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基于个性化随机游走的基因-表型关联分析

电子学报 2024年第5期52卷 1619-1632页

作者：谭好江王峻余国先陈建郭茂祖山东大学软件学院山东济南250101 山东大学人工智能国际联合研究院山东济南250101 中国农业大学农学院北京100083 北京建筑大学电气与信息工程学院北京100044

基因与表型间的关联分析对揭示生物的内在遗传关联具有重要意义.随机游走算法可以融合多组学数据,聚合一阶或高阶邻居的标签信息,对网络中不同节点间关联信息进行补全,提高关联预测的准确度,进而发现基因和表型间潜在的遗传关联.但现有... 详细信息

基因与表型间的关联分析对揭示生物的内在遗传关联具有重要意义.随机游走算法可以融合多组学数据,聚合一阶或高阶邻居的标签信息,对网络中不同节点间关联信息进行补全,提高关联预测的准确度,进而发现基因和表型间潜在的遗传关联.但现有随机游走算法通常平等地对待每个节点,忽略了不同节点的重要性,使非重要节点过度传播,降低了模型性能.为此,本文提出了一种基于多组学数据融合的个性化随机游走算法(individual Multiple Random Walks,iMRW),在由基因、miRNA及表型节点构建的多组学异质网络上,基于网络拓扑结构,设计个性化多元随机游走策略,为不同重要程度的节点分配不同的游走步长,并结合高斯相互作用属性核相似性与随机游走,对网络不同节点及节点间关联信息进行补全,最终实现多源基因-表型关联矩阵的融合,准确获取基因-表型关联预测矩阵.在不同实验设置下,与主流算法的对比实验结果均显示iMRW能够取得更优的预测性能.在玉米光合作用能力和淀粉含量表型的实验分析结果也进一步证实了iMRW在识别潜在的基因-表型关联的实用性与有效性.

关键词：基因-表型关联随机游走异质网络多组学数据融合网络拓扑结构

走出全球生态危机需要中国智慧——访耶鲁大学塔克教授

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哲学动态 2024年第6期 116-126页

作者：塔克王俊锋耶鲁大学林业与环境研究学院温州社会主义学院

玛丽·伊芙琳·塔克(MaryEvelyn Tucker),美国著名生态学者,汉学家。耶鲁大学林业与环境研究学院教授,是世界范围探讨儒学与生态的领军人物,也是哈佛大学“世界宗教与生态论坛”主持人、《世界宗教与生态》丛书主编,曾获2008年世界著名... 详细信息

玛丽·伊芙琳·塔克(MaryEvelyn Tucker),美国著名生态学者,汉学家。耶鲁大学林业与环境研究学院教授,是世界范围探讨儒学与生态的领军人物,也是哈佛大学“世界宗教与生态论坛”主持人、《世界宗教与生态》丛书主编,曾获2008年世界著名生态文明奖——“柯布共同福祉奖”、艾美奖和普利策奖。作为著名汉学家狄百瑞(*** Bary)的高足,其主要著作有《宇宙的旅程》(Journey of the Universe)、《儒学与生态》(Confucianism and Ecology)、《道教与生态》(Daoism and Ecology)、《佛教与生态》(Buddhismand Ecology)、《日本新儒家中的道德与精神教化》(TheMoral and Spiritual Cultivation of Japanese Neo-Confucianism)等。其中《宇宙的旅程》《儒学与生态》《道教与生态》《佛教与生态》已有中译本出版。

关键词：普利策奖全球生态危机玛丽耶鲁大学艾美奖著名汉学家生态学者塔克

PagKNAT2/6a与PagKNAT2/6b在木质部发育中存在功能保守性

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林业科学研究 2024年第2期37卷 9-15页

作者：李海阳赵立子赵岩秋鲁东大学农林工程研究院山东烟台264025 鲁东大学农学院山东烟台264025

[目的]通过比较分析PagKNAT2/6a与PagKNAT2/6b在木质部发育中的功能差异,解析KNOX基因在木材形成过程中的生物学功能。[方法]利用相关软件进行基因序列比对分析;通过对转基因植株进行GUS染色和实时荧光定量(qRT-PCR)等实验进行基因表达... 详细信息

[目的]通过比较分析PagKNAT2/6a与PagKNAT2/6b在木质部发育中的功能差异,解析KNOX基因在木材形成过程中的生物学功能。[方法]利用相关软件进行基因序列比对分析;通过对转基因植株进行GUS染色和实时荧光定量(qRT-PCR)等实验进行基因表达模式分析,随后对茎部解剖学分析,进而解析PagKNAT2/6a对木质部发育的影响;最后,对次生壁合成相关基因(如纤维素合成相关基因CESA4、CESA7A、CESA7B等;半纤维素合成相关基因GUX1a、GUX1b、PARVUS;木质素合成相关基因COMT、CAD、LAC4等)的表达分析探究PagKNAT2/6a对次生壁合成的调控机制。[结果]PagKNAT2/6a与PagKNAT2/6b序列高度相似,在‘84K’不同组织中均有表达,在杨树茎、茎尖以及幼嫩叶片中表现出较高的表达量。对PagKNAT2/6a转基因植株的茎部解剖分析表明,与野生型相比,PagKNAT2/6a过表达抑制木质部发育;同时qRT-PCR分析表明PagKNAT2/6a基因通过调控次生壁合成相关基因的表达影响木质部发育。[结论]PagKNAT2/6a与PagKNAT2/6b均负调控木质部发育,同时存在功能保守性。

关键词： PagKNAT2/6a PagKNAT2/6b 杨树木质部发育保守性

化肥和有机肥配施对细菌和真菌NO排放贡献的影响

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生态学杂志 2024年

作者：周宁尚文鼎李华玮王浩车钊李笑笑宋贺安徽农业大学农学院

为探究有机肥和化肥等肥料类型对土壤细菌和真菌的氧化亚氮(N2O)排放的作用机理，本研究依托长期定位试验，设置不施肥(CK)、纯施化肥(T1)、化肥和有机肥配施(T2)、纯施有机肥(T3)4个施肥处理，测定了土壤理化性质以及细菌和真菌源N2O... 详细信息

为探究有机肥和化肥等肥料类型对土壤细菌和真菌的氧化亚氮(N2O)排放的作用机理，本研究依托长期定位试验，设置不施肥(CK)、纯施化肥(T1)、化肥和有机肥配施(T2)、纯施有机肥(T3)4个施肥处理，测定了土壤理化性质以及细菌和真菌源N2O排放贡献度，并通过Real-time PCR和高通量测序技术对细菌和真菌群落的丰度和结构进行分析。结果表明：与纯施化肥处理相比，纯施有机肥处理显著增加了31.34%的细菌源N2O排放量，降低了17.11%的真菌源N2O排放量；化肥和有机肥配施处理则显著增加了57.83%的N2O总体排放量，增加了47.83%的细菌源N2O排放量和72.37%的真菌源N2O排放量。PLS-SEM方程显示：细菌源N2O排放主要受到细菌结构而非丰度的影响，以及受土壤pH值和电导率的影响；而真菌源主要受到真菌菌群结构的影响。子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)菌群相对丰度比例变化是施肥类型影响真菌源N2O贡献的关键。综上可知，在研究肥料类型对细菌和真菌N2O的影响上，除了需要考虑肥料本身的特性外，还需要考虑土壤pH和电导率等理化性状的影响。

关键词：化肥和有机肥配施细菌真菌氧化亚氮微生物群落

驴脂肪酸去饱和酶2基因克隆及组织表达规律的研究

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动物营养学报 2024年第2期36卷 1204-1212页

作者：黄飞杜心怡刘桂芹王长法周苗苗聊城大学农学与农业工程学院毛驴高效繁育与生态饲养研究院聊城252000

本研究克隆了驴脂肪酸去饱和酶2(FADS2)基因并进行了生物信息学分析,检测了其在驴不同组织中的表达。通过设计FADS2基因引物,PCR克隆得到其CDS序列,然后对FADS2基因编码产物进行生物信息学预测,同时使用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测驴... 详细信息

本研究克隆了驴脂肪酸去饱和酶2(FADS2)基因并进行了生物信息学分析,检测了其在驴不同组织中的表达。通过设计FADS2基因引物,PCR克隆得到其CDS序列,然后对FADS2基因编码产物进行生物信息学预测,同时使用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测驴心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、肌肉、脂肪、乳腺内FADS2基因相对表达量。结果显示:驴FADS2基因CDS长1335 bp,可编码444个氨基酸,FADS2蛋白分子质量为52.43 ku,等电点为8.29,不稳定指数为37.22,疏水性总平均值为-0.231,属于稳定碱性亲水蛋白;FADS2蛋白二级结构主要由α-螺旋(51.80%)和无规则卷曲(37.61%)构成。FADS2基因在所检测驴组织中均有表达,其中在脂肪和乳腺中相对表达量最高,其次为脾脏、肺脏、肾脏、心脏和肝脏,肌肉中相对表达量最低。结果提示,FADS2可能在驴脂肪和乳腺等组织不饱和脂肪酸的合成过程中发挥重要作用。本研究可为进一步探究驴脂肪和驴乳中高不饱和脂肪酸的合成机理提供基础。

关键词： FADS2 驴基因克隆生物信息学分析脂质代谢

化肥有机肥配施比例对油菜根际土壤利用光合同化碳微生物的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第2期30卷 221-231页

作者：张乐妍陈春兰王逗王璟媛朱宝利秦红灵龙攀湖南农业大学农学院湖南长沙410128 中国科学院亚热带生态研究所湖南长沙410128 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

【目的】利用同位素标记方法,研究化肥有机肥施用配比对油菜根际土壤利用光合碳细菌和真菌群落结构和多样性的影响,以了解有机肥改善根际土壤微生态环境的主要途径。【方法】盆栽试验在湖南中国科学院桃源农业生态试验站温室内进行,供... 详细信息

【目的】利用同位素标记方法,研究化肥有机肥施用配比对油菜根际土壤利用光合碳细菌和真菌群落结构和多样性的影响,以了解有机肥改善根际土壤微生态环境的主要途径。【方法】盆栽试验在湖南中国科学院桃源农业生态试验站温室内进行,供试油菜品种为湘杂油6号,土壤为红壤。在等氮磷钾投入量下,设置3个化肥有机肥配施比例处理:3∶1(OF25)、1∶1(OF50)、1∶3(OF75),以及单施有机肥(OF100)、单施化肥(CK)处理,共5个处理。于油菜移栽40天(蕾薹期)进行土壤^(13)CO_(2)标记,连续标记20天后采集根际土壤,用气相色谱-燃烧-同位素比率质谱联用仪测定各类磷脂脂肪酸PLFA种类及其^(13)C值(^(13)C-微生物),用于分析微生物种类及其相对丰度,共获得15种PLFA单体脂肪酸结构,依据^(13)C值计算各类微生物相对丰度和绝对含量,以其总和作为微生物总量。【结果】油菜根际土壤共测得12种利用光合同化碳细菌和3种真菌,细菌包括革兰氏阳性菌(G^(+))a15:0、i17:0,革兰氏阴性菌(G^(-))2OH 14:0、3OH 14:0、cy17:0;14:0、16:0、15:0、18:0、19:0、20:0、17:0;真菌为18:1w9tans、18:2w6c、18:1w9c。OF75和OF100处理^(13)C标记G^(+)细菌、真菌PLFA量与CK无显著差异,G^(-)菌分别比CK提高36.41%和62.03%。^(13)C标记真菌和G^(+)菌是利用光合同化碳的主要群落,随着有机肥比例的增加,细菌相对丰度增加,真菌相对丰度减少;G^(-)菌相对丰度增加,G^(+)菌相对丰度减少。土壤有机碳、全磷、全氮以及氨基酸总量显著影响根际土壤微生物和利用光合沉积碳土壤微生物群落分布,而根际分泌物氨基酸量只与根际^(13)C土壤微生物多样性呈显著正相关。【结论】化肥有机肥配施比例引起土壤有机碳、全氮含量以及根系分泌物中氨基酸含量的变化,进而影响根际土壤中利用光合沉积碳微生物群落组成和多样性。当化肥和有机肥配施比例达到1∶3时,油菜根际土壤微生物特征性PLFA含量和多样性明显优于单施化肥,表明此配比为根际土壤微生物提供了更友好的微生态环境。

关键词：化肥有机肥施用比例 13C-标记光合同化碳 PLFA含量微生物多样性

氮肥配施有机肥对半干旱区旱地小麦土壤三大菌群和酶活性及产量的影响

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南京农业大学学报 2024年

作者：胡冬平唐江华徐文修房彦飞罗晓颖王怀港王晨新疆农业大学农学院

[目的]为探究施肥对半干旱区旱地冬小麦土壤微生物数量、酶活性及产量的影响，明确不同施肥对土壤活性及产量的影响规律。[方法]于2021年采用田间试验与室内试验相结合的方法，设置不施肥(0 kg尿素hm-2，F1)、单施氮肥(150 kg尿素·hm-2... 详细信息

[目的]为探究施肥对半干旱区旱地冬小麦土壤微生物数量、酶活性及产量的影响，明确不同施肥对土壤活性及产量的影响规律。[方法]于2021年采用田间试验与室内试验相结合的方法，设置不施肥(0 kg尿素hm-2，F1)、单施氮肥(150 kg尿素·hm-2，F2)、单施有机肥(30 t有机肥·hm-2，F3)、氮肥配施有机肥(150 kg尿素·hm-2+30 t有机肥·hm-2，F4)四个施肥处理的田间试验，通过室内试验研究不同处理土壤微生物数量、酶活性、产量及其相关性的变化规律。[结果]各施肥处理较不施肥处理可明显增加土壤细菌(26.24%～85.82%)和放线菌数量(13.94%～47.60%)，减少真菌数量(26.39%～52.78%)，并提高脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶的活性(3.92%～30.49%、42.06%～133.71%、12.38%～26.34%、173.6%～284.21%)。氮肥配施有机肥处理的产量最高达2516.43 kg/hm2，分别比未施肥处理增产55.51%、比单施氮肥和单施有机肥平均增产16.20%。[结论]氮肥配施有机肥更有利于增加半干旱旱作区麦田土壤微生物数量和相关酶的活性，改善土壤环境，提高土壤肥力，进而提高小麦产量。

关键词：旱地小麦土壤微生物数量酶活性小麦产量

充氧和氮素形态对水稻根系生物学特征及镉累积的影响

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生态学杂志 2024年

作者：刘慧吴松瑾陈馨睿何海兵杨茹安徽农业大学农学院

为了研究氧气和氮素形态对水稻生长发育、根系生物学和水稻镉（Cd）吸收的影响，本试验以水稻品种深两优1813（SLY 1813）和旱优73（HY 73）为试材，在水培条件下通过外源添加Cd方式模拟Cd胁迫，研究了充氧和氮素形态对水稻幼苗根系生... 详细信息

为了研究氧气和氮素形态对水稻生长发育、根系生物学和水稻镉（Cd）吸收的影响，本试验以水稻品种深两优1813（SLY 1813）和旱优73（HY 73）为试材，在水培条件下通过外源添加Cd方式模拟Cd胁迫，研究了充氧和氮素形态对水稻幼苗根系生理、形态、解剖结构以及Cd吸收的影响。结果表明：与不充氧相比，所有氮素形态在充氧条件下的株高、地上部生物量、分蘖数及根系生物学特征参数（根系活力、根长、根表面积、根体积、通气组织数量、根系维管束数目以及表皮至中柱鞘距离）均显著提高（P研究结果为Cd污染稻田安全生产提供了理论依据和实践指导。

关键词：水稻镉胁迫氮素形态充氧根系生物学特征

木质纤维素合成与调控机制:从模式植物到油菜

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中国油料作物学报 2024年第2期46卷 303-311页

作者：王倩余坤江王显亚何雨琦杨旭田恩堂贵州大学农学院贵州贵阳550025

木质纤维素由木质素、纤维素和半纤维素三者组成,是植物细胞的重要组成成分,能增强植物细胞和组织的机械强度,对于保障植物营养物质运输、茎秆支撑等具有重要意义。而油菜是我国和世界范围内重要的油料作物,具有油用、饲用、菜用、蜜用... 详细信息

木质纤维素由木质素、纤维素和半纤维素三者组成,是植物细胞的重要组成成分,能增强植物细胞和组织的机械强度,对于保障植物营养物质运输、茎秆支撑等具有重要意义。而油菜是我国和世界范围内重要的油料作物,具有油用、饲用、菜用、蜜用、观光等多种用途,其木质纤维素也可有效保障植物细胞和组织的机械强度,提高植株的抗倒伏、抗病虫等能力。本文综述了模式植物拟南芥和油菜中木质纤维素合成与调控机制的研究进展,希望模式植物木质纤维素的研究能促进油菜相关研究的深入开展,并对木质纤维素相关研究在油菜中的潜在应用进行了讨论。

关键词：油菜木质素纤维素半纤维素生物合成

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