Prediction of GABAA receptor proteins using the concept of Chou's pseudo-amino acid composition and support vector machine

The amino acid gamma-aminobutyric-acid receptors (GABA_ARs) belong to the ligand-gated ion channels (LGICs) superfamily. GABA_ARs are highly diverse in the central nervous system. These channels play a key role in regulating behavior. As a result, the prediction of GABA_ARs from the amino acid sequence would be helpful for research on these receptors. We have developed a method to predict these proteins using the features obtained from Chou's pseudo-amino acid composition concept and support vector machine as a powerful machine learning approach. The predictor efficiency was assessed by five-fold cross-validation. This method achieved an overall accuracy and Matthew's correlation coefficient (MCC) of 94.12% and 0.88, respectively. Furthermore, to evaluate the effect and power of each feature, the minimum Redundancy and Maximum Relevance (mRMR) feature selection method was implemented. An interesting finding in this study is the presence of all six characters (hydrophobicity, hydrophilicity, side chain mass, pK1, pK2 and pI) or combination of the characters among the 5 higher ranked features (pk2 and pI, hydrophobicity and mass, pk1, hydrophilicity and mass) obtained from the mRMR feature selection method. The results show a biologically justifiable ranked attributes of pk2 and pI; hydrophobicity, hydrophilicity and mass; mass and pk1; pk2 and mass. Based on our results, using the concept of Chou's pseudo-amino acid composition and support vector machine is an effective approach for the prediction of GABA_ARs.     

Siphuncular structure in the orders Tarphycerida and Barrandeocerida (Cephalopoda: Nautiloidea)

Abstract: The siphuncular structure is described in two Silurian taxa, Boionautilus tyrannus and Cumingsoceras complanatus, currently placed in the Tarpycerida. Tarphycerids have the Nautilus type of connecting ring that is composed of an outer, thick, spherulitic‐prismatic layer and an inner glycoprotein layer, the latter was destroyed by diagenesis. However, both Silurian specimens have the connecting ring of the calcified‐perforate type, previously known to occur in orthocerids, actinocerids, plectronocerids and now also in barrandeocerids. In this type, the inner layer of the connecting ring is calcified and perforated by pore canals. Boionautilus and Cumingsoceras are therefore classified with barrandeocerids and not with tarphycerids.     

蚌湖湖滨带的土壤种子库特征

采用幼苗萌发法,在湿润和淹水两种水位萌发条件下,研究了蚌湖（鄱阳湖子湖）湖滨带5个水位梯度区的土壤种子库特征。结果表明,种子库中共萌发了33个物种,分属15科29属。物种组成以一年生草本为主,其中莎草科、禾本科、菊科、玄参科和水鳖科的物种数最多。不同水位区种子库的物种组成和幼苗密度差异不显著。种子库在两种水位条件下萌发的结果有显著差异,湿润条件下种子库萌发的物种以湿生和挺水植物为主,而在淹水条件下萌发的沉水植物种类和幼苗数量显著增多,其幼苗密度占总幼苗数的36％。t检验表明种子库在淹水条件下每个萌发盒中萌发的物种数（7．2±2．8）显著多于湿润条件（4．2±2．0）。     

气候变暖对我国棉铃虫适生分布区的模拟预测

利用DYMEX软件构建生物气候模型并通过ArcGIS进行图形处理,对棉铃虫在我国当前和气温升高后的潜在适生分布区进行了模拟预测.模拟结果表明,棉铃虫的高度适生区分布在河南中南部、安徽和湖北北部、江西和福建南部、湖南、广西、广东等华北、华南部分地区,以及陕甘交界处天水地区、川藏交界处巴塘地区等;中度适生区在黄河和长江流域的大部分省份;低度适生区主要分布在东北三省、新疆、西藏、青海地区.模拟21世纪末气温升高3℃预测,棉铃虫中度适生区北界由营口、北京、石家庄、太原、延安、兰州、巴塘一线北移至沈阳、呼和浩特、酒泉、格尔木、拉萨一线,纬度北移约3.,海拔升高300～500 m;新疆大面积地区由低度适生区成为中度适生区.气候变暖使棉铃虫当前的少部分高度适生区(天水、巴塘等)面积扩大,但也使部分分布区(华北地区、华南地区、中国台湾、香港和海南地区等)收缩.最后,结合棉铃虫生物学特性对预测结果进行了讨论.     

拉萨河流域植物群落的数量分类与排序

青藏高原植物群落空间分异格局是异质生境条件下物种性状、种间相互作用等生态学过程共同作用的结果,对其分析有助于深入理解群落形成与环境因子之间的关系。基于拉萨河流域自然植被样带调查,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)等方法,探讨了群落的结构组成及影响其结构分异的主导环境因子。结果表明:(1) TWINSPAN数量分类将拉萨河流域草地系统划分成12个群系类型,即圆叶合头菊+唐古拉翠雀花群系;紫花针茅群系;青藏臺草群系;雪层杜鹃+鲜卑花-西藏嵩草群系;高山嵩草群系;小叶金露梅群系;硬叶柳+杯腺柳群系;水栒子+拱枝绣线菊-高山嵩草群系;绢毛蔷薇-冷蒿+白草群系;大果圆柏-垂穗披碱草群系;铺地柏-藏橐吾+高原荨麻群系;醉鱼草+砂生槐群系。12种群系类型包含了较多的植被类型,包括高寒灌丛草甸、高寒灌丛草原、稀树草原、高寒草甸和高寒草原等。(2) CCA排序表明:影响拉萨河流域植物群系分布的主要环境因子是年均温度、海拔和经度和纬度,其次是年均降雨量。(3) TWINSPAN分类与CCA排序结合反映了群系分布格局变异与环境因子之间的关系,可为拉萨河流域草地的保护和可持续利用,以及相关的植被群落研究提供参考。     

基于Sentinel-2的丛生竹林信息提取方法比较及分布特征

滇西南地区拥有丰富的丛生竹林景观和珍稀特有竹种资源,但竹资源分布储量不清、监测技术缺乏等问题很大程度限制了竹资源开发与利用。基于Sentinel-2A影像数据,采用反向传播神经网络、支持向量机、随机森林三种机器学习分类方法进行沧源县丛生竹林信息提取及精度评价,利用Google Earth影像和DEM数据对竹资源分布的空间和地形特征进行了分析。结果表明,随机森林分类精度优于支持向量机和反向传播神经网络,分类总体精度达90%,Kappa系数达0.87,竹林用户精度达81%。沧源县共有竹林138.07 km2,主要分布于城镇村庄、道路、水系和耕地周边,以四旁竹和防护竹林为主,采用Sentinel-2A10 m的分辨率很好地提取了空间上分布分散的丛生竹林。沧源县竹林主要分布在海拔900～2000 m,坡度范围大都位于缓坡和斜坡。研究结果可为沧源县竹资源开发利用提供数据支持,研究方法可作为大型丛生竹遥感监测的参考。     

基于功能类群分析呼兰河口湿地浮游植物群落结构特征

浮游植物对水环境条件变化敏感,其群落演替特征被广泛应用于指示水环境变化。基于3种浮游植物功能类群方法,对呼兰河口湿地浮游植物群落结构进行研究。于2018年春季（4、5月）、夏季（6、7、8月）和秋季（9、10月）三季,在呼兰河口湿地共设置11个采样点,通过ASNOSIM和SIMPER分析探索FG、MFG和MBFG功能类群的演替特征,基于RDA分析阐述功能类群对环境因子的响应模式。研究期间共鉴定浮游植物243个分类单位,隶属于7门9纲18目32科75属;其种类组成主要以绿藻门（46.09%）、裸藻门（19.34%）和硅藻门（18.52%）为主。共划分FG功能类群25个,MFG功能类群20个,MBFG功能类群6个;ANOSIM分析表明不同季节之间FG和MFG功能类群结构差异显著;SIMPER分析表明S1/Lo/W1/P/J/Y、9b/5a/11b/6a/2c/2d/1c和Ⅲ/Ⅰ类群是影响不同季节之间功能类群变化的主要类群;RDA分析表明,FG、MFG和MBFG功能类群的演替受多种环境因素共同影响,其中pH、BOD₅、Tur.和COD_Mn与功能类群演替关系密切。相较于MBFG功能类群,FG和MFG功能类群能更好的响应呼兰河口湿地水环境的空间异质性。     

生长型分类方案不同导致森林生态系统植物功能性状的统计偏差

将植物划分为不同的生长型来统计植物功能性状特征,是当前植物性状研究中常用的方法;但生长型分类方案的不同很可能造成植物功能性状统计分析的偏差,对此偏差的评估却尚未见报道。根据植物志描述及野外调查实际情况,将生长型划分为3种不同的分类方案：分类1：根据植物志信息划分为传统意义的乔木和灌木;分类2：根据树高和胸径划分乔木、小乔木和灌木;分类3：仅根据树高划分乔木层与灌木层的乔木和灌木。以东部亚热带常绿阔叶林区域的浙江金华北山35种优势阔叶木本植物的枝叶性状为研究对象,比较不同生长型分类对植物枝叶性状统计数据的影响。结果表明：（1）与传统的分类1相比,分类2对乔木植物枝叶性状影响的显著程度要高于分类3,而对灌木植物枝叶性状的影响程度低于分类3;但不同生长型分类方案中乔木和灌木的枝叶性状总体差异不显著。而与分类2小乔木相比,分类1以及分类2内部的乔木和灌木生长型的性状与分类2小乔木差异非常明显;（2）将不同生长型植物再划分为不同生活型后,不同生长型分类方案对性状统计的影响增大。无论是常绿还是落叶生活型的小乔木,其与不同生活型乔木和灌木的性状差异仍然显著。可见,不同的生长型分类方案可造成植物功能性状统计的差异;把小乔木植物这一功能类群划分出来,能更好地反映森林生态系统性状特征的差异性。     

三江源国家公园表层土壤有机碳和全氮密度的特征评估和等级区划

三江源国家公园是青藏高原生态屏障的核心单元,准确评估其土壤碳氮特征是区域生态功能认知和分区管理的重要基础。基于54个样点调查数据,结合高程、坡度、坡向及2000—2018年的年均气温、降水、归一化植被指数等生态因子,采用增强回归树模型研究了三江源国家公园表层(0—30 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)密度的空间格局和等级区划及储量特征。结果表明三江源国家公园SOC密度和TN密度分别为(5.41±3.12)kg/m~2(平均值±标准差,下同)和(0.57±0.27)kg/m~2,其空间变异均主要受降水和归一化植被指数影响。澜沧江源园区和黄河源园区SOC和TN密度分别为(9.39±0.89) kg/m~2和(0.92±0.09)kg/m~2、(8.26±2.33) kg/m~2和(0.80±0.20)kg/m~2,约为长江源园区的2倍。SOC和TN密度等级在澜沧江源园区呈现出中心高周围低的特征,在黄河源园区和长江源园区分别表现出从北到南和从东南到西北逐渐降低的格局。三江源国家公园SOC储量和TN储量分别为0.60 Pg和0.06 Pg,其中澜沧江源园区、黄河源园区、长江源园区的储量...     

北疆盐碱地植物群落空间分布及物种多样性

为探究盐碱地植物群落空间分布特征及群落间物种多样性的关系,根据对北疆盐碱地植物群落84个样点调查的数据,以各物种多度为指标,采用双向指示种分析方法（TWINSPAN）、除趋势对应分析法（DCA）、典范对应分析法（CCA）进行数量分类并分析群落分布与环境因子间关系和群落物种多样性及相似性变化特征。结果表明,TWINSPAN数量等级分类将84个样点的植物划分为11种类型。各群丛类型的物种多样性特征表现为群丛Ⅲ的多样性最大,群丛X多样性最小,且群丛Ⅲ多样性显著高于群丛X （P<0.05）,群丛VⅡ均匀度最大,群丛X均匀度最小,且群丛Ⅲ均匀度显著高于群丛X（P<0.05）,群丛I的丰富度最大,群丛X丰富度最小,且群丛I丰富度显著高于群丛X（P<0.05）,在所有群丛中群丛Ⅲ所含有的植物种类最多,有26种;相似性特征为群丛V和群丛VⅡ的相似性最大,群丛V和群丛VⅡ物种间的竞争较小,群丛稳定性高;CCA排序结果表明,北疆盐碱地植物群落分布与海拔高度、多年平均温度、土壤酸碱度等因素有关,其中影响最大的是海拔高度,其次为多年平均温度、降水量、蒸发量和土壤电导率,地形因子坡度对各群丛分布影响不大;北疆盐碱地植物群落数量分类及物种多样性变化的分析对于揭示北疆盐碱地植物群落空间分布特征和新疆盐碱地植物种质资源调查及其保护具有重要的意义。