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基于卷积神经网络多尺度特征的大豆基因组表型预测

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中国科学院大学学报（中英文） 2024年第4期41卷 468-476页

作者：林昱彤王红柴团耀中国科学院大学生命科学学院北京100049

在育种中,常常通过利用单核苷酸多态性(SNPs)来预测表型以辅助育种,提高育种效率。传统的统计分析方法受到数据缺失等诸多因素的限制,在一些情况下效果不佳。针对此问题,提出一种利用多尺度特征进行植物性状预测的卷积神经网络模型(MSF-... 详细信息

在育种中,常常通过利用单核苷酸多态性(SNPs)来预测表型以辅助育种,提高育种效率。传统的统计分析方法受到数据缺失等诸多因素的限制,在一些情况下效果不佳。针对此问题,提出一种利用多尺度特征进行植物性状预测的卷积神经网络模型(MSF-CNN),该模型通过卷积提取3个不同尺度的SNPs特征,对植物性状数值进行回归预测,并通过对模型中SNPs的权重分析SNP位点的显著性。测试结果表明,与目前已知的其他方法相比,MSF-CNN模型在有基因型数据缺失值的数据集上表型预测的准确性更高。此外,通过显著性图研究基因型对性状的贡献,发现数个较显著的SNP位点。说明该深度学习模型可以更准确地预测定量表型,并能够高效识别与全基因组关联研究相关的SNP位点。

关键词：遗传筛选深度学习全基因组关联分析大豆

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羌塘高原野生种子植物区系及物种多样性研究

干旱区资源与环境 2024年第4期38卷 129-139页

作者：李孝平牛玉张发起中国科学院西北高原生物研究所西宁810008 中国科学院大学生命科学学院北京100039

文中基于野外调查、标本采集、馆藏标本数据查询和文献资料收集,补充了羌塘高原部分地区标本采集的空白,汇总并整理出羌塘高原野生种子植物名录,并与其周边18个植物区系进行聚类和主成分分析,对该区域组成、性质、特征及演化历史进行系... 详细信息

文中基于野外调查、标本采集、馆藏标本数据查询和文献资料收集,补充了羌塘高原部分地区标本采集的空白,汇总并整理出羌塘高原野生种子植物名录,并与其周边18个植物区系进行聚类和主成分分析,对该区域组成、性质、特征及演化历史进行系统性分析。结果表明:1)羌塘高原共有种子植物44科158属370种,植物区系较为贫乏。2)科和属的分布区类型都以温带成分为主导地位,属的分布区类型以北温带分布、温带亚洲分布、地中海分布以及中亚分布为主,体现出该区系与古地中海植物区系的密切联系。3)羌塘高原成为一些与该地区起源有密切联系的代表类群的摇篮,如沙棘属(Hippophae)、齿缀草属(Odontostemma)、扁芒菊属(Allardia)、双脊荠属(Dilophia)、高原芥属(Christolea)和丛菔属(Solms-Laubachia)等。4)在属级植物地理成分上,羌塘高原植物区系与阿尔金山植物区系相似度最高。

关键词：羌塘高原植物区系分布区类型聚类分析主成分分析

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DNA的导电性浅析

高分子学报 2024年第2期55卷 129-141页

作者：胡贝宁高灿董焕丽内蒙古大学生命科学学院中国科学院化学研究所北京分子科学国家研究中心

DNA是构成生命基础的最重要分子，DNA是否导电以及怎样导电，关系到我们对生命信号的传递、和对生命和生命现象的深入理解和揭示，以及可编程DNA分子电子学的发展，国际科技界一直高度关注，近二十年来也一直是研究的热点和难点.然而，... 详细信息

DNA是构成生命基础的最重要分子，DNA是否导电以及怎样导电，关系到我们对生命信号的传递、和对生命和生命现象的深入理解和揭示，以及可编程DNA分子电子学的发展，国际科技界一直高度关注，近二十年来也一直是研究的热点和难点.然而，DNA是一个复杂的体系，其导电性问题仍然不清楚，备受争议.本综述中，我们简述了DNA导电性问题的研究历史，分析了DNA导电性问题争议的主要原因，总结了DNA导电性研究中存在的主要问题，其主要归因于测量方法的多样性和DNA分子的复杂性.最后，对DNA导电性研究的未来发展方向进行了展望，DNA导电性在生命信号传递、生物传感器、分子电子学等领域具有巨大的应用潜力，其研究也将为生物科学和电子学的融合提供新思路.

关键词： DNA 导电性结构与性能关系电输运机理

PIEZO1影响HaCaT细胞的趋电性迁移

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生物化学与生物物理进展 2024年第3期51卷 673-684页

作者：张桂诚龚鹏王一凡赵三军云南师范大学生命科学学院昆明650500

目的伤口中心产生的内源性电场是指导细胞定向迁移促进伤口愈合的重要因子。PIEZO1是机械门控阳离子通道家族成员之一,它参与细胞迁移,影响细胞的趋化迁移,并且受到电压的调节,在伤口愈合过程中发挥重要作用。但PIEZO1是否参与影响电场... 详细信息

目的伤口中心产生的内源性电场是指导细胞定向迁移促进伤口愈合的重要因子。PIEZO1是机械门控阳离子通道家族成员之一,它参与细胞迁移,影响细胞的趋化迁移,并且受到电压的调节,在伤口愈合过程中发挥重要作用。但PIEZO1是否参与影响电场指导的细胞定向迁移过程尚不清晰,本文以HaCaT细胞为模型探讨PIEZO1及其下游相关蛋白质对细胞趋电性迁移的影响。方法应用活细胞工作站追踪HaCaT细胞在微直流电场中的迁移,使用抑制剂及RNAi技术调控PIEZO1功能和表达,研究PIEZO1对于细胞趋电性迁移的影响;用蛋白质印迹(Western blot)检验细胞的整合素(integrin)β1与FAK磷酸化水平在电场作用下的变化情况,探讨PIEZO1与integrinβ1及FAK等对电场信号的响应及细胞趋电性迁移的影响。结果PIEZO1广谱抑制剂钌红、GsMTx4和RNAi处理显著抑制了HaCaT细胞向正极趋电性迁移的能力;电场和GsMTx4单独作用升高FAK磷酸化和integrinβ1表达,GsMTx4阻止电场进一步升高FAK的磷酸化水平和integrinβ1表达;siRNA干扰PIEZO1表达后显著下调FAK的磷酸化水平,并且电场对FAK磷酸化和integrinβ1表达的促进作用受到抑制;Integrinβ1和FAK的抑制剂使HaCaT细胞的趋电性迁移能力均显著降低。结论PIEZO1参与HaCaT细胞的趋电性迁移,是影响HaCaT细胞趋电性迁移的重要分子之一;抑制integrinβ1和FAK会影响HaCaT细胞的电性迁移;电场信号可能通过PIEZO1介导的信号通路调控integrinβ1的表达和FAK的活化进而影响细胞趋电性迁移。

关键词：电场趋电性细胞迁移 HaCaT细胞 PIEZO1 整合素β1 FAK

全球农业国家多维度可持续生计评估与提升策略研究

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生态学报 2024年

作者：单丽雯杜剑卿胡正义杨雅茜马丽媛崔骁勇王艳芬中国科学院大学中丹学院中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站中国科学院大学资源与环境学院中国科学院大学生命科学学院

生计主要包括政策保障、能力和资产三个维度。生计是人类生存之本，了解生计状况是评估人类福祉、开展社会治理的基础，特别是在人类生产生活受环境影响强烈的农业国家。然而，目前广泛使用的可持续生计、恢复力生计和脆弱性生计等评估... 详细信息

生计主要包括政策保障、能力和资产三个维度。生计是人类生存之本，了解生计状况是评估人类福祉、开展社会治理的基础，特别是在人类生产生活受环境影响强烈的农业国家。然而，目前广泛使用的可持续生计、恢复力生计和脆弱性生计等评估框架，时常将不同维度的生计指标混淆在一起，制约了对生计问题的全面认识以及针对性的政策制定。研究借鉴了Carney对生计的定义，以“生计”和“对生计的保障”为出发点，构建了一个新的多层级、多维度的可持续生计评估框架，包括政策保障（国家层面的可持续性）、能力（个体层面的可持续性）和资产三个维度，共计16个指标，开展全球农业国家多维度可持续生计评估与提升策略研究。结果表明：（1） 2019年全球农业国家可持续生计状况整体良好，但各维度得分差异较大，政策维度平均（57.72±14.68）分，能力维度平均（76.67±20.32）分，资产维度平均（18.41±13.01）分；（2）从2001至2019年的进展来看，能力维度的进展相对突出（平均增加17.46分），政策和资产维度的进展几乎停滞（平均增加0.97分和1.77分）；（3）不同收入水平国家的可持续生计状况存在显著差异，欧洲等高收入国家的生计状况显著优于其它地区（（65.77±7.70）分，P<0.001），非洲等低收入国家的生计状况较差（（37.24±9.10）分，P<0.001）;(4)中低收入国家应加大教育投入、提升居民生计能力，低收入国家应加强政策保障，具体包括完善公共设施、改善公共卫生、降低失业率、提供技能培训等。值得注意的是，多数非洲国家的政策维度发展停滞不前甚至出现倒退，影响居民的能力发展和资产积累，进而严重制约其生计的可持续性，决策者应予以重视。通过区分生计的不同维度，本研究全面分析了不同发展阶段国家可持续生计面临的具体挑战，因地制宜地提出了政策建议，为全球可持续生计研究提供了新思路。

关键词：可持续生计多维度农业国家区域差异地理位置收入水平

西双版纳热带雨林与橡胶林净生态系统碳交换特征及其影响因子比较

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地球与环境 2024年

作者：刘雅琪郑惠旭张晶焦麟杰张一平陈星陈耀亮宋清海中国科学院西双版纳热带植物园中国科学院大学生命科学学院福建师范大学地理科学学院

热带地区土地利用变化深刻影响了区域碳收支状况。为加强对热带亚洲北缘碳源/汇格局认知，本研究基于涡度相关方法获取西双版纳热带雨林和橡胶林多年的气象和碳通量数据，定量评价环境因素对西双版纳不同热带森林净生态系统碳交换的影... 详细信息

热带地区土地利用变化深刻影响了区域碳收支状况。为加强对热带亚洲北缘碳源/汇格局认知，本研究基于涡度相关方法获取西双版纳热带雨林和橡胶林多年的气象和碳通量数据，定量评价环境因素对西双版纳不同热带森林净生态系统碳交换的影响。结果表明：热带雨林多年平均净生态系统碳交换（NEE）为–157.9 g C/（m2·a）(–1.6 t C/（hm2·a）)；橡胶林为–491.9 g C/（m2·a）(–4.9 t C/（hm2·a）)，均呈现碳汇效应。在季节尺度上，热带雨林和橡胶林净生态系统碳交换变化特征相反，其中，热带雨林在干季的NEE(–148.3 g C/（m2·season）)强于雨季(–9.6 g C/（m2·season）)，橡胶林雨季NEE(–376.9 g C/（m2·season）)强于干季(–115.0 g C/（m2·season）),NEE在干季受物候因素影响，在雨季主要受空气温度和饱和水汽压差调控。日尺度上，热带雨林与橡胶林的NEE均呈单峰变化曲线，日均NEE分别为–0.4 g C/（m2·d）和–1.4 g C/（m2·d），两种森林的NEE日变化主要受光合有效辐射（PAR）调控，橡胶林相比于热带雨林具有更强的光合能力；上午时段是两种森林主要的固碳时段，下午的高温抑制了森林的净碳吸收。研究结果揭示了相同环境条件对热带雨林与橡胶林净生态系统碳交换的差异性影响，为预估未来不同土地利用情景下的热带森林区域碳平衡状况提供参考。

关键词：净生态系统碳交换热带雨林橡胶林环境因子

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聚羟基脂肪酸酯生产菌种及发酵工艺研究进展

太阳能学报 2024年第3期45卷 145-154页

作者：龙婷婷庄新姝周桂雄翁庆北方正吴庆珊贵州师范大学生命科学学院贵阳550025 中国科学院广州能源研究所广州510640

首先对聚羟基脂肪酸酯(PHAs)发酵菌种的选育情况及发酵特性进行比较全面的介绍,对已报道过的发酵工艺进行系统性综述、比较及分析。最后,归纳目前利用微生物发酵生产PHAs存在的问题,并对PHAs发酵菌种及工艺的未来发展趋势及重点研究方... 详细信息

首先对聚羟基脂肪酸酯(PHAs)发酵菌种的选育情况及发酵特性进行比较全面的介绍,对已报道过的发酵工艺进行系统性综述、比较及分析。最后,归纳目前利用微生物发酵生产PHAs存在的问题,并对PHAs发酵菌种及工艺的未来发展趋势及重点研究方向进行展望。

关键词：聚羟基脂肪酸酯菌种选育发酵工艺高效率低成本研究进展

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滇产单子叶植物的多样性格局与保护

植物研究 2024年第2期44卷 200-209页

作者：文妍莉李嵘中国科学院昆明植物研究所东亚植物多样性与生物地理学重点实验室昆明650201 中国科学院大学生命科学学院北京100049

探讨云南不同地理单元的物种、特有种、受威胁物种的组成及其系统发育多样性的变化,为云南生物多样性保护及资源可持续利用提供科学基础。在完善云南单子叶植物物种数据库的基础上,使用物种丰富度、加权特有性、受威胁程度、系统发育多... 详细信息

探讨云南不同地理单元的物种、特有种、受威胁物种的组成及其系统发育多样性的变化,为云南生物多样性保护及资源可持续利用提供科学基础。在完善云南单子叶植物物种数据库的基础上,使用物种丰富度、加权特有性、受威胁程度、系统发育多样性、系统发育特有性、进化特异性全球濒危度指数等指标,揭示云南单子叶植物的空间分布格局,并整合自然保护地的分布,确定云南生物多样性保护的关键区域。结果表明:云南单子叶植物的物种丰富度与系统发育多样性、加权特有性与系统发育特有性、受威胁指数与进化特异性全球濒危度指数均显著(P<0.001)正相关;西北部、南部和东南部具有最高的物种组成和系统发育组成多样性和特有性;除西北部和东南部,其他区域的标准化系统发育多样性均较高;云南西北部、南部和东南部是单子叶植物的重点保护区域,采取有效措施加以保护,将有助于维持该地区生物多样性的进化历史和进化潜能。

关键词：物种多样性特有现象濒危度系统发育保护空缺

城市化和绿地类型对土壤跳虫群落及功能性状的影响

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生态学报 2024年第6期44卷 2582-2596页

作者：冯钧乔志宏鄢麒宝姚海凤王滨孙新河北大学生命科学学院保定071000 中国科学院城市环境研究所厦门361021 中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102 中国科学院大学北京100049

随着城市规模不断扩大和城市植被管理实践的日益推进,我国城市化进程正在飞速发展。城市化进程的加快及其导致的植被改变强烈影响土壤生物多样性。作为城市绿地生态系统中的优势类群和环境变化的指示生物,土壤跳虫的群落结构和功能性状... 详细信息

随着城市规模不断扩大和城市植被管理实践的日益推进,我国城市化进程正在飞速发展。城市化进程的加快及其导致的植被改变强烈影响土壤生物多样性。作为城市绿地生态系统中的优势类群和环境变化的指示生物,土壤跳虫的群落结构和功能性状变化反映了环境变化对土壤生态功能的影响。以跳虫为研究对象,按照城市化梯度,分别在公园绿地、道路两侧绿化带、居民区绿地和工业园绿地四种绿地类型中采集样品,并选择森林样地作为对照,探讨了城市化和绿地类型对跳虫群落及其功能性状的影响。结果表明:(1)不同绿地类型中跳虫群落组成和结构存在显著差异,其中森林中等节跳科的丰度最高,而其它绿地中为长角跳科;城市化和绿地类型显著影响了跳虫的物种多样性,其中城市公园中跳虫的Shannon指数比城郊公园显著降低,而城市居民区中的Shannon指数显著高于城郊居民区;在城市生境中,居民区和绿化带中跳虫的Pielou均匀度指数显著大于公园,而在城郊中,公园中的物种丰富度和Shannon指数均显著大于森林。(2)相比城市化,绿地类型对跳虫功能性状的影响更强烈,比如公园、绿化带和居民区等人为扰动较强的绿地筛选出了弹器发达、相对腿长较长和体色较深的表土生物种,而在森林中则以弹器退化、相对腿长较短和体色较浅的真土生物种为主。(3)此外,跳虫科阶元的丰度与土壤pH具有较强的相关性。本研究结果为城市土壤动物多样性的环境驱动机制及城市生物资源保护提供了一定的数据支撑和理论依据。

关键词：城市化绿地类型跳虫群落多样性功能性状人为干扰