基于视觉编码的图象处理研究──Ⅱ．计算机模拟结果及分析

在前文提出模型基础上,给出了计算机模拟结果,从熵分布、朝向选择及编码效率等方面总结了Ｇａｂｏｒ小波表达模型的特点,讨论了该模型对于视觉编码中的编码效率、基函数选择以及参数空间选择等具有的重要意义。     

基于机器学习的蛋白质编码区识别

针对DNA序列编码区的识别问题,本研究提出一个特征向量和逻辑回归的组合模型。首先对DNA序列进行数值处理转化为特征向量,并结合k字符相对频率技术提取特征向量的元素特征,之后利用二分类逻辑回归算法,对编码区和非编码区进行准确区分。选取了HMR195和BG570两个基准数据集进行五折交叉验证,结果表明,平均AUC(Area Under Curve)值分别为0.981 3和0.987 4,明显优于传统的贝叶斯判别法和VOSSDFT等方法。此外,本文提出的特征向量的维度很低,提高了运算效率。因此,本文组合模型能够较为高效准确地识别蛋白质编码区。     

寻找水稻DNA编码与非编码区边界方法的比较研究

在分析DNA序列复杂度、预测基因编码区和非编码的DNA边界识别等问题中,以熵为基础构造的离散量度量提供了一种强有力的工具。为改进寻找水稻基因编码与非编码区边界的效率,本文提出了两个新的离散量度量（α-KL离散量与α-Jensen-Shannon 离散量）,根据密码子的GC含量对氨基酸对应密码子构建了粗粒化向量。 比较了融合Jensen-Shannon 离散量、Jensen-Renyi 离散量、α-KL离散量和α-Jensen-Shannon 离散量等不同向量所获得的精度,结果表明,在对水稻基因编码区‘终止子’的识别效率上,构建的密码子粗粒化向量融合新引进的度量方法比Bernaola等人的方法(2000)提高了4~5倍。     

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.     

活植物信息数据库中的植物编码系统

本文概述了南京中山植物园活植物信息数据库中的植物编码系统,重点介绍了植物编码的生成方法。该系统通过将关系数据库ORACLE与Microsoft C所提供的完备的计算模型与关系查询语言的强功能管理手段结合起来,弥补了现行商用数据库的不足,获得了较高的时空效率。     

一种在核苷酸水平检测自然选择的新方法

非编码区序列在基因表达调控中起着重要作用,但其在进化过程中是否受到选择作用一直较难检测。最近有一些研究使用平均的核苷酸替换速率与中性序列的核苷酸替换速率的比值(ω)作为检测非编码区总体受选择作用的指标;但是对于非编码区而言,了解具体哪些核苷酸受到选择作用更具有意义。我们借鉴Nielsen&Yang(1998)检测单个氨基酸位点是否受选择作用的思路,在最大似然法的模型下,提出一种在核苷酸位点水平上对自然选择作用检测的方法。本方法能够检测在进化过程中对功能分化有重要贡献的核苷酸位点,包括编码和非编码区。将此方法应用于熟知的受到正选择作用的蛋白编码基因序列(HIV-1包装蛋白基因编码区),均能够检测到那些已知的受到正选择的核苷酸(密码子)位点,说明此方法可以有效地在核苷酸位点水平检测选择作用;又将此方法应用于非编码区(CTGF基因5′UTR),也得到了良好的结果。     

植物全基因组选择技术的研究进展及其在玉米育种上的应用

全基因组选择技术通过全基因组中大量的单核苷酸多态性标记（SNP）和参照群体的表型数据建立 BLUP 模型估计出每一标记的育种值,称为估计育种值（GEBV）,然后仅利用同样的分子标记估计出后代个体育种值并进行选择。该文就近年来国内外有关影响基因组选择效率的主要因素——参考群体的类型与大小、模型的建立方法、标记的类型及其数目、性状遗传力,以及对基因组选择效率的影响等方面的研究进展进行综述,并介绍了全基因组选择技术在玉米育种上应用概况以及对未来的展望。     

词汇阅读加工的双通道模型研究述评

双通道模型认为词汇阅读加工存在两条通道:词典通道和非词典通道.双通道模型可以解释大量的词汇阅读现象,如词频效应、规则性效应等,并得到了来自阅读障碍病人研究的支持.本文述评了双通道模型的发展过程,重点介绍了双通道交互激活模型的一般特点和运行机制(如正字法编码、语音编码和亚词汇正字法-语音转换加工等)及其相关研究.最后讨论了该模型的发展趋势.     

植物全基因组选择技术的研究进展及其在玉米育种上的应用（英文）

全基因组选择技术通过全基因组中大量的单核苷酸多态性标记(SNP)和参照群体的表型数据建立BLUP模型估计出每一标记的育种值,称为估计育种值(GEBV),然后仅利用同样的分子标记估计出后代个体育种值并进行选择。该文就近年来国内外有关影响基因组选择效率的主要因素——参考群体的类型与大小、模型的建立方法、标记的类型及其数目、性状遗传力,以及对基因组选择效率的影响等方面的研究进展进行综述,并介绍了全基因组选择技术在玉米育种上应用概况以及对未来的展望。     

弯枝藻属rbcL基因的适应性进化分析

为探讨淡水红藻的叶绿体基因及其适应性进化特征,选取弯枝藻属(Compsopogon)及相近外类群的rbc L基因共17条,利用PAML 4.9软件,对弯枝藻属rbc L基因编码蛋白进行生物信息学分析,并分别采用分支模型、位点模型以及分支-位点模型对基因的选择位点进行检测。结果表明,弯枝藻属rbc L基因编码蛋白的二级结构主要由α螺旋和β折叠构成,结构稳定。采用最大似然法构建的系统发育树表明,内类群为单一物种,分为3个小分支,具有一定地理分布规律。在3种进化模型中均未检测到统计上显著的正选择位点,表明绝大多数位点处于负选择压力下。因此,弯枝藻属rbc L基因未发生适应性进化。     

细胞信号转导网络的计算机网络模型构建初探

根据细胞信号转导的特点,利用计算机通信技术,提出了一个类似Internet的细胞信号转导计算机网络模型,对该模型的信息编码提出了自己的规则。并利用此模型对Grill等提出的ABA对气孔运动调节的信号转导模型进行实例化。利用wpa—Pack软件包,用VC＋＋6．0开发了封装、发送数据包的程序。仿真结果表明：细胞信号可以根据所定义的规则编码、封装后在构建的网络上进行数据传输。     

自然图像效率编码

效率编码理论认为经过漫长历史进化,大脑感知系统有效地适应了自然环境.自然图像统计规律计算建模对视觉信息处理机理的理解大有裨益.本文简要回顾近期视觉系统对自然图像效率编码的最新进展.     

蕨类植物psaA基因的分子进化研究

采用“放松分子钟”模型、氨基酸位点正选择模型和分子内共进化网络估算方法,对蕨类植物光合系统Ⅰ核心蛋白PSAA编码基因psaA的进化趋势进行了研究。结果显示,叶绿体基因psaA编码区全序列具备成为蕨类植物系统发育关系重建位点的潜力,与rbcL基因联合后能构建高后验概率的系统发育树;蕨类植物的PSAA蛋白中存在一些曾经历正选择的氨基酸位点,其中29个位点聚合成为16个共进化组,通过共进化网络的方式协同影响光合系统Ⅰ的内部调整,提升其在被子植物兴起后光合环境下的适应能力。本文对蕨类植物进化潜能与分子机理的研究结果为揭示蕨类植物适应新生境提供了科学依据,也为植物系统分类学研究提供了分子依据。     

基于叶绿体基因组解析半枫荷系统位置和进化

为明确国家二级保护植物半枫荷与近缘类群的系统发育关系,分析叶绿体基因的适应性进化。该研究利用22个物种的24条叶绿体基因组序列构建最大似然树和贝叶斯树,探讨半枫荷及其近缘类群的系统发育关系,并通过不同模型检测半枫荷与近缘类群的叶绿体编码基因的变异位点与选择压力间的关系。结果表明：(1)半枫荷叶绿体基因组具有133个基因,包括蛋白质编码基因88个(其中11个具有内含子)、tRNA基因37个、rRNA基因8个。(2)半枫荷及其近缘属蕈树属、枫香树属8个物种的叶绿体基因组在序列长度、基因数量及组成、GC含量等方面相对保守,反向重复区与小单拷贝区边界高度保守。小单拷贝区和大单拷贝区的变异程度较高,而反向重复区的变异程度较低。(3)半枫荷与蕈树属、枫香树属物种聚成蕈树科分支,并可划分为3个亚分支,亚分支间或物种间可能存在杂交或不完全谱系分选。(4)适应性进化结果显示,在不同模型下蕈树科分支的物种在ndhA等叶绿体基因受选择约束(纯化选择),位点模型也检测到10个基因的28个位点P大于0.99,这些编码基因变异可能与蕈树科植物适应性分化有关。该研究结果支持半枫荷隶属于蕈树科,蕈树科内物种的叶绿体基...     

裸子植物中光敏色素PHY-PAS1结构域的适应性进化

光敏色素是一类红光／远红光受体,在植物种子萌发到成熟的整个生长发育过程中均起重要的调节作用。光敏色素PHY-PAS1结构域存在于光敏色素基因家族的所有成员中,对调节发色团的光谱特性和光信号转导非常关键。光敏色素基因家族通过基因重复产生,而基因重复可能与物种形成有关。PHYP基因是裸子植物光敏色素基因家族发生第1次重复后产生的,并且以单拷贝形式存在。为了研究不同裸子植物PHYP基因编码蛋白的PHY-PAS1结构域在进化过程中是否受到相同的选择压力以及是否发生了适应性进化,该研究利用分支模型、位点模型以及分支．位点模型对裸子植物31条PHYP基因序列编码蛋白的PHY-PAS1结构域所受到的选择压力进行了分析。结果表明,在由PHY-PAS1结构域序列构建的系统树中,多数分支处于强烈的负选择压力下（ω〈1）：有14个分支处于正选择压力下（ω〉1）,其中13个分支发生在属内种间;与之相比,在较为古老的谱系中相对缺少这种正选择压力。     

裸子植物中光敏色素PHY-PAS1 结构域的适应性进化

光敏色素是一类红光/远红光受体, 在植物种子萌发到成熟的整个生长发育过程中均起重要的调节作用。光敏色素PHYPAS1 结构域存在于光敏色素基因家族的所有成员中, 对调节发色团的光谱特性和光信号转导非常关键。光敏色素基因家族通过基因重复产生, 而基因重复可能与物种形成有关。PHYP基因是裸子植物光敏色素基因家族发生第1次重复后产生的, 并且以单拷贝形式存在。为了研究不同裸子植物PHYP基因编码蛋白的PHY-PAS1结构域在进化过程中是否受到相同的选择压力以及是否发生了适应性进化, 该研究利用分支模型、位点模型以及分支-位点模型对裸子植物31条PHYP基因序列编码蛋白的PHY-PAS1结构域所受到的选择压力进行了分析。结果表明, 在由PHY-PAS1结构域序列构建的系统树中, 多数分支处于强烈的负选择压力下 (w<1); 有14个分支处于正选择压力下 (w>1), 其中13个分支发生在属内种间; 与之相比, 在较为古老的谱系中相对缺少这种正选择压力。     

动物长链非编码RNA研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类广泛存在于动植物体内、长度大于200nt、基本不编码蛋白质的转录本。研究表明,lncRNA能够协助蛋白质复合体转运、参与基因和染色体的激活与失活调控等,在胚胎发育、肌肉生长、脂肪沉积以及免疫应答等过程中发挥重要作用。近年来,在人类基因组计划和ENCODE(The Encyclopedia of DNA Elements)计划推动下,在动物中不仅鉴定出数量众多的lncRNA,而且在lncRNA调控脂肪代谢、肌肉发育以及免疫抗病等重要生物学过程的机理研究方面也取得了突破性的进展。这些研究结果颠覆了lncRNA不编码蛋白的传统观念,提出了lncRNA编码功能性小肽调控生物学过程的新模型。本文主要介绍了动物lncRNA的特征与类型、常用数据库、生物学功能、分子调控模型以及未来lncRNA的研究方向,以期为动物lncRNA功能研究提供参考信息。     

蕨类植物叶绿体rps4基因的适应性进化分析

在原核生物和植物叶绿体中,RPS4(ribosomal protein small subunit4)在核糖体30S小亚基形成起始过程中发挥重要作用;该蛋白在植物中由叶绿体rps4基因编码。为验证蕨类植物在白垩纪适应被子植物兴起而发生分化的观点,本文以23种蕨类植物为研究对象,利用分支模型、位点模型和分支位点模型对其叶绿体rps4基因进化适应性进行分析。分支模型检测到4个可能存在正选择的分支;位点模型和分支位点模型虽然没有检测出正选择位点,但是位点模型检测出了85个负选择位点。通过研究我们仅仅得出a、b两个代表水龙骨类的分支处于正选择压力下,这与水龙骨类在白垩纪发生辐射式演化的理论相一致。同时rps4基因处于强烈的负选择压力这一事实表明该基因的功能与结构已经趋于稳定。     

基因编码型生物传感器在微生物细胞工厂中的应用进展

合成生物学的迅猛发展推动了微生物细胞工厂中多种复杂化学品的生物合成,但仍存在产量低、生产效率不高等诸多问题。基因编码型生物传感器可以感知细胞内外代谢物浓度及外界环境的波动,产生可测量的信号输出或调控通路中的基因表达水平,具有成本低、操作简单、可再生等优点。目前,基因编码型生物传感器已经成为合成生物学和代谢工程的重要组成部分,是微生物细胞工厂中代谢动态调控及理想表型进化/筛选的强大工具。概述了基因编码型生物传感器的组成及工作原理,重点介绍了基因编码型生物传感器在微生物代谢动态调控及高通量筛选中的最新研究进展,就基因编码型生物传感器设计与构建过程中面临的挑战进行探讨,并展望了其今后的发展方向。     

非编码保守DNA序列形成与演化机制

作为一种系统进化足迹,基因组非编码保守DNA序列受到极大关注。由于非编码保守DNA序列很可能与转录因子或特异蛋白质相互作用,直接参与调控基因表达或稳定染色体结构等重要的生命活动。因此,它极有可能成为基因组研究的下一个新浪潮。在总结对生物非编码保守DNA序列的认识过程的基础上,详细阐述了非编码保守DNA序列形成与演化的模型及其分子生物学机制,进一步展望了非编码保守DNA序列在生物学研究中的应用前景。