基于贝叶斯网络的概率图模型变分近似推理研究

概率图模型利用了概率论和图论的关键内容,为解决多变量关系中所存在的依赖性与复杂性提供了完整的解决路径。在语言处理、计算机视觉、计算生物学等众多领域得到广泛应用。本文以贝叶斯网络作为核心研究方向,就概率图模型变分近似推理的全局性、收敛性、单调性等诸多特征进行辩证分析。最终论述了基于贝叶斯网络的概率图模型变分近似推理算法的应用范畴和优势,以便为相关研究提供理论参考。     

基于基因调控网络对鸡胚皮肤发育的枢纽基因和关键通路分析

为挖掘脊椎动物胚胎发育过程中皮肤调控模式的改变,以鸡胚作为模型,利用来源于NCBI数据库的SRA数据子库中胚胎发育第6～21天的皮肤组织RNA-Seq数据进行聚类分析,在基因共表达网络、信号通路、蛋白互作网路3个层面基于网络拓扑属性逐步挖掘核心基因集,并分析核心基因集在不同发育阶段的互作网络变化.结果表明:1)鸡胚皮肤...     

高等植物的花发育模型及其基因调控研究进展

花发育是高等植物生长发育过程中非常重要的事件之一。为了解花发育的分之机制,阐述了花器官决定同源异型基因作用模型的产生和发展过程,如经典的花发育 ABC 模型、随后发展起来的 ABCD、ABCDE 和四聚体模型,综述了花器官发育分子模型同源基因的调控机理等方面的研究成果,并展望了研究方向。     

LEAFY(LFY)基因在花发育网络调控中的研究进展

成花是高等植物生命过程中最重要的阶段,在相当的程度上决定着繁育的成功和失败。综述了花分生组织特性基因LEAFY(LFY)基因,及其花发育(成花诱导途径)网络调控的相关研究进展。LFY基因在植物的营养性生长和生殖生长组织中均表达,从花序分生组织到花器官形成的过程中,LFY都起到重要的作用。     

贝叶斯网络的参数学习研究

贝叶斯网络是数据采掘的一个非常有效的工具,它能够定性和定量地分析属性之间的依赖关系,进行概率推理。在给出贝叶斯网络相关概念后,讨论了贝叶斯网络在离散型、连续型和混合型3种情况下的参数学习计算公式;利用给定样本数据,对具有完整数据和不具有完整数据的贝叶斯网络,学习网络参数,更新网络变量原有的先验分布;从理论上给出两种不同类型下的参数学习公式。     

人CD8~+T细胞基因调控网络研究

为研究CD8~+ T细胞的功能异常机制,对功能异常状态CD8~+ T细胞和3种正常CD8~+ T细胞亚型[中央记忆CD8~+ T细胞(HCM)、效应记忆CD8~+ T细胞(HEM)和na?ve CD8~+ T细胞(HW)]的ATAC-seq(Assay for transposase accessible chromatin with high-throughput sequencing)数据进行基因调控网络比较,结果表明,3种正常CD8~+ T细胞特异表达的基因参与维持相应T细胞正常功能的信号通路,功能异常CD8~+ T细胞特异的基因参与癌症相关通路。转录因子调控网络比较分析发现功能异常CD8~+ T细胞GMEB2转录因子表达关闭。细胞表面受体调控网络比较分析发现功能异常CD8~+ T细胞CD7和P4HB受体的表达关闭。采用基因调控网络的数据进行比较分析,发现CD8~+ T细胞功能异常机制可能与GMEB2转录因子、CD7和P4HB受体表达关闭有关,这为抗病育种寻找特定基因提供新思路。     

基于贝叶斯网络的小麦条锈病预测研究

[目的]在地理信息系统GIS的平台上,将不确定性推理方法——贝叶斯网络引入病害预测,基于关键气象因子（温度、降水、湿度、日照）构建一个用于预测小麦条锈病发生概率的贝叶斯网络模型.[方法]采用预测日前7d的气象数据预测自预测日起7d内的条锈病发病概率,并对我国小麦条锈病重要流行区域——甘肃省东南部地区2010 ～ 2012年病害发生情况进行预测.[结果]模型在返青期至乳熟期输出的病害发生概率与实际调查结果吻合度分别为62.92％、63.18％、79.48％、94.75％,能够较客观地反映病害发生的时间规律和空间分布特点.[结论]该研究表明将贝叶斯网络和GIS分析结合在较大的空间范围内利用关键气象因子进行小麦条锈病短期预测是一种可行的途径.     

基于贝叶斯网络的我国商业银行声誉风险度量研究

根据我国商业银行声誉风险分布情况,构建商业银行声誉风险评价体系。运用贝叶斯网络模型,考量国有商业银行2007~2012年间的485组声誉损失数据,得出声誉风险的超极限矩阵。实证表明,企业感召力缺乏、产品和服务缺陷、银行风险控制不足等成为中国商业银行声誉风险的主要因素,银行应有针对性地对其进行有效规避和分散。     

基于贝叶斯网络的课堂教学质量评价研究

根据高校课堂教学质量评价的不确定性,提出了基于贝叶斯网络的评价方法并构建评价模型。首先确定影响教学质量评价体系的因素,然后构建贝叶斯网络的有向无环图,最后对各指标的影响进行分析。研究表明,利用该方法确定评价指标中的权重,可以使定性分析和定量分析结合在一起,尽可能地避免主观因素的影响,从而提高了高校课堂教学质量评价的客观性、准确性和公平性。     

猪转录因子SOX2下游调控蛋白筛选及调控网络建立

SOX2是早期胚胎发育与干细胞多能性维持相关的重要转录因子。从猪孤雌囊胚中克隆获得猪SOX2基因并构建对应过表达体系。通过猪pEF细胞系与PK15细胞系中过表达SOX2基因及qPCR技术,检测89个下游调控候选基因表达情况,建立猪SOX2下游调控网络。结果发现,GATA4、MSC、GSC、FGF4、STELLA、ACACA、FN1、KLF4以及MEK基因在pEF细胞系与PK15细胞系间呈差异性调控表达。BMP4、FGFR2、ACAA2、ACSL3、β-CATENIN、c-MYC、MYST3、GSK3β、ALDH3A2、STAT3、SMAD2、KDM6A、ACADL、PI3K与WDR3基因在两种细胞系中呈同趋势性调控表达;经JASPAR数据库预测发现,WDR3、β-CATENIN、ACAA2、KDM6A、STAT3、ACADL、GSK3β与ALDH3A2基因启动子区域存在高相关性的SOX2蛋白结合位点,推测这些基因受SOX2蛋白直接调控;同时构建针对猪SOX2基因的高效敲除体系。研究结果为建立物种特异性的猪SOX2调控网络提供数据基础。     

Research of Gene Regulatory Network with Multi-Time Delay Based on Bayesian Network

The gene regulatory network was reconstructed according to time-series microarray data getting from hybridization at different time between gene chips to analyze coordination and restriction between genes. An algorithm for controlling the gene expression regulatory network of the whole cell was designed using Bayesian network which provides an effective aided analysis for gene regulatory network.     

小鼠黑色素瘤功能异常CD8~+T细胞基因调控网络构建与分析

疾病是全球范围内危害畜禽健康的主要问题,解析免疫系统调控相关基因成为当前抗病分子育种的研究热点。为研究小鼠黑色素瘤模型功能异常CD8~+T细胞对免疫抗体处理的应答机制,通过基因调控网络方法筛选功能异常CD8~+T细胞在Ig G和PD1抗体处理的特定基因、转录因子和细胞表面受体。结果发现对照组、PD1抗体与Ig G抗体处理组分别有28、17、33个特定表达基因。与对照组相比,Ig G和PD1处理组有2个转录因子Zfx、Zfhx3关闭表达,PD1处理组细胞表面受体Raet1b表达。Raet1b基因的表达可能使小鼠黑色素瘤功能异常CD8~+T细胞恢复功能,结果为抗病育种的相关基因研究提供理论基础。     

贝叶网在农业专家系统中的研究与应用

针对基于贝叶斯网建立农业专家系统所涉及的关键问题,在模型构建方面,手工构建是必要的,其中采用＂分离技术＂、＂局部结构＂机制和转换现有的确定性因子知识库等技术简化贝叶斯网的构造,使得基于贝叶斯网的农业专家系统获得了较好的效果,利用切集条件化（cutset conditioning）算法实现精确推理。创建了基于贝叶斯网的涮辣专家系统,系统运行结果表明,采用贝叶斯网来表示与处理农业中的不确定性知识是比较有效的。     

白色链霉菌JA3453中垩唑霉素生物合成基因簇调节基因的中断研究

通过生物信息学分析,在白色链霉菌JA3453菌株的垩唑霉素生物合成基因簇中定位了2个调节基因。其中1个是属于LysR家族的调控因子编码基因ozmR,另1个为编码转录激活因子基因ozmU。为了研究这2个调节基因的功能,选用垩唑霉素的产生菌链霉菌JA3453为实验材料,采用目标PCR的方法,对调节基因ozmR和ozmU分别进行基因中断。HPLC-MS分析显示,ozrhR的中断可以提高垩唑霉素的产量,ozmU的中断则没有对垩唑霉素的产量带来明显影响。这些结论为利用调节基因提高垩唑霉素的产量提供了可能。     

贝叶斯网络在泰乐菌素发酵过程中的应用

[目的]为发酵过程的动态调控提供依据。[方法]以泰乐菌素发酵过程的各发酵条件参数为特征向量,研究利用贝叶斯方法来预测发酵过程终产量的准确度。[结果]通过用泰乐菌素发酵数据学习出的贝叶斯网络能较好地指导发酵过程中的工艺条件,取得了较好的预测效果。利用学习的贝叶斯网络能对发酵产物产量进行有效预测,对发酵过程有很好的指导意义。[结论]贝叶斯网络在微生物发酵生产中具有良好的预测性能,具有很好的实用价值和应用前景。     

绵羊Myostatin基因5′调控区的生物信息学分析及孕激素对调控区活性的影响

【目的】克隆并分析绵羊Myostatin基因5′调控区,并在细胞水平研究孕激素对该调控区活性的影响。【方法】利用PCR方法扩增绵羊Myostatin基因5′调控区,采用MatInspector等软件分析并比较其和牛、猪调控区的调控元件和转录因子。以EGFP为报告基因,构建表达载体,转染C2C12细胞,同时添加不同剂量的孕激素（0、10、100和1 000 nmol•L-1）,然后通过RT-PCR方法检测报告基因EGFP和内源性Myostatin的mRNA水平。【结果】获得绵羊约3.2 kb Myostatin基因5′调控区（MSTN5′regu）,预测了两个对双肌性状可能存在贡献的位点。在绵羊、牛和猪的相应调控区发现了许多可能对该基因转录调控起重要作用的调控元件和相应转录因子,包括E-box、MEF2、MTATA、MTBF、HOMF、PRE、ARE和GRE等。各种元件在不同动物间基本都有,但具体的序列、位置以及数量有所差异。成功构建了绵羊pMSTN5′regu-EGFP表达载体,且转染后100 nmol•L-1孕激素明显抑制了内源性Myostatin mRNA和报告基因EGFP mRNA的表达。【结论】绵羊Myostatin基因的转录受多种转录因子和相应调控元件的调控,适量孕激素可通过下调Myostatin基因5′调控区的活性而抑制该基因的转录。     

基于贝叶斯网络的中医辨证系统

将贝叶斯网络运用于中医辨证系统的研究,以更加量化中医辨证诊断系统.通过将中医体系中的916个证候,51项证素及其构成的1700条证名构成中医辨证贝叶斯网络的节点集,初步建立起中医辨证数据库并通过网络学习,形成中医辨证贝叶斯网络结构及概率表.利用建立的贝叶斯网络中医辨证系统,进行数据计量分析、推理验证证候—证素—证名间的关系,其结果与中医专家经验有很高的吻合性,尽管其仍未能全面反映中医辨证的思维能力.所以贝叶斯网络是对中医辨证进行信息挖掘处理的一种较好方法,可应用于中医人工智能辨证系统的建立.     

开花调控基因BpMADS4无抗性表达载体的构建

为了构建含有报告基因GFP基因和BpMADS4基因的无抗性双元表达载体pCAMBIA1302-GFP-Bp,参考已发表的欧洲白桦（Betula pendula）开花调控基因（BpMADS4）序列,利用逆转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）从欧洲白桦的幼嫩花序中克隆得到促进开花的BpMADS4基因。将该基因替换pCAMBIA1302载体中的潮霉素抗性基因,构建含有报告基因GFP基因和BpMADS4基因的无抗性双元表达载体pCAM-BIA1302-GFP-Bp。结果表明：成功构建了无抗性双元表达载体pCAMBIA1302-GFP-Bp。该表达载体在苹果遗传转化中不使用抗生素筛选,可以解决抗生素抗性筛选降低苹果转基因转化效率的问题以及转基因苹果中选择标记基因造成的生物安全性问题,用该载体转化苹果可以缩短苹果童期,有效提高其育种效率。本研究为筛选对环境安全的、具有易成花特性的苹果新种质奠定了基础。     

基于贝叶斯正则化BP网络的粮虫分类识别研究

以粮虫为对象,研究了利用数字图像处理技术与BP神经网络技术实现分类识别的方法。首先对4类常见粮虫进行图像采集、预处理及特征提取,然后将提取到的9个形态学特征参数作为神经网络的输入参数,对应的粮虫类别代号作为输出参数,建立BP神经网络,并在网络学习过程中采用贝叶斯正则化优化算法对其进行改进。最后通过仿真试验表明:该方法在粮虫识别算法中收敛速度快,预测精度高,稳定性好,泛化能力优,从而证实了该方法在实际应用中的可行性。