胞倍增时间;用绿色荧光蛋白的逆转录病毒感染后用流式细胞仪检测感染效率,核型鉴定检测病毒对核型的影响。分离的豚鼠耳朵成纤维细胞为贴壁生长细胞,消化后2~3h即大部分贴壁并基本完全伸展,细胞呈梭形或多角形,胞浆饱满,立体感强,细胞核清晰形态良好,支原体检测阴性。细胞表达成纤维细胞特异性蛋白Vimentin。生长曲线为S形,符合体外培养细胞正常生长增殖规律,细胞倍增时间为24.85h。逆转录病毒感染效率达75.6%,病毒感染后染色体2n=64的细胞占90%,遗传稳定核型正常。本研究提供的体细胞获取方法操作简单,效率高,获取的细胞状态良好,细胞增殖速度快,细胞感染率高,是一种非常合适的豚鼠耳朵成纤维细胞分离手段,为后续进一步研究豚鼠体细胞重编程提供了技术基础。     

原代培养大鼠前列腺细胞建立前列腺增生筛药模型

目的建立原代培养大鼠前列腺上皮细胞体外筛药模型。方法无菌状态下取雄性SD大鼠腹侧叶前列腺,称量后,剪成1 mm3小块,经Ⅱ型胶原酶消化1 h后,过滤、离心获取前列腺细胞,接种于24孔板培养并对细胞进行形态学和免疫组织化学鉴定。获取的大鼠前列腺上皮细胞分别接种于96孔板和24孔板培养12 d后给予系列剂量(0.1～1000μmol/L)的他莫昔芬和阳性药物爱普列特处理72 h,利用CCK-8法检测前列腺上皮细胞存活率并计算药物IC50值,并进一步通过Giemsa染色后观察细胞生长及形态变化。结果细胞鉴定结果显示,获取的细胞具典型上皮细胞形态特征,细胞角蛋白和前列腺特异性抗原表达阳性,提示所获细胞为前列腺上皮细胞。爱普列特与前列腺上皮细胞孵育72 h后,CCK-8法检测结果显示能够明显抑制前列腺上皮细胞生长,其IC50值为42.7μM,进一步镜下观察结果显示,爱普列特未明显改变大鼠前列腺上皮细胞形态,但能导致存活细胞数减少。他莫昔芬则对大鼠前列腺上皮细胞生长无明显抑制作用,镜下观察前列腺上皮细胞数量和形态未见明显改变。结论利用原代培养SD大鼠前列腺上皮细胞可以成功建立前列腺增生体外筛选模型。     

脑微血管形态参数和细胞化学定量参数测量法

本文介绍采用图象分析仪测量脑微血管一些形态定量参数和细胞化学定量参数的方法。脑毛细血管的一些三维形态参数根据数学形态学和体视学原理进行测量和计算。这些定量参数对于微血管和微循环的定量研究和临床诊断有一定的实用价值。     

流式细胞术揭示出枯草芽孢杆菌多态异质性

新近的研究发现,微生物群体异质性现象普遍存在,与微生物群体许多关键功能密切相关.微生物群体中的多种异质性状态需要单细胞水平的分析技术才能被揭示,流式细胞术是获取异质性状态精确分布的重要工具.但微生物细胞尺寸微小、生物分子含量少、常常缺乏特异性试剂等都限制着传统流式细胞技术在微生物研究领域的应用.本论文采用新型的低背景、高灵敏度和高分辨率流式细胞仪,以增强的前向散射光、侧向散射光以及紫外光激发的细菌自发荧光水平这三个无需任何荧光标记就可以检测的信号为参数,首次揭示出不同生长状态的枯草芽孢杆菌具有复杂、动态的异质性状态分布.这一方法鉴定出的枯草芽孢杆菌多种状态及其与生理功能相关的、高度关联的变化,可能对该菌的生理变化规律及其分子机理的认识提供新的机遇.本论文也讨论了这一采用新型高灵敏度、高分辨率流式细胞仪测量非标记细胞参数的方法对于广泛开展各种微生物多态性研究具有巨大潜力.     

以比生长速率时间曲线为基础的生物群体生长数学模型

构建了一个描述限制性环境条件下生物群体生长规律的数学模型。模型中比生长速率(μ)是时间(t)的函数。模型可以很好地拟合多种生物或生物细胞群体生长的延迟期、指数期和稳定期。该模型参数少,模型参数生物学意义明确,计算简单。     

细胞外调节蛋白激酶1/2决定心肌生长方式

在病理状态下,心脏工作负荷加重时,心肌细胞会代偿性地生长。心脏后负荷增加可导致心肌向心性生长,以心肌细胞宽度增加为特征;而容量负荷增加可导致心肌离心性生长,以心肌细胞长度增加为特征。心肌的离心性生长和向心性生长可能由不同的特异性信号通路所调节,但是具体的信号分子尚不清楚。细胞外调节蛋白激酶(extracellular signal-regulated kina-     

基于单分子定位的超分辨显微中荧光激发密度的优化

基于单分子定位的超分辨显微技术中,荧光点的中心位置可通过对每个荧光点进行单点扩散函数(point spread function,PSF)逐个拟合定位或对多个荧光点进行多PSF同时拟合定位获得。定位误差以及图像采样时间与荧光激发密度直接相关。为定量得到基于这两种算法的最优荧光激发密度,模拟了成像与定位过程,比较了常见的几种荧光分子在采用基于单PSF逐个拟合和多PSF同时拟合两种算法定位时的中心定位误差、荧光获取比率、获取的有效荧光点数与荧光激发密度间的关系,进而得到了采用这两种算法对不同荧光染剂进行超分辨成像时的最优荧光激发密度。该结果对单分子成像过程中荧光激发密度的选择和激发激光的强度控制具有指导意义。     

豚鼠肾小管上皮原代细胞的培养

目的建立一种简便易行的豚鼠原代肾小管上皮细胞培养方法。方法运用筛网分离法和多种酶消化法获取高纯度的肾小管上皮细胞。利用免疫组化法和形态学观察法鉴定培养的肾小管上皮细胞性质及纯度。结果通过肾小管节段贴壁,胶原酶消化组织节段和细胞等方法,有效地促进肾小管原代细胞增殖;胰酶节段消化法的细胞贴壁效果稍差,细胞传代状态不理想;胰酶消化法则细胞贴壁较少,细胞生长状态较差。结论培养豚鼠原代。肾小管上皮细胞是可行的。     

电场对完整青蛙横纹肌收缩机理的椭圆偏振法研究

利用能反映肌纤维内部结构的椭圆偏振参数研究恒定电场,脉冲电场对完整的青蛙横纹肌收缩的影响,研究表明,电场对肌纤维作用后,肌质网释放钙离子,致使肌纤维中蛋白质分子运动后出现收缩效应。实验发现：椭圆偏参数的测量灵敏度和肌小节长度有关,蛋白质运动规律和电场的性质的关系无的差异,只有量的不同。它们的共同特点是,随着电场强度的逐渐增强,其退偏率的变化呈先下降一上升的凹形曲线,这是由于电场引起的肌球蛋白分子极     

动脉粥样硬化模型-大耳白家兔脑血管在体成像

动脉粥样硬化是中老年人的常见病,对人类的健康危害很大。应用激光扫描共聚焦显微镜,在不同刺激药物作用下对动脉粥样硬化大耳白家兔的脑血管形态进行了活体的实时动态观察。从脑血管的荧光图像和血管横截面的荧光强度分布可获取正常与异常状态血管内血流状态的相关形态学和流变学参数,从而提供对血管的阻塞状况以及形成机理进行研究的重要信息。     

荧光相关谱技术及其应用

基于对处于平衡态少量荧光分子集合的强度涨落进行时间平均的技术,荧光相关谱fluoreswceance correlation spectroscopy,FCS)技术最近已经应用于细胞环境过程的研究。FCS优秀的灵敏特性为我们实时测量许多参数提供了途径,而且具有快速的时间特性和高空间分辨率。测量的参数包括扩散速率、局部浓度、聚合状态和分子间的相互作用。荧光互相关谱(fluorescence cross-correlation spectroscopy,FCCS)进一步扩展了FCS技术的应用,包括在活细胞中的广泛应用。本文介绍了FCS技术的原理、实验装置及其应用。     

GnRH激动剂曲普瑞林对人乳腺癌细胞caspase-3基因表达的影响

为了研究GnRH激动剂曲普瑞林对人乳腺癌细胞生长的影响,探讨caspase-3基因在药物处理后细胞中的表达及其与细胞生长的关系,采用了形态学显微镜观察、MTT检测和Real-time PCR技术,研究曲普瑞林处理后乳腺癌细胞的生长增殖情况以及capase-3基因表达的变化。结果显示,曲普瑞林可抑制乳腺癌细胞MCF-7的生长并表现出剂量依赖性,药物浓度越大对肿瘤细胞的抑制作用越强。曲普瑞林促进了乳腺癌细胞中caspase-3的表达,药物浓度越大、抑制作用越强的细胞中,caspase-3的表达量越高。推测曲普瑞林可能通过诱导caspase-3所参与的Fas介导的细胞凋亡途径,抑制肿瘤细胞的生长。