居群遗传分析软件——GENALEX 6简介

GENALEX软件是一种在Microsoft Excel程序中运行的跨操作系统平台的居群遗传分析软件包,它可以对共显性数据、单倍体数据和二元数据进行分析。GENALEX还提供了一系列基于频率的分析。例如,GENALEX可进行F统计检验、Nei’s遗传距离和地理距离的同一性检验以及偏性分布的检验。基于距离的计算如AMOVA分析、相关性PCA分析、Mantel检验、居群遗传变异的空间自相关分析和TWOGENER分析也能够在GENALEX中实现。该软件包还提供了20多种不同的图表总结数据已经辅助检测。除此之外,序列信息和基因型数据可以方便地在相关软件中转化格式。最初以辅助教学为目的设计的GENALEX软件现在也为研究人员提供了可以应用的功能。     

中国基因组生物信息学回顾与展望

基因组生物信息学是随着大规模基因组测序而兴起的一门交叉学科, 其研究对象是基因组数据. 因此, 对基因组数据的各方面的深入了解, 有助于把握基因组生物信息学的来龙去脉. 本文从基因组数据展开, 围绕着这些数据的收集、储存、分析和比较, 分别列举了相关的数据库、算法和软件包. 今天, 由新一代测序技术所带来的对数据处理、算法设计和功能信息挖掘等技术和研究方面的挑战, 应该及时得到充分的重视.     

FACE实验技术和方法回顾及其在全球变化研究中的应用

化石燃料的燃烧和城市化进程的加快导致大气中二氧化碳(CO_2)和臭氧(O_3)浓度日益升高,大气气体浓度的变化会对植物个体和陆地生态系统结构与功能产生影响。CO_2浓度升高增加了陆地生态系统碳汇能力,而O_3导致作物减产和生态系统固碳损失。自由空气中气体浓度增加(FACE)系统是最接近自然的一种模拟大气气体浓度增加对生态系统影响的研究平台,已广泛应用于各种生态系统,为理解陆地生态系统生态过程对全球变化的响应及评估未来情景的生态风险提供了重要科学依据。该文从FACE技术特点出发,介绍了国内外建成的大型CO_2/O_3-FACE系统,分析了FACE系统的不同布气方式在不同生态系统研究过程中的优点与缺点,概述了全球FACE运行的现状和取得的主要成果,并指出了FACE系统存在的主要问题和前沿研究方向。     

FACE实验技术和方法回顾及其在全球变化研究中的应用

化石燃料的燃烧和城市化进程的加快导致大气中二氧化碳(CO₂)和臭氧(O₃)浓度日益升高, 大气气体浓度的变化会对植物个体和陆地生态系统结构与功能产生影响。CO₂浓度升高增加了陆地生态系统碳汇能力, 而O₃导致作物减产和生态系统固碳损失。自由空气中气体浓度增加(FACE)系统是最接近自然的一种模拟大气气体浓度增加对生态系统影响的研究平台, 已广泛应用于各种生态系统, 为理解陆地生态系统生态过程对全球变化的响应及评估未来情景的生态风险提供了重要科学依据。该文从FACE技术特点出发, 介绍了国内外建成的大型CO₂/O₃-FACE系统, 分析了FACE系统的不同布气方式在不同生态系统研究过程中的优点与缺点, 概述了全球FACE运行的现状和取得的主要成果, 并指出了FACE系统存在的主要问题和前沿研究方向。     

FACE条件下水稻冠层蒸散和水分利用率的模拟

利用开放式CO₂浓度增高（FACE）系统平台,通过在水稻拔节期至成熟期对水稻冠层微气候及相关生理指标的连续观测,并结合能量平衡分析,模拟研究了FACE对水稻冠层蒸散和水分利用率的影响.结果表明：将水稻叶片气孔导度与光合有效辐射、饱和水气压差的定量关系与Penman-Monteith方程相结合,可以较好地模拟FACE和对照条件下的水稻蒸散量;观测期间,CO₂浓度升高使水稻的水分利用比对照减小约10 mm,结合水稻生物量增加12%,FACE条件下水稻水分利用率（WUE）增加约12%.     

植物对开放式CO2 浓度增高(FACE)的响应与适应研究进展

开放式CO2浓度增高(FACE)系统是近年研究植物对高CO2浓度响应和适应的新手段,它比以往密闭和半密闭系统对实验植物生长环境的干扰少.利用FACE系统进行研究更有助于正确地预测未来大气CO2浓度增高对植物的影响.该文结合作者的研究工作简要评介了FACE系统与以往密闭和半密闭式CO2浓度增高实验系统的不同之处以及近年来利用FACE系统所作的最新研究进展.     

利用Excel的VBA语言自动分析大量共聚焦线扫描图像数据的方法

目的：Microsoft Excel的内置控制语言是VBA(visual basic for application)。它可以极大地增强Excel的数据处理能力。本文通过一个简单的例子说明如何利用VBA自动分析大量共聚焦线扫描图像数据并图示分析结果。方法与结果：文中首先描述了取自共聚焦线扫描图像的实验数据的结构及处理要求。然后具体说明宏程序(用VBA编写)的录制、修改和使用的详细方法。宏程序代码很接近自然语言,较好理解,而且在大多数情况下可通过“录制宏”功能自动生成,把编程的工作减至最少。结论：与手工使用Excel一步步进行数据处理相比,使用Excel中的VBA处理数据可少花时间、少犯错误、减少大量单调重复的劳动．．这些可极大地提高数据处理效率,使研究者可把更多的时间用于数据处理方案的设计和完善上。特别在处理量大而复杂的实验数据时更需要如此。这样,数据中蕴含的有用信息才能更好地被有效而准确地提取出来并加以显示。     

水稻产量及其构成因子对空气CO2浓度增高响应的QTL分析

自由空气CO2浓度增加设施（Free air carbon dioxide enrichment．FACE）使得实际地模拟未来植物生长所处的CO2浓度增加环境变为可能。FACE下．作物生长和产量发生不同程度的加速和提高,而分析作物产量因子对CO2浓度增加响应的遗传基础将有利于对CO2环境变化做出敏感响应的遗传特性的认识,有利于适合未来空气CO2浓度增加环境的高产品种的培育。以粳稻品种Asominori与籼稻品种IR24的杂交组合所衍生的染色体片段置换系（CSSLs）为材料进行田间试验,分别在FACE（约570umol CO2／mol）和正常大气（约370umol CO2／mol）下对籽粒产量及其构成因子等数量性状位点（QTL）进行了分析。结果表明,在FACE下,Asominori和IR24的有效穗数、穗粒数和单株籽粒产量均显著高于对照下的,并且FACE下,65个置换系的变幅范围均大于对照下的;在第1．2,4,6．7,9和12染色体上检测到LOD值在2．5—5．7范围内的控制上述产量性状的20个QTL．其中有3个可以同时在FACE和正常大气下检测到．其余的则只是在某一种CO2环境下检测到。此外,还检测到2个QTL（qFT12 and qGP4）存在着与环境的加性互作效应。可以推论．空气中CO2浓度的增加诱导了部分对CO2浓度敏感的QTL表达,控制水稻产量性状的QTL与CO2增加的环境发生了互作效应。预计利用分子标记辅助育种途径可以培育出适用于未来CO2浓度增加环境下的高产水稻品种。     

SeqHunter：序列搜索与分析的生物信息学软件包

利用Microsoft Visual Basic 6.0脚本,开发了一个在Windows平台下使用的生物信息学软件包SeqHunter;该软件包以简便的图形界面操作方式,可以实现本地化Blast,序列提取、比对与分析,序列数据库建立和管理等多种常用功能,为基因功能分析与大规模基因组数据挖掘提供了一个实用工具。     

中国生物多样性在线数据处理平台的构建

高质量的生物多样性数据能够为生物多样性的研究与保护提供数据支撑。目前研究人员开发了大量的生物多样性数据处理软件或工具, 包括工作流系统、R语言包、Python语言包和Excel工具等, 但是使用这些软件或工具需要用户安装相应的软件客户端, 并掌握一定的编程语言、软件开发和复杂的Excel公式等知识和技能。为降低用户的学习成本和使用门槛, 本文采用了Browser/Server模式设计技术、Web技术、可视化技术、响应式开发技术、网络爬虫技术、数据处理技术和Solr智能检索技术等, 针对不同维度的生物多样性数据设计和开发了相应的数据处理模块, 构建了中国生物多样性在线数据处理平台(http://dp.iflora.cn/)。该平台能够有效地帮助科研人员对物种名称、地理位置、时间日期和经纬度等数据进行处理, 并提供数据格式转换、数据质量评测和资源统计分析等辅助功能, 帮助科研人员实现零代码和低门槛地处理生物多样性数据, 提供便捷、高效和简单的数据清洗、校正、转换和整合等数据处理渠道, 为生物多样性研究和保护提供信息化技术支持与服务。     

RNA-Seq本地分析平台的构建

目的:构建一个本地化的RNA-Seq数据处理分析平台,为RNA-Seq研究人员提供数据分析平台。方法:在调研现有的RNA-Seq数据分析研究成果的基础上,构建一套本地化的RNA-Seq分析平台,平台首先将测序数据中的低质量数据进行过滤,然后使用Top Hat将过滤后的数据与参考基因组数据进行比对,利用比对结果进行可变剪切分析、基因差异表达分析等,最后通过R语言工具包对分析结果进行可视化绘图。结果:通过对2组小鼠的RNA-Seq测序数据进行分析,构建的分析平台能够较好地过滤低质量测序数据,并且分析出2组数据间的差异表达基因,同时还可以图形化表示这些差异表达基因。结论:分析平台能够实现对RNA-Seq测序数据的质量控制、差异表达分析及分析结果的可视化。     

FACE水稻生育期模拟

利用农田开放式空气CO2浓度增高（FACE）技术平台,设置大气CO2浓度比对照高200μmol mol^-1的FACE处理和不同的施N量水平,以水稻钟模型为基础,构建了FACE水稻生育期模拟模型。通过不同年度试验数据的检验,表明模型对CK及FACE条件下水稻不同生育期天数的预测性能好。不同生育期预测误差的根均方差（RMSE）最大为2．64d,最小只有0．15d,且相关系数均达到了极显著水平。说明FACE水稻生育期模型具有较高的预测性和适用性。     

Phred/Phrap/Consed/Polyphred:类Unix平台的测序数据管理和SNP识别软件包

尽管二代基因组测序技术日渐流行,Sanger测序依旧是SNP识别和分析的金标准。传统对于Sanger测序结果的分析多依赖Seq Man等软件进行。然而这类软件大多依靠人工操作来识别和记录测序结果中的SNP位点,效率低下且容易发生错误。此外,当对多个个体进行序列测定时,这类软件无法完成对群体数据的管理和输出,给研究人员造成了一定的不便。Phred/Phrap/Consed/Polyphred是华盛顿大学开发的基于类Unix平台的软件包,在大规模测序数据的管理和SNP自动识别、标记与输出方面具有强大的功能。然而,由于其安装和使用较为复杂,在国内较少使用。本研究对该软件包的功能、使用流程、特点等进行了介绍,并将其安装于Ubuntu12.04操作系统并置于VMware虚拟机中,方便遗传学者的下载和使用。     

稻麦轮作FACE系统平台Ⅰ.系统结构与控制

在稻麦轮作水稻田建立FACE系统(Free-Air CO2 Enrichment),即CO2浓度的控制和监测系统平台.利用计算机网络系统对平台的CO2浓度进行监测控制,根据大气中的CO2浓度、风向、风速,作物冠层高度的CO2浓度及昼夜等因素的变化调节CO2气体的释放速度及方向,实现FACE圈的CO2浓度高于周围大气CO2浓度200μmol·mol-1.试验表明,影响控制精度的主要因素有风速、作物和土壤呼吸作用和扩散层高度.经过控制方程参数调整,在白天,控制精度达到80%的时间占总时间的白天达到83%,夜晚为68%.FACE圈内的CO2分布基本均匀.平均CO2设置浓度白天为557mol·mol-1,晚上为608mol·mol-1.圈内CO2浓度分布基本上沿放气管对称分布,由边沿向中心逐步降低.2001年水稻生长季节平均控制精度(TAR)达到白天1.03和晚间1.09.     

稻米品质性状对开放式空气二氧化碳浓度增高的响应

利用开放式空气CO2浓度增高(FACE)系统平台。研究大田栽培条件下粳稻武香粳14号稻米品质性状对CO2浓度增高200μmol·mol^-1的响应。结果表明．FACE处理稻谷的出糙率平均比CK高1．4个百分点,整精米率平均比CK低12．3个百分点,较低的供N水平有利于提高FACE条件下的出糙率．较高的供N水平有利于提高FACE条件下的整精米率;FACE处理的稻米垩白略有增加。垩白粒率平均比CK高11．9个百分点,垩白度平均比CK平均高2．8个百分点,较高的供N和供P水平有利于降低FACE条件下垩白大小、垩白粒率和垩白度;FACE处理稻米糊化温度平均比CK平均高0．52℃,胶稠度有提高的趋势,但对稻米直链淀粉含量影响较小,较高的供N和供P水平有利于降低FACE条件下稻米的直链淀粉含量,较低的供N和较高的供P水平有利于降低FACE条件下稻米胶稠度,较低的供N水平有利于降低FACE条件下稻米糊化温度;FACE处理使稻米蛋白质含量比CK平均低0．6个百分点,较低的供N和供P水平有利于降低FACE条件下稻米蛋白质含量。     

开放式二氧化碳浓度提高对武香粳14叶片硝酸还原酶活力的影响

大田栽培条件下,研究了开放式大气CO₂浓度提高（FACE）200 μmol·mol^-1对粳稻品种武香粳14各生育期功能叶片硝酸还原酶活力(NRA)的影响.结果表明,FACE明显提高了各生育期功能叶片NRA,拔节期、孕穗期、抽穗期、穗后10 d、穗后20 d水稻功能叶片NRA平均值分别比对照提高了50%、20%、60%、80%和30%,其中,FACE处理对拔节期、抽穗期和穗后10 d水稻功能叶片NRA水平影响较大.施氮处理明显影响了FACE条件下水稻功能叶片NRA,并且在不同生育期存在不同的趋势：拔节期,中氮＞低氮＞高氮;孕穗期和抽穗期,高氮＞中氮＞低氮;而穗后10 d及20 d则为中氮＞高氮＞低氮.FACE处理与施氮量对NRA存在互作效应,拔节期及穗后20 d两者互作效应达极显著水平,穗后10 d达显著水平,而孕穗期及抽穗期互作效应不显著.     

开放式空气C02浓度增高对水稻冠层能量平衡的影响

大气CO2浓度升高对植物冠层能量平衡的影响是导致植物生长发育和水分利用率发生变化的环境物理原因．利用位于江苏省无锡市安镇的农田自由开放式空气CO2浓度增高(FACE)系统平台,进行水稻冠层微气候和土壤热通量的连续观测,并结合能量平衡分析,研究了FACE对水稻冠层能量平衡的影响．结果表明,水稻冠层显热和潜热通量FACE与对照的差异日最大值出现在14：00左右,与空气相对湿度日最低值出现时间一致;潜热通量FACE与对照的差异日最大值变化在—15-—65J·m^-2·s^-1之间,显热通量FACE与对照的差异最低值变化在12—55J·m^-2·s^-1之间;显热和潜热通量FACE与对照的差异日最大值随冠层上方辐射平衡增加而增大．水稻冠层白天总显热通量FACE均高于对照,而总潜热通量FACE均低于对照．白天总显热和潜热通量FACE与对照的差异在同一生育期内随冠层上方净辐射增强而增大,在不同生育期随生育期推进而减少．开花期至蜡熟期,水稻冠层白天总潜热通量FACE比对照平均低6．7％．FACE使水稻冠层白天总显热通量及其占冠层上方辐射平衡的比例减少,而使总潜热通量及其占冠层上方辐射平衡的比例增大,但对土壤热通量及夜间显热和潜热通量的影响不大．开花期至蜡熟期水稻冠层白天总显热、潜热通量占冠层上方净辐射总量的比例FACE与对照之差平均为5．5％．     

水稻不同生育期磷素营养对开放式空气二氧化碳浓度增高的响应

2001年和2002年利用农田开放式空气CO₂浓度增高(FACE)系统平台,研究不同施N量条件下FACE对武香粳14号不同生育时期磷含量、磷积累、磷分配和磷效率的影响.结果表明,FACE使水稻不同生育时期植株含磷率和吸磷量显著或极显著增加,增幅分别为3.9%～20.6%和28.9%～71.4%;FACE使水稻抽穗后磷在生殖器官中的比例下降9.8%～26.3%,在营养器官中的比例增加2.2%～23.9%,均达显著或极显著水平,而FACE对抽穗前磷在叶片、茎鞘中的比例无显著影响;FACE使水稻不同生育时期单位磷的干物质生产效率、籽粒生产效率和收获指数均明显下降,降幅分别为3.7%～16.6%、6.5%～15.5%和5.4%～9.0%;氮处理以及氮与FACE处理的互作对水稻不同生育时期的磷素营养影响较小.     

稻麦轮作FACE系统平台I.系统结构与控制

在稻麦轮作水稻田建立FACE系统 (Free AirCO2 Enrichment) ,即CO2 浓度的控制和监测系统平台 .利用计算机网络系统对平台的CO2 浓度进行监测控制 ,根据大气中的CO2 浓度、风向、风速 ,作物冠层高度的CO2 浓度及昼夜等因素的变化调节CO2 气体的释放速度及方向 ,实现FACE圈的CO2 浓度高于周围大气CO2 浓度 2 0 0 μmol·mol-1.试验表明 ,影响控制精度的主要因素有风速、作物和土壤呼吸作用和扩散层高度 .经过控制方程参数调整 ,在白天 ,控制精度达到 80 %的时间占总时间的白天达到 83% ,夜晚为6 8% .FACE圈内的CO2 分布基本均匀 .平均CO2 设置浓度白天为 5 5 7mol·mol-1,晚上为 6 0 8mol·mol-1.圈内CO2 浓度分布基本上沿放气管对称分布 ,由边沿向中心逐步降低 .2 0 0 1年水稻生长季节平均控制精度 (TAR)达到白天 1.0 3和晚间 1.0 9.     

开放式空气CO2浓度增高对水稻冠层微气候的影响

利用位于江苏省无锡市安镇的我国唯一的农田开放式空气CO2 浓度增高 (FACE)系统平台 ,于2 0 0 1年 8月 2 6日至 10月 13日 (水稻抽穗至成熟期 )进行水稻作物冠层微气候连续观测 ,以研究FACE对水稻冠层微气候特征的影响 .结果表明 ,FACE降低了水稻叶片的气孔导度 ,FACE与对照水稻叶片气孔导度的差异上层叶片大于下层叶片 ,生长前期大于生长后期 .FACE使白天水稻冠层和叶片温度升高 ,这种差异生长前期大于生长后期 ;但FACE对夜间水稻冠层温度的影响不明显 .在水稻旺盛生长的抽穗开花期 ,晴天正午前后FACE水稻冠层温度比对照高 1.2℃ ;从开花至成熟期 ,FACE水稻冠层白天平均温度比对照高 0 .4 3℃ .FACE对冠层空气温度也有影响 ,白天水稻冠层空气温度FACE高于对照 ,这种差异随太阳辐射增强而增大且冠层中部大于冠层顶部 ;冠层中部空气温度FACE与对照的差异 (Tface-Tambient)日最大值在 0 .4 7～ 1.2℃之间 ,而冠层顶部的Tface-Tambient日最大值在 0 .37～ 0 .8℃之间 .夜间水稻冠层空气温度FACE与对照差别不大 ,变化在± 0 .3℃之内 .而FACE对水稻冠层空气湿度无显著影响 ,表明FACE使水稻叶片气孔导度降低 ,从而削弱了植株的蒸腾降温作用 ,导致水稻冠层温度和冠层空气温度升高 ,改变了整个水稻冠层的温度环