基于深度学习的红外相机动物影像人工智能识别：以东北虎豹国家公园为例

为解决大量红外相机监测影像数据量庞大、亟待快速和自动识别的问题,本研究以东北虎豹国家公园为例,应用卷积神经网络,通过深度学习算法对红外相机影像实现物种自动识别。本研究选择8个物种的红外相机视频影像,以50帧率均匀采集成图片格式,每个物种筛选不同角度、不同环境条件的图片,建立图片数据集,训练集2 074张,测试集519张。对图片进行目标打框、信息标注,选用darknet框架下的YOLO v3模型进行训练,首先不区分昼（RGB）夜（灰度）图像进行训练,再区分昼夜进行训练,最后分别对昼夜图像利用微调（fine-tune）进行训练。研究初步结果显示,基于YOLO v3模型对自然条件下拍摄的红外相机图像进行物种自动识别能够一定程度减轻人力负担,但其效果还需通过完善数据集进行提升。fine-tune在小数据集时或可作为辅助。模型对8个物种识别的平均精确率达到 84.9%~96.0%,且模型收敛。       

经肠道播散诱导内源性感染小鼠模型的建立及评价

目的建立经肠道播散诱导发生内源性感染的小鼠模型,为研究肠道微生态与内源性感染的相关机制提供可靠的实验模型。方法24只ICR雌性小鼠随机分为模型组A、模型组B和对照组C。模型组A给予广谱抗生素溶液口服破坏肠道正常菌群后尾静脉注射5-氟尿嘧啶(5-FU)进行免疫抑制。在模型组A的基础上给予白假丝酵母菌灌胃引入机会性致病菌即为模型组B。对照组C同等方法给予生理盐水处理。实验过程中持续观察小鼠粪便菌群变化,平板计数法检测小鼠组织载菌量,HE染色观察小鼠肺、肝、盲肠和大肠组织病理变化,荧光定量PCR法观察小鼠肠道主要菌群定量变化。结果实验终点时模型组A小鼠组织器官均出现细菌感染,模型组B小鼠表现为细菌和真菌混合感染。两模型组小鼠肺和肝脏组织器官均表现为典型的炎症表现,而盲肠和大肠表现为黏膜炎症和屏障完整性被破坏。肠道菌群定量结果显示两模型组肠道主要菌群结构发生紊乱,肠道定植抗力下降,B/E值<1。结论在小鼠肠道菌群紊乱和免疫抑制的条件下,肠道致病菌或机会致病菌突破肠道黏膜屏障引起组织器官感染,该模型能够为从肠道微生态方面预防及控制内源性感染的研究提供可靠的模型基础。     

基于体外组装核糖核蛋白形式的CRISPR/Cas9基因编辑方法研究进展 *

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)/Cas(CRISPR-associated)系统是近年来发展起来的新型的基因编辑技术,在生物医学领域得到广泛应用。CRISPR/Cas9系统需要在gRNA存在的条件下通过Cas9蛋白实现对基因组的定点编辑,通常情况下以慢病毒感染或质粒转染等方式提供Cas9和gRNA。但是,这些方式容易引起免疫反应及基因片段不可控插入,存在一定的风险,限制了CRISPR/Cas9技术在机体的应用。近年来发展起来的基于体外组装的核糖核蛋白(ribonucleoprotein, RNP)转导入胞的策略由于快捷安全、编辑的脱靶率低等优势引起广泛关注。对Cas9 RNP的转导方式及其应用进行了总结,并就其目前存在的问题进行探讨,以期为CRISPR/Cas9技术的进一步发展提供依据,为拓展其应用奠定基础。     

结核分枝杆菌EF4敲除菌株的构建

EF4是一个由 lepA 基因编码的与蛋白质翻译密切相关的延伸因子,在细菌中高度保守,但其确切功能和分子机制尚不清楚,在结核分枝杆菌中的功能至今未见报道。为探索EF4在结核分枝杆菌中的功能,需构建一株结核分枝杆菌 lepA 基因敲除株。本研究以结核分枝杆菌H37Ra全基因组DNA为模板,设计并通过聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增 lepA 基因左、右臂,连接到p0004S质粒,构建同源重组质粒p0004S-Δ lepA 。然后,通过噬菌体体外包装,将p0004S-Δ lepA 质粒连接到phAE159质粒,构建phAE159-Δ lepA 噬菌体包装质粒。在耻垢分枝杆菌mc 2155中大量扩增噬菌体并受结核分枝杆菌侵染进行同源重组,筛选阳性克隆,从基因组和蛋白质表达水平检测该突变株中 lepA 基因及EF4蛋白表达。PCR结果显示,敲除株基因组中 lepA 基因已被潮霉素抗性基因成功替换,蛋白免疫印迹结果显示该敲除株中无EF4表达,表明其为成功构建的Ra Δ lepA 。生长曲线分析显示,正常培养条件下,结核分枝杆菌野生株与敲除株生长趋势一致。敲除株与野生株在菌落形态上有一定差异,相比于野生株,Ra Δ lepA 菌落颜色发黄,凸起偏厚,生长过程中生物膜皱褶较少。耐胁迫能力分析显示,与野生株相比,Ra Δ lepA 耐热、抗去垢剂、抗氧化能力无显著差异,但耐酸性环境能力明显增强。本研究利用噬菌体介导的重组法成功构建了结核分枝杆菌 lepA 基因敲除株,为后续研究结核分枝杆菌EF4的功能提供了重要基础。     

烟粉虱热点问题研究进展

重大农业害虫烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)在世界各地广泛分布传播,对农业生产造成了极大的经济损失。为了准确掌握烟粉虱研究的国际、国内状况和前沿动态,基于Web of Science引文数据库及中国知网CNKI数据库,对烟粉虱相关文献进行了分析,结果表明:国际、国内的烟粉虱发文量总体不断增长,研究队伍规模不断增大、基金项目不断增多,烟粉虱研究日益受到重视。纵观烟粉虱相关文献,国内外科学家的研究主要集中在烟粉虱的入侵与扩散、生物型/隐种、共生菌、抗药性、传播植物病毒、天敌等方面,本文就这些热点问题进行综述,以期为烟粉虱的进一步研究提供参考信息。     

儿童孤独症与拷贝数变异的研究

儿童孤独症是一种复杂的神经发育性障碍,患儿常表现有认知、情感和行为等多方面的异常,主要临床表现为社会交往障碍,言语交流障碍,重复刻板行为。孤独症多起病于三岁之前,男女发病比例约为4:1,患儿常伴有明显的精神发育迟滞。近年来,其发病率呈现逐年上升的趋势,最新的流行病学调查显示孤独症在美国的患病率约为9.1‰。据公认的假说"常见疾病-常见变异"推测,孤独症的风险等位基因和其他复杂疾病一样,在普通人群中将会变得很常见。由于该病起病早,难以进行早期识别,而且尚无特效药或方法可以彻底治愈这种病症,因而给社会及患儿家庭带来了沉重的负担。目前其发病原因和机制尚不明确,但关于儿童孤独症的双生子研究和家系研究都显示它是一个高度遗传性疾病,而且很多证据都表明孤独症是受多因素影响的遗传性疾病,近年来关于孤独症和拷贝数变异(CNVS)研究的报道越来越多,本文将主要就儿童孤独症的拷贝数变异研究现状和最新进展进行论述。     

皮肤刺激实验替代模型的研究新进展

皮肤刺激性是日常使用化妆品最常见的不良反应之一。人类健康相关产品危险性评价常做皮肤刺激性实验,皮肤刺激性试验是化妆品原料及产品安全性评价的主要项目。传统皮肤刺激试验采用实验动物进行,2013年3月11日欧盟已经禁止销售基于动物实验研发的化妆品原料及产品.随着组织工程技术和现代生物技术的发展,多种替代动物试验的体外模型被开发和应用,新的的皮肤刺激物陆续被发现。欧盟多采纳重组人表皮实验方法作为新体外皮肤实验指南(包括模型Episkin和模型Epiderm),随着体外模型重建技术的不断改善,不仅拓展了皮肤模型的临床应用范围,也必然推动新的敏感而特异的皮肤标志物的发现和应用。     

灵昆岛围垦滩涂潮沟大型底栖动物群落和物种生态位分析

2003年11月至2004年8月,在浙江温州灵昆岛选取了1997年围垦的潮沟断面,进行了潮沟大型底栖动物群落和物种生态位研究。主要研究结果如下：共发现大型底栖动物33种,隶属于6门8纲20科,主要是软体动物、节肢动物和环节动物的多毛类;在潮沟的不同生境即草滩（GF）、边滩（BaC）和潮沟底（BoC）,物种的组成和数量有所不同,草滩发现的大型底栖动物为18种,边滩23种,潮沟底13种。生物多样性的大小顺序为：Margalef物种多样性指数：BaC〉GF〉BoC;Shannon—Wiener多样性指数：BaC〉Boc〉GF;Pielou均匀度指数：BoC〉BaC〉GF;Simpson优势度指数：GF〉BoC〉BaC。对定量取样中获得的21个物种进行了生态位宽度以及生态位重叠值分析,结果表明短拟沼螺、13本沙蚕和纽虫的生态位较宽。以密度4次开方数据为基础利用欧氏距离系数进行群落物种的系统聚类和非度量多维标度2维排序分析,发现21个物种可以分为3大类,即广布种、边滩种和偶见种。研究表明,物种生态位宽度、物种之间的生态位重叠值与物种的分布及数量密切相关,反映了物种对各种生境资源的利用能力的强弱。     

上海世界博览会园区内及周边地区鸟类多样性及其影响因子

2006年3-9月,对上海世博园区及周边地区鸟类资源进行普查,并对鸟类数量、种类和环境因子相关性进行研究。结果表明,该区域内现有鸟类10目27科67种,其群落多样性指数为3.46。运用概率统计方法分析了鸟类群落结构和分布特征,并将鸟类群落指数与园林绿地的8项环境指标进行分析,表明鸟类的种数、数量以及多样性指数与公园的面积、水域面积、形状指数、生境种类呈极显著相关;鸟类多样性、均匀性指数与树种总数呈显著相关;鸟类种数与环境中的位置条件有关。同时,就世博园区绿地建设中的引鸟工程,提出了5点建议。     

问题性教学模式在生物化学教学中的构建

问题性教学符合知识经济时代教育的新要求,在生物化学的教学过程中通过问题而达到掌握知识和发展思维是可行的,问题性教学模式在生物化学教学中的构建就具有相当大的实践意义,从五方面阐述了如何在生物化学教学中构建问题性教学模式。