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人工智能时代生物信息学学科发展和人才培养模式研究

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学术前沿 2024年第16期 21-27页

作者：陈铭浙江大学生命科学学院

生物信息学作为生命科学与生物技术/信息技术研究领域的关键交叉学科,对生物经济和数字经济的贡献日益显著。当前,生物信息学仍面临学科体系不健全、定位模糊以及交叉合作不充分等挑战,多模态高维度生物大数据的准确性、分析处理和共享... 详细信息

生物信息学作为生命科学与生物技术/信息技术研究领域的关键交叉学科,对生物经济和数字经济的贡献日益显著。当前,生物信息学仍面临学科体系不健全、定位模糊以及交叉合作不充分等挑战,多模态高维度生物大数据的准确性、分析处理和共享整合问题也考验着生物信息学的发展。在建设科技强国的过程中,生物信息学是生物经济产业布局的关键环节。与此同时,人工智能技术的融入正引发生命科学研究范式的转变,促使生物信息学从认知科学向工程创造的STEM并存模式方向发展。此外,生物信息学面临人才培养同质化和优秀青年人才“内卷”的困境,需要构建多层次培养体系和优化科研环境,培养具有战略眼光的科学家。由此,应加强顶层设计,完善学科体系与教学体系;建立多元化人才培养体系;全面推进“101计划”;优化教育资源分配和教学模式创新。

关键词：生物信息学人工智能人才培养 STEM 优化教育资源分配

鲍鱼多糖的大孔树脂纯化工艺及其免疫调节活性分析

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食品工业科技 2024年第13期45卷 186-194页

作者：曲航吴奕刘常武杨海龙罗自生戴晨义百珍堂生物科技(浙江)有限公司浙江温州325014 温州大学生命与环境科学学院浙江温州325035 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310030

目的:为提高鲍鱼多糖品质,对鲍鱼多糖的大孔树脂纯化工艺进行优化,并对纯化前后多糖的免疫调节活性分析评价。方法:以多糖保留率、蛋白质脱除率和色素脱除率的加权综合得分为指标,考察6种不同型号的大孔树脂对鲍鱼多糖的纯化效果,利用... 详细信息

目的:为提高鲍鱼多糖品质,对鲍鱼多糖的大孔树脂纯化工艺进行优化,并对纯化前后多糖的免疫调节活性分析评价。方法:以多糖保留率、蛋白质脱除率和色素脱除率的加权综合得分为指标,考察6种不同型号的大孔树脂对鲍鱼多糖的纯化效果,利用单因素实验和响应面分析法优化大孔树脂的纯化工艺条件,并通过体外细胞实验对纯化前后鲍鱼多糖的免疫调节活性进行研究。结果:HPD100的加权综合得分最高,对鲍鱼多糖的纯化效果最佳;HPD100纯化多糖的最佳工艺参数为多糖与树脂质量比1:42、吸附时间3.10 h,吸附温度35℃,在此条件下多糖保留率为97.58%±1.58%,蛋白质脱除率为30.20%±0.66%,色素脱除率为45.78%±1.01%,加权综合平均得分61.83%;体外细胞实验结果表明,纯化后鲍鱼多糖的免疫调节活性显著增强,RAW264.7巨噬细胞的增殖活力提高,NO、TNF-α和IL-6细胞因子分泌水平大幅增加。结论:本研究获得鲍鱼多糖的最佳大孔树脂纯化工艺条件,纯化后鲍鱼多糖的生物活性显著增强,可为高活性鲍鱼多糖的制备提供理论依据。

关键词：鲍鱼多糖纯化大孔树脂免疫调节活性

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土壤铝污染下菊芋叶片对外源柠檬酸的生理响应

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环境科学学报 2024年第4期44卷 368-380页

作者：鲍若妍俞奕汝王娴李春俣孙靖菲庄家莹邵甜甜吴文静叶梦瑶赵杭沈璐垚刘鹏洪华嫦浙江师范大学生命科学学院金华321004 浙江师范大学地理与环境科学学院金华321004

铝是酸性土壤中导致植物生长受阻的关键因素,为阐明柠檬酸对铝胁迫下菊芋叶片的生理响应,以耐铝性差异较大的南京菊芋(NJ H.t)和资阳菊芋(ZY H.t)为试验材料,对其进行不同浓度(0、350、700μmol·L^(-1))铝胁迫,同时分别施加0、30、60... 详细信息

铝是酸性土壤中导致植物生长受阻的关键因素,为阐明柠檬酸对铝胁迫下菊芋叶片的生理响应,以耐铝性差异较大的南京菊芋(NJ H.t)和资阳菊芋(ZY H.t)为试验材料,对其进行不同浓度(0、350、700μmol·L^(-1))铝胁迫,同时分别施加0、30、60、90μmol·L^(-1)柠檬酸(Citric Acid,CA),探究对菊芋叶片各时期(10、20、30 d)叶面积、抗氧化系统、光化学系统、营养元素含量及遗传系统稳定性的影响,并对其耐铝机理进行探究.结果表明:铝胁迫抑制了两种菊芋光合电子传递效率和PSⅡ活性,并对抗氧化系统产生损伤,且随浓度升高抑制程度加剧;多组数据显示CA浓度为60μmol·L^(-1)时,对铝胁迫缓解效果最佳,但两种菊芋生理变化峰值时间存在差异.施加CA后叶面积抑制现象减弱,SOD、POD、CAT活性均显著增加;叶绿素a、b含量及F_(v)/F_(m)有较大增幅的同时,初始荧光F_(0)及G_(s)、P_(n)和T_(r)均有所下降,光合转化效率增强.同时,施加柠檬酸能够促进菊芋对N、Ca、Mg、P的吸收,并抑制K元素的吸收,其中,柠檬酸对菊芋叶片Ca含量作用最为明显.此外,柠檬酸可使细胞核拖尾现象得到抑制,菊芋DNA损伤有所缓解.本研究通过各指标测定,初步了解铝胁迫下菊芋在生理上的耐铝机制,为酸性土壤下的菊芋种植提供理论依据.

关键词：菊芋铝胁迫柠檬酸叶面积抗氧化系统光化学系统营养元素 DNA损伤

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水稻中乙烯生物合成关键酶OsACS和OsACO调控机制研究进展

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植物学报 2024年第2期59卷 291-301页

作者：夏婧饶玉春曹丹芸王逸柳林昕徐雅婷牟望舒薛大伟杭州师范大学生命与环境科学学院杭州311121 浙江师范大学生命科学学院金华321004

乙烯在调控水稻(Oryzasativa)生长发育及胁迫响应中具有重要作用。乙烯生物合成的第1步是甲硫氨酸转化为S-腺苷甲硫氨酸(SAM),然后在ACC合酶(ACS)的催化下合成乙烯前体物质ACC,最后通过ACC氧化酶(ACO)生成乙烯。该文综述了水稻乙烯生物... 详细信息

乙烯在调控水稻(Oryzasativa)生长发育及胁迫响应中具有重要作用。乙烯生物合成的第1步是甲硫氨酸转化为S-腺苷甲硫氨酸(SAM),然后在ACC合酶(ACS)的催化下合成乙烯前体物质ACC,最后通过ACC氧化酶(ACO)生成乙烯。该文综述了水稻乙烯生物合成途径中2个关键酶OsACS和OsACO在转录及翻译后的调控机制,提出了一些未解决的问题,并展望了未来的研究方向,以期加深人们对乙烯生物合成复杂机制的理解。

关键词：乙烯生物合成 ACS ACO 调控机制水稻

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浙江温州欧亚树麻雀消化道形态的年变化及季节性适应

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四川动物 2024年第3期43卷 294-303页

作者：王菁徐馨怡金鸿吕康佳西热措姆柳劲松温州大学生命与环境科学学院浙江温州325035

2015年1—12月在浙江省温州市每月捕获10~12只野生欧亚树麻雀Passer montanus,通过测量其肌胃、小肠、直肠和总消化道的长度和重量,使用单因素协方差分析方法(体重为协变量)计算其年变化。结果显示,欧亚树麻雀总消化道长度保持相对稳定(... 详细信息

2015年1—12月在浙江省温州市每月捕获10~12只野生欧亚树麻雀Passer montanus,通过测量其肌胃、小肠、直肠和总消化道的长度和重量,使用单因素协方差分析方法(体重为协变量)计算其年变化。结果显示,欧亚树麻雀总消化道长度保持相对稳定(P=0.874),而湿重(P环境温度的季节波动,欧亚树麻雀的消化道形态发生了与之相对应的可塑性调整,这可能是对不同季节能量需求波动的重要适应。当能量需求增加(如低温和繁殖)时,欧亚树麻雀的消化道形态及容量会进行调节,以提高从食物中获取能量的效率。研究结果为进一步了解在以年为周期的时间范围内小型鸟类消化道的形态适应特征提供了基础数据。

关键词：欧亚树麻雀消化道年变化表型可塑性

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水稻白化转绿突变体wrg20的鉴定与基因克隆

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核农学报 2024年第7期38卷 1213-1223页

作者：何梦星李志雯易琴琴沈兰张光恒任德勇钱前张强浙江师范大学生命科学学院浙江金华321019 中国水稻研究所浙江杭州311402 杭州师范大学生命与环境科学学院浙江杭州310000

为探讨水稻叶绿体发育的分子机制,通过对粳稻日本晴进行甲基磺酸乙酯(EMS)诱变,获得一个稳定遗传的叶色白化突变体wrg20(white turn green 20),并对其进行表型鉴定、基因定位和功能分析。与野生型(WT)相比,该突变体于30℃培养时在三叶... 详细信息

为探讨水稻叶绿体发育的分子机制,通过对粳稻日本晴进行甲基磺酸乙酯(EMS)诱变,获得一个稳定遗传的叶色白化突变体wrg20(white turn green 20),并对其进行表型鉴定、基因定位和功能分析。与野生型(WT)相比,该突变体于30℃培养时在三叶期之前完全白化,26℃时突变体白化叶片部分返绿。遗传分析结果表明,该突变性状受单隐性核基因控制。将该突变体与籼稻93-11杂交,构建F2分离群体并进行基因定位,将该基因定位于2号染色体198 kb区间内,通过测序发现LOC_Os02g33610存在由G至A单碱基替换,导致编码的天冬氨酸转化为天冬酰胺,表明该基因可能为OsWRG20的候选基因,与先前所报道的调控叶绿体发育的基因GRY79为等位基因。对该基因进行结构和功能分析,表明OsWRG20可能是调控水稻苗期幼叶生长发育的重要基因。与野生型相比,突变体的叶绿体基因内含子剪接效率降低,由此推断OsWRG20可能通过调控叶绿体RNA的剪接,参与调控水稻苗期叶绿体的发育。本研究结果为苗期水稻叶绿体发育研究提供了新的理论基础。

关键词：水稻白化突变体 OsWRG20 图位克隆 RNA剪接

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牛粪蚯蚓堆肥条件优化与堆制物的性状变化

浙江农业学报 2024年

作者：吴雨珂王峰王依凡吴雪萍朱维琴杭州师范大学生命与环境科学学院

蚯蚓堆肥是畜禽粪污资源化利用的方式之一。该研究以牛粪为主料，辅以不同添加剂于蚯蚓反应器中，采用L16(44+32)正交设计优化牛粪蚯蚓堆肥的生产条件，研究所获堆制物基本理化性状及其对Pb2+和Cd2+吸附性能的变化。结果表明，米糠和EM... 详细信息

蚯蚓堆肥是畜禽粪污资源化利用的方式之一。该研究以牛粪为主料，辅以不同添加剂于蚯蚓反应器中，采用L16(44+32)正交设计优化牛粪蚯蚓堆肥的生产条件，研究所获堆制物基本理化性状及其对Pb2+和Cd2+吸附性能的变化。结果表明，米糠和EM菌剂可促进蚯蚓生长繁殖，并改善堆制物的理化性质。在牛粪蚯蚓反应器中添加生物炭、鸟粪石和贝壳粉具有可行性，且以经鸟粪石处理后的堆制物对Pb2+和Cd2+的吸附效果最优，吸附率分别可达96.50%和49.95%。牛粪蚯蚓反应器的优化配方为：以牛粪、米糠、EM菌剂（7:3:1的质量比混合）为主料，添加4%的鸟粪石或生物炭，调节含水率至70%～80%，每150 g干基接种12条蚯蚓，堆肥40 d。研究结果可为畜禽粪便的资源化利用和安全阻控土壤中的Pb2+、Cd2+迁移提供科学依据。

关键词：蚯蚓堆肥 EM菌剂鸟粪石生物炭堆制物重金属

水产生态容量及在淡水增养殖上的应用研究进展

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水产科学 2024年第4期43卷 675-682页

作者：韩毓张杭君杭州师范大学生命与环境科学学院浙江杭州311121

据《2021年世界粮食及农业统计年鉴》数据统计,2000—2019年,全球水产养殖总产量平均以5.2%的增长率逐年上涨,并于2019年达到8530万t,占总渔业供给量的48%^([1])。我国是世界水产养殖大国,2019年水产养殖产量约为世界水产养殖总产量的56... 详细信息

据《2021年世界粮食及农业统计年鉴》数据统计,2000—2019年,全球水产养殖总产量平均以5.2%的增长率逐年上涨,并于2019年达到8530万t,占总渔业供给量的48%^([1])。我国是世界水产养殖大国,2019年水产养殖产量约为世界水产养殖总产量的56.88%,其中淡水养殖总产量为3197.87万t,占我国养殖总产量的49.3%^([1-2])。与此同时,为了追求更高的经济利益,养殖户往往会忽视养殖水域的生物承载能力,不断提高水域的养殖密度、加大饲料投入,从而对养殖物种的健康和水域生态环境的稳定性造成潜在的威胁^([3-4])。例如,高密度养殖会引发水域环境不断恶化,养殖物种病害频发、死亡率上升和水产品质量下降等问题,最终导致养殖效益降低及渔业生态环境污染^([5-7])。据《2021年中国生态环境状况公报》显示,2021年,我国江河渔业水域主要污染指标为总磷^([8])。

关键词：养殖容量容量评估模型淡水渔业养殖生态容量

丛枝菌根真菌-枯草芽孢杆菌组合体系对盐碱土壤微生态的修复作用研究

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中国环境科学 2024年

作者：叶玢妤俞跃何沛益谢启晓杨瑞滢吴嘉睿刘怡琳林子然赖威宇许凌祎刘鹏洪华嫦浙江师范大学生命科学学院浙江师范大学化学与材料科学学院浙江师范大学地理与环境科学学院

为缓解盐碱化对土壤微生态环境造成的危害，探究双菌组合体系对盐碱土壤微生态的修复作用.本文以中蔬四号番茄（Lycopersicon esculentum L.）品种为试验材料，丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）和枯草芽孢杆菌（Bacil... 详细信息

为缓解盐碱化对土壤微生态环境造成的危害，探究双菌组合体系对盐碱土壤微生态的修复作用.本文以中蔬四号番茄（Lycopersicon esculentum L.）品种为试验材料，丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Cohn）为试验菌剂，分别采用盆栽培养法和灌根法接种菌剂，通过盆栽实验，设置15mmol/L(SA1)、75mmol/L(SA2)、150mmol/L(SA3)盐碱溶液浓度，探明外施丛枝菌根真菌与枯草芽孢杆菌盐对碱胁迫下供试番茄土壤微生态环境的影响.AMF+枯草芽孢杆菌灭菌液（Gm）、AMF灭菌物+枯草芽孢杆菌（B）组对盐碱土壤具有一定改善作用，而双菌处理（Gm+B）组具有更强的治理效果.双菌处理下株高较空白对照组(CK1)增长最为显著，提高了57.52%，较添加灭活菌液对照组(CK2)提高了58.04%.土壤pH与电导率呈上升趋势，土壤含水量下降.菌种协同施加（Gm+B）与对应浓度盐胁迫下CK1相比，土壤有机质最高上升47.15%，大于Gm、B组增幅.同时全氮（N）含量，速效磷（P）和速效钾（K）含量均呈上升趋势.土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均于双菌处理下较添加无菌水的空白对照组得到显著增强，10d SA2处理下的脲酶活性与CK1相比提高了63.64%，蔗糖酶和过氧化氢酶则在不同时期（30d、10d）的高盐（150 mmol/L）胁迫下分别提升209.63%和45.26%.Gm+B组脲酶和蔗糖酶活性下降速率较CK1组均有所减缓，最低可降至9.53%、10.03%，过氧化氢酶活性增加了10.97%.土壤中细菌、真菌、放线菌数目均上升，最大增长幅度为CK1的1.93倍(SA2+Gm+B)、1.25倍(SA2+Gm+B)和4.37倍(SA3+Gm+B)，根际微生物群落结构得到一定的改善.接种的两种生态功能菌群协同互作使盐碱土pH和电导率降低，含水量显著增加.全氮（N）、速效磷（P）和速效钾（K）含量呈上升趋势，提高丛枝菌根真菌侵染率，削弱盐碱土壤对酶活性的损害程度，促进植物根茎发育.因此，丛枝菌根真菌-枯草芽孢杆菌组合体系具有对盐碱土壤微环境进行有效生态恢复的潜力.

关键词： AMF 枯草芽孢杆菌盐碱胁迫土壤微生态修复作用