基于点云卷积神经网络的蛋白质柔性预测

目的 蛋白质的柔性运动对生物体各种反应有着重要意义,基于蛋白质的空间结构预测其柔性运动是蛋白质结构-功能关系领域的重要问题.卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)在蛋白质结构-功能关系研究中已有成功应用.方法 本研究借鉴计算机视觉研究中PointNet方法的思想,提出了一种蛋白...     

基于复杂网络理论的代谢网络结构研究进展

后基因组时代研究的一个重要内容就是在系统生物学的基础上对多种分子和基因相互作用网络进行分析,理解生物系统是如何从单个构造模块的基础上组织起来的。近几年,复杂网络理论得到了迅速发展,其理论方法在生物网络的研究中得到了广泛应用。一些学者运用该理论方法研究了大量有关代谢网络的结构组成以及网络中子集团的层次组成关系,并获得了一些有意义的结果。这些结果对生物功能的预测具有一定的指导作用。对近几年来有关这方面的进展作简要综述。     

福鼎大白茶蛋白质相互作用网络研究

蛋白质相互作用网络的构建可以为探究茶树生长过程中的关键蛋白并预测其功能提供理论参考。以贵州都匀地区福鼎大白茶为研究对象,利用三代Nanopore测序技术和同源比对方法构建福鼎大白茶根、茎、叶差异基因蛋白质相互作用网络,通过网络进一步预测关键蛋白及其功能。结果表明,叶与根、叶与茎、茎与根和根茎叶差异基因蛋白质相互作用网络中的关键蛋白分别为53、39、42和53个,并且预测出了关键蛋白的功能,如TEA003744的功能可能为腺苷酸激酶活性、蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性和ATP结合,参与光合作用和蛋白质磷酸化过程;TEA026776可能为发育蛋白,参与细胞分化过程和蛋白质磷酸化过程,还具有ATP结合活性和蛋白激酶活性;TEA019056的功能可能为ATP结合、GTP结合和GTP酶活性,参与过氧化物酶体组织的组成和蛋白质磷酸化等。随后预测出4个网络中打分最高功能模块的功能,并进行拓扑属性分析、功能模块分析、集群注释和聚类分析。研究结果可为鉴定蛋白质的功能、寻找关键蛋白及选育优良品种等提供理论依据。     

基于Blackboard网络教学的综合改革在微生物双语教学中的应用研究

在Blackboard网络平台辅助下,微生物学双语教学建立了"听课、讨论、展示"三段式双语教学模式和"学习+反馈+修改"的动态管理模式。在良好的双语教学辅助内容、完善的交流讨论平台和教师课堂、网上的双重辅导帮助下,学生微生物学的综合成绩和考研成绩大幅提升,学生的创新能力得到增强。90%的学生赞成基于Blackboard网络平台辅助教学的双语课程进行综合改革。     

工业园区循环经济关联与生态效率评价——以福建省蛟洋循环经济示范园区为例

工业园区因物质能量的高度集聚,生产-消费过程的网络关联,以及区域示范带动效应,在循环经济发展中受到持续关注。本研究以福建省蛟洋循环经济示范园区为例,应用物质流、生态网络和生态效率等测度分析方法,综合评估了2012—2016年间园区循环经济的网络关联和生态效率。研究结果表明:(1)园区物质流结构单一,关联度和稳定度明显较弱;(2)园区网络的韧性不足,关键节点的级联效应显著,尤其对中下游企业的影响程度大;(3)生态效率指数分析发现,园区关键节点企业在循环经济效益方面带动能力不足,影响园区循环经济的前景。为此,从园区网络关联稳定度和企业生态经济效率优化提升的角度,探讨园区未来的循环经济发展策略。可为处于起步阶段的专一化工业园区探索可行的循环经济模式提供借鉴。     

基于MSPA分析方法的市域尺度绿色网络体系构建路径优化研究——以招远市为例

市域绿色空间是市域尺度内连接城市生态系统与自然生态系统的纽带,是维护市域整体生态系统稳定的基本保障。现阶段以中心城区为核心的城市绿地系统空间规划忽视了城市化过程中自然与城市之间发生的动态变化,忽视了市域绿色空间对城乡人居环境质量的决定作用。构建良好的市域尺度绿色空间体系,能够实现市域层面的生态环境稳定,协调城市化发展与自然资源保护之间的矛盾,对城市可持续发展有着积极意义。以招远市域绿色空间为研究对象,借助形态学空间格局分析(MSPA)方法,利用其研究尺度兼容性强、景观要素生态内涵明确、所得成果便于量化评估等优势特性,首先对招远市域绿色空间中的重要景观要素核心区、桥接区进行识别,并提取具有生态拓补潜力的景观要素孤岛作为未来绿色空间优化潜力节点的空间落点;其次选用可能联通性(PC)、斑块重要度等指数量化景观要素对绿色空间的重要度并进行评价分级;然后将核心区和潜力节点作为生态源,通过不同景观要素对物种流通的阻力构建消费阻力面,以最小路径方法得出场地内的潜力生态廊道;再次,通过通量分析定性不同生态斑块在生态过程中的功能角色,并借助核密度分析对潜力生态网络的发展趋势进行测度;最终以发展趋势较弱区域中对整体生态网络联通具有较高贡献度,并在生态过程中扮演踏脚石的一二级潜力节点斑块作为未来生态发展中的重要关键点进行生态质量提升,得出招远市域绿色空间发展结构,并提出科学的空间优化指引和发展建议。本研究可以为高度破碎化地区的绿色空间构建提供一定的理论依据,对我国城市化发展中其他地区的市域绿色空间构建也具有一定的参考和示范意义。     

种间互作对雷州湾海域鱼类群落结构的影响

从鱼类种间互作及其生态网络特征视角研究鱼类群落结构特征,对解析多鱼种共存机制和基于群落水平的多鱼种资源管理均具有重要意义。为分析鱼类资源利用的竞争互作对群落结构稳定性的影响,根据2016-2018年8个航次的雷州湾海域底拖网调查的鱼类数据,将空间生态位重叠理论和生态网络建模相结合,从种间互作的角度应用加权聚类系数C、加权平均路径长度A、关联度Co等指标分析鱼类的群落结构。结果表明：①鱼类生态位重叠所形成的种间互作网络季节变动较大,而年度变动则相对较小,共包含鱼类58-122种,种间互作的关系数量1318-7103。②雷州湾海域鱼类群落内种间互作密集,聚合程度高（C介于0.84-0.98）且能量传递效率高（A介于0.02-0.09）,呈现互作弱化之趋势（Co介于0.32-0.48）,群落结构总体较稳定。③小尺度范围（20°40''-21°00''N,110°30''-110°45''E）内,鱼类群落内种间互作特征是维持多种鱼类共存的重要内因。该特征表现为季节和年度的变化总体上相似,种间直接关联程度与种间互作强度呈正相关（P<0.01）,而局部聚合程度与种间直接关联、互作强度均呈负相关（P<0.01）。本研究可为鱼类群落结构稳定性的量化评价和资源养护的管理规划提供参考依据。     

面向连通性提升的旱区城市生态网络优化情景——以巴彦淖尔市及其周边地区为例

巴彦淖尔市作为典型的干旱区城市,经济发展与生态保护之间的矛盾突出,生态空间的破碎化日益严重。生态网络是景观连通性视角下耦合景观结构、生态过程和功能的有效途径。基于生态系统服务重要性、景观核心区与桥接区、自然保护区、重要湖泊湿地4个层面指标选取生态源地,使用最小耗费距离方法识别巴彦淖尔市及其周边区域的潜在生态网络,并设置了3种网络优化情景进行网络优化,包括情景一增加生态"踏脚石"、情景二清除生态障碍点、情景三保护生态夹点,结合"网络构建成本"及"生境连通效果"选取最佳优化方案。结果表明,研究区当前的生态网络由24处生态源地,44条生态廊道、39个生态障碍点和41个生态夹点组成。3种情景中生态夹点的保护对生态网络连通度的改善最明显,且相对保护成本较低。研究结果对干旱区城市生态网络构建提供了方法支撑。     

基于形态学空间格局和空间主成分的贵阳市中心城区生态网络构建

喀斯特多山地区,城市扩展过程中大量自然山体镶嵌入城,形成具有多种生态系统服务功能的城市遗存自然山体。但在城市内部致密化发展过程中,这些城市遗存山体常被城市建设用地孤立和包围,形成人工干扰场中的生态孤岛。生态网络的构建既有利于城市遗存自然山体自然资源保护,又有助于丰富城市绿色基础设施生态系统服务功能。以喀斯特地区典型的多山城市——贵阳市行政区为研究对象,综合利用形态学空间格局分析法和景观连通性识别中心城区生态源地,基于主成分分析确定研究区综合阻力面,通过最小累积阻力模型、重力模型和水文分析等方法,识别并优化关键衔接廊道及节点,在中心城区行政区和建成区两个尺度构建研究区生态网络。结果表明：（1）行政区生态源地分布整体呈现"南北相望"的格局,建成区生态源地集中在中部;（2）研究区综合生态阻力高值主要集中在研究区中部,呈放射状向外扩散,综合生态阻力低值主要分布在研究区周边,以大型林地斑块为主;（3）行政区极重要、重要、一般廊道数分别为15、21、69,极重要廊道集中分布在北部,建成区极重要、重要、一般廊道数分别为37、113、227条,极重要廊道主要分布在建成区中部;（4）行政区和建成区一类生态节点分别为29、25个,二类生态节点33、17个。最终通过叠加行政区和建成区生态网络要素,形成贵阳市中心城区生态网络,研究结果能为贵阳市中心城区在未来用地空间上协调生态保护与城市发展提供科学合理的参考。     

苏云金芽孢杆菌双组份信号转导系统的生物信息学分析

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)能产生杀虫晶体蛋白等多种活性成分,是目前应用最广泛的微生物杀虫剂。本文采用生物信息学方法,系统分析了由本实验室完成全基因组测序的苏云金芽孢杆菌YBT-1520、CT-43和BMB171 3个菌株的双组分信号转导系统(Two-componentsignal transduction system,TCS)的分布、结构及功能,并初步构建了部分TCS的调控网络关系图。本研究旨在为深入研究苏云金芽孢杆菌的生长、代谢以及毒力因子的表达与调控,全面了解伴孢晶体的形成机制开辟新的研究方向。