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单细胞测序在植物研究中的应用

科学通报 2024年第12期69卷 1586-1597页

作者：安妍妍张明惠谭何新上海理工大学健康科学与工程学院海军军医大学药学院同济大学附属上海第四人民医院

同一个基因在不同的细胞中表达存在一定的差异,常规的转录组测序方法(RNA-Seq)在组织或器官水平上进行分析,容易忽略细胞间的差异,但近几年迅速发展的高通量单细胞转录组测序技术在单细胞水平上分析,可以补充常规测序所忽略的异质性.目... 详细信息

同一个基因在不同的细胞中表达存在一定的差异,常规的转录组测序方法(RNA-Seq)在组织或器官水平上进行分析,容易忽略细胞间的差异,但近几年迅速发展的高通量单细胞转录组测序技术在单细胞水平上分析,可以补充常规测序所忽略的异质性.目前,植物生物学领域已经全面开始单细胞转录组学,多组学研究成为趋势.本文综述了单细胞测序发展历程以及分离单细胞的方法并总结了各种方法的优缺点,介绍了近年来单细胞转录组测序技术在揭示植物细胞发育和分化过程、生物合成途径、应对生物与非生物胁迫的响应及在分析不同物种间细胞类型分化等方面取得的显著进展.此外,多组学联合应用不仅有助于人们更深入地理解植物生物学,也为植物育种等领域提供了新的研究方向,可以为将来在更多物种中广泛开展单细胞水平的研究提供参考.

关键词：单细胞转录组学单细胞分离多组学植物研究

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铡切揉碎协同式牧草揉丝机设计与试验

农业机械学报 2024年第2期55卷 149-159页

作者：陈涛衣淑娟李衣菲陶桂香毛欣曲善民黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 东北农业大学工程学院哈尔滨150030 黑龙江八一农垦大学动物科技学院大庆163319

针对现有的牧草揉丝机效率低、揉丝质量差、对高含水率牧草不适用等问题,以苜蓿为加工对象设计了一种铡切揉碎协同式牧草揉丝机。对铡切和揉碎过程进行了理论分析,并通过设计计算确定了揉丝机的总体结构和关键部件结构参数。以生产率、... 详细信息

针对现有的牧草揉丝机效率低、揉丝质量差、对高含水率牧草不适用等问题,以苜蓿为加工对象设计了一种铡切揉碎协同式牧草揉丝机。对铡切和揉碎过程进行了理论分析,并通过设计计算确定了揉丝机的总体结构和关键部件结构参数。以生产率、丝化率为性能评价指标,进行了以电机输出转速、筛孔直径、喂入量、含水率为试验因素的单因素试验;将含水率为65%的苜蓿作为加工对象,进行了以电机输出转速、筛孔直径、喂入量为试验因素的二次正交旋转组合试验。单因素试验确定了试验因素的取值范围,探究了揉丝机对不同含水率苜蓿的揉丝效果。通过Design-Expert 12.0软件对二次正交旋转组合试验的试验结果进行了响应曲面分析、回归分析及目标优化,得到了试验因素与评价指标之间的回归方程,以生产率和丝化率同时最大化为目标,对电机输出转速、筛孔直径、喂入量进行多目标寻优求解,确定最优参数组合为:电机输出转速443.77 r/min、筛孔直径14 mm、喂入量1.27 kg/s,揉丝验证试验表明,生产率为5065.98 kg/h、丝化率为94.87%;该装置揉丝效率高、质量好,而且能够揉丝高含水率牧草,满足牧草揉丝机设计要求。

关键词：牧草铡切揉碎揉丝机协同作业

三维TI和OA介质中优化黏滞纯声波方程及其数值模拟

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2415-2428页

作者：包乾宗谭崔文长安大学地质工程与测绘学院地球物理系西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容... 详细信息

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容易出现伪横波污染及传播不稳定.针对此问题,本文应用优化方案对原始的耦合各向异性纯声波频散关系式进行近似展开,进而发展了针对三维TI(横向各向同性)介质和OA(正交各向异性)介质的优化纯声波方程,结合有限差分和泊松算法对其进行了有效求解.同时,考虑到介质对地震波的吸收衰减效应,本文结合发展的纯声波方程和标准线性体模型,推导了黏滞各向异性优化纯声波方程.相速度分析表明优化方案能够产生高精度近似结果.数值模型算例证明优化黏滞纯声波方程在产生精确稳定P波响应的前提下,能够有效模拟各向异性介质中纯声波的振幅衰减和相位频散.整体而言,本文推导的方程能够为各向异性衰减介质成像和反演提供有效帮助.

关键词：各向异性黏滞性波动方程数值模拟

基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测系统研究

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农业机械学报 2024年第3期55卷 75-84页

作者：王淞衣淑娟赵斌李衣菲陶桂香毛欣黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 黑龙江省农机智能装备重点实验室大庆163319 东北农业大学工程学院哈尔滨150030

为解决免耕播种机高速(12~16 km/h)作业时因地势起伏造成机械振动与传感器测量误差导致的播种深度监测系统精度降低,以及单一传感器监测可靠性较差的问题,研究了一种基于改进野马算法(Improved wild horse optimizer,IWHO)优化扩展卡尔... 详细信息

为解决免耕播种机高速(12~16 km/h)作业时因地势起伏造成机械振动与传感器测量误差导致的播种深度监测系统精度降低,以及单一传感器监测可靠性较差的问题,研究了一种基于改进野马算法(Improved wild horse optimizer,IWHO)优化扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF)中关键参数Q_(sigma)、R_(sigma1)、R_(sigma2)、R_(sigma3)的多传感器数据融合算法(IWHO-EKF)的高速免耕播种机播种深度监测系统。首先,建立以激光、超声波与角度传感器为多传感器监测单元的播种深度监测模型;其次,通过卡尔曼滤波算法对3个单一传感器分别滤波;最后,提出一种加入莱维飞行与高斯变异的IWHO-EKF算法,将滤波后的3个单一传感器进行数据融合,从而解决机械振动干扰与传感器测量误差降低的问题,同时充分发挥多传感器融合信息,确保免耕播种机高速作业时实现高精度、高可靠性播种深度实时监测。为验证其优越性,通过IWHO-EKF算法与单一传感器监测、单一传感器滤波和WHO-EKF算法进行仿真对比试验与田间试验。仿真试验表明:基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测算法平均绝对误差为0.073 cm,均方根误差为0.090 cm,相关系数为0.983,实现了高精度监测,且精度相较于传感器原始监测值、滤波值与WHO-EKF算法均显著提升。田间试验结果表明:基于IWHO-EKF算法的高速免耕播种机播种深度监测系统相较于3个单一传感器监测值,平均绝对误差和平均均方根误差分别降低0.063 cm和0.067 cm,同时平均相关系数提升0.027,该系统能够提高播种深度监测系统的精确性和可靠性。

关键词：高速免耕播种机播种深度监测系统改进野马算法扩展卡尔曼滤波器数据融合

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用于皮肤温度振荡分析和微血管功能评估的系统设计及应用

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中国医疗设备 2024年第6期39卷 1-7,29页

作者：唐元梁谭仲威刘奇李桂香广东省科学院生物与医学工程研究所广东广州510000 广东省医用电子仪器及高分子材料制品重点实验室广东广州510000 广东省中医药智慧诊疗工程技术研究中心广东广州510000

目的设计并实现一种应用于微血管调节功能评估的皮肤温度振荡分析系统。方法由便携式仪器和分析软件所组成的皮肤温度振荡分析系统采用局部热刺激方式诱导人体皮肤产生充血反应,实时采集充血反应前后的皮肤温度变化信号,并基于连续小波... 详细信息

目的设计并实现一种应用于微血管调节功能评估的皮肤温度振荡分析系统。方法由便携式仪器和分析软件所组成的皮肤温度振荡分析系统采用局部热刺激方式诱导人体皮肤产生充血反应,实时采集充血反应前后的皮肤温度变化信号,并基于连续小波变换对皮肤温度振荡幅值进行分析,最终实现对皮肤微血管内皮、神经以及肌源性调节功能的评估。结果利用所研发系统开展的实验研究发现,施加40~41℃热刺激可明显增强皮肤温度波动强度,皮肤温度在内皮(0.0095~0.0200 Hz)、神经(0.02~0.05 Hz)以及肌源性(0.05~0.14 Hz)调节频段的波动幅值分别为无热刺激状态的2.20、4.28和2.77倍。结论本研究验证了热刺激条件下皮肤温度振荡幅值增强的特征,可用于量化分析皮肤微血管运动调节功能。本研究设计和开发的皮肤温度振荡分析系统可为微血管调节功能的评估提供一种有效工具。

关键词：小波分析血管运动测温反应性充血

光子拓扑绝缘体:超快激光直写加工与应用(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 199-214页

作者：楼旻晗谭德志之江实验室浙江杭州311121 浙江大学材料科学与工程学院浙江杭州310058

超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构,从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件。通过经典的拓扑结构(如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格),阐述拓扑光学的基本原理和现象(如Thouless泵浦... 详细信息

超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构,从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件。通过经典的拓扑结构(如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格),阐述拓扑光学的基本原理和现象(如Thouless泵浦,手性边缘态、局域态与拓扑不变量之间的关系),介绍最新的拓扑光子学进展与应用(如高阶拓扑绝缘体、Floquet拓扑绝缘体、非厄米拓扑、非线性拓扑,以及量子拓扑保护),重点综述在超快激光直写平台下实现的拓扑现象与应用。

关键词：激光光学光子拓扑绝缘体超快激光直写 Floquet光子拓扑绝缘体非厄米拓扑非线性拓扑光子芯片

城市绿色空间对居民心理健康的因果效应及分层分析

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地理科学进展 2024年第1期43卷 110-124页

作者：谢波谭徐媛武汉大学城市设计学院湖北省人居环境工程技术研究中心武汉430072

快速城镇化引发城市居民生活方式与居住环境的变化,对居民心理健康产生重要影响,通过建设绿色空间促进居民接触自然环境并缓解心理压力已成为重要的健康干预措施。现有关于绿色空间与居民心理健康的关系研究大多采用横断面设计,难以识... 详细信息

快速城镇化引发城市居民生活方式与居住环境的变化,对居民心理健康产生重要影响,通过建设绿色空间促进居民接触自然环境并缓解心理压力已成为重要的健康干预措施。现有关于绿色空间与居民心理健康的关系研究大多采用横断面设计,难以识别两者的因果关系,且缺乏探讨绿色空间对不同社会群体的心理健康效应的差异性。论文以武汉东湖绿道为例,基于2016年和2019年跟踪调查的1020份东湖绿道周边居民的问卷数据,在控制邻里环境特征的基础上,运用自然实验方法和双重差分模型探究绿色空间干预与居民心理健康变化的因果关系,并结合分层分析方法揭示绿色空间对于不同社会群体心理健康的因果效应的差异性。研究发现:①绿色空间干预显著促进了实验组居民心理健康水平的提升;②绿色空间干预对心理健康的因果效应在不同性别和教育程度的群体中无显著差异,而在不同职业和收入水平的群体之间存在显著差异,表现为绿色空间干预仅显著提升了未就业群体、低收入和中低收入群体的心理健康水平。总体而言,大型绿色空间的建设显著改善了周边居民的心理健康水平,尤其对于未就业、低收入和中低收入等弱势群体的心理健康促进作用更显著。绿色空间干预对于改善居民心理健康、缓解由社会经济地位差异造成的心理健康受益不均等问题具有重要意义。

关键词：绿色空间心理健康因果效应健康受益不均等自然实验

代谢异常与良性阵发性位置性眩晕的相关性研究进展

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中华耳鼻咽喉头颈外科杂志 2024年第5期59卷 501-504页

作者：谭国静邓安春陆军军医大学第二附属医院耳鼻咽喉头颈外科重庆400037

机体代谢异常可通过对耳石膜的结构及耳石正常生理代谢过程产生一定的影响,进而作用于良性阵发性位置性眩晕(benign paroxysmal positional vertigo,BPPV)的发生、发展和预后。本文就代谢异常与BPPV相关的基础研究和临床研究做一总结,... 详细信息

机体代谢异常可通过对耳石膜的结构及耳石正常生理代谢过程产生一定的影响,进而作用于良性阵发性位置性眩晕(benign paroxysmal positional vertigo,BPPV)的发生、发展和预后。本文就代谢异常与BPPV相关的基础研究和临床研究做一总结,探究代谢异常在BPPV中的影响。

关键词：良性阵发性位置性眩晕耳石膜代谢异常正常生理代谢 BPPV 机体代谢相关性研究

线粒体动力学调控机制及其在肾脏病理生理学中的作用

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生理学报 2024年第1期76卷 148-160页

作者：谭子璇朱武政湖南师范大学生命科学学院动物营养与人体健康实验室长沙410081

线粒体是一种动态变化的细胞器,它通过不断的融合、分裂来维持线粒体的形态、数量和功能稳定,这一过程称为线粒体动力学,是线粒体质量控制的重要机制。线粒体的过度融合与分裂都会导致线粒体动力学的稳态失衡,引起线粒体功能障碍,导致... 详细信息

线粒体是一种动态变化的细胞器,它通过不断的融合、分裂来维持线粒体的形态、数量和功能稳定,这一过程称为线粒体动力学,是线粒体质量控制的重要机制。线粒体的过度融合与分裂都会导致线粒体动力学的稳态失衡,引起线粒体功能障碍,导致细胞损伤甚至死亡。肾脏的生理活动主要由线粒体供能,线粒体动力学稳态失衡影响着线粒体功能,与急性肾损伤、糖尿病肾病等肾脏疾病密切相关。本文对线粒体动力学的调节、线粒体动力学稳态失衡如何导致线粒体损伤以及线粒体损伤对肾脏病理生理学的影响进行综述,以加深对肾脏疾病中线粒体作用的理解与认识。

关键词：线粒体融合线粒体分裂肾脏疾病