不同植物半胱氨酸蛋白酶及其基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法对GenBank中已经登录的10种植物的半胱氨酸蛋白酶(Cysteine Protease,CP)基因和氨基酸序列进行了解析,对其组成成分、理化性质、翻译后修饰位点、二级结构、亚细胞定位和分子进化等进行了预测和推断。结果表明:10种植物CP的基因全长在1053~1443 bp,编码350~480个氨基酸,在蛋白质N端存在信号肽;10种植物CP都具有酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点和N端肉豆蔻酰化修饰位点;大多数植物CP具有N端糖基化位点和蛋白激酶C磷酸化位点;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;根据构建的CP系统进化树,不同科植物具有一定的亲缘关系。     

不同植物半胱氨酸蛋白酶及其基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法对GenBank中已经登录的10种植物的半胱氨酸蛋白酶(Cysteine Protease,CP)基因和氨基酸序列进行了解析,对其组成成分、理化性质、翻译后修饰位点、二级结构、亚细胞定位和分子进化等进行了预测和推断。结果表明:10种植物CP的基因全长在1053¹443 bp,编码3501443 bp,编码350⁴80个氨基酸,在蛋白质N端存在信号肽;10种植物CP都具有酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点和N端肉豆蔻酰化修饰位点;大多数植物CP具有N端糖基化位点和蛋白激酶C磷酸化位点;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;根据构建的CP系统进化树,不同科植物具有一定的亲缘关系。     

PmC47-8株OmpH蛋白结构的初步预测(英文)

[目的]对牦牛源多杀性巴氏杆菌C47-8株(PmC47-8)OmpH蛋白结构进行初步预测。[方法]对PmC47-8型菌株OmpH基因的测序结果进行在线BLAST比对、信号肽预测、二级结构预测及蛋白特性等方面的分析。[结果]PmC47-8株OmpH基因与已公布的81条OmpH基因相似性在84%～99%间;OmpH蛋白序列中存在信号肽,切割位点在第20号和21号氨基酸残基之间;OmpH蛋白二级结构预测中,折叠结构占49.8%,环状结构占50.2%;推测OmpH蛋白有7个O型糖基化位点,分别是位于第2、45、48、330、716、721、723号位的氨基酸残基,2个N型糖基化位点,即第15和35号位的氨基酸残基。[结论]该研究为牦牛源OmpH基因的免疫研究奠定基础。     

PMC47-8株OmpH蛋白结构的初步预测

[目的]初步预测牦牛源多杀性巴氏杆菌C47-8株(PmC47-8)OmpH蛋白结构特点。[方法]对PmC47-8型菌株OmpH基因的测序结果进行在线BLAST比对、信号肽预测、二级结构预测及蛋白特性等方面的分析。[结果]PmC47-8株OmpH基因与已公布的81条OmpH基因相似性在84%～99%间;OmpH蛋白序列中存在信号肽,切割位点在第20号和21号氨基酸残基之间;OmpH蛋白二级结构预测中,折叠结构占49.8%,环状结构占50.2%;推测OmpH蛋白有7个O型糖基化位点,分别是位于第2、45、48、330、716、721、723号位的氨基酸残基,2个N型糖基化位点,即第15和35号位的氨基酸残基。[结论]该蛋白可能存在于细胞菌膜的外侧,而非跨膜蛋白。     

棉花多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因克隆、序列及表达谱分析

植物的多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIPs)在植物的抵抗疾病机制中起着重要作用,能够高效、专一的结合病原体侵染时分泌的多聚半乳糖醛酸酶,抑制其活性。克隆了棉花(苏棉9号)的一段长993bpPGIP基因,命名为GhPGIP1,它能够编码一段长330个氨基酸残基,分子量与等电点分别为37.0kDa与8.30的蛋白质。核酸和蛋白质序列与其他9个物种的同源性分别为65.6%～70.3%和63.4%～68.6%。蛋白GhPGIP1有10个N端、C端半胱氨酸残基,6个可能的N糖基化位点和5个保守的亮氨酸重复结构域(LRR)。在所有的保守LRR域中,L是高度保守的。半定量RT-PCR试验结果显示,GhPGIP1在棉花的根、茎、叶中均表达,其中以叶中表达量最多。     

紫花苜蓿蛋白质二硫键异构酶mPDI的生物信息学分析与同源建模

紫花苜蓿蛋白质二硫键异构酶的基因已经被克隆测序。利用其mRNA及氨基酸序列,应用生物信息学软件预测了该蛋白质的理化性质、亲/疏水性、信号肽、二级结构、卷曲螺旋结构、跨膜区域、糖基化位点、活性位点、亚细胞定位、功能结构域及高级结构。结果表明,该蛋白质是一个整体疏水性蛋白,细胞定位为粗面内质网,含有512个氨基酸,理论等电点为4.98,信号肽位于1～24号氨基酸;二级结构中α-螺旋占26.37％（135AA）,无规则卷曲占53.32％（273AA）,延伸链占20.31％（104AA）;包含3个卷曲螺旋结构,3个糖基化位点,2个硫氧还蛋白结构域,2个硫氧还蛋白活性位点。Ramachandram结构检测表明此模型的三维结构符合立体化学能量规则。     

鸭LEPR基因结构和功能的生物信息学分析

以鸭瘦素受体(LEPR)基因为研究对象,运用生物信息学方法对鸭等10种动物的LEPR蛋白进行多序列比对分析、分子进化分析及蛋白质结构分析,并预测LEPR蛋白的理化性质、疏水性等基本性质。结果表明：鸭LEPR蛋白预测为不稳定的亲水性蛋白质,不含信号肽,为非分泌型蛋白质,定位在细胞质膜上,与其生物学功能相符。鸭LEPR蛋白还含有132个潜在磷酸化位点、10个N型糖基化位点和6个O型糖基化修饰位点。进化关系分析表明,鸭LEPR基因与同为水禽的黑天鹅进化关系最近,具有较高的同源性。这一研究为进一步研究鸭LEPR基因及其编码的蛋白质结构和功能提供了参考。     

广东地区 H9N2 亚型禽流感病毒 HA 和 NA基因生物学特征分析

【目的】监测广东地区 H9N2 亚型禽流感病毒（Avian Influenza Virus, AIV）的遗传变异和分子进化趋势，为我国 H9N2 亚型 AIV 的防控提供参考。【方法】对 2022 年广东地区 3 株 H9N2 亚型 AIV 的 HA 和 NA 基因进行扩增、克隆、测序，使用 DNAStar、PhyloSuite 软件进行序列拼接和比对，再运用 MEGA、Megalign、 NetNGlyc 1.0 Server 等软件，对其核苷酸和氨基酸序列进行遗传进化、核苷酸同源性分析，以及受体结合、蛋白活性、耐药性和糖基化等关键位点分析。【结果】系统发育树和核苷酸同源性分析结果显示，3 株分离株的 HA 和 NA 基因分别属于 h9.4.2.5 分支和 1 分支，与早期毒株的核苷酸同源性分别为 81.6%~91.7% 和 88.2%~91.2%，分别命名为 h9.4.2.5c 分支和 1.2 分支；核苷酸和氨基酸序列分析发现，HA 裂解位点为 PSRSSR ↓ GLF，受体结合位点产生 I155T、H183N、A190T/V、T212I、Q226L、Q227M 突变，糖基化位点产生 218N 非糖基化和新增 313N 糖基化突变；NA 茎部缺失 187~195 位 9 个核苷酸（ACAGAGATA），导致缺失 63~65 位 3 个氨基酸（TEI）；NA 红细胞结合位点产生 K/E/S368N、D369N 突变，与 NA 蛋白活性，耐药性的相关位点 E119、D151、R152、R224、E276、R292、R371 均未发生突变。【结论】 2022 年广东地区分离的 3 株 H9N2 亚型 AIV 已经进化成新的亚群，部分突变可能增强了对哺乳动物的适应性，且其抗原性发生改变，但尚未获得对奥司他韦和扎那米韦等抗流感病毒药物的耐药性。     

产蛋鸡传染性支气管炎病毒的分离鉴定及其遗传变异和血清型分析

[目的]明确产蛋鸡源传染性支气管炎病毒(IBV)分离株(GX-YL170808)的结构基因及抗原变异情况,为广西种鸡场的传染性支气管炎(IB)防控提供科学依据.[方法]通过鸡胚尿囊液血凝试验、鸡胚侏儒化试验及3'端非编码区(3'-UTR)测序对分离株进行鉴定;采用RT-PCR扩增S1、E、M和N基因,以MegAlign和MEGA 6.0分别进行核苷酸序列相似性及系统发育进化树分析,运用RDP4和SimPlot对S1、E、M和N基因进行重组分析,利用NetNGlyc 1.0和NetOGlyc 4.0进行糖基化位点预测分析,并通过中和试验进行血清型鉴定.[结果]分离株的鸡胚尿囊液血凝试验呈阴性,鸡胚盲传5代后出现侏儒胚典型病变,其3'-UTR序列与IBV的3'-UTR序列相似性为99.13%;综合病鸡临床症状及其病理变化可确定该病毒为IBV,命名为GX-YL170808.GX-YL170808分离株S1、E、M和N基因的开放阅读框(ORF)长度分别为1620、327、675和1230 bp,对应编码540、109、225和410个氨基酸残基,与参考株的核苷酸序列相似性分别为60.4%~96.5%、81.8%~97.2%、85.6%~93.5%和85.7%~92.0%;GX-YL170808分离株的S1、M和N基因属于LX4型,而E基因属于LDT3型;4个结构基因内部均无重组区域;除S1基因同时具有N-糖基化和O-糖基化位点外,E、M和N基因均只有N-糖基化位点;S1蛋白裂解位点为HRRRR,与参考株LX4的裂解位点相同.GX-YL170808分离株属于血清4型,不同于常用的疫苗株H120(血清3型)和4/91(血清5型),也不同于广西主要侵害雏鸡的IBV优势血清型.[结论]产蛋鸡源IBV分离株并非疫苗株,其基因型和血清型均已发生变异,且该毒株的血清型不同于广西地区侵害雏鸡的优势血清型,提示了广西地区IB防控的严峻性及新型多价疫苗研发的紧迫性.     

意大利蜜蜂Ci蛋白的生物信息学分析

【目的】掌握意大利蜜蜂转录因子(Ci)的生物信息学并阐述其功能,为揭示Ci蛋白在意大利蜜蜂Hh信号通路中的功能和作用打下基础。【方法】从NCBI获取意大利蜜蜂Ci蛋白氨基酸序列,分别使用ProtParam预测其理化性质、SignalP-5.0预测信号肽、TMHMM-2.0预测跨膜结构,通过NetOGlyc 3.0、NetNGlyc 1.0、NetPhos 3.1、SUMOplot等进行O-糖基化位点、N-糖基化位点、磷酸化位点及苏木化位点预测,采用GOR4、SWISS-MODEL、CD-Search等预测意大利蜜蜂Ci蛋白高级结构,在多重序列比对分析的基础上利用MEGA 11.0构建系统发育进化树,并通过String数据库预测相互作用蛋白。【结果】意大利蜜蜂Ci蛋白存在2个亚型,分别是XP_624136.4和XP_006558245.2。其中,XP_624136.4亚型的开放阅读(ORF)为4338 bp,编码1445个氨基酸残基,编码蛋白分子量为15.50 kD,理论等电点(pI)为8.39;XP_006558245.2亚型的ORF为3873 bp,编码1290个氨基酸残基,编码蛋白分子量13.99 kD,pI为8.48。2个亚型均属于不稳定的两性蛋白,无信号肽,无跨膜结构,主要定位于在细胞核,少数分布在囊细胞质,XP_006558245.2亚型在线粒体中也有少量分布。XP_624136.4亚型存在2个O-糖基化位点、9个N-糖基化位点、174个磷酸化位点及5个苏木素化位点;XP_006558245.2亚型存在26个O-糖基化位点、8个N-糖基化位点、156个磷酸化位点及5个苏木素化位点。意大利蜜蜂Ci蛋白二级结构主要有α-螺旋、延伸链和无规则卷曲,其三级结构中无规则卷曲、延伸链分布较多,α-螺旋分布较少;2个亚型均具有5个典型的C₂H₂型锌指蛋白结构域,且从昆虫到哺乳动物Ci蛋白序列高度保守。意大利蜜蜂Ci蛋白与Kinesin-B、Ptc、Poz、Su(fu)、Slmb、Smo、Csnk1a1、Cul-3和Fu等驱动蛋白样蛋白形成相互作用网络。【结论】意大利蜜蜂Ci蛋白属于不稳定的两性蛋白,主要定位于细胞核中,少量分布在囊细胞质或线粒体中,具有5个典型的C₂H₂型锌指蛋白结构域,蛋白序列高度保守,在意大利蜜蜂Hh信号通路中主要承担转录功能,对意大利蜜蜂的生长发育、跨膜运输、突触传递、信号转导及蛋白生成等起重要调控作用。     

基于江苏省河蟹主产区气象因子的产量BP神经网络预测

为提高江苏河蟹主产区产量预测能力,以此为基础制定科学合理的河蟹养殖发展规划,本研究对河蟹主产区附近设立的7个观测台站2013—2017年的气象数据和该区产量数据进行了采集,利用插值法补足少量缺失值,通过主成分分析选取了最能代表江苏省河蟹主产区特点的5个主成分作为研究对象建立BP神经网络,探索其用于江苏省河蟹主产区产量随气象因子变化的规律。结果表明,通过PCA主成分分析降维处理后数据的大部分特点能被BP神经网络学习到,预测值与真实之间的相关系数为0.82267,具备一定的模拟气象因子数据与产量之间的关系的能力。     

基于数据挖掘技术的黄土湿陷性评价

为了运用数据挖掘技术进行黄土湿陷性评价,根据实际工程资料建立了黄土物理力学数据库,用主成分分析法对原数据进行压缩,用压缩后的新变量依据人工神经网络理论建立了预测模型,用BP算法进行了模型的校正及预测。工程实例分析表明,预测湿陷系数与试验值所得湿陷系数的湿陷量计算值相比,准确率可达96%以上,说明这种智能化评价方法具有可行性和实用性。     

语音特征参数在说话人识别中的应用

在噪声环境下,用传统特征参数如LPCC、MFCC说话人识别往往达不到很好的识别效果。用加权、差分和组合的方法对原始特征参数进行二次处理,并对处理的结果进行PCANN变换,可得到一种新的说话人特征参数。新特征实现了对原特征的降维和去冗余,丢弃了分布在高维的噪声信息,实验表明,新特征增强了说话人识别系统的鲁棒性,提高了系统的识别性能。     

基于神经网络集成的蛋白质二级结构预测模型研究

[目的]探讨基于CPN神经网络集成的蛋白质二级结构预测模型的效果。[方法]借助神经网络集成方法对从36个蛋白质提取的共4000个氨基酸进行预测研究,其数据集是从HSSP数据库中提取的数据经过处理后得到的评测数据库,同时在Profile编码中引进了CPN网络算法的概念。[结果]基于CNP网络的神经网络集成预测模型可以取得很好的预测结果,把蛋白质二级结构预测的平均精度提高了17．74％。同时,所用的Profile编码和CPN网络算法在很大程度上为系统模型引入较多的生物信息和联系,而这一点对蛋白质二级结构预测非常重要。[结论]该研究为蛋白质二级结构预测准确率的提高奠定了基础。     

基于小波包和Elman神经网络的异步电机转子断条 故障诊断方法

提出了一种基于小波包分析（WPA）和Elman神经网络的异步电机转子断条故障诊断方法.针对异步电机转子断条故障时定子电流出现的边频分量进行小波包分析,提取动态条件下各频带能量作为故障特征向量,削弱了负载变化及噪声对诊断准确性的影响.采用Elman神经网络对故障进行识别,并对Elman网络进行改进,在关联层增加了自反馈增益因子,提高了网络性能.以频带能量作为Elman神经网络识别故障的特征向量,建立从特征向量到电机转子断条故障之间的映射.试验结果表明：基于小波包分析提取的故障特征明显,由WPA和Elman神经网络构成的诊断系统,能有效地识别出转子断条故障,故障诊断准确率高.     

黄芩中黄酮类化合物的定性与定量分析

[目的]提出一种用近红外光谱技术快速检测黄芩中黄酮类化合物的新方法j[方法]首先应用光谱仪获得4种黄芩的光谱曲线,用主成分分析法进行聚类分析,再结合人工神经网络技术建立模型进行检测。在主成分分析的基础上,以每一个样品的前8个主成分作为神经网络的输入节点,黄苓苷和汉黄芩苷2种成分类型作为神经网络的输出节点,建立一个8（输入节点）-13（隐含层节点）一2（输出节点）的3层人工神经网络模型。[结果]黄芩中黄芩苷和汉黄芩苷这2项指标人工神经网络模型预测值的平均相对误差分别为3．87％和5．15％,与高效液相色谱法测定值的符合程度很高,该模型具有很好的预测能力。[结论]新模型可用于黄芩的质量检测和生产加工过程中的质量控制。     

基于时间序列和神经网络的温室传感器节点故障诊断

温室无线传感器网络中故障节点会产生并传输错误数据,不仅消耗节点的能量和带宽,而且导致错误决策。针对此问题研究一种准确判断节点故障状态的方法。采用时序分析和遗传BP神经网络,建立基于时间序列和神经网络的传感器节点故障诊断系统,通过对传感器样本数据进行时序分析,提取模型参数作为特征向量,并以此对遗传BP神经网络进行网络训练,实现传感器节点故障的诊断。试验结果表明：该方法能够有效地识别传感器节点故障类型,15组测试样本的输出矢量与同类故障基准矢量的欧式距离和为0.007,识别正确率为100%。     

基于改进BP网络的小麦品种识别

为了提高小麦品种的识别准确率,以河北农业大学选育的6个小麦品种为研究对象,对小麦籽粒图像进行中值滤波阈值分割等方法预处理后,对形态、颜色、纹理3个方面进行特征提取。其次利用BP神经网络对单个品种的小麦进行识别,然后结合主成分分析(PCA)法降维研究一次性识别多类小麦品种,最后为避免神经网络的局限性,利用PSO算法优化网络权值参数。结果表明:BP网络对单个小麦品种具有非常好的识别效果,其中河农7069品种的识别准确率达100%;结合PCA法降维后小麦品种平均的识别准确率为91.582%;利用PSO算法优化网络后识别准确率增加至94.3%,达到了更好的识别分类效果。     

基于BP和Adaboost-BP神经网络的 羊肉新鲜度高光谱定性分析

【目的】 实现对羊肉新鲜度的快速准确鉴别。【方法】 研究通过对460~1 000 nm的羊肉高光谱图像纯肌肉部分提取光谱数据,以挥发性盐基氮(TVB-N)值对新鲜度等级进行划分,对预处理后的光谱数据分别采用连续投影算法(SPA)、主成分分析(PCA)两种压缩降维方法和反向传播(BP)神经网络、自适应提升BP(Adaboost-BP)神经网络两种建模方法开展羊肉新鲜度的分类比较。【结果】 其中采用SPA、PCA建立的BP模型校正集与预测集准确率均为100%、83.33%,建立的Adaboost-BP模型校正集与预测集准确率均为100%、94.44%,两种压缩降维方法下Adaboost-BP模型效果均优于BP模型。【结论】 利用高光谱图像技术结合Adaboost-BP方法对羊肉新鲜度等级进行分类判别是可行的。     

基于叶绿素荧光图像的辣椒叶片氮含量的预测

提取辣椒叶片的25个叶绿素荧光图像的特征参数,其中18个特征参数与氮含量呈极显著相关(P0.01)。用主成分分析法(PCA)提取主要特征参数,将其结果作为遗传算法优化的反向传播人工神经网络(BPNN)、广义回归神经网络(GRNN)和多元线性回归(MLR)模型的输入变量,分别建立辣椒叶片氮含量的预测模型,建模集的相关系数分别为0.959 2、0.963 3、0.943 5,预测集的相关系数分别为0.914 5、0.821 3、0.774 1。