基于GIS和RS的赣江上游流域土地利用动态趋势分析

利用赣江上游流域1990、1995、2000、2005和2010年5期的TM影像以及2010年的SPOT影像资料,通过目视解译方法及GIS软件的空间叠加分析功能,获取了研究区土地利用覆被变化数据。在此基础上,结合1990—2010年赣江上游流域的统计资料利用灰色关联分析和主成分分析法进行分析,找出引起土地利用变化的主导因素。结果表明:研究区20年来林地和建设用地总量增加,耕地、草地、水域和未利用地总量减少。相同时期不同类型的土地利用变化的驱动因子不相同,不同时期同一类型土地利用变化的驱动因子也不相同。再利用GM(1,1)灰色预测模型预测了2015—2030年间研究区驱动因素和土地利用情况,研究表明主导因素对土地利用变化的影响与1990—2010年间变化趋势一致。     

基于多判据决策的水体营养状态评价

为了准确地评价水生态系统营养状态和综合决策,通过最大熵原理耦合模糊性与随机性,建立了最大熵模糊评价模型(FAME);利用逼近理想解排序法(TOPSIS),以待决策水体样本的实测值为理想解,以评价结果中与实测值相差最大的为负理想解,建立了多判据决策模型(MCDM).经12个湖泊实测数据验证,最大熵模糊评价与随机评价、模糊评价和灰色评价的结果较为一致,但提高了评价水体营养状态问题各层次的分辨力.多判据决策模型可解决多种方法评价结果不相容问题,使评价结果更接近水体实际情况.FAME和MCDM适用于各种水质的综合评价及决策.     

主体功能区视角下的碳排放核算——以广东省为例

区域碳排放核算是当前全球气候变化与碳排放研究的核心内容之一。中国于2010年出台《全国主体功能区规划》,主体功能区是以区域开发程度、资源环境基础和未来开发潜力为依据,县域为基本单位的区域规划方案,这为区域碳排放核算和配额分配提供了全新的视角。鉴于县域的能源数据不够完善,基于经济、人口、省级能耗量等数据构建了适用于主体功能区划分的碳排放核算方法,并确保各主体功能区的碳排放总量和分部门碳排放量都与该省的总碳排放量和分部门的一一对应相等。以中国广东省为案例,对其四类主体功能区在2005—2015年间的碳排放情况进行核算分析。研究发现:四类主体功能区的碳排放总量与经济总量呈现高度正相关性;四类地区中碳排放量从大到小依次为优化、重点、农产品、生态开发区。碳排放强度最大的为生态开发区,其次是重点开发区,农产品开发区和优化开发区。重点开发区和优化开发区的碳排放占全省比值达86%,都应作为未来节能减排措施的最主要的作用对象,需加快产业结构升级,扩大新能源技术的应用。农产品开发区和生态开发区应加快发展循环农业,有机低碳农业生态环境友好型产业。     

不同植物生长调节剂对中华猕猴桃扦插生根的影响

以中华猕猴桃"桂海4号"为试材,采用500mg·L-1、1000mg·L-1、1500mg·L-1三种不同浓度的吲哚丁酸、萘乙酸、和ABT生根粉处理插条,进行了猕猴桃扦插试验。结果表明:吲哚丁酸1500mg·L-1的扦插生根率极显著高于萘乙酸和ABT生根粉的各个处理,显著高于吲哚丁酸1000mg·L-1;吲哚丁酸对根数和根长的促进作用优于萘乙酸和ABT生根粉,ABT生根粉对于根粗的促进作用却较其它两者强;主成分分析结果表明,吲哚丁酸1500mg·L-1处理的插条生长情况最好。     

基于方证相关探讨茵陈蒿汤调控库普弗细胞功能及MAPK通路抗肝纤维化的作用机制

目的：基于前期茵陈蒿汤类方抗肝硬化的方证病理基础结果,围绕“方-证相关”的学术内涵,提出了“方证相关时,方剂对机体基因的调控遵循‘无差错修复’原则”的假说;并探讨茵陈蒿汤对DMN诱导大鼠肝纤维化形成阶段肝组织库普弗细胞（Kupffer Cells,KCs）相关基因表达及对丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路的影响。方法：采用wistar大鼠,于每周前3天连续腹腔注射0．5％二甲基亚硝胺（Dimethylnitrosamine,DMN）制备大鼠肝纤维化模型,2周末取模型组6只做动态观察。第3周初开始,在持续造模的同时给予茵陈蒿汤干预治疗到4周末,正常组与模型对照组给予等量生理盐水。4周末在3％戊巴比妥钠腹腔注射麻醉情况下,杀鼠取材,检测肝功能、肝组织病理、肝组织羟脯氨酸含量、胶原半定量,并采用基因芯片检测分析茵陈蒿汤对模型大鼠肝组织基因表达谱的影响。结果：与正常组比较,造模4周大鼠血清肝功能水平明显升高（P＜0．01）;病理观察肝组织炎细胞显著浸润,胶原显著沉积（P＜0．01）,肝组织白介素1（IL-1 b）、Cd68、肿瘤坏死因子受体超家族成员14（Tnfrsf14）、肿瘤坏死因子受体超家族成员9（Tnfrsf9）、TNF受体超家族成员6（Fas）、Cd14、结缔组织生长因子（Ctgf）、Ⅰ型胶原α2（Col1 a2）、胰岛素样生长因子结合蛋白（Igfals）、胰岛素样生长因子1（Igf1）、胰岛素样生长因子结合蛋白1（Igfbp1）、基质金属蛋白酶12（Mmp12）、基质金属蛋白酶2（Mmp2）、基质金属蛋白酶23（Mmp23）、趋化因子配体21（Ccl21）、蛋白激酶Cβ（Prkcb）基因表达明显上调,MAPK通路被激活。经2周治疗后茵陈蒿汤能显著降低DMN诱导的大鼠血清肝功能水平,抑制组织炎细胞的浸润与坏死,胶原沉积,并下调了肝组织IL-1 b、Cd68、Tnfrsf14、Tn-frsf9、Fas、Cd14、Ctgf、Col1 a2、Igfals、Igf1、Igfbp1、Mmp12、Mmp2、Mmp23、Ccl21、Prkcb 基因的表达,抑制了MAPK通路的活化。通过全基因芯片的分析,在茵陈蒿汤干预治疗后基因表达得到了不同程度的修复。结论：验证了“方证相关时,方剂对机体基因的调控遵循‘无差错修复’原则”的假说;茵陈蒿汤显著抑制DMN 诱导肝纤维化形成,其机制可能是调控了KCs,抑制相关炎症因子的释放,同时可能参与调控MAPK通路,从而达到抗肝纤维化的作用。     

The investigation of the secondary structure propensities and free-energy landscapes of peptide ligands by replica exchange molecular dynamics simulations

The conformational states of two peptide sequences that bind to staphylococcal enterotoxin B are sampled by replica exchange molecular dynamic (REMD) simulations in explicit water. REMD simulations were treated with 52 replicas in the range of 280–501 K for both peptides. The conformational ensembles of both peptides are dominated by random coil, bend and turn structures with a small amount of helical structures for each temperature. In addition, while an insignificant presence of β-bridge structures were observed for both peptides, the β-sheet structure was observed only for peptide 3. The results obtained from simulations at 300 K are consistent with the experimental results obtained from circular dichroism spectroscopy. From the analysis of REMD results, we also calculated hydrophobic and hydrophilic solvent accessible surface areas for both peptides, and it was observed that the hydrophobic segments of the peptides tend to form bend or turn structures. Moreover, the free-energy landscapes of both peptides were obtained by principal component analysis to understand how the secondary structural properties change according to their complex space. From the free-energy analysis, we have found several minima for both peptides at decreased temperature. For these obvious minima of both peptides, it was observed that the random coil, bend and turn structures are still dominant and the helix, β-bridge or β-sheet structures can appear or disappear with respect to minima. On the other hand, when we compare the results of REMD with conventional MD simulations for these peptides, the configurations of peptide 3 might be trapped in energy minima during the conventional MD simulations. Hence, it can be said that the REMD simulations have provided a sufficiently high sampling efficiency.     

使用估计的反应自由能预测组成性和可变剪接位点

基因结构预测中的一个重要步骤是精确地识别剪接位点。基于剪接反应的基本物理原则,最大信息原理被应用到剪接反应的理论分析中,进而导出了反应自由能估计表达式。作为一个简化模型,这个表达式能被用来估计一个5′剪接区或者3′剪接区所参与的剪接反应中的自由能变化。它不但较全面地概括了各个碱基之间的关联,而且还考虑了基因组背景概率的影响。这个反应自由能表达式被用来预测了人类基因中的组成性和可变剪接位点,预测结果是令人满意的,其预测能力比得上当前的一些流行方法。这说明最大信息原理可以作为研究某些核酸-蛋白质相互作用系统（如剪接反应）的理论出发点,导出的反应自由能表达式较好地符合了剪接反应过程。     

全球气候治理新进展——区域碳排放权分配研究综述

碳排放权作为稀缺的公共资源,其实质是一种新型发展权。科学合理分配有限的碳排放权对实现《巴黎协定》温控目标至关重要。从原则、方法、尺度与方案等维度对碳排放权分配的文献成果进行了系统梳理与归纳。研究表明,国内外学者大多基于公平性和效率性原则探索碳排放权分配;分配方法分为指标法、博弈论法、数据包络分析法和综合法等,各有利弊和适用条件;分配尺度大多涉及国际和区际两个层面,前者由于各国不同的利益诉求较难形成共识性方案,后者主要关注省际分配,更小尺度的研究相对较少。未来碳排放权分配研究趋向于多原则兼顾、多方法联用,涵盖国际、省际、市际及行业、企业等不同尺度。本研究可为制定科学合理的碳排放权分配方案提供理论依据,为我国更为积极有效地参与全球气候治理提供决策参考。     

Development of thermodynamic optimum searching (TOS) to improve the prediction accuracy of flux balance analysis

Flux balance analysis (FBA) has been widely used in calculating steady‐state flux distributions that provide important information for metabolic engineering. Several thermodynamics‐based methods, for example, quantitative assignment of reaction directionality and energy balance analysis have been developed to improve the prediction accuracy of FBA. However, these methods can only generate a thermodynamically feasible range, rather than the most thermodynamically favorable solution. We therefore developed a novel optimization method termed as thermodynamic optimum searching (TOS) to calculate the thermodynamically optimal solution, based on the second law of thermodynamics, the minimum magnitude of the Gibbs free energy change and the maximum entropy production principle (MEPP). Then, TOS was applied to five physiological conditions of Escherichia coli to evaluate its effectiveness. The resulting prediction accuracy was found significantly improved (10.7–48.5%) by comparing with the ¹³C‐fluxome data, indicating that TOS can be considered an advanced calculation and prediction tool in metabolic engineering. Biotechnol. Bioeng. 2013; 110: 914–923. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.     

最大信息熵原理与群体遗传平衡

建立了用最大信息熵原理推导群体遗传平衡定律的统一数学模型,并给出了模型的统一解,此解正是Hardy-Weinberg定律所给出的平衡群体的基因型频率,说明当群体信息熵达到最大时,群体基因型频率不再变化,即达到“平衡”。这证明了最大熵分布就是Hardy-Weinberg平衡分布。Hardy-Weinberg平衡定律与最大信息熵原理的内在一致性说明,杂交和随机交配是一个不可逆过程,使群体基因型信息熵增大,无序性增,是选择和近亲交配使群体的信息熵降低,有序性增加,育种过程实际就是调节群体信息熵的过程。过程信息熵的含义是表示一个概率分布的不确定性,最大熵原理意味着在一定的约束条件,选择具有最大不确定性的分布,从而其分布是最为随机的。最大熵原理在信息,工程,天文,地理,图像处理,模式识别等自然科学和社会科学领域都有广泛的成功应用,本文从群体遗传学角度证明了这一原理具有普遍适用性。熵是描述系统状态的函数,而最大熵原理则表明了系统发展变化的趋势,系统的最终状态必然是熵增加至最大值的状态,对于任何系统都是如此。因此,群体遗传系统的平衡定律可以统一用最大熵原理进行判定和描述;任意群体的基因型信息熵在随机交配世代传递时有不断增加的趋势;在一定约束条件下基因型信息熵达到最大值时,就称之为达到遗传平衡。本文将信息论原理应用于群体遗传学研究,揭示了基因信息熵的生物学意义,并表明可以用信息学和控制论的原理和方法来研究群体遗传学问题。