Evolution of deceit by worthless donations in a nuptial gift-giving spider

Males of the nursery web spider Pisaura mirabil usually offer an insect prey wrapped in white silk as a nuptial gift to facilitate copulation. Males exploit female foraging preferences in a sexual context as females feed on the gift during copula- tion. It is possible for males to copulate without a gift, however strong female preference for the gift leads to dramatically higher mating success for gift-giving males. Females are polyandrous, and gift-giving males achieve higher mating success, longer copulations, and increased sperm transfer that confer advantages in sperm competition. Intriguingly, field studies show that ap- proximately one third of males carry a worthless gift consisting of dry and empty insect exoskeletons or plant fragments wrapped in white silk. Silk wrapping disguises gift content and females are able to disclose gift content only after accepting and feeding on the gift, meanwhile males succeed in transferring sperm. The evolution of deceit by worthless gift donation may be favoured by strong intra-sexual competition and costs of gift-construction including prey capture, lost foraging opportunities and investment in silk wrapping. Females that receive empty worthless gifts terminate copulation sooner, which reduces sperm transfer and likely disadvantages males in sperm competition. The gift-giving trait may thus become a target of sexually antagonistic co-evolution, where deceit by worthless gifts leads to female resistance to the trait. We discuss factors such as female mating rate and intensity of sperm competition that may shape the evolution of male deception, and how ecological factors may influence the evolution and maintenance of worthless gifts as an evolutionarily stable alternative mating strategy by frequency dependent selection     

基于蛋白互作网络识别非小细胞肺癌相关基因功能模块

本研究对非小细胞肺癌(non-small cell lung carcinoma,NSCLC)基因表达数据进行差异表达分析,并与蛋白质相互作用网络(PPIN)数据进行整合,进一步利用Heinz搜索算法识别NSCLC相关的基因功能模块,并对模块中的基因进行功能(GO term)和通路(KEGG)富集分析,旨在探究肺癌发病分子机制。蛋白互作网络分析得到一个包含96个基因和117个相互作用的功能模块,以及8个对NSCLC的发生和发展起到关键作用候选基因标志物。富集分析结果表明,这些基因主要富集于基因转录催化及染色质调控等生物学过程,并在基础转录因子、黏着连接、细胞周期、Wnt信号通路及HTLV-Ⅰ感染等生物学通路中发挥重要作用。本研究对非小细胞肺癌相关的基因和生物学通路进行预测,可用于肺癌的早期诊断和早期治疗,以降低肺癌死亡率。     

代谢网络定量分析研究进展

综述了代谢工程中代谢控制分析、代谢通量分析、生化系统理论、途径分析、控制论模型等定量分析方法的基本理论,以实例说明了这些方法的应用,并对代谢分析方法的发展进行了展望。     

转录因子与microRNA在基因表达调控中的功能联系及差异

转录因子和微RNA(microRNA)是最大的两类反式作用因子,它们是基因表达调控的重要调控因子.它们协调发挥调控作用,精细调控基因的表达,在细胞分化和动物生长发育过程中发挥重要的作用.随着对转录因子和microRNA研究的深入,人们发现转录因子和microRNA在基因表达调控网络中关系紧密,它们的分子作用机制有许多相似之处,两者都通过各自的顺式作用元件调控基因表达,且作用的方式类似.但转录因子和microRNA也存在不同之处,转录因子既可以激活基因表达,也可抑制基因表达,而microRNA主要是抑制基因表达.另外,转录因子调控区的复杂性一般高于microRNA的调控区域.本文综述了转录因子和microRNA的异同点,并提出了未来转录因子和microRNA的研究方向.     

复杂疾病靶基因识别与网络重建的计算系统生物研究

复杂疾病相关靶基因的识别、构建疾病驱使相关基因网络及进行疾病机制研究,是功能基因组学研究中非常重要的科学问题。文章以计算系统生物学的观点和三维的角度,综述了基于生物谱（SNP遗传谱、芯片表达谱和2D-PAGE蛋白质谱等）的复杂疾病靶基因识别、多水平（SNPs虚拟网络、基因调控网络、蛋白质互作网络等）遗传网络逆向重构方法,及不同水平的网络之间在生物学和拓扑学上的纵向映射关系,并给出复杂疾病靶基因识别与网络关系的计算系统生物方法研究的未来展望。     

基因组中重复序列的意义

从原核生物到真核生物,其基因组中的重复序列呈递增趋势.重复序列的作用也被各种实验所揭示.各种重复序列的类型与它在染色体上的分布密切相关.重复序列不是垃圾,而是影响着生命的进化、遗传、变异;同时它对基因表达、转录调控、染色体的构建以及生理代谢都起着不可或缺的作用.它们的功能及演化也正在被逐步阐明.     

基于分子对接和系统药理学小青龙汤治疗哮喘的作用机制

为从分子层面阐述小青龙汤治疗哮喘的作用机制,探索小青龙汤的潜在靶标,本研究检索中药系统药理学数据库及分析平台(TCMSP)并根据口服生物利用度(oralbioavailability,OB)、药物相似性(drug-likeness,DL)筛选出小青龙汤的活性成分,利用Pharmmapper数据库筛选小青龙汤潜在作用靶点,挖掘CTD、Genecards数据库以筛选与哮喘相关的作用靶点,利用Cytoscape 3.6.1软件构建小青龙汤的蛋白互作网络图、化合物靶点图,并通过计算拓扑学参数找到小青龙汤中关键的作用靶点和化合物。对小青龙汤对哮喘的作用靶点进行GO分析和KEGG分析。利用iGEMDOCK软件进行分子对接,预测作用靶点和主要化合物的结合度。通过筛选得到小青龙汤活性成分、潜在作用靶点;GO分析得到43个生物学过程、11个细胞组成和9个分子功能;KEGG分析包括PI3K-Akt信号通路、HIF-1信号通路、Wnt信号通路等。初步验证和预测了小青龙汤对治疗哮喘的作用机制,并为进一步深入揭示其作用机制提供参考。     

基于多尺度协同的长沙市生态网络构建与层级优化

城市化背景下人类与自然环境的矛盾呈现出多尺度、层级化特征,而传统生态网络的构建方式较少考虑不同尺度下生态要素的关系,无法从区域落实到中心城区,难以形成系统性的解决方案。研究在综合梳理各尺度生态网络构建方法的基础上,以长沙市为例,基于形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA）、景观连通性原理和生态斑块重要性评价识别生态源地,并通过多层级生态阻力面的确定,综合运用最小费用路径（Least-cost path method,LCP）、电路理论、层级传导理论、尺度嵌套等方法对市域、都市区、中心城区的生态网络进行了协同构建和层级优化,最后基于不同尺度生态网络的特点应用并落实到多层级的国土空间规划体系中。研究结果表明：（1）长沙市域生态网络和都市区生态网络具有较好的层级嵌套特征;共识别两尺度生态叠合源地14个、生态叠合廊道15条,主要通过中心城区内的湘江、浏阳河和捞刀河部分河段与外围生态绿圈相衔接,形成"外环内楔"的空间格局。（2）确定市域重要廊道、市域潜在廊道、生态叠合廊道、都市区重要廊道、都市区潜在廊道的核心保护面积共501.14 km²,并提取位于生态廊道核心保护区范围内的生态夹点和生态障碍点,以进一步落实生态保护修复策略。（3）得到具有重要生态连通功能的中心城区生态绿道长度441.2 km,生态修复单元56个,并结合生态阻力值划分为5级进行针对性修复。（4）基于不同尺度生态网络的衔接、嵌套,最终构建"市域总体生态安全格局-都市区城市生态空间发展格局-以城市绿道为基础的中心城区生态修复单元",并与不同层级的国土空间规划体系相对应。研究结果将为以大城市为中心的跨尺度生态系统修复和生态安全格局构建提供科学参考。     

基于SOFM网络的生态水文区划

生态水文区划对缓解区域水资源开发利用和生态环境保护之间矛盾起到了重要作用。本文基于自组织特征映射(self-organizing feature map,SOFM)人工神经网络建立了生态水文区划模型。首先运用主成分分析法从众多生态水文指标中提取出能代表绝大部分信息的主成分指标;其次依据提取的主成分指标,利用系统聚类得到区域聚类谱系图;而后构建SOFM神经网络,依据网络结果和系统聚类谱系图,划分合理的生态水文区。以福建省泉州市为例进行了生态水文区划研究,将研究区划分为4类区域,各区域具有明显的生态水文特征,针对不同区域特征,提出了常规、加强、较为严格和最为严格4种生态环境保护和水资源开发策略。     

黄淮海地区湿地系统生物多样性保护格局构建

以黄淮海地区为研究对象,首先分析了区域现有湿地保护状况,再基于湿地类型、保护状况和目标保护物种分布,综合考虑GDP、人口密度等社会经济因素,以湿地生物多样性保护为目标,运用系统保护规划的理论和方法,以Marxan作为空间优化模型,进行多目标的湿地系统保护预案设计,构建区域湿地不同保护水平的保护空缺和不可替代性格局,确定合理的湿地系统保护格局。研究结果表明:现有的湿地保护体系仅覆盖了区域17%左右的湿地,尚有许多重要生境游离于现有保护区系统外。为完善黄淮海地区湿地保护体系,需要对黄海海区域内28个保护区进行功能区划调整或者保护等级提升,并在山东(5个县)和河北(4个县),河南、江苏和安徽(各3个县),北京和天津(各1个县)等20个县市内建立新的保护区,与现有湿地保护系统有机整合,最终形成一个黄淮海地区湿地生物保护网络合理格局。结果表明:同其他相关研究方法对比,系统保护规划方法在区域大尺度生物多样性保护方面更具有意义;同时也表明该方法在中国的应用前景广阔。