科研产出
eDNA监测测序数据分析注释中参考数据库选择、指标阈值选择、目标数据准备的影响-以长江中游鱼类为监测目标
《湖泊科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：在基于宏条形码(meta-barcoding)的eDNA监测技术中,eDNA测序数据的分析和注释是决定监测结果判断和评估精准与否的基础,而参考数据库选择、指标阈值选择、目标数据准备是eDNA测序数据分析和注释中最为关键的3个技术环节。为厘清上述3个技术环节处理方案的影响,本研究以长江中游2组eDNA监测COI基因测序数据为分析对象,针对鱼类的检出进行3组实验来分别检验:1)不同参考数据库及物种注释算法对注释结果的影响;2)不同OTU聚类序列相似度和物种注释分类置信度(序列一致性和序列覆盖度)对注释结果的影响;3)目标数据中各物种不同序列丰富度对注释结果的影响。结果显示:1) Blast算法下,3个版本nt库注释出的物种基本一致(72%～78%),2个本地序列参考库注释出的物种也基本一致(91%～96%),这5个序列参考库注释出的物种52%～68%一致;nt库RDP Classifier算法注释出的物种覆盖95%以上Blast算法注释出的物种,并比Blast算法注释出的物种多151%～443%,多出的物种大都是错误注释,本地参考数据库RDP Classifier算法注释出的物种覆盖66%～85%的Blast算法注释出的物种,并存在数条只注释到科属的结果。2)OTU聚类序列相似度阈值,取值0.999比取值0.99获得的OTU多154%～209%,注释到鱼类的OTU多240%～490%;注释分类置信度阈值(Blast算法,序列一致性和序列覆盖度)从0.8到0.99注释获得的物种组成(94%以上)基本一致,OTU组成(83%以上)也基本一致,注释分类置信度阈值取0.7时注释获得的物种组成、OTU组成与取0.8及以上时注释获得的有较大差异。3)在OTU聚类序列相似度阈值为0.999、注释分类置信度阈值为0.9时,多序列数据注释所得鱼类物种数、OTU数最多,物种注释正确率最高(达81.49%),分别比单序列数据的多7%、215%和高5%。在具体eDNA测序数据的分析和注释中,可通过建立完善本地参考数据库、优化OTU聚类序列相似度和物种注释分类置信度(序列一致性和序列覆盖度)取值、增加目标数据的丰富度来提高注释结果的准确性,但受制于物种注释算法的局限性,物种注释错误和注释遗漏的问题可能将长期存在,物种注释正确率通常低于85%(基于COI基因的eDNA监测)。
关键词： 环境DNA 鱼类 宏条形码 参考数据库 OTU聚类序列相似度 物种注释分类置信度 长江中游
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基于微生物代谢的传统发酵海鲈鲜味肽筛选及其对苦味的抑制作用
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：旨在确定传统发酵海鲈鱼鲜味肽与微生物的相互关系，探索鲜味肽对苦味抑制的作用。采用肽组学联合机器学习技术从传统发酵海鲈鱼中鉴定并预测出38种鲜味肽，宏基因组注释结果初步表明共有51个微生物属和7种蛋白酶参与其中。发酵海鲈鱼鲜味肽的形成过程中，Rhodococcus、Staphylococcus、Clostridium、Thiothrix、Pseudomonas和Achromobacter可能起到关键作用。分子对接结果显示，鲜味肽EEEVVEEVE、DEEYPDL和DEEYPDLS均能与苦味受体（TAS2R14）结合，它们的结合活性空腔一致。3条鲜味肽与TAS2R14之间主要通过氢键相互作用，同时TAS2R14与这些肽的关键结合位点主要是SER265、SER69、SER65和THR86。电子舌仿生技术结果显示，这3?条鲜味肽均对苦味具有明显的抑制作用。本研究为研究鱼源鲜味肽与苦味的相互作用提供了新的思路。
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基于虚拟筛选、分子对接和细胞模型筛选乌鳢源抗炎肽
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究以Toll样受体（Toll-like receptors,TLR）2和TRL4为靶点，采用虚拟酶解筛选乌鳢源抗炎肽的最佳水解酶，结合理化性质预测、分子对接和细胞模型筛选乌鳢源抗炎肽，并阐释其作用机制。结果显示，木瓜蛋白酶水解出的109条活性肽均无毒，从中筛选出34条水溶性强的肽段进行ADMET性质分析。多肽KF、PR、NC、YR、WEL、QWWR、DEECWF与TRL2和TRL4的结合具有较高的亲和力，且主要是通过氢键与受体蛋白结合。乌鳢活性肽能够显著提高RAW264.7巨噬细胞的细胞活力，并且能够抑制脂多糖诱导的细胞中NO及炎症因子（肿瘤坏死因子α、白细胞介素-1β和白细胞介素6）的过度分泌，结果表明筛选出的乌鳢活性肽具有抗炎活性。本研究揭示了乌鳢抗炎肽与TLR2或TLR4靶点的互作机制，可为乌鳢活性肽的免疫调控机制研究提供理论支撑。
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顾及场景复杂度的三维模型与地形匹配方法研究
《武汉大学学报(信息科学版) 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：三维场景中三维模型与地形模型进行匹配时存在缝隙或地形淹没模型等问题，导致三维场景可视化效果不佳，难以满足风险监测、精细测量等领域的应用需求。针对该问题，提出了顾及场景复杂度的三维模型与地形模型匹配方法，解决了模型与地形之间的匹配问题。首先，结合三维模型特性改进了多源异构三维模型数据组织；然后，结合模型数据组织方案构建了三维场景复杂度评估模型；最后，在不同场景复杂度下，实现了顾及场景复杂度的多源异构三维模型与地形的精确匹配。研究结果表明，所提方法在保证三维模型渲染时实时帧率的同时，切实优化模型与地形之间的精确匹配问题，满足了多尺度观察三维场景要素及目视精确定位的要求。
关键词： 三维场景 场景复杂度 无缝集成 裂缝消除 网格重构
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细菌色素在水体环境中的指示作用与意义
《中国环境科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：细菌色素(Bchl)作为厌氧光合细菌(APB)的主要色素,其在沉积物中的信息是研究古环境变化的重要生物标志物.系统总结了细菌色素的来源、APB的分布、色素分析测定方法及其在指示古海洋、古湖泊以及现代水生环境的水文条件、极地冰盖变化和水体缺氧事件发生中的应用.细菌色素主要来源于水体化变层处的绿硫细菌(GSB)和紫硫细菌(PSB)等厌氧光合细菌;PSB的碳同位素分馏较GSB的高.因APB独特的生存环境,产生的色素能够指示湖泊的化变层深度变化及半混合历史.目前针对细菌色素的分析方法主要有光谱法、色谱法及色谱-质谱联用法,其中色谱-质谱联用法在色素定性和定量上有绝对优势.细菌色素在水体和沉积物中的保存易受到物理、化学、生物等因素的干扰,其稳定性还存在不确定性,且其分析方法还在摸索中,需进一步深入探究和优化测定方法和降解保存机制,以便将其广泛运用到古环境、古气候研究中.
关键词： 细菌叶绿素 厌氧光合细菌 化变层 水体缺氧 古环境
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冬季冲绳海域地形及黑潮对声传播的影响
《声学学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：冲绳海域地形复杂且冬季存在较强的黑潮海洋锋,利用数值实验研究斜坡地形和海洋锋同时存在时由浅海至深海的声传播特性。海洋模式数值预报环境数据表明,分布于冲绳海槽斜坡上方的海洋锋导致该海域上层水体声速存在水平变化,纬度越高,水平变化越大。利用抛物方程声场模型计算声传播损失,通过简正模态分析存在表面声道的环境中声能量分布,利用声线轨迹图解释海底斜坡和海洋锋对声传播的影响。结果表明:声源频率低于表面声道截止频率时,声传播主要受海底地形影响;声源频率高于表面声道截止频率时,位于表面声道内的声源激发的声能量主要在表面声道传播,部分声能量从表面声道泄漏沿斜坡向深海传播,位于表面声道深度以下的声源激发的声能量主要沿斜坡向深海传播,斜坡地形导致表面声道下方至共轭深度这一深度范围呈现为声影区,海洋锋的存在可导致表面声道传播损失变化明显,影响程度与声源深度有关。
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基于PC-RELM的养殖水体溶解氧数据流预测模型
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：养殖水体中溶解氧浓度一直是最重要的水质参数之一。为了精准地对水体溶解氧进行调控，提高养殖生产效率，降低养殖风险，该研究考虑外部天气条件对溶解氧的影响以及溶解氧自身的昼夜变化特征，提出一种基于正则化极限学习机（principal component analysis and clustering method optimized regularized extreme learning machine,PC-RELM）的养殖水体溶解氧数据流预测模型。首先，采用主成分分析法判断影响溶解氧浓度的强重要性因子，降低预测模型的数据维度；其次，利用熵权法计算各时刻点的天气环境指数，并利用快速动态时间规整算法（fast dynamic time warping,FastDTW）完成时间序列数据流在不同天气环境下的相似度度量；然后使用k-means算法对时间序列的相似度进行聚类分簇，并基于分簇结果完成正则化极限学习机预测模型的构建，实现溶解氧浓度的估算。最后将PC-RELM模型应用到无锡南泉试验基地养殖池塘的溶解氧预测调控过程中。试验结果表明：PC-RELM的预测均方根误差值（root mean square error,RMSE）为0.961 9，与PLS-ELM（partial least squares optimized ELM）、最小二乘支持向量机（least square support vector machine,LSSVM）以及BP神经网络模型进行对比，其RMSE值分别降低了41.54%、54.58%和67.16%。该预测模型可以有效地捕捉不同天气条件下溶解氧的变化特点，具有较高的预测精度和效率。
关键词： 溶解氧 养殖 水质 聚类 快速动态时间规整算法 正则化极限学习机
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南流江口陆源物质输送的季节性差异及其影响
《中国环境科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：通过对南流江丰水期（2015年7月）、枯水期（2016年4月）河口表层沉积物中有机质含量和同位素组成的变化来揭示陆源入海物质输送的季节性差异,评估其对近海环境的影响.结果表明,枯水期水体悬浮颗粒物（SPM）含量自河口向外随水深增加逐步降低（平均值为0.030g/L）,丰水期洪水前SPM含量较低（平均值为0.020g/L）,洪水后SPM含量显著增高（平均值为0.047g/L）,证明枯水期浪、潮对表层沉积物扰动较大使颗粒物大量悬浮,而丰水期浪、潮的影响较小,以洪水控制为主.不同季节沉积物中总有机碳（TOC）、总氮（TN）平均含量相当, TOC平均含量均接近0.46%,丰水期和平水期TN含量分别为0.054%和0.062%,但空间分布差异明显,丰水期在河口东侧半封闭海湾中有机质含量较高,枯水期有机质呈斑块状分布.根据同位素组成特征来看,丰水期陆源有机质自河口向外输送,沿河口向南形成高陆源有机质沉积带,半封闭海湾中以海源有机质为主;而枯水期陆源有机质贡献呈现明显的自河口向外快速降低趋势.丰水期颗粒物自河口向外输送后快速堆积,枯水期在浪、潮作用下使区域内物质强烈混合,这是该区域中沉积环境的主要特征,也是导致周边海域水体环境质量呈现明显的季节性差异的原因之一,后期水体环境治理过程中应充分考虑如何有效的进行季节性调控.
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烹饪方式对凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)脂质及挥发性物质的影响
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究风味差异的形成机制，以凡纳滨对虾为研究对象，研究蒸制和微波加热2种烹饪方式对脂质组成、脂质氧化水解程度及挥发性物质的影响。结果表明，凡纳滨对虾在烹饪后总脂和脂质组成（磷脂、甘油三脂及游离脂肪酸）含量均显著降低（P＜0.05）。蒸制和微波加热的对虾，其脂质组成也有所差别，与蒸制相比，微波加热虾肉中的磷脂含量偏高，而游离脂肪酸含量偏低。鲜虾烹饪后饱和脂肪酸含量显著下降，不饱和脂肪酸含量显著上升（P＜0.05），可能与磷脂的水解有关。蒸制和微波加热加速了脂质的氧化水解，酸价和硫代巴比妥酸反应物值均显著升高（P＜0.05）。电子鼻分析结果显示鲜虾、蒸制和微波加热虾肉的气味特征有明显不同，且微波加热气味变化更大。采用气相色谱-离子迁移谱从虾肉中分离鉴定出25种挥发性物质，其中2,3-戊二酮、2-丁酮、2-甲基丁醛、己醛、1-辛烯-3-酮和戊醛等是熟虾肉主要的风味物质，且在微波加热的样品中含量更高。Pearson相关性分析结果表明，脂质的氧化水解对风味形成有重要贡献，游离脂肪酸中的C14:0、C15:0、C16:1、C18:1n9c、C18:2n6c、C18:3n3与虾肉特征气味形成密切相关。
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稻虾轮作模式面源污染排放特征及其能值评估
《湖泊科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探明稻虾轮作模式面源污染排放特征并合理评价该模式的环境可持续性,通过对江汉平原稻虾轮作模式小龙虾养殖排放尾水中总氮(TN)、总磷(TP)、COD和氨氮(NH3-N)浓度进行监测,对稻虾轮作模式稻田养殖小龙虾的排污系数进行了估算,并采用等标污染负荷法进行了主要污染物解析.运用能值分析方法对稻虾轮作模式进行了包含面源污染的能值评估,对比单季稻模式,对其可持续发展能力进行了定量评价.结果表明:江汉平原稻虾轮作模式小龙虾养殖排放尾水中 TN、TP、COD 和 NH3-N 的浓度范围分别为 0.53~5.36、0.12~0.70、6.60~78.39 和 0.34~1.75 mg/L,TN、TP 和COD平均排放浓度高于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类水质标准.等标污染负荷法分析结果表明TN的等标负荷比最高,是稻虾轮作模式面源污染控制的关键污染物.稻虾轮作模式小龙虾养殖排放尾水中TN、TP、COD和NH3-N的排污系数分别为2.994、0.458、35.132和1.405 kg/t,表明稻虾轮作模式面源污染排放系数较低,对环境污染程度总体较小,但也应引起重视,并纳入农业面源污染源排放监测网络当中.包含面源污染的能值分析结果表明,与单季稻模式相比,稻虾轮作模式的可更新资源投入占比、能值产出率和可持续指数更高,环境负载率更低,表明当前的稻虾轮作模式虽然存在一定面源污染风险,但仍具有可持续发展竞争优势.研究结果为估算稻虾轮作模式的面源污染负荷提供了基础数据,为农业面源污染防治和稻虾轮作模式的可持续发展提供了参考依据.
关键词： 稻虾轮作 面源污染 能值分析 等标污染负荷 排污系数
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