北部湾茅尾海无瓣海桑红树林地上生物量反演——基于XGBoost机器学习算法

无瓣海桑是广西从自治区外引进的外来红树林树种,采用定量化算法精确估算无瓣海桑地上生物量对红树林生态修复以及海洋蓝碳监测提供经验和方法。论文以广西茅尾海自然保护区无瓣海桑红树林为研究对象,以野外实测无瓣海桑红树林地上生物量数据和Sentinel-1/2卫星提取的后向散射数据、波段数据、植被指数数据和纹理指数数据为数据源,通过分析各遥感因子与实测红树林地上生物量之间的重要性关系,采用极端梯度提升(XGBoost)机器学习算法对比了不同的变量组合对模型精度的影响,最后基于优选的变量组合反演了无瓣海桑红树林的地上生物量。结果表明：(1)研究区无瓣海桑红树林实测树高范围为1.55—13.58m,平均值为8.37m,胸径范围为0.7—41cm,平均值为15.62cm;(2)通过XGBoost算法优选的21个特征变量组合模型拟合效果较好,其模型在测试阶段R²=0.7237,RMSE=21.70Mg/hm²。XGBoost算法反演研究区无瓣海桑地上生物量介于19.14—138.46Mg/hm²之间,平均值为51.92Mg/hm^...     

NO2胁迫下三角梅叶片形态解剖结构和最优光响应模型研究

植物的形态结构和光合作用能够反映植物对城市空气污染的响应特性。探究城市道路机动车尾气中的典型污染物NO₂气体,对植物叶片的生理光合响应特性。以二年生三角梅（Bougainvillea spectabilis）幼苗为对象,利用智能化人工熏气室模拟熏气（NO₂体积分数分别为0 μL/L （自然空气）、4 μL/L,8 μL/L,记作CK、T1、T2）,观察NO₂胁迫后三角梅的叶片形态、微观结构和光合特征。结果表明：（1）通过叶片形态观察发现,与CK相比,低浓度T1组叶片变化不明显,随着NO₂气体胁迫浓度的增加,高浓度T2组叶片逐渐出现失水、叶表面有明显的水渍状或烧灼状黄色斑点。（2）通过叶片微观结构解剖发现,高浓度NO₂胁迫后气孔皱缩程度增加,气孔开度减小;叶绿体结构变形,尤其是类囊体结构疏松,膨胀等变化。（3）叶片光合特性分析发现,T1和T2组的NO₂胁迫导致光饱和点（LSP）和最大净光合速率（P_nmax）下降、光补偿点（LCP）增加,表观量子效率（AQE）和暗呼吸速率（Rd）在4种光响应模型中变化规律存在一定的差异性。（4）4种光响应模型中,CK组决定系数（R²）越高,均方根误差（RMSE）越低,精度最高,尤以叶子飘等机理模型为最优,拟合效果最好,其次是直角双曲线模型。研究结果表明三角梅可通过自身的形态变化、调整光合特征参数,较好地适应不同浓度的NO₂,尤其是高浓度急性胁迫下,该研究结果有助于促进不同道路绿地三角梅的推广应用,对探究三角梅的景观效益和生态效益,揭示其对环境异质性的适应机制具有重要意义。     

生长抑素受体2的小鼠时空组织表达谱

生长抑素(somatostatin, SST)作为一种抑制性多肽激素,在多种生物过程中发挥重要的功能。生长抑素受体2 (somatostatin receptor 2, SSTR2)作为生长抑素表达最广泛的受体在多种组织中表达,但其表达的具体细胞类型尚不清楚。本研究在小鼠不同发育阶段的多种组织中鉴定了SSTR2蛋白表达的细胞类型。通过多色免疫荧光在小鼠胚胎期15.5 d、出生后1 d、7 d、15 d、3个月和6个月的脑、骨、肺、肠道、皮肤、胃、脾和肾等组织中检测了Sstr2基因的表达。结果发现Sstr2在不同发育阶段的多种组织的特定细胞类型中表达,包括脑神经元和星形胶质细胞,骨的间充质基质细胞、造血细胞和B细胞,肺的巨噬细胞、Ⅱ型肺泡上皮细胞和气道纤毛细胞,肠道的上皮细胞和神经元,皮肤的毛囊细胞,胃体的上皮细胞,脾的造血干细胞、造血祖细胞和神经纤维,肾的肾小管上皮细胞等。本研究确定了小鼠多组织不同发育阶段Sstr2表达的细胞类型,为生长抑素与生长抑素受体2的生理功能研究提供了新的线索。     

RagA和Nprl2在果蝇肠道发育中的调节作用关系

动物胃肠道是食物消化和营养吸收器官,对机体健康至关重要。果蝇与哺乳动物的肠道在细胞组成、遗传调控等方面高度相似,是研究肠道发育的良好模型。体外培养细胞中的研究发现,Nprl2通过作用于Rag GTPase,抑制雷帕霉素靶点复合物1(target of rapamycin complex 1,TORC1)的活性,参与细胞代谢的调节。前期报道nprl2突变果蝇具有前胃增大、消化能力降低等肠道衰老相关表型。但对于Nprl2是否通过Rag GTPase调控肠道发育等方面尚不清楚。为了探究Rag GTPase在Nprl2调控果蝇肠道发育中的作用,本研究利用遗传杂交结合免疫荧光等方法对RagA敲减和nprl2突变果蝇的肠道形态、肠道细胞组成等方面进行研究。发现单独敲减RagA可以引起肠变粗、前胃增大等表型,敲减RagA能挽救nprl2突变体中肠道变细、分泌型细胞减少的表型,但并不能挽救nprl2突变体中前胃增大的表型。以上结果表明,RagA在肠道发育中发挥重要作用,Nprl2通过作用于Rag GTPase调节肠道细胞分化和肠道形态,但Nprl2对前胃发育和肠道的消化功能的调节可能通过不依赖于Rag GTPase的机制实现。     

定点突变法对人白细胞介素～2C末端α螺旋的结构和功能研究

用寡核苷酸诱导的基因定位突变法,将人白细胞介素－2C末端两亲性α螺旋中125位和127位残基分别或同时突变为Pro,并测定其生物活性和空间结构。结果发现所得突变体的生物学活性均急剧下降,同时α螺旋含量以及C端螺旋中残基的空间位置也发生了不同程度的变化。结果提示,C端α螺旋尤其是其疏水面的完整性对维持白介素－2的生物活性有重要作用。     

大白菜NHX基因家族的鉴定与表达分析

Na+/H+逆向转运蛋白(Na+/H+antiporter,NHX)基因家族在植物响应盐胁迫中发挥重要作用。本研究鉴定了大白菜NHX基因家族成员,并分析了大白菜NHX基因(Brassica rapa ssp.Pekinensis NHX,BrNHXs)响应高温、低温、干旱和盐胁迫等非生物逆境的表达模式。结果表明,在大白菜中共鉴定到9个NHX基因家族成员,分布在大白菜的6条染色体上,其氨基酸数目在513–1154 aa之间,相对分子量集中在56804.22–127856.66 kDa,等电点位于5.35–7.68之间。该基因家族成员主要存在于液泡中,基因结构完整,外显子的数目介于11–22之间。大白菜NHX基因家族编码的蛋白质二级结构都具有α-螺旋、β-转角和不规则卷曲结构,其中α-螺旋发生频率较高。实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)分析显示,该基因家族成员在高温、低温、干旱和盐胁迫下均有不同程度地响应,且在不同时间表达差异显著。以BrNHX02和BrNHX09对这4种胁迫的响应最为显著,表达量在处理72 h时均显著上调,可作为候选基因进一步验证其功能。     

番木瓜果糖-2,6-二磷酸酶CpF2KP基因克隆和蛋白表达纯化

番木瓜是岭南四大名果之一,在我国东南部地区广泛种植,因其具有食用和药用双重价值,因此深受人们的青睐。果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶(fructose-6-phosphate,2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase,F2KP)是一个独特的双功能酶,具有激酶功能域和酯酶功能域,能催化生物体内糖代谢的重要调节物果糖-2,6-二磷酸(Fru-2,6-P_(2))的合成和降解。为了研究番木瓜中编码该酶的基因CpF2KP的功能,得到目的蛋白尤为重要。本研究从番木瓜基因组中提取到CpF2KP基因的编码序列(coding sequence,CDS)序列,该基因CDS全长2274 bp。将该基因CDS全长扩增之后选用pGEX-4T-1载体进行原核表达。对载体pGEX-4T-1用EcoRⅠ和BamHⅠ进行双酶切,利用基因重组的方式将扩增序列构建到原核表达载体上。经过诱导条件探索,SDS-PAGE结果显示GST-CpF2KP重组蛋白的大小约为110 kDa,诱导CpF2KP蛋白表达的最适条件为:异丙基β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)浓度为0.5 mmol/L,温度28℃。对诱导后的CpF2KP蛋白进行纯化,得到了纯化的单一目的蛋白。此外,检测了该基因的组织表达特性发现该基因在种子中表达量最高,在果肉中表达量最低。该研究为进一步深入揭示番木瓜CpF2KP蛋白的功能及研究该基因参与的生物学过程提供了重要基础。     

乙醛脱氢酶基因ALDH2对雄性小鼠生育能力的影响

本研究使用乙醛脱氢酶2(ALDH2)基因全敲除的雄性C57BL/6(B6)小鼠（Musmusculus domesticus）,通过分析不同周龄小鼠的睾丸脏器系数、睾丸组织细胞形态、精子运动参数、配种后母鼠产仔数及子代雄雌比等生育指标,探讨ALDH2基因敲除对雄性小鼠生育能力的影响。结果表明,与野生型（WT）小鼠相比,5、7、10周龄ALDH2基因敲除型（KO）雄性小鼠睾丸脏器系数显著降低（P <0.05）;睾丸组织细胞间质变大,精子活率显著降低（P <0.05）;产仔数和雄雌比显著降低（P <0.05）。本研究为揭示乙醛脱氢酶ALDH2基因在雄性小鼠生殖中的作用提供了一定的基础。     

以A2型短指(趾)症为案例的医学遗传学PBL教学设计

医学遗传学是生物医学中的前沿学科,也是临床基因诊断和基因治疗的核心内容。在医学人才培养中,医学遗传学扮演着衔接基础医学与临床医学的重要角色。近年来,基于问题的学习(problem-based learning,PBL)作为培养医学生自主学习能力的重要方法,在医学教育中得到了广泛的应用。本文设计并分享了以A2型短指(趾)症(brachydactyly type A2,BDA2)研究为核心的PBL教学案例,以期引导学生自主学习,以能力培养代替知识传授,培养学生独立分析和解决问题的能力以及创新性思维的卓越学风,为健康中国建设输送更多具有国际竞争力的高素质医学人才。