基于残差注意力网络模型的浮游植物识别

浮游植物作为水生态系统中最重要的生物组成部分之一,对水环境敏感,在水环境监测中得到了广泛的关注。然而水生环境复杂多样,准确高效地识别浮游植物是监测工作中的一大挑战。当前浮游植物识别方法可分为经典形态学分类、分子标记和人工智能图像识别三类。前两种方法已被广泛采用,但费时费力,不利于监测机构的大规模应用和推广。同样,利用图像进行自动化分类难以在高准确率与高效率上达到平衡。深度学习技术的发展为此提供了新思路。本文提出一种新的深度卷积神经网络RAN-11。该网络以残差注意力网络Attention-56和Attention-92为基础,凭借通道对齐融合主干上的底层特征与顶层特征,通过调整注意力模块和残差快个数以精简结构,并引入了Leaky ReLU激活函数代替ReLU。以太湖11个优势属共计1036张图像为数据来源进行对比验证。除星杆藻外,RAN-11对单一优势属的的查准率都在90%以上,并且有5个优势属达到100%的查准率。RAN-11的识别准确率为95.67%,推理速率为41.5帧/s,不仅比Attention-92（95.19%的准确率,23.6帧/s）更准确,而且比Attention-56（94.71%的准确率,41.2帧/s）更快,真正兼顾了准确率与效率。研究结果表明：（1）RAN-11在查准率、准确率和推理速率上优于原始残差注意力网络,更优于以词包模型为代表的传统图像识别方法;（2）融合多尺度特征、精简网络结构和优化激活函数是提高卷积神经网络性能的有力手段。建立在经典分类基础之上,本文提出新的残差注意力网络来提升浮游植物鉴定技术,并构建出浮游植物自动化识别系统,识别准确率高、易于推广,对于实现水体中浮游植物的自动化监测具有重要意义。     

枯草芽孢杆菌氧化还原感应全局调控因子Rex对乙偶姻合成的影响

【背景】枯草芽孢杆菌体内含有一种可响应胞内氧化还原水平的因子,称之为氧化还原感应全局调控因子Rex (由基因ydiH编码)。Rex可通过感知辅酶NADH/NAD+水平的变化来调节胞内氧化还原平衡。【目的】研究Rex对枯草芽孢杆菌乙偶姻合成和辅因子代谢的相关性。【方法】利用比较转录组挖掘乙偶姻和2,3-丁二醇可逆转化过程中显著差异的基因,并通过Cre/lox基因敲除技术敲除ydiH、acuA (乙酰AcsA)和acoC (二氢脂酰胺乙酰转移酶)。随后,利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术分析敲除菌株中乙偶姻相关基因的转录水平。【结果】通过发酵实验发现,敲除ydiH会在一定程度上抑制菌体的生长速率,但发酵前期乙偶姻单位细胞产量和底物转化率都得到了显著提高;敲除acuA和acoC后,对乙偶姻合成、菌体生长和糖耗速率均影响不大;敲除ydiH后,与乙偶姻合成相关基因alsR (alsSD的正转录调控因子)、alsS (α-乙酰乳酸合成酶)、alsD (α-乙酰乳酸脱羧酶)和bdhA (2,3-丁二醇脱氢酶)的转录水平显著上调。【结论】枯草芽孢杆菌氧化还原感应全局调控因子Rex通过抑制与...     

张家界武陵源风景区自然景观价值评估

自然景观提供给人们观赏、娱乐和休闲的效用和价值,长期以来,人们对自然景观的价值忽略并低估,导致在开发利用自然资源过程中出现资源浪费和生态破坏的问题.如果赋予自然景观合适的经济价值,能为其开发利用提供决策支持.为评价张家界武陵源风景区的景观价值,构建了相应的指标体系.自然景观价值乃使用价值与非使用价值之和,并对这两种价值分别运用旅行费用法和条件价值法进行评估.结果表明:2011年武陵源风景区的自然景观价值为89.01亿元,其中使用价值为79.30亿元,非使用价值为9.71亿元.分析表明,武陵源风景区的自然景观价值要远高于以往的研究及近年的旅游收入,建议景区当局全面认识其景观价值,在旅游人次不断攀升的形势下,全力保护该地生态环境,探究武陵源风景区的可持续发展道路.     

体外重构STUB1介导α-1抗胰蛋白酶突变体Z蛋白泛素化修饰反应体系

α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白(α-1 antitrypsin Z-mutant protein, ATZ)是引发α-1抗胰蛋白酶缺陷症(α-1 antitrypsin deficiency, AATD)的主要原因,研究ATZ蛋白的泛素化修饰和降解对于治疗AATD具有重要意义。STUB1是一种重要的E3泛素连接酶,参与调节多种蛋白质的泛素化修饰。然而,STUB1是否参与ATZ的泛素化修饰尚未明确。本研究首先将ATZ和STUB1的编码基因克隆到pET28a质粒,构建了这2个蛋白的表达质粒。随后,将重组质粒转入大肠杆菌表达系统,在优化诱导条件实现了重组蛋白的异源表达。通过金属螯合亲和层析技术纯化得到目的蛋白,并通过蛋白质谱分析验证了其氨基酸序列的准确性。利用纯化的ATZ和STUB1重组蛋白,构建了一个体外泛素化修饰反应体系。实验结果显示,在ATP、E1泛素激活酶和E2泛素结合酶的协同作用下,STUB1成功催化了ATZ的泛素化修饰。本研究提供了一种体外获得Z型突变体ATZ纯化蛋白的方法,并确认了STUB1介导ATZ的泛素化修饰功能,推进了对α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白在细胞内降解过程的调控机制的理解。     

真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展*

真菌芳香聚酮化合物是由真菌非还原聚酮合酶(NR-PKSs)催化形成的具有广泛生物活性的一类天然产物。大部分内源真菌菌株存在难培养、致病性或产率低等问题,从根本上限制了真菌芳香聚酮化合物的开发和应用。随着合成生物学和代谢工程的发展,很多具有生物活性的聚酮产物实现了在工业微生物(如酿酒酵母、构巢曲霉等)中的异源生产,相关研究逐渐成为热点。从合成途径解析与挖掘、底盘细胞的构建与改造等方面综述了近年来真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展,为未来真菌芳香聚酮化合物人工代谢途径的高效构建和实现工业化生产奠定基础。     

高黎贡山雉类生境预测

物种分布信息对野生动物的保护和管理至关重要。基于物种访查数据和气候数据,采用基于物种生境偏好、利比希最小因子定律和谢尔福德耐受性定律构建的生态位模型,综合考虑物种出现点和环境变量,预测了高黎贡山白尾梢虹雉Lophophorus sclateri、血雉Ithaginis cruentus、白鹇Lophura nycthemera、白腹锦鸡Chrysolophus amherstiae的潜在分布区域。结果表明,模型对4种雉类的预测均达到较好效果;白尾梢虹雉、血雉、白鹇和白腹锦鸡的潜在生境总面积分别为6 432 km^2、8 464 km^2、9 573 km^2和13 691 km^2,白鹇和白腹锦鸡的潜在生境面积大于白尾梢虹雉和血雉,但后两者具有更多的高质量生境。高黎贡山北段是4种雉类潜在生境的重叠区,为高黎贡山雉类保护的优先区域,尤其是白尾梢虹雉,建议加大该区域的雉类调查和保护力度。     

油樟叶中黄酮类物质抑菌效果研究

探究从油樟（Cinnamomum longipaniculatum）叶中提取出的不同极性黄酮样品对大肠杆菌（Escherichia coli）、志贺杆菌（Shigella）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）和黄曲霉菌（Aspergillus flavus）五种病原菌的抑制作用。以五种病原菌为指示菌,将不同的黄酮样品滴加在滤纸片上,观察抑菌圈的大小。结果显示,样品Fr1、Fr2、Fr3、Fr4和Fr7对大肠杆菌有抑菌作用;样品Fr2、Fr3、Fr4、Fr5、Fr7和Fr8对志贺杆菌有抑菌作用;样品Fr4和Fr8对金黄色葡萄球菌有抑菌作用;样品过孔和Fr4对黄曲霉菌有抑菌作用;样品过孔对稻瘟病菌有抑菌作用。故不同极性的黄酮样品有良好的抑菌性。     

原、异位保存东乡野生稻主要农艺性状的比较研究

为了解原、异位保存东乡野生稻主要农艺性状的变化,对庵家山普通野生稻原、异位群体进行了考察和比较分析。结果表明,原、异位保存的东乡野生稻在每穗总粒数、每穗实粒数、结实率等方面存在较大的差异,如异位保存的东乡野生稻每穗总粒数平均为58.28粒,比原位多11.44粒,但其每穗实粒数却较少,为9.89粒,结实率降低了45.43%。从种植环境可以发现,异位保存圃的环境不适宜东乡野生稻的生长,应该选择与原生境相类似的种植环境,以便于东乡野生稻的保存、研究与利用。     

鸡基因组差异表达基因翻译起始密码子上下游序列的比较研究

翻译起始调控是基因表达调控的一个关键步骤之一。本文以鸡为研究材料,比较研究了鸡基因组高表达基因和低表达基因翻译起始密码子上下游的碱基序列差异,旨在寻找影响鸡基因表达水平的特异性调控位点。全部3 020个单剪接基因完整的mRNA序列及有详细注释的5＇UTRs序列从Ensembl下载。编写计算机程序,读取每个基因mRNA起始密码子上下游各位点的碱基。研究发现,起始密码子上游-3、-2位点可能是鸡基因组基因表达起始密码子正确识别的关键位点。起始密码子上下游的碱基组成分析发现,高表达基因和低表达基因起始密码子的上游均倾向使用（G＋C）,高表达基因的使用偏倚尤为强烈。序列差异比较发现,高表达基因在-9、-6、-3、＋4位点显著偏向G,在-1、-2、-4、-5位点显著偏向C。低表达基因起始密码子上游使用A、U的频率显著高于低表达基因。在-19位点强烈偏向A,在＋1、＋11、＋14位点强烈偏向U。     

中国不同地域恒河猴MHC-Ⅰ型部分等位基因的调查

采用序列特异性引物-聚合酶链式反应(PCR-SSP)分型方法对在华南灵长类动物研究中心繁殖的247只中国恒河猴(Macaca mulatta)(其中30只来源于广西、34只来源于海南,183只来源于川西、安徽等内陆地区杂交群)的Mamu-A01、A02、A08、B01和NA7等5个MHC-Ⅰ型分子位点进行检测。结果显示,A01、A02发现于海南群和杂交群,阳性率均小于8.8%;A08发现于杂交群中,阳性率小于3.8%;B01发现于广西群和杂交群,阳性率均大于17.48%;NA7在3个猴群中均有发现,阳性率均大于32.4%。中国不同地域恒河猴群体携带的5个MHC-Ⅰ型等位基因的频率存在明显差异,通过与印度的恒河猴比较,中国恒河猴与印度恒河猴携带的MHC-Ⅰ等位基因也存在显著的差异。