Tamura模型下DNA序列点突变熵性质的研究

【目的】研究在较复杂的核苷酸替换模型,即Tamura模型下DNA序列中4种核苷酸频率随世代变化的规律,以得到序列熵的性质,为了解生物进化机理奠定基础。【方法】在Shannon信息熵理论基础上,利用La-grange乘数法进行理论证明,并用Mathematica软件模拟了Tamura模型下DNA序列中4种核苷酸组成的变化规律和序列熵的变化过程。【结果】DNA序列在Tamura模型下发生突变,各核苷酸频率随世代变化逐渐趋于平衡,且序列熵趋于最大值。【结论】核苷酸突变具有保熵性,验证了前人生物是朝着多样性增大的方向发展进化的结论。     

近亲繁殖下复等位基因群体的熵性质

研究了在近亲繁殖下复等位基因群体的基因库信息熵和基因型信息熵,并讨论了在世代交替中基因型信息熵的性质。结果表明,应用信息论模型研究群体遗传学与统计学方法具有一致性,而且还具有信息学含义。     

近亲繁殖下一对等位基因群体的熵性质

研究了在近亲繁殖下一对等位基因群体的基因库信息熵和基因型信息熵 ,并讨论了在世代交替中基因型信息熵的性质、配子间的互信息性质及其与近交系数的关系 ,并定义了配子间的近交关联信息系数。结果表明 ,应用信息论模型研究群体遗传学与统计学方法具有一致性 ,而且还具有信息学含义。     

复等位基因群体完全自交下母子间基因型联合分布的熵性质

定义了复等位基因群体的基因库信息熵和基因型信息熵,给出了在完全自交下复等位基因群体随世代交替母子间基因型联合分布规律及母子间基因型联合信息熵,讨论了母子间基因型联合信息熵的性质,并从信息学角度加以解释.     

遗传同型交配与表型同型交配的信息学性质比较

研究了从相同的随机交配下的平衡群体开始,遗传同型交配群体和表型同型交配群体的基因型频率的变化规律;给出了两种交配群体的基因型信息熵变化的异同,并进行了数学模拟;给出了两种交配群体的配子间互信息变化的异同,并进行了数学模拟。     

基于熵突变理论的林地生产力演变分析

【目的】结合环境脆弱性特征,判析林地生产力的演变状况,为林地资源的优化利用和森林资源经营管理提供指导。【方法】以福建永安市的林地为研究对象,分析1999年、2008年林地利用结构信息熵、林地生产力等级熵的变化,探讨林地生产力信息熵的内涵,引入土壤侵蚀、土壤有机质、植被净第一性生产力(NPP)和归一化植被指数(NDVI)作为林地生产力信息熵的影响因子,构建林地生产力信息熵突变模型,分析林地生产力的突变可能性。【结果】1999年、2008年福建永安市林地利用结构信息熵分别为0.740 4和0.785 8,林地生产力等级熵分别为0.562 4和0.546 8,在以脆弱度等级为步长的林地生产力演变中,1999年的林地生产力未发生突变,而2008年发生了突变。【结论】1999-2008年10年间福建永安市注重脆弱性林地资源的保护,林地资源总体处于较高强度和较有序的开发利用状态。     

表型同型交配群体的Shannon信息熵和互信息

应用信息论方法研究了在表型同型交配下一对等位基因群体的基因型信息熵和互信息。在表型同型交配下,从随机交配下的平衡状态开始,群体的基因型信息熵逐代减少,但这种减少的趋势越来越慢,最终趋向于零。随着基因型信息熵的减少,群体的遗传多样性程度也越来越小。在表型同型交配下,群体的配子间互信息逐代增加,但这种减少的趋势越来越慢,最终趋向于零。配子间互信息的增加说明,配子间的信息交流程度逐代增加,两性配子间的信息关联程度越来越密切,而这用表型信息关联系数反映会更好。最后应用Matlab软件进行了数学模拟,直观验证了所得的结论。     

猪TBG基因多态性突变位点的检测

通过直接测序的方法,对猪TBG基因进行全基因组扫描,鉴别TBG基因在合作猪、长白猪和华特B系猪中的SNPs.结果显示共发现10个SNPs,分别是T733A,T740C,867和3135的A→T,926的G→A,1006的C→T,1106,1449和2371的A→G,1509的C→T分别位于第1(733,740,867,926,1006,1106,1449和1509)、第2(2371)和第3(3135)内含子内;且还发现TBG基因的3130(A)和3131(A)位之间以及3131(A)和3132(A)之间在合作猪中存在T,而长白和华特B系猪中不存在,与GenBank公布的TBG基因(AY550250)全序列进行比对,在3130(A)和3131(A)位之间以及3131(A)和3132(A)不存在T碱基;同样在3135(T)和3136(A)之间,合作猪中存在AC两个碱基的插入,而在华特B系猪和长白猪中则没有,因此在合作猪中存在插入或在长白猪、华特B系猪中存在缺失的突变.通过TBG基因在各猪种中突变位点的识别,可见合作猪种存在丰富的遗传多样性.     

遗传密码的碱基顺序及其与氨基酸性质和突变的关系

自从 Nirenberg 和 Matthaei 以及 Ochoa 等发现人造遗传密码以来,引起了生物学界广泛的重视和讨论,我国一些报刊也先后进行了介绍。目前还仅知密码的碱基组成,碱基的顺序尚不能直接证明。这里我们根据现有的一些试验结果和生物体蛋白质内氨基酸的取代资料,介绍和讨论一下遗传密码的碱基顺序及其与氨基酸的性质和生物体突变的关系,为了简便起见,我们用 U、A、C 和 G 分别代表尿嘧啶、腺嘌呤,胞嘧啶和鸟嘌呤;用 SRNA 及 MR     

部分表型交配群体的信息熵

研究了在世代交替中群体总有50%的个体表型同型交配、50%的的个体随机交配的大盂德尔群体,推得各世代基因型频率分布、母子间基因型频率分布,给出各世代基因型信息熵、母子间基因型联合信息熵的算式,并证明二者随世代交替逐渐减少,最终趋于定值,群体最终达到一种远离Hardy-Weinberg平衡的非平衡定态.模拟结果验证了所得...     

遗传同型交配下一对等位基因群体的Shannon信息熵

研究了在遗传同型交配下的世代交替中,一对等位基因群体的基因型信息熵和配子间的互信息。结果表明:随世代交替,随机交配下的平衡群体的基因型信息熵逐代减少、配子间的互信息逐代增加。从信息学角度看,在遗传同型交配下群体的遗传多样性逐代减少,配子间的信息交流逐代增加。最后应用Matlab进行了模拟,验证了所推导结果的正确性。     

甘肃省土地利用结构信息熵动态研究

基于Shannon信息熵理论,分析研究了甘肃省土地利用结构信息熵的动态变化,并对影响信息熵值大小的土地利用类型做了初步探讨.结果表明,1997~2004年,甘肃省土地利用结构信息熵较全国水平低,熵值呈现单调递增趋势,说明该区土地利用系统朝相对无序状态演变.在8个土地利用一级类型中,面积总体呈上升趋势的有园地、林地、居民点及工矿用地、交通用地和未利用地,它们与土地利用结构信息熵呈正相关;面积总体呈下降趋势的有耕地、牧草地和水域,它们与土地利用结构信息熵呈负相关.其中,林地和耕地的面积与该区土地利用结构信息熵的变化显著相关,是信息熵值变化的主要影响因子,然后依次为园地、交通用地、牧草地、居民点及工矿用地、未利用地和水域.     

两种模型对土壤水分特征曲线拟合的比较分析

土壤水分特征曲线可以表示出土壤水的能量和数量之间的关系。以鹫峰国家森林公园土壤为例,用Van-Genuchten模型和土壤水分特征曲线单一参数模型拟合土壤水分特征曲线,结果表明:Van-Genuchten模型拟合的精度高,参数的物理意义明确,但工作量大;单一参数模型拟合精度比Van-Genuchten模型拟合精度约低一个数量级,但也能较准确地拟合土壤水分特征曲线,并且其参数可反映空间变异性,以及工作量小。两个模型均可用于拟合鹫峰国家森林公园土壤水分特征曲线,可根据不同情况选用。     

关于信息度量问题的思考

为克服Shannon熵的局限性,修改了Shannon熵的公理,用公理化的方法,推导出具有有限分布列的离散型随机变量的信息量系。并且将它推广到任意具有可数无限分布列的离散型随机变量和随机向量。证明了信息量系的最大信息量定理,可加性定理,广义可加性定理、互信息定理、独立性定理等性质。对信息量系中参数值的选取提出建议。     

完全表型同型交配群体母子间基因型的联合分布及信息熵

【目的】研究完全表型同型交配群体母子间基因型的联合分布及其信息学性质,以丰富群体遗传学的研究方法。【方法】从随机交配下的Hardy-Weinberg平衡开始,施以完全表型同型交配的群体,利用概率统计方法推导母子间基因型联合分布的规律,利用Shannon信息熵方法研究母子间基因型联合信息熵的变化规律,并进行数学模拟。【结果】在世代交替中,母子间基因型联合信息熵逐代减少,但逐代减少的趋势越来越慢,经过一个非常漫长的过程后,母子间基因型联合信息熵趋向于固定值,最终极限情况是群体完全纯合。这是一个远离Hardy-Weinberg平衡状态、趋向于非平衡定态的过程,数学模拟验证了所得结论的正确性。【结论】在完全表型同型交配下,母子间基因型联合信息熵逐代减少,使纯合体逐渐增加、杂合体逐渐减少,群体从多型共存走向纯合。     

非平衡群体基因变异Shannon信息量的测量方法

在 Shannon信息量的基础上 ,对非平衡群体建立了群体基因型相对信息量S′( G) ,纯合体相对信息量 S′J( G)和杂合体相对信息量 S′H( G)的概念 ,并赋予遗传学意义。与基因一致度 J和基因多样度 D的理论比较表明 ,二者在数量规律上有很好的一致性 ,但又是相对独立的指标体系 ,且相对信息量还有新的内涵。 S′( G)既能表征基因变异 ,又能反映基因型水平上的遗传变异 ,S′J( G)主要反映纯合体的遗传变异 ,S′H( G)主要反映杂合体的遗传变异。各相对信息量既可反映群体的遗传变异程度 ,又能比较不同位点间的遗传变异程度     

豫中典型样区土地利用多样性的空间分异及关联分析

选取河南省中部典型样区为研究对象,运用GIS和RS技术提取并分析了研究区2001年到2007年各土地利用类型面积变化及土地利用变化的转移矩阵。利用仙农熵变形公式计算了研究区的土地利用构成组分多样性和1 km×1km、2 km×2 km两种网格尺度下的空间分布多样性指数,并运用灰色理论,探讨了土地利用面积与其空间分布特征之间的关联性。结果表明,研究区内农用地和交通运输用地变化趋势最为显著,其中农用地减少的面积最多,高达131 km2,相比2001年减少了1.5%,交通运输用地增加的最多,比2001年增加了81.3%,土地利用类型之间的转化反映了研究区城市化进程在不断发展;研究区农用地的空间分布多样性指数趋近1.0,表明其空间分布非常均匀;交通运输用地的空间分布多样性指数为0.85,其空间分布离散程度相对较高;各土地利用类型的面积与其空间分布多样性之间存在着正相关关系。