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大肠杆菌中转录-翻译耦合的机制

生物化学与生物物理进展 2024年第3期51卷 515-524页

作者：沈崇杰莫日根内蒙古大学生命科学学院省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室呼和浩特010020

在大肠杆菌(Escherichia coli,***)等原核生物中,转录和翻译往往是耦合的,这种耦合通常表现在转录和翻译的互相调控上,如转录极性、转录衰减和转录-翻译速率的同步。间接耦合和物理耦合是耦合的两种模式。由警报素(alarmone)(p)ppGpp维... 详细信息

在大肠杆菌(Escherichia coli,***)等原核生物中,转录和翻译往往是耦合的,这种耦合通常表现在转录和翻译的互相调控上,如转录极性、转录衰减和转录-翻译速率的同步。间接耦合和物理耦合是耦合的两种模式。由警报素(alarmone)(p)ppGpp维持的间接耦合可能需要DksA和TufA蛋白的辅助。物理耦合分为NusG或RfaH因子介导的耦合和非因子条件下产生的“碰撞”耦合。响应于压力的转录或翻译的变化会引发几种耦合模式间的相互转变。耦合对于基因正常表达是必要的,其解除将引发转录终止、R环形成、复制-转录冲突、mRNA切割等不利的事件。结构生物学的相关技术已经清晰地展示了部分耦合的表达体(expressome)的结构细节和特征,这些技术联合多组学分析等方法将提供关于耦合的更深层次的见解。重要的是,对耦合的研究或许会为靶向抗菌药物的开发带来新的思路。

关键词：大肠杆菌转录-翻译耦合 RNA聚合酶核糖体表达体

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早期胚胎发育合子基因组激活调控

生物化学与生物物理进展 2024年第3期51卷 525-543页

作者：邢吉祥李寒霜李海成左永春内蒙古大学生命科学学院呼和浩特010070 内蒙古大学省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室呼和浩特010070

动物早期胚胎发育始于分化成熟的雌雄配子经受精后重编程为全能性合子。在胚胎发育的初期,合子基因组的转录水平处于静默状态,母源物质调控占据主导地位。随着胚胎发育的进行,母源物质会经历分阶段的降解,合子基因组开始逐渐激活转录,... 详细信息

动物早期胚胎发育始于分化成熟的雌雄配子经受精后重编程为全能性合子。在胚胎发育的初期,合子基因组的转录水平处于静默状态,母源物质调控占据主导地位。随着胚胎发育的进行,母源物质会经历分阶段的降解,合子基因组开始逐渐激活转录,标志着早期胚胎发育从母源性调控向合子基因组调控的转变,也称为母源-合子转换(maternal-zygotic transition,MZT)。其中一个关键的转折性事件就是合子基因组激活(zygotic genome activation,ZGA),ZGA的正确发生对于早期胚胎发育和细胞命运决定至关重要。然而,目前对于ZGA的调控因子和具体的分子机制仍知之甚少。研究表明,ZGA在不同物种中存在较大差异,可能受到DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA、染色质重塑以及ZGA相关因子等多种调控因素的影响。本文探讨了上述几种调控因素影响合子基因组激活的研究进展,对进一步研究早期胚胎ZGA的相关机制具有借鉴意义。

关键词：母源-合子转换合子基因组激活 DNA甲基化组蛋白变体组蛋白修饰

细菌中RNase HI介导RNA降解的研究进展

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微生物学报 2024年第4期64卷 1031-1043页

作者：沈崇杰包乌尼尔莫日根内蒙古大学生命科学学院省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室内蒙古呼和浩特010020

在细菌细胞中,为了维持基因组稳定和正常的生命活动,RNase HI通常以降解RNA/DNA杂合链中RNA的方式来防止复制中引物的积累以及转录中R环的形成。RNase HI对底物的识别主要依赖于DNA与RNA结合槽,对底物的催化主要依赖于DEDD基序和位于活... 详细信息

在细菌细胞中,为了维持基因组稳定和正常的生命活动,RNase HI通常以降解RNA/DNA杂合链中RNA的方式来防止复制中引物的积累以及转录中R环的形成。RNase HI对底物的识别主要依赖于DNA与RNA结合槽,对底物的催化主要依赖于DEDD基序和位于活性位点附近柔性环中的一个组氨酸。以Mg2+为代表的金属离子在催化过程中发挥了至关重要的作用。杂交双链中ssDNA突出部分的类型决定了RNase HI的作用模式:在没有突出或在ssDNA的5′端存在突出部分的情况下,RNase HI作为一种非序列特异性核酸内切酶随机地降解RNA;当ssDNA的3′端存在突出部分时,RNase HI依靠5′核酸外切酶活性对RNA进行连续切割。RNase HI、Rep、DinG和UvrD通过与单链DNA结合蛋白(single-stranded DNA-binding protein,SSB)的C端尾部的6个残基相互作用被招募到复制叉附近,并可能以协作的方式解决复制−转录冲突。RNase HI的缺失或活性降低将引起DNA结构不稳定、基因突变、转录装置回溯和复制不协调等一系列有害后果。RNase HI在反义技术、R环检测和联合抗生素的靶向治疗等方面展现出巨大的应用价值。关于RNase HI与其他酶降解引物的合作机制也是未来值得研究的一个内容。

关键词： RNase HI RNA/DNA杂合链 RNA降解 DNA复制转录引物 R环

一氧化氮对盐碱胁迫下盐地碱蓬抗逆性及饲用品质的影响

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草业学报 2024年第9期33卷 60-69页

作者：卜祥琪李姗姗段莹娜王迎春郑琳琳省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室内蒙古自治区牧草与特色作物生物技术重点实验室内蒙古大学生命科学学院内蒙古呼和浩特010010

为了探究一氧化氮(nitric oxide,NO)对盐碱胁迫下盐地碱蓬幼苗生长及饲用品质的影响及其作用机制。本研究以盐地碱蓬为材料进行盆栽试验,利用300 mmol·L^(-1) NaCl,NaHCO_(3)和Na_(2)CO_(3)(1∶1)溶液分别模拟盐、碱胁迫,硝普钠(sodium... 详细信息

为了探究一氧化氮(nitric oxide,NO)对盐碱胁迫下盐地碱蓬幼苗生长及饲用品质的影响及其作用机制。本研究以盐地碱蓬为材料进行盆栽试验,利用300 mmol·L^(-1) NaCl,NaHCO_(3)和Na_(2)CO_(3)(1∶1)溶液分别模拟盐、碱胁迫,硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)和PTIO(carboxy-PTIO)作为NO的供体和清除剂,分析盐碱胁迫下NO对植物生长指标、抗氧化能力、光合特性、离子含量及饲用品质的影响。结果表明:1)盐碱胁迫显著抑制了盐地碱蓬幼苗的生长状况,降低生物量累积、光合效率和K^(+)含量,提高活性氧含量、抗氧化酶活性、Na^(+)含量和Na^(+)/K^(+)。此外,盐碱胁迫导致盐地碱蓬的饲用品质下降,粗蛋白,粗脂肪、干物质含量降低,纤维素类物质含量增加。2)外施NO显著提高了盐地碱蓬的耐盐碱胁迫能力,具体表现为,幼苗通过进一步增强抗氧化物酶活性,减轻盐碱胁迫造成的氧化损伤;通过增加光合色素含量、提高气孔导度、蒸腾速率和净光合速率,缓解盐碱胁迫导致的光合抑制;通过提高K^(+)含量、降低Na^(+)过量积累和Na^(+)/K^(+),重建盐碱胁迫下的离子平衡。3)外施NO有效改善了盐地碱蓬的饲用品质,其粗蛋白、粗脂肪和干物质含量升高,增幅最高可达46.0%,纤维类物质含量显著下降,降幅最高可达32.0%。本研究为后续利用盐地碱蓬进行盐碱土壤改善以及家畜饲用提供了理论依据和研究基础。

关键词：一氧化氮盐地碱蓬盐碱胁迫抗逆性饲用品质

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基于多模态图像信息及改进实例分割网络的肉牛体尺自动测量方法

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智慧农业（中英文） 2024年第4期6卷 64-75页

作者：翁智范琦郑志强内蒙古大学电子信息工程学院内蒙古呼和浩特010021 省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室内蒙古呼和浩特010010

[目的/意义]牛的体尺参数是反映牛身体发育状况的关键指标,也是牛选育过程的关键因素。为解决规模化肉牛牧场复杂环境对肉牛体尺的测量需求,设计了一种图像采集装置以及体尺自动测量算法。[方法]首先搭建肉牛行走通道,当肉牛通过通道后... 详细信息

[目的/意义]牛的体尺参数是反映牛身体发育状况的关键指标,也是牛选育过程的关键因素。为解决规模化肉牛牧场复杂环境对肉牛体尺的测量需求,设计了一种图像采集装置以及体尺自动测量算法。[方法]首先搭建肉牛行走通道,当肉牛通过通道后进入限制装置,用英特尔双目深度相机D455对牛只右侧图像进行RGB与深度图的采集。其次,为避免复杂环境背景的影响,提出一种改进后的实例分割网络Mask2former来对牛只二维图进行前景轮廓提取,对轮廓进行区间划分,利用计算曲率分析方法找到所需体尺测点。然后,将原始深度图转换为点云数据,对点云进行点云滤波、分割和深度图牛只区域的空值填充,以保留牛体区域的点云完整,从而找到所需测点并返回到二维数据中。最后,将二维像素点投影到三维点云中,利用相机参数计算出投影点的世界坐标,从而进行体尺的自动化计算,最终提取肉牛体高、十字部高、体斜长和管围4种体尺参数。[结果与讨论]改进的实例分割网络与Mask R-CNN、PointRend、Queryinst等模型相比具有更好的分割结果。采用本研究测得的这4种体尺平均相对误差分别为4.32%、3.71%、5.58%和6.25%。[结论]本研究开发的肉牛图像采集装置及相应的图像处理方法可以满足该牧场对肉牛体尺无接触自动测量误差小于8%的精度要求,为非接触式肉牛体尺自动化测量提供了理论与实践指导。

关键词：肉牛体尺测量深度学习点云分割实例分割注意力机制 Mask2former

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植物细胞壁抗降解屏障研究进展与展望

林业科学 2024年第3期60卷 160-168页

作者：鲁彦李嘉祺马雨萱薛慧婷李冠华内蒙古大学生命科学学院省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室呼和浩特010070 内蒙古大学生命科学学院牧草与特色作物生物技术教育部重点实验室呼和浩特010070 内蒙古医科大学基础医学院呼和浩特010010 汉阳大学土木与环境工程系首尔04673

纤维素是地球上最丰富的可再生资源,经酶促水解反应生成葡萄糖是纤维素转化的理想方式,但转化效率低,探究相关的抑制因素及其特点成为纤维素高值化应用的首要基础科学问题。本研究首先从宏观形态、显微结构、超微结构、分子、基团、元... 详细信息

纤维素是地球上最丰富的可再生资源,经酶促水解反应生成葡萄糖是纤维素转化的理想方式,但转化效率低,探究相关的抑制因素及其特点成为纤维素高值化应用的首要基础科学问题。本研究首先从宏观形态、显微结构、超微结构、分子、基团、元素、化学键和基因水平,多角度、多层次总结制约纤维素酶促水解反应效率的关键抑制因素,阐述抗降解屏障的内涵;其次明确抗降解屏障表现出的在不同生物质的特有异质性、在植物发育不同阶段的高度动态性以及在预处理过程的复杂联动性;最后展望生物质抗降解屏障破解研究的新趋势和新策略:细胞壁界面抗降解屏障的新认识,细胞壁修饰与改造方法,细胞壁精准解构与组分分级利用的新技术和多酶协同酶解体系的建立等。

关键词：抗降解屏障木质纤维素生物质生物转化酶促水解反应

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绵羊与山羊乳成分及泌乳期乳代谢组比较分析

食品与发酵工业 2024年第13期50卷 140-148页

作者：王春伟徐全忠王乐群冯爽冯睿郑重张立张立果苏小虎内蒙古大学生命科学学院省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室内蒙古呼和浩特010020 内蒙古乌兰察布市农牧和科技局乌兰察布市畜牧工作站内蒙古乌兰察布012000

该研究通过对泌乳中期绵羊与山羊乳成分及乳代谢组进行比较分析,为2个物种的泌乳性状差异机制解析提供帮助,并为奶羊的选育和饲养提供参考。在分娩后第90天分别采集6只绵羊乳与山羊乳样,通过乳成分分析仪对2个物种乳常规成分进行分析;... 详细信息

该研究通过对泌乳中期绵羊与山羊乳成分及乳代谢组进行比较分析,为2个物种的泌乳性状差异机制解析提供帮助,并为奶羊的选育和饲养提供参考。在分娩后第90天分别采集6只绵羊乳与山羊乳样,通过乳成分分析仪对2个物种乳常规成分进行分析;并利用液相色谱结合质谱的非靶向代谢组学方法,对乳中的代谢物进行分析。结果显示,绵羊乳中乳脂、乳糖、蛋白质、酪蛋白、固形物和非乳脂固形物均显著高于山羊奶(P家畜泌乳性状调控机制解析提供了一定帮助,为奶羊的饲养与泌乳性能的改良提供了一定参考。

关键词：绵羊乳山羊乳乳成分非靶向代谢组

CSD-YOLOv8s:基于无人机图像的密集小目标羊只检测模型

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智慧农业（中英文） 2024年第4期6卷 42-52页

作者：翁智刘海鑫郑志强内蒙古大学电子信息工程学院内蒙古呼和浩特010021 内蒙古大学草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室内蒙古呼和浩特010030

[目的/意义]天然牧场下放牧牲畜数量的准确检测是规模化养殖场改造升级的关键。为满足规模化养殖场对大批羊群实现精准实时的检测需求,提出一种高精度、易部署的小目标检测模型CSD-YOLOv8s (CBAM SPPFCSPC DSConv-YOLOv8s),实现无人机... 详细信息

[目的/意义]天然牧场下放牧牲畜数量的准确检测是规模化养殖场改造升级的关键。为满足规模化养殖场对大批羊群实现精准实时的检测需求,提出一种高精度、易部署的小目标检测模型CSD-YOLOv8s (CBAM SPPFCSPC DSConv-YOLOv8s),实现无人机高空视角下小目标羊只个体的实时检测。[方法]首先,使用无人机获取天然草原牧场中包含不同背景及光照条件下的羊群视频数据并与下载的部分公开数据集共同构成原始图像数据。通过数据清洗和标注整理生成羊群检测数据集。其次,为解决羊群密集和相互遮挡造成的羊只检测困难问题,基于YOLO (You Only Look Once) v8模型构建具有跨阶段局部连接的SPPFCSPC (Spatial Pyramid Pooling Fast-CSPC)模块,提升网络特征提取和特征融合能力,增强模型对小目标羊只的检测性能。在模型的Neck部分引入了卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module, CBAM),从通道和空间两个维度增强网络的抗干扰能力,提升网络对复杂背景的抑制能力,进一步提高对密集羊群的检测性能。最后,为提升模型的实时性和可部署性,将Neck网络的标准卷积改为具有可变化内核的轻量卷积C2f_DS (C2f-DSConv)模块,减小了模型的参数量并提升了模型的检测速度。[结果和讨论]与YOLO、Faster R-CNN (Faster Regions with Convolutional Neural Networks)及其他经典网络模型相比,改进后的CSD-YOLOv8s模型在检测速度和模型大小相当的情况下,在羊群检测任务中具有更高的检测精度。Precision达到95.2%,mAP达到93.1%,FPS (Frames Per Second)达到87 f/s,并对不同遮挡程度的羊只目标具有较强的鲁棒性,有效解决了无人机检测任务中因羊只目标小、背景噪声大、密集程度高导致羊群漏检和误检严重的问题。公开数据集验证结果表明,提出的模型对其他不同物体的检测精度均有所提高,特别是在羊只检测方面,检测精度提升了9.7%。[结论]提出的CSD-YOLOv8s在无人机图像中更精准地检测草原放牧牲畜,对不同程度的聚集和遮挡目标实现精准检测,且具有较好的实时性,为养殖场大规模畜禽检测提供了技术支撑,具有广泛的应用潜力。

关键词：羊只检测 YOLOv8 小目标 SPPFCSPC 注意力机制深度可分离卷积

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哺乳动物可变多聚腺苷酸化

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：张宇池红霞杨乌日吐左永春邢永强内蒙古科技大学生命科学与技术学院内蒙古科技大学内蒙古自治区功能基因组生物信息学重点实验室呼和浩特职业学院计算机系内蒙古大学生命科学学院内蒙古大学省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室

随着测序技术的快速发展，哺乳动物可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation， APA)得到了更加精准的检测。APA通过改变poly(A)尾巴的长度和位置，精细地调控基因的表达，参与疾病发生、胚胎发育等生命过程。哺乳动物APA的研究主... 详细信息

随着测序技术的快速发展，哺乳动物可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation， APA)得到了更加精准的检测。APA通过改变poly(A)尾巴的长度和位置，精细地调控基因的表达，参与疾病发生、胚胎发育等生命过程。哺乳动物APA的研究主要聚焦于以下三个方面：第一，基于转录组数据识别APA事件，并阐明其特征；第二，研究APA与基因表达调控的相互关系，揭示其在生命调控中的重要作用；第三，挖掘APA与疾病发生、胚胎发育、分化等生命过程的内在联系，为疾病的诊治、胚胎发育调控机制的解析等提供新的视角和方法。本文详细阐述了APA的分类、发生机制及功能；系统总结了基于多种转录组数据的APA识别方法和APA数据资源；对APA研究进行了总结与展望，强调了测序技术对哺乳动物APA研究的推动作用。未来，随着测序技术的进一步发展，哺乳动物APA的调控机制将更加明晰。

关键词：可变多聚腺苷酸化调控机制转录组识别方法数据资源