单点交叉多子代遗传算法

在现有文献研究的基础上,对传统遗传算法作了进一步研究,依据生物进化理论,提出了一种单点交叉多子代遗传算法,并给出了多子代的产生方法.单点交叉多子代遗传算法所产生的子代个体数量与传统遗传算法相比明显增多,这样不但可增大产生更优秀个体的可能性,而且使得种群竞争更激烈,故可使传统遗传算法的性能得到更好的改善.4个测试函数的测试结果表明,本文给出的单点交叉多子代遗传算法比传统遗传算法的运算速度明显提高,迭代次数明显减少,从而验证了本文提出的单点交叉多子代遗传算法的有效性。     

双重模糊编码遗传算法及聚焦搜索策略

针对实数编码导致的交叉操作子代取值区间受限、并行机制丧失等问题,提出了一种双重模糊编码遗传算法.在双重模糊编码遗传算法中一个连续变量被同时表示成实数编码和由3个码位组成的二进制编码;二进制编码对应变量部分实数区间.双重模糊编码使交叉操作产生的子代取值区间扩展到整个值域,传统遗传算法的并行计算机制得到部分恢复.配合双重模糊编码遗传算法提出的聚焦搜索策略解决了实数编码遗传算法局部搜索效率低、质量差的问题.     

遗传算法——进化论思想与遗传学原理在工程优化中的应用

优胜劣汰是自然界物种进化的法则,近年来,生物科学中的进化论思想与遗传学原理被成功地应用于工程中优化问题的计算,于是产生了一种不同于传统算法的优化算法———遗传算法（ＧＡ）。本文介绍遗传算法所采用的进化论思想和遗传学原理,遗传算法的基本操作、算法步骤、不同于传统算法的特点以及遗传算法的发展历史与应用情况等,并对遗传算法对生物科学的可能应用作了简单的展望。     

实数遗传算法的改进研究

在现有文献研究的基础上,对实数遗传算法又作了进一步研究,提出了一种改进算法．该算法不仅可快速产生初始种群,而且实现了子代种群的产生在优化方向上进行,提高了算法的搜索能力,克服了子代个体位置限制的不足,有利于保持种群的多样性,提高了避免未成熟收敛于局部最优解的能力．     

哺乳动物的生理应激反应及其生态适应性

应激反应是哺乳动物的基本生理现象之一。目前,与应激有关的研究主要来自生物医学和神经内分泌学。虽然Hans Selye 提出了个体对应激的普遍性适应综合症概念,但目前的研究还主要集中于应激对个体的负效应以及与应激相关的疾病研究。然而,从进化角度似乎很难理解在数亿年的进化过程中,动物应激反应仅简单地
进化为影响个体健康并导致个体患病的一种生理过程。本文从进化的角度,综述了应激反应与动物繁殖对策的关系以及个体对环境应激源的应对类型,并阐述了动物应激反应的适应和进化意义。     

蛋白质新功能定向进化研究策略

利用定向进化策略改造蛋白质功能已经在农业、工业和医药等领域得到了广泛的应用.蛋白质工程的最新进展是利用定向进化策略对自然界蛋白质引入新功能,但由于其决定因素比较复杂,是研究者面临的一个重大挑战.详细介绍了国外近年发展的蛋白质新功能定向进化研究策略:对传统突变体库构建策略进行改进以及非同源重组改造技术的开发,是早期引入蛋白质新功能的常用手段,利用计算/理性设计与定向进化相结合引入蛋白质新功能是近年定向进化研究的一个重大突破,而噬菌体展示技术是蛋白质新功能筛选的主要策略.蛋白质新功能的分子进化模型已逐渐成为蛋白质工程改造的新思路.     

两个种群随机共进化动态

本文研究同时考虑内外部博弈的两个种群的随机进化动态,博弈的双方个体既可以来自不同种群,也可以来自同一种群,不同种群个体之间的博弈为非对称的,同一种群个体之间的博弈为对称的.我们首先介绍由四个收益矩阵描述的两个种群博弈模型,然后通过突变-选择Moran过程分析了这种随机共进化过程,最后推导出中性选择及弱选择时策略均衡频率的公式.     

中国非人灵长类物种的行为偏侧研究进展

行为偏侧是指动物进行某一行为时偏好使用某一侧肢体或感觉器官。行为偏侧作为脑偏侧所对应的可观测的行为指标,是动物行为适应性进化的代表性特征之一,它在个体水平上影响着个体适合度,在群体水平上是社会性物种的一种进化稳定策略,具有重要的生态和进化意义。中国非人灵长类资源丰富,而中国非人灵长类的行为偏侧研究起步较晚,始于二十世纪八十年代。本文系统归纳中国非人灵长类物种的行为偏侧研究进展,并基于当前研究现状,为今后发展提出积极建议。     

亲本对后代群体的不均等遗传贡献及其优化控制

由于自然选择和人工选择的共同作用,使不同亲本的基因在后代基因库中所占比例有所不同,即亲本对后代群体的不均等遗传贡献。本文分析表明,不均等遗传贡献通过实现选择差和群体有效含量对遗传进展产生影响,并使传统的预估选择反应公式出现误差。育种的目标首先是找出在遗传上真正优秀的个体,同时还应当使越优秀的个体对后代基因库的遗传贡献越大。但后一方面尚未得到系统的研究。本文针对这一点,提出了以加快群体遗传进展为总目标、充分考虑育种约束条件的优化控制遗传贡献率的方法。对蛋鸡育种实际资料的计算结果表明,在同等群体含量水平下,优化不均等遗传贡献模式下所获得的实现选择差可比实际值提高34.27—216.57%。     

社会性单配制鸟类婚外父权的发生和影响因素

一雌一雄单配制鸟类中,雌性个体与配偶外雄性发生交配的行为称为婚外交配,继而导致了婚外受精产生婚外子代的现象称为产生了婚外父权。婚外父权广泛存在于鸟类中,针对其发生和影响因素已经成为了鸟类行为生态学研究的热点。本文收集了近十年社会性单配制鸟类婚外父权方面的研究文献,从婚外父权的发生及其影响因素两个方面综述了单配制鸟类婚外父权的研究进展。婚外父权发生原因的探讨主要包括：1、从两性的角度探讨雌雄两性在婚外行为中不同的进化繁殖策略。雄性策略旨在增加自身的繁殖输出;有关雌性策略则提出了确保受精假说、食物供给假说、遗传利益假说等,但目前尚存争议;2、在遗传利益假说中较常见的又分为3个假说：“优秀基因”假说、“遗传相容性”假说和“遗传多样性”假说,该三种假说是针对雌性从遗传方面获得的利益而提出的,不断有报道指出雌性配偶选择会被潜在的雄性遗传特性所影响;3、非遗传利益——母系效应影响婚外父权的进化。一些研究指出遗传质量参数,如体重、身体大小、存活率和免疫应答等方面可能会存在母系效应。婚外父权发生的影响因素这里主要指环境因素,包括繁殖同步性、繁殖密度、栖息地环境、产卵及孵化时机等。由于物种不同,受到环境压力不同,导致婚外父权发生率千差万别。最后本文针对未来的研究方向做出了展望。尽管近十年的研究进一步解释了鸟类婚外父权现象,但是该领域仍然存在并且产生了许多新的未解决的问题,而相关实验操作和理论的完善是深入探讨这些问题的关键。     

基于遗传算法的蛋白质结构预测方法

遗传算法源于自然界的进化规律,是一种自适应启发式概率性迭代式全局搜索算法。本文主要介绍了GA的基本原理,算法及优点;总结GA在蛋白质结构预测中建立模型和执行策略,以及多种算法相互结合预测蛋白质结构的研究进展。     

Hox基因及其进化机制的研究进展

Hox基因是生物体内一类重要的发育调控基因家族.Hox基因高度保守,通常成簇存在,编码一类转录因子,在个体胚胎发育中起着重要的调控作用.近期研究表明,基因复制、基因序列变异及选择压力对Hox基因簇的产生和进化有重要作用,同时调节元件和协同进化对Hox基因的进化也有重要影响.     

爬行动物多父性生殖策略研究进展

动物生殖策略是多种多样的.对一个种群交配体系的调查有助于了解生殖模式的进化情况,并为一些濒危物种的保护计划提供理论依据,同时也为经济养殖动物的人工繁育提供理论支持.多父性( multiple paternity)现象是一种重要的生殖策略,在爬行类动物中普遍存在,并且在主要类群中多父性的水平也比较高,特别是多数有鳞类动物存在多父性现象的窝数可占到总检测窝数的50％以上,这种现象强烈地支持雌性存在混交的进化过程.本文对多父性产生的组织结构、可能机制和多父性的检测手段等进行综述,并对未来的研究方向提出了建议.     

原核基因组的进化方向和癌／正常细胞的熵产生

本文评述了理论生物学的两个基础实验。一是用离子束辐照加速大肠杆菌进化的方法研究原核基因组的进化方向,证明进化中的缺失偏好性和编码信息量扩增律不矛盾。二是提出用导热法测量细胞的熵产生,比较研究了癌细胞和正常细胞的熵产生和外加电场的关系,证明在一定强度的电场作用下正常细胞的熵产生可以明显超过癌细胞,从而实现改变两类细胞间熵流方向的目的。     

人工选择下旱地小麦生长塑性与产量形成特征

旱地小麦在进化过程中经受了自然和人工的双重选择,其中人工选择在品种驯化和改良过程中扮演了关键的角色.本文综述了人工选择下旱地小麦进化特征、生理可塑性、形态可塑性和种群属性演变等几个相对独立、但又相互联系的问题,探讨了旱地小麦适应逆境胁迫的生理生态机理,并勾画了其进化路线.在旱地小麦从二倍体到六倍体的漫长进化历程中,自然选择对小麦适应外界环境起到关键作用;随着人工选择的介入,以产量为主要目标的性状选择不断得到强化,从群体上呈现适应逆境的形态特征.人工选择下旱地小麦的水分及养分利用效率不断提升,生物量分配呈现出地下部减少、地上部增加的分配特征,对密度胁迫和高温胁迫的耐受性不断增强,但单位面积光合速率呈逐渐降低趋势.旱地小麦生产是复杂的群体过程,而非简单的个体反应.人工选择提高了旱地小麦的种群适合度和个体繁殖分配,强化了与环境的协同性,却弱化了其自然种群属性.本文还对旱地小麦的进化图进行了描绘,对气候变化下旱地小麦育种和栽培管理提出几点建议.     

血红蛋白与脊椎动物高海拔适应进化

高海拔环境是研究脊椎动物对极端环境适应进化过程的典型范例之一.血红蛋白在脊椎动物呼吸和氧化能量代谢中的核心作用决定了其无论在进化生物学还是高原医学研究领域都有着极其重要的意义.然而,如果不清楚研究对象的系统进化地位和机体本身的适应进化特点,就无法对各个水平的适应进化机制作出全面诠释.因此,对脊椎动物的低氧适应进化研究首先从机体生理需求的差异出发.此外,血红蛋白的功能适应性还表现在物种或种群间的空间分布差异导致不同程度的低氧需求.因此,本文从个体和系统发育水平评述了血红蛋白的分子进化及功能适应研究,深入比较了长期定居和短期移居物种间的适应机制区别,系统分析了鸟类及其他脊椎动物适应高海拔低氧环境的趋同和趋异进化特征.最后通过评价不同研究方法的优缺点,结合功能蛋白和物种进化相似的分子遗传规律,为未来高海拔低氧适应进化及高原医学研究提出一些新的思考.总之,本文支持功能验证在适应性进化相关基因研究中的必要性,强调整合分子、细胞和系统水平确定研究方案的重要性,以及系统发育背景和种群进化历史在研究对象选择中的重要意义.     

适应性实验室进化在工业生产菌株选育中应用的进展

适应性实验室进化是一种在实验室里将微生物置于一定选择压力下,通过长期驯化,筛选获得具有特定表型突变菌株的方法.近年来,该方法通过改进特定进化条件和筛选策略,已广泛应用于筛选具有优良特性的工业生产菌株,如特定表型筛选、底物高效利用、目标产物合成及生长特性优化等工业微生物菌株选育.本文综述了适应性实验室进化技术在工业生产菌...     

Cry毒素自然进化与作用机制研究进展

苏云金芽胞杆菌(简称Bt)产生的杀虫Cry毒素被广泛的运用于转基因作物害虫的有效防治。在Cry毒素家族中,Cry毒素的三维结构域引导它们自然进化,并产生大量结构和行为方式相似但在不同的昆虫中表现出不同特异性的Cry蛋白,同时Cry毒素家族也是对昆虫特异性分子研究的基础。简述了Bt本身及其发展历程,还详细阐述了Cry毒素在自然中完成昆虫特异性的进化及其作用机制。最后,对于Cry毒素杀虫活性的进化提出了一般性的策略。     

植物长链非编码RNA的生物信息学预测与分析研究进展

长链非编码RNA(Long non-coding RNAs,lncRNAs)是一类广泛存在于真核生物中,长度大于200个核苷酸、无蛋白编码功能,具有调控基因转录后表达的RNA转录本。新近研究表明,lncRNA在多种生物途径中起着重要调节作用。生物信息学由生物、数学、计算机科学,统计学等多学科交叉产生,能从全局和系统水平对大数据信息进行深入挖掘与分析。采用生物信息学方法预测与分析lncRNA是当前发现和鉴定植物lncRNA的重要策略之一。本文梳理和总结了近年来采用生物信息学预测植物lncRNA及其靶基因的方法策略,以期为今后深入认知植物lncRNA在植物的生长发育过程、抗逆境胁迫及系统进化等过程中的作用研究提供一定参考。     

介绍一种固定蛇类标本外翻半阴茎的制作方法

蛇类半阴茎的形态特征在蛇类分类、进化和系统发育等研究中具有重要价值.本文介绍了一种改进的固定蛇类标本外翻半阴茎的制作方法.