一种改进的基因表达式编程方法及应用

基因表达式编程(GEP)是基于遗传算法和遗传编程的具有更强数据处理和知识发现的进化算法。介绍了传统GEP算法的基本原理和关键技术,针对求解问题时传统GEP存在未成熟收敛和进化后期收敛速度慢等问题,提出了GEP算法的改进方法,并将改进算法应用于函数发现问题中。与传统GEP算法的对比试验表明改进的GEP算法具有更好的求解能力和更高的性能。     

农机产品寿命预测的基因表达式编程-滑动窗口算法研究

提出了一种用于农机寿命预测的改进的基因表达式编程-滑动窗口（Gene Expression Programming-sliding windows,GEP-SW）算法,该方法通过滑动窗口动态地获取进行寿命预测的有效试验数据,运用改进的基因表达式编程计算预测时段的寿命值与前一时段寿命数值的依存程度,通过依存程度加权和对寿命进行预测。实例表明,改进的GEP-SW算法在获得4个及以上数据后便可以建立模型,解决了传统方法需要大量试验数据才能建模的不足,是一个解决农机产品寿命预测问题的途径。     

GEP优化的多输出RBF网络作物生理参数建模

针对常用的回归和神经网络作物建模方法存在的输出单一、参数优化困难和预测精度不足等问题,利用基因表达式编程优异的全局搜索能力和RBF神经网络多输出任意非线性函数逼近特点,设计了1种GEP优化的RBF多输出模型算法GEP-RBF。以水稻和番茄的5个关键环境因子为输入、以叶片CO_2交换率和蒸腾速率为输出,进行建模验证。结果显示,在预测的均方根误差指标上,GEP-RBF模型与GA-RBF和RBF相比,水稻的CO_2交换率和蒸腾速率分别降低了约28.4%、38.0%和89.9%、62.8%,番茄的CO_2交换率和蒸腾速率则分别降低了约56.9%、48.4%和75.3%、67.1%;在多输出结果的平衡性指标上,相比GA-RBF和RBF,GEP-RBF模型提高了约16.4%~77.4%。结果表明,GEP-RBF模型具有良好的预测精度和多输出平衡性,是一种有效的作物生长建模方法。     

CO2浓度对番茄幼苗生长及养分吸收的影响

采用水培方法研究了CO2浓度对番茄幼苗生长及养分吸收的影响.结果表明:随着CO2浓度升高,番茄干物质积累量显著增加,根/冠比增大,说明促进根系生长的作用比促进地上部生长更为明显;发达的根系大幅增加了氮、磷、钾的总吸收量,但对体内氮、磷、钾含量的影响表现不一,对氮含量影响不大,钾含量反而有所降低,高浓度CO2处理明显增加磷含量.增施CO2极显著地降低番茄体内尤其是叶片中的硝酸盐含量.因此,增施CO2不但可大幅增加作物产量,还可显著改善农产品品质.     

三沙湾盐田港海水养殖海域海-气界面CO2交换通量的时空变化

根据2012年11月和2013年2、5、8月对福建三沙湾盐田港养殖海域进行4个季节调查获得的pH、总碱度(TA)、表层水温、盐度、溶氧和溶解无机碳(DIC)以及叶绿素a等基础数据,估算该区域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、pCO2和海-气界面CO2交换通量,并对影响因素进行分析.结果表明,盐田港表层海水4个季节的DIC、HCO3、CO32--和CO2浓度分别为955～1 957.08、905.08 ～1 848.13、10.14～124.78和11.48 ～ 39.78 μmol/L,不同季节之间差异极显著(P＜0.01).盐田港表层海水中的pCO2在一年中的变化范围为391.27 ～1 200.49 μatm,海-气界面CO2交换通量全年的范围为0.25 ～ 6.93 μmo1/(m2·d),表现为大气CO2的弱源.盐田港海-气界面CO2交换通量不同季节的差异极显著(P＜0.01),在不同站位之间的差异显著(P＜0.05).秋、春季的碳通量最高,夏季碳通量最低,冬季显著低于秋季,但与春季差异不显著.分析表明,水文要素和生物要素等是影响盐田港表层海水中pCO2和海-气界面CO2交换通量的重要生态因子,其中,大型海藻的栽培活动有利于该养殖海域对大气CO2的吸收.     

长期高温与增施CO2对番茄叶片光合作用及淀粉含量的影响

以盆栽鸿途番茄为材料,设置常温(对照)、常温+CO2、高温和高温+CO2共4个处理,研究长期高温与CO2加富后叶片的光合日变化和同化产物的积累情况.结果表明,与对照相比,高温处理下番茄叶片的净光合速率下降,光合日变化曲线的峰值较对照降低20.7％,叶片淀粉含量升高33.9％,生物量降低18.3％;高温+CO2处理可以缓解高温对光合作用的抑制,使不同时段的净光合速率较高温处理增加22.5％～42.2％,生物量增加16.7％,但高温+CO2处理叶片淀粉含量较高温处理增加116.9％,较对照则增加了190.5％,表明叶片中的光合产物未能有效输出和利用.增施CO2可以部分缓解高温胁迫对番茄的抑制,增加生物量,但长期的CO2加富措施导致同化物输出率降低,造成淀粉在叶片中积累,降低了CO2的利用效率.     

溶解CO2对原料乳中主要腐败微生物生长参数的影响

研究了4℃下在原料乳中溶解CO2对其中主要腐败微生物生长参数的影响。试验以未处理的原料乳作对照组,CO2处理组的原料乳中CO2浓度分别为11.9、28.54、42.27 mmol.L-1。分别对各组中的假单胞菌、肠杆菌科细菌、乳酸菌和细菌总数的生长过程进行动态监测,并由此建立Gompertz数学模型、计算生长参数。结果表明,原料乳中溶解的CO2浓度越高,对3类主要腐败菌的抑制作用越大;CO2对革兰氏阴性菌的抑制作用大于革兰氏阳性菌;4℃下溶解42.27 mmol.L-1 CO2可以使原料乳的保质期延长1倍。     

H2S和CO对盐胁迫下加工番茄幼苗生理特性的影响

[目的]研究加工番茄耐盐性机理及外源H2S与CO 2种气体信号分子之间的联系,为缓解盐胁迫提供理论依据.[方法]采用耐盐性强的KT-7和耐盐性弱的KT-32 2个加工番茄品系为试验材料,在200 mmol/L NaCl胁迫下,研究外源0.05 mmol/LNaHS(H2S供体)与0.025 mmol/L高铁血红蛋白(C...     

环境因子对兴安落叶松林生态系统CO2通量的影响

采用涡度相关技术,研究了主要环境因子与兴安落叶松林生态系统CO2通量的关系。结果表明: 1)生长季,CO2通量表现出较显著的日变化特征,白天为碳吸收阶段, 12:30—13:30 CO2通量吸收出现峰值,而夜间为碳排放阶段,昼夜CO2通量变化幅度在-1.09~0.11mg/(m2·s)之间,生态系统整体表现出较强的碳汇特征;非生长季,昼夜CO2通量变化幅度在0~0.3mg/(m2·s)之间,生态系统整体表现为碳源。2)生长季光合有效辐射(PAR)与CO2通量呈对数相关(R2=0.4861),随PAR增强,生态系统碳汇能力增大,PAR是CO2通量的直接影响因子;非生长季CO2通量与PAR相关性不显著。3)在生长季,兴安落叶松林CO2通量与气温(ta)有很好的相关性,决定系数R2为0.6272,CO2通量随ta的升高而降低,ta是兴安落叶松林生态系统CO2通量的主要限制因子;非生长季的12月至次年2月份,气温的变化对CO2通量无显著作用。4)土壤温度(ts)和含水率(RH)对CO2通量的影响,主要体现在生态系统呼吸(Re)上,兴安落叶松林生态系统的土壤含水率在62%~87%之间,土壤含水率达到67%以上时,CO2通量基本上不受土壤水分大小的影响。在水分不成为CO2通量限制因子的情况下,土壤温度对兴安落叶松林生态系统CO2通量影响起主要作用,研究表明:土壤温度与CO2通量呈指数相关(生长季R2=0.2826,非生长季R2=0.2223);即在适当的温度范围内,土壤温度的升高会加速植物和微生物的代谢,从而增强森林生态系统的呼吸作用,促进CO2排放。      

基于改进基因表达式程序设计的菠菜价格建模及预测

基因表达式程序设计(GEP)是一种基于基因型和表现型的新型进化算法。针对传统GEP遗传算子进行建模及预测时容易受到噪声干扰,导致过早收敛,陷入局部最优等缺点,提出了一种新型GEP算法,增加了"倒串"和"基因提取"算子,该新型算法可以提高基因的有效利用率,具有更高的收敛速度和求解精度,且能更好的避免早熟现象。将该新型GEP算法用在菠菜价格预测上,通过对训练数据进行分析和进化创建数学模型,实现菠菜价格的仿真与预测,通过多组实验证明,该新型基因表达式程序设计算法在菠菜价格预测上具有更快的收敛速度和更高的精度。     

新疆加工番茄上南方番茄病毒外壳蛋白基因的克隆与原核表达

【目的】克隆南方番茄病毒(STV)的外壳蛋白(CP)基因,构建其原核表达载体并进行诱导表达,为制备检测该病毒的高效价血清提供参考。【方法】利用一步法RT-PCR从新疆加工番茄上克隆STVCP基因,将其连接到原核表达载体pET-28a(+)上,获得重组质粒pET-28a-STV CP。将重组质粒转化大肠杆菌BL21后用IPTG进行诱导表达。【结果】成功克隆了STVCP基因,其长度为1 134bp。构建了原核重组表达质粒pET-28a-STV CP,其在1mmol/L IPTG诱导下,成功表达出分子质量约47ku的蛋白。【结论】成功克隆了STV CP基因,并诱导了pET-28a-STV CP重组蛋白的原核表达。     

汇率变化对我国农业产业的影响——基于农业部门局部均衡模型

为研究汇率浮动与中国农产品市场波动之间的关系,采用全球农产品市场局部均衡模型,设定5种货币贬值和升值的情景方案,通过静态模拟方法,评估不同货币的汇率变化对中国农业产业的影响。结果显示,人民币贬值时,进口商品变的更加昂贵,进口减少,国内产品的需求增加,刺激国内产出增加。从具体产品来看,人民币贬值对稻谷、小麦、玉米、牛肉、猪肉和奶粉产量的影响较大。当人民币升值,中国农业受到的影响与贬值情况相反。主要农业贸易伙伴国货币汇率变动则首先影响该国产品的进出口量,进而影响产品的世界价格,再通过进出口将价格传导到中国,最终引起中国相关产品的生产、消费和贸易量的变动。中国受到较大影响的是从这些国家进口份额较大的产品,其中欧元、澳元、新西兰元和巴西雷亚尔汇率变动将主要引起中国牛肉、猪肉、奶粉、小麦和大豆进口量和产量的变化。     

基于MaxEnt 的云南省薇甘菊分布预测及评价

利用MaxEnt生态位模型预测云南薇甘菊适生区分布,结果显示,ROC曲线的AUC值均在0.9以上,预测结果具有较高的可信度.影响薇甘菊分布的主要环境因子包括最湿季降雨量(贡献率28.8％)、海拔(贡献率22.1％)、土地覆盖现状(贡献率15.3％)、最湿季平均温、年均降水量、年平均温.从因子的响应曲线分析得出,云南薇甘菊最适环境参数为海拔1 100m,最湿季平均温为22℃,最湿季降雨量为760 mm,土地覆盖为未郁闭林地、灌木林地和荒地等.从样本点数量、环境因子选择及人为影响3个方面对MaxEnt模型预测的云南薇甘菊分布结果进行比较和评价.     

番茄果实颜色相关MYB转录因子的基因表达研究

在番茄果实颜色发育过程中,转录因子参与其中。在源于番茄野生种Solanum lycopersicoides的导入系群体中,发现了1个黄果突变体,以红果亲本番茄及该黄果突变体为遗传材料,通过数字基因表达谱测序及RT-PCR,对MYB转录因子的表达模式进行研究。筛选到多个与果实颜色相关的差异表达MYB转录因子,并进行了半定量RT-PCR验证。     

葡萄VvGW2基因的克隆及表达

为了从葡萄品种美人指中克隆VvGW2基因,并对其结构特征及表达模式进行分析.在NCBI中查找与水稻粒形基因OsGW2同源性最高的葡萄序列,根据葡萄的GW2基因序列设计特异引物.采用改良CTAB法提取美人指花序中总RNA,运用RT-PCR技术进行克隆.利用NCBI数据库中的BLASTn和BLASTp程序进行相似性分析;利用Bioxm2.6推测分析蛋白质分子量和等电点;根据NCBI中Conserved Domains程序进行蛋白质保守域结构预测;用ExPaSy提供的在线SOPMA程序进行蛋白质二级结构预测;利用实时荧光定量RT-PCR研究该基因表达模式.结果显示,从美人指中克隆得到1个GW2基因同源序列,命名为VvGW2基因.VvGW2基因开放阅读框长度为1 272 bp,共编码423个氨基酸,预测蛋白质分子量为46 960,理论等电点为4.68.该基因编码的氨基酸具有GW2蛋白质保守的环指结构域,该环指蛋白质为C5HC2类型.与GenBank中登录的其他植物GW2蛋白质序列相似性为47％ ～53％.根据VvGW2基因所编码的氨基酸序列构建系统进化树,结果显示,葡萄与可可聚为一类.实时荧光定量RT-PCR分析结果显示,VvGW2基因在美人指花或果实的各时期均有表达,其中在开花期基因表达量最高.不同葡萄品种中,VvGW2基因的表达量存在差异,在指形葡萄品种美人指的表达量最高,在圆形葡萄品种中的表达量很低.表明VvGW2基因在不同时期和不同品种中的表达量差异可能与葡萄果实形状相关.     

番茄一个褪黑素合成基因的cDNA克隆与表达分析

为深入研究褪黑素的分子生物学功能,根据番茄基因组数据库的SlSNAT基因序列信息设计引物,以耐盐番茄材LA1401(PI365967)叶片RNA反转录得到的cDNA为模板,利用高保真酶克隆了番茄的褪黑素合成酶基因SlSNAT,基因CDS(coding sequence)序列全长为768 bp,共编码255个氨基酸。利用酶切连接的方法,构建了该基因的超表达载体。实时定量PCR结果表明,SlSNAT基因在叶片中的表达量最高,显著高于其在花、果实、根、种子和萼片中的表达量。在不同非生物逆境处理下的表达结果显示,在干旱处理条件下的表达量最高,其次是在甘露醇的渗透胁迫逆境,在这2种胁迫条件下的表达量均显著高于其在过氧化氢、氯化钠、低温和褪黑素诱导下的表达量。另外,在盐胁迫条件下,SlSNAT基因在根部的表达量受到明显抑制。     

甘肃高山细毛羊DRB1基因内含子2微卫星多态性与生长速度的关联分析

通过220只甘肃高山细毛羊生长性能测定、DNA测序验证、微卫星DNA多态性检测和相关性分析,研究了甘肃高山细毛羊DRB1 基因内含子2微卫星多态性与生长性能的相关性。结果表明,甘肃高山细毛羊DRB1基因内含子2微卫星重复单位是由GT/GA组成的复合型微卫星座位。研究共检测到13个等位基因和40种基因型,等位基因201、195和193 bp是优势等位基因,201/201 bp是优势基因型。该微卫星座位多态信息含量为0.830,杂合度为0.847,属高度多态座位。相关性分析表明,183、191、207和197 bp等位基因对应的甘肃高山细毛羊群体出生体质量极显著高于165、219、195、213和203 bp等位基因群体(P<0.01),同时显著高于179、189、193和201 bp等位基因群体(P<0.05),含有179、189、193和201 bp等位基因的群体的出生重显著高于165、219、195、213和203 bp等位基因的群体(P<0.05)。就甘肃高山细毛羊1月龄、2月龄、3月龄和6月龄体质量综合考虑,含有197和207 bp等位基因群体的体质量较高,从甘肃高山细毛羊DRB1基因内含子2微卫星座位选择考虑,在选种时尽量保留含有197和207 bp等位基因的个体作为种用,将可能提高甘肃高山细毛羊的出生体质量和出栏体质量(6月龄体质量)。     

柞蚕核型多角体病毒ptp-2基因克隆及表达

    为研究柞蚕核型多角体病毒(Antheraea pernyi nucleopolyhedrovirus,ApNPV)ptp-2基因特性,根据ApNPV PstⅠ-C片段核酸序列,设计引物克隆了ApNPV ptp-2基因;将ptp-2基因亚克隆至原核表达载体pQE-30,构建重组质粒pQE-ptp-2,并在大肠杆菌M15中进行诱导表达,表达量达菌体总蛋白的38.7%,经His标签杂交鉴定证明表达产物为His融合蛋白.以原核表达的His-PTP-2蛋白作为抗原,制作兔多克隆抗血清,Western blot分析表明:PTP-2蛋白不参与ApNPV包涵体的结构组成.