基于GIS的基因表达图谱模型的建立与应用

本文在合理假设的基础上,根据2010年全国研究生数学建模竞赛A题提供的数据及相关信息,在GIS的支持下构建了基因表达图谱模型(简称GEPM),并对其进行空间分析,从而达到对肿瘤识别信息基因提取的目的。结果表明,在参与分析的1 991个基因中,有7个基因可以作为肿瘤识别的信息基因;通过GIS技术构建GEPM对于肿瘤的识别与诊断是可行的。因此,通过本文的研究为基因的识别和研究提供了新的方法。     

基于GIS的产业生态学研究述评

产业生态学由于缺少关于空间分析的工具,使得研究结果因缺乏空间维度信息而影响对管理效率和精准度的支持。基于GIS的产业生态学相关研究已成为产业生态学研究的一个新的方向。为总结已有的研究成果并展望未来的研究方向,运用文献计量及对比分析的手段,系统分析了国内外基于GIS的产业生态学的相关研究进展,得出以下结论:当前基于GIS的产业生态研究主要集中在物质代谢、产业共生和生命周期评价3个方面,将GIS技术引入到物质代谢研究中,可以更好的展示物质代谢的时空分布格局,为物质代谢研究提供了一种新的方法;基于GIS技术,不仅可以更加高效地挖掘潜在的产业共生机会,还可应用于生态产业园的规划管理如企业的选址、空间布局等以及废弃物的回收再利用方面;将GIS与LCA耦合在一起,可以很好地补充、完善和管理传统数据,有助于探索产品、活动或工艺的环境影响的空间特性以及进行土地利用相关的环境影响评价。另外,国内外研究的侧重点也不尽相同。在物质代谢研究中,国内研究较少,仅在城市尺度上进行了基础设施的物质代谢及其存量分析,国外在国家、城市尺度上研究了铜、锌等金属的物质代谢情况;在产业共生研究中,国内侧重于生态产业园的研究,而国外侧重于城市尺度的产业共生机会识别的研究;在LCA的研究中,国内开展了基于GIS的生命周期评价数据库和产品材料信息管理系统的研究,而国外侧重于进行区域化的生命周期评价、进行土地利用影响类型的相关评价以及污染物的追踪,国内在该方面尚处于起步阶段。国内外在研究方法上存在共性,都是基于GIS的空间分析方法、缓冲区分析方法以及数据库技术等。未来将GIS作为一个平台,面向产业转型展开产业生态学综合理论方法的研究,可以为产业的可持续性管理提供有效支持。     

GIS在野生动物空间分布格局研究中的应用

地理信息系统(GIS)在绘制动物分布图、确定物种丰富度、预测动物的空间分布格局、建立物种分布数据库等方面都有极大的应用价值。本文介绍了GIS技术在野生动物空间分布格局研究中的应用,并探讨了今后GIS技术在野生动物生态学领域的应用前景。     

地质统计学理论与方法及其在昆虫生态学中的应用

空间相关是昆虫生态学中普遍存在的一种客观现象 ,但这种空间相关性在传统的统计学分析中被忽略了。据此 ,文章对常用的地质统计学的空间相关理论和方法、以及这些理论和方法在昆虫生态学中的应用途径和研究进展作了简述。此外 ,对GIS在昆虫空间相关分析中的应用途径和方法也作了探讨。通过综合分析和比较 ,作者认为 ,未来地质统计学的发展将更多地与GIS融为一体 ,并且二者将与传统的时间序列方法和生物统计学方法有机结合 ,共同应用于昆虫生态学的时空分析和预测之中     

鸟类分子系统地理学研究进展

分子系统地理学是当代生物地理学的重要分支,是以分子生物学方法重建种内和种上水平的系统发育关系,阐释进化历史,并通过分析近缘生物类群的系统发育关系与其空间和时间分布格局间的相关性构建生物区系历史的研究,是分子生物学与生物地理学结合的产物。中性进化学说和溯祖理论分析的建立,以及线粒体DNA和微卫星标记等分子遗传标记的应用,为分子系统地理学研究的开展提供了理论和实践基础。近年来,分子系统地理方法在鸟类学研究中的应用揭示了许多不同于传统认知的发现,为准确而深入的了解鸟类分子系统地理格局的差异和不同类群的起源中心提供了新颖的证据。目前的研究多从隔离分化说和扩散说的角度对鸟类分子系统地理格局的成因进行分析,而迁徙行为不同对鸟类系统地理格局的影响为成因的解释提供了新的角度。结合区域特点的比较分子系统地理研究,在更广泛的地域和更多类群中开展研究是我国鸟类分子系统地理研究的方向。此外,展望了第二代测序技术对分子生态生物地理研究具有的潜在促进作用。     

福建省主要入侵植物空间分异及其影响因素

在实地调查数据的基础上,本研究结合GIS空间分析技术和地理探测器模型,分析福建省入侵植物空间分布情况,以及地理与社会环境因子及其交互作用对入侵植物分布的影响.结果表明:福建省共记录入侵植物82种,其中,优势科为菊科,小蓬草、藿香蓟和空心莲子草出现频次最高.沿海区域的入侵植物物种数量多于内陆区域,福州和厦门为福建省外来入侵植物的两大热点地区.入侵植物在不同海拔均有分布,但入侵植物的种类随着海拔的升高总体呈下降趋势.地理探测器分析显示,自然环境因子中降水和社会经济因子中路网密度、人口密度是入侵植物空间分布的主要影响因子.各因子的空间交互作用会正向影响入侵植物的空间分布,这反映出入侵植物空间分布影响要素的复杂性.综上,将地理探测器应用到入侵植物研究领域是可行的,筛选出的环境指示因子可用于监测福建省入侵植物的适生区,从而为采取有效的防控措施提供科学依据.     

基于空间统计特征的城市热环境时空演化

利用遥感反演和GIS空间分析等工具,提出了一种基于空间统计特征的城市热岛范围界定方法,并应用该方法分析了1984-2010年杭州市城市热环境的时空演化规律.结果表明:1984-2010年间,杭州市的城市热岛面积增加了8.66倍;杭州城市热岛的空间形态日趋复杂,空间分布由单中心的聚集状态逐渐向多中心的扩散状态发展;杭州城市热环境呈现出由区域低温均衡向区域高温均衡发展的态势.城市热岛的动态变化检测表明,城市扩张是杭州城市热岛发育的主要原因.本文所提方法考虑了城市地表温度的空间相关关系,反映了城市地表温度的全局统计特征,提供的信息更多,也更为客观和准确.通过该方法的推广,有助于解决当前城市热岛研究中研究样本之间缺乏通用性和可比性的问题.     

原子力显微镜技术在细胞力学和病理学研究中的应用

原子力显微镜(AFM)由于具有纳米量级的空间分辨率和皮牛(pN)量级的力分辨率已经在活细胞和细胞组织超微结构的研究中取得重大进展,该技术为细胞生物力学的研究提供了新方法。通过力曲线可以得到与单个细胞的力学性质相关的信息。细胞弹性的变化是生物细胞发生病变的特征之一。利用AFM研究各种细胞的弹性特性,为疾病的早期诊断和治疗以及病理机制的研究提供了一种强有力的工具。本文主要综述了近些年用AFM技术研究疾病相关的细胞弹性特性的应用新进展,如发现多种类型的癌细胞都比健康细胞软,以及在相关血液性疾病(如冠状动脉疾病、高血压和糖尿病)中红细胞的弹性也发生了变化。这些特性可对疾病的辅助诊断提供参考,为病理学和临床医学研究提供了新依据。     

中国大中型陆栖哺乳动物地理区边界探测及其驱动因素

地理隔离是驱动物种空间分布格局形成的主要原因之一。利用我国大中型陆栖哺乳动物的地理分布数据,基于信息地图生物区(Infomap Bioregions)方法探测生物地理区域,提取对大中型陆栖哺乳动物类群的分布扩散产生阻隔效应的主要界线。从温度、降水和地形的梯度变化角度入手,应用空间自回归模型确定与生物地理区边界相关的主要驱动因子,构建地理加权逻辑回归(GWLR)模型分析各驱动因子重要性的空间非平稳性特征。结果表明,研究区域划分为3个主要的生物地理区,除年降水量变异系数与边界联系不明显外,其余变量均在10%及以下的显著性水平与生物地理区边界呈正相关,反映出生物地理区边界与气候突变、地形障碍和人类活动的协同作用有关。生物地理区1与生物地理区3的边界线的主导影响因子是人类足迹指数,生物地理区1和生物地理区2的边界线的主导影响因子是气温季节性变动系数变异系数,生物地理区2和生物地理区3边界线在祁连山脉一带的主导影响因子主要是气温季节性变动系数变异系数,其余地区为地形障碍。多类群物种对隔离屏障的响应模式难以统一,研究从大中型动物入手,通过识别以不同物种组合为特征的生物地理区域,揭示物种在空间上的分组方式,为探讨各动物类群的隔离机制提供空间模式和框架。     

数字信号处理在生物医学工程中的应用

数字信号处理技术一诞生就显示了强大的生命力,展现了极为广阔的应用前景.主要讨论数字信号处理技术中小波分析、人工神经网络、维格纳分布在生物医学工程中的应用,并对数字信号处理技术在生物医学工程中的应用前景进行了展望.     

差异蛋白质组学在肝纤维化疾病中的应用

差异蛋白质组学作为一种新兴的蛋白质研究技术,逐渐在肝纤维化(HF)疾病的研究中广泛应用。该文主要对差异蛋白组学的理论基础、在肝纤维化疾病的诊治和研究技术上的应用以及目前存在的问题等方面作一简要综述,从而阐明在肝纤维化疾病中差异蛋白组学现阶段的研究现状,旨在为探讨如何更全面完整地研究肝纤维化提供参考。随着科学技术及科研条件的不断完善,差异蛋白组学的多种技术手段应用于肝纤维化疾病将具有更广阔的研究前景和发展空间。     

基因组编辑技术研究新进展

基因组编辑是一种针对目的基因组进行定点改造的技术,其主要方法是通过对目的基因组的改造,从而达到对未知功能基因进行研究和基因治疗的目的。人工核酸内切酶介导的基因组编辑技术是目前应用前景最为广泛的技术,其包括ZFNs、TALENs和CRISPR/Cas技术。本文针对3种不同的基因组编辑技术的原理作了简要介绍,比较分析了它们各自的优缺点,并对不同生物中基因组编辑技术的研究现状进行了总结,对疾病模型动物的建立中的应用作了探讨,同时对该技术在疾病基因治疗中的应用前景进行了展望。     

GIS在描述某城区大气二氧化硫分布中的应用初探

应用地理信息系统（GIS）技术对1996年重庆市主城区大气二氧化硫分布进行了描述和分析。采用GIS的空间分析方法泰森多边形分析和区域插值对大气环境监测数据进行分析处理,避免了以点代面的缺陷,使大气污染物分布描述更为合理。     

基于空间小波变换的生态地理界线识别与定位

为了提高生态地理分界线识别和定位的客观性,探讨了通过空间小波变换获取多尺度模极大值定位过渡带的方法.以NDVI和降水作为小波多尺度分解的对象,应用db3小波核函数分别对49条样带的模极大值进行了多尺度检测,并在GIS中确定其地理坐标.研究结果表明:识别半干旱半湿润生态地理分界线的最佳空间尺度为20～40 km,小于这一尺度定位过程容易受到局部地表覆被因素如城市区域或地形的影响,大于这一尺度由于要素被过度平滑,造成定位不准;从定位点的聚集度分析,NDVI的定位效果好于降水,特别是在较大空间尺度上.而与综合自然地理区划方案中的半干旱半湿润分界线比较,从定位点的方向性、平均最短距离以及均衡度三项指标综合判断,小波变换对于降水过渡带的定位优于对NDVI的定位.研究证实,空间小变换与GIS结合是提高生态地理分界线识别与定位科学性的重要途径,是对专家系统划分界线方法的有力补充和完善.     

中国主要森林群落植物生活型谱的数量分类及空间分布格局的研究

采用Ｃ．Ｒａｕｎｋｉａｅｒ的生活型分类系统,对我国主要森林群落的生活谱资料进行整理,编制了全国划分标准统一的植被生活型谱,并应用聚类分析方法,对植物生活型谱进行数量分类,在此基础生态信息系统（ＧＲＥＥＮ）和地理信息系统（ＩＤＲＩＳＩ）等现代信息处理技术,定义各谱系的生态气候适应参数区间,模拟并图象显示各类植物生活型谱在地理空间上的分布格局,通过聚类分析,将我国主要木 落的植物生活型谱划分了１１种类     

长白山典型林区森林资源利用适宜性分析

天然林保护不是简单的禁伐,东北林区作为天然林保护的限伐林区,目前仍有一定数量的成过熟林采伐任务,如何科学合理地选择伐区非常重要．鉴于传统森林资源采伐利用操作中存在顾此失彼的问题,现代科学的森林资源经营理论认为,森林资源利用要坚持可持续利用原则,并且要更多考虑森林资源的生态效益,遥感(RS)数据及地理信息系统(GIS)技术,通过提供空间选择技术支撑,可以准确定位符合采伐标准的森林资源地理位置,并确定其面积、森林类型等信息,从而促进森林资源的科学合理利用．本文综合考虑各方面要素,以长白山典型林区露水河林业局为例,以最大程度发挥森林生态系统的生态功能为原则,进行了森林资源利用状况评价,对研究区森林资源未来利用的空间选择以及采伐利用方式进行了探讨,以期为将来制订科学的森林经营策略提供依据。     

转录组与RNA-Seq技术

转录组是特定细胞或组织在特定时间或状态下转录出来的所有RNA的集合.通过对转录组的研究可以揭示生物体的基因表达、研究结构变异及发现新基因等.转录组分析的研究方法、研究平台发生着日新月异的变化,同时生物信息学分析的内容也在逐渐完善.RNA-Seq作为一种新的转录组研究手段,利用新一代测序技术能够更为快速、准确地为人们提供更多的生物体转录信息.主要比较近年来转录组研究的几种方法和几种RNA-Seq的研究平台,并着重介绍RNA-Seq的原理、用途、步骤和生物信息学分析等及在相关领域的应用等内容,为相关的研究和应用提供参考.     

我国学校微生物污染状况研究进展与展望

学校环境卫生状况与师生健康密切相关。本文从饮食卫生、公共场所卫生、个人卫生等几个方面对目前我国学校微生物污染状况的研究进展进行了综述,并对未来的研究前景进行了展望,以期为相关部门和个人提供较为全面的学校卫生信息,为学校卫生治理和疾病防控提供参考。     

RS和GIS技术在中尺度景观类型划分与制图中的应用:以成都市龙泉驿区为例

以成都市龙泉驿区为研究区,利用Landsat-8 OLI影像、ASTER GDEM等数据,应用RS、GIS技术对景观类型划分与制图进行研究。结果表明:ISODATA遥感影像非监督分类法可以实现研究区地貌类型的自动划分,不但降低了传统分类中主观因素对分类结果的影响,而且把沟谷浅丘等小尺度地貌类型划分出来,确保了地表形态的连续性和渐变性;QUEST、C5.0、MLC分类结果图的总体分类精度、Kappa系数、平均用户精度、平均制图精度大小依次均为QUESTC5.0MLC,平均错分误差、平均漏分误差大小依次均为QUESTC5.0MLC,说明QUEST决策树分类法是进行研究区遥感影像土地利用/覆被类型分类的最佳方法;把Arc GIS空间分析、地图编制技术与Python编程相结合进行景观类型划分与制图,能够克服GIS平台常规功能局限,提高制图效率,具有较强实用性;研究区共划分为18种景观类型,其景观类型分布特点与区域景观格局实际相符,说明集成应用QUEST遥感影像决策树分类、GIS空间分析和地图编制、Python编程技术方法能综合利用多类景观生态分类指标实现研究区景观类型划分与制图,充分说明RS、GIS技术在中尺度景观类型划分与制图中具有较强推广价值和应用前景。     

基于微流控技术的外泌体分离方法的研究进展

外泌体是一种由细胞分泌的,直径一般为30-150 nm的囊泡。外泌体携带有多种蛋白质、mRNA及miRNA等生物标记物,并直接参与细胞间的信息传递、抗原传递、蛋白转运以及RNA转录等重要的生命活动过程,与癌症等多种疾病的发生密切相关,因此在疾病的发生机制探索和相关疾病的检测中具有重大的应用价值。然而,外泌体通常以游离的形式存在于体液中,对外泌体的分离和纯化是实现基于外泌体的疾病发生机制及疾病检测应用研究的基础。近年来,研究人员利用外泌体的生物物理和生物化学性质研发了多种分离和纯化外泌体的方法技术,主要有超速离心法、聚合物沉淀法、免疫分离法以及基于微流控的分离法等。综述了近年来外泌体分离和纯化方法的研究进展,简要论述了传统的外泌体分离方法,重点介绍了基于微流控技术的外泌体分离方法,并比较了这些方法的分离机制、优缺点以及应用前景。通过对近年来外泌体分离和纯化方法的研究现状进行归纳和比较,旨为相关研究人员开展外泌体研究工作提供参考,从而进一步推进外泌体在疾病检测及其他生物医学应用的研究进展。