共表达网络分析揭示棕榈藤纤鞭生长动态调控模块

棕榈藤是世界上仅次于树木与竹子的最重要非木森林资源。2018年国际竹藤中心全球首次发布了棕榈藤全基因组序列(单叶省藤和黄藤),极大促进了棕榈藤基因功能的研究。基因共表达网络分析有助于在转录组层面提供完整全面的基因功能注释,因此本研究整合棕榈藤基因组序列和不同发育阶段的纤鞭转录组数据进行了共表达网络分析。通过整合共表达网络、基因家族分类和功能富集等分析,分别在单叶省藤和黄藤中鉴定得到3504和3027个功能模块,包括光合作用、木质素生物合成、类黄酮生物合成、苯丙素生物合成等主要的生物学过程。同时,使用共表达网络和功能模块对基因的功能注释进行了优化,对棕榈藤纤鞭生长调控有了新的认知。最后,构建了首个棕榈藤组学在线数据库——Rattan-NET(http://rattan.bamboogdb.org/),包含基因集富集、模块富集、网络比较和顺式作用元件等分析工具,可供研究人员开放使用。

基于扩展卡尔曼滤波和自动微分技术对陆面数据同化系统参数的快速估计及其影响

土壤水分在干旱监测、洪水预报和水资源管理中发挥着重要作用.数据同化方法能结合模型和遥感的优势,生产高精度、时空连续的土壤水分数据.目前,陆面数据同化面临的主要难题之一是模型和观测误差的准确估计.为此,我们前面提出了双循环同化算法,实现了模型和观测误差、模型算子和观测算子参数的同时估计.由于该算法需要设置较大的集合个数才能实现稳定的参数估计,导致参数估计效率低,限制了其在大范围陆面同化系统中的应用.为此,本研究通过:(1)采用二元数自动微分方法计算陆面过程模型(LSM)的雅可比矩阵以替代获取复杂的LSM的切线性模型;(2)采用扩展卡尔曼滤波(EKF)框架替代集合卡尔曼滤波框架,提高了双循环算法的参数估计效率.在模型积分步长为1h和参数优化窗口为90天的条件下,改进后的双循环算法参数优化效率提高近60倍.为检验双循环算法在区域尺度陆面数据同化中的效果,我们在青藏高原区域同化SMAP土壤水分产品,并利用四个不同地理气候环境下的土壤水分观测网数据验证同化结果.结果显示,在青藏高原区域,相较于基于默认参数的模型模拟结果,基于EKF改进的双循环同化算法能够校正模型参数和观测的偏差,估计的土壤水分精度更高,同时也提高了地表温度和蒸散发的估计精度.此外,相较于全球土壤数据中的沙土含量、黏土含量以及孔隙度,该方案得到的土壤参数空间分布更为合理.本研究改进的双循环算法有望进一步提高陆面、生态以及水文数据同化技巧.

青藏高原东北部达尔宗湖黑碳记录的近千年区域宗教活动变迁

被称为“地球第三极”的青藏高原生态环境极其敏感脆弱.随着人类社会的快速发展,处于中东、南亚等人口密集区排放源下风向的青藏高原环境问题异常突出,高原成为受污染物(含黑碳)跨境传输显著影响的区域之一.青藏高原具有悠久的藏民族生活历史,煨桑等宗教祭祀行为会在地质载体中留下印记,因此,黑碳可以作为研究宗教活动变迁的潜在指标.本文以青藏高原东北部甘南藏族自治州的高山湖泊达尔宗圣湖为研究对象,在对连续的沉积物岩芯利用AMS^(14)C与^(137)Cs测年方法建立近千年可信的年代框架基础上,开展了黑碳分析.研究发现该湖沉积物黑碳主要为近距离湿沉降过程累积,其含量变化反映了周边宗教活动的强弱变迁.研究结果表明,达尔宗湖所在地区近千年表现出三个宗教活动增强时期:1490~1565CE(明朝中叶)、1810~1890CE(清朝后期)以及1920CE至今(民国以来),这种百年时间尺度宗教活动的增强是对同期社会发展的响应.本研究首次从青藏高原湖泊沉积物中提取到宗教活动变迁的信息,将有助于推动青藏高原人类世历史背景研究.

中国奥陶纪综合地层和时间框架

简要回顾中国奥陶纪年代地层研究的历史和现状,从岩石地层、生物地层、地质年龄、化学地层和磁性地层等学科的角度,详细阐述和讨论了国际和中国奥陶系划分方案、各条界线的定义标准、识别特征和存在问题,初步建立了多学科的地层对比关系.目前,国际奥陶系采用"三统七阶"的标准划分方案,即自下而上:下奥陶统(特马豆克阶、弗洛阶)、中奥陶统(大坪阶、达瑞威尔阶)和上奥陶统(桑比阶、凯迪阶、赫南特阶).这7个阶的底界金钉子已于1997~2007年全部确立,其中有三个阶的"金钉子"确立在中国.中国的年代地层方案与国际标准方案基本一致(惟部分阶名有别),包括下奥陶统(新厂阶、益阳阶)、中奥陶统(大坪阶、达瑞威尔阶)、上奥陶统(艾家山阶、钱塘江阶、赫南特阶).在多数情况下中国可以直接采用国际标准划分,在特殊情况下,也可以结合使用中国地区性的上奥陶统艾家山阶和钱塘江阶.在详细总结中国各个块体奥陶系发育特征及其差异的基础上,根据近年来的最新研究成果,建立华南、华北(含塔里木、柴达木)和西藏-滇西等主要块体之间的最新奥陶系对比格架,提出特马豆克阶、大坪阶和凯迪阶底界存在的定义、识别和跨相区对比问题,认为特马豆克阶底界主要是牙形刺的分类学问题,而大坪阶和凯迪阶的底界则主要是跨相区对比问题.中国奥陶纪化学地层学研究显示,中奥陶统达瑞威尔阶和上奥陶统凯迪阶的无机碳同位素曲线与国际综合曲线存在较明显的不一致现象,值得高度重视.中国奥陶系的同位素年龄值匮乏,且仅有的3个可靠锆石年龄均集中在晚奥陶世凯迪晚期-赫南特期,华南上奥陶统含有丰富斑脱岩层,亟待开展同位素测年进一步研究.中国奥陶纪磁性地层研究非常薄弱,迄今为止的研究主要局限于华北下奥陶统,结果可与国外其他地区进行对比.对奥陶系内"阶"的悬殊的时限差异进行了分析,建议对长时限的特马豆克阶、达瑞威尔阶和凯迪阶分别进一步细分为二个亚阶.

地基甚低频台站信号对地球辐射带的人工调制效应

地球辐射带中充满被地磁场捕获的能量电子,通常被槽区分隔形成内、外电子辐射带.其中,波粒相互作用作为一种基本的物理过程,在辐射带动力学过程中发挥着重要作用.近年来,空间卫星系统提供的高质量波动、粒子观测数据不断积累,覆盖近地空间环境各个区域,产生了内磁层物理领域的一系列重要发现,也使人们对人类活动能否及如何影响近地空间环境有了进一步的认知.文章重点关注地基甚低频台站信号对地球辐射带的人工调制效应.首先,详细回顾了基于卫星就位观测建立的人工甚低频波在地球空间的全球分布特性,包括不同地面台站VLF信号强度的日夜侧不对称性、地理分布、季节不对称性、地磁活动依赖性,以及不同频率VLF波动的传播特性.其次,基于准线性扩散理论,通过理论计算和观测分析量化了人工甚低频信号对辐射带电子的散射系数及其随空间位置和地磁活动条件的变化.进而,通过Fokker-Planck扩散模型模拟辐射带电子的演化过程并将其与卫星实际观测结果对比,直观证明了人工甚低频台站信号泄露进入内磁层后可以通过空间波粒相互作用散射内辐射带能量电子,从而产生呈现双峰结构的电子内辐射带径向分布,为人工甚低频波影响近地空间环境提供了关键定量证据.最后,综述讨论了开展人工甚低频波研究亟待解决的关键科学问题,展望了通过人工VLF波动影响地球辐射带环境的一些研究设想,这将为未来人工主动调制近地空间环境的潜在可能性提供重要参考与借鉴.

食管鳞状细胞癌中的基因改变

2014年5月,《自然》杂志发表了由中国医学科学院肿瘤医院分子肿瘤学国家重点实验室主任詹启敏院士团队与华大基因、汕头大学医学院等合作取得的一项科学成果。食管癌是最为常见的恶性肿瘤之一,也是全世界癌症死亡率第六的肿瘤。全球约70%的食管癌发生在中国,90%以上食管癌的病理为食管鳞状细胞癌（ESCC）。目前,尚缺乏食管鳞状细胞癌的早期诊断和治疗的临床方法,导致患者5年生存率仅为10%。

2019新型冠状病毒基因组特征和流行病学:病毒起源和受体结合的意义

研究者对来自9例新型冠状病毒肺炎住院患者的支气管肺泡灌洗液样本和培养的分离株进行了下一代测序。从这些个体中获得了严重急性呼吸综合征-冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome-coronavirus 2,SARS-CoV-2)的完整和部分基因组序列。利用Sanger测序连接病毒重叠群以获得全长基因组,cDNA末端快速扩增确定终端区。对这些SARSCoV-2基因组和其他冠状病毒基因组进行了系统进化分析,以确定该病毒的进化史并有助于推断其可能的起源。

母亲妊娠期焦虑抑郁对孩子应激性心率及血压的影响

心理障碍,包括焦虑和抑郁在妊娠期间十分常见。该研究目的在于确定母亲的这些心理障碍是否会对后代的心血管反应产生影响。方法：对231名孕妇的心理状态进行评定,在其后代（n=216）7~9岁时进行视频压力反应测试。测定静息时、观看压力视频时和恢复期的心率及血压水平。

不活泼烯烃与吡啶偶联

在乙酰丙酮钴（II）和叔丁基过氧化氢（1倍摩尔量）催化下，烯烃与N-甲氧基吡啶衍生物的甲磺酸盐（5倍摩尔量）以及三乙基硅烷（5倍摩尔量）在二氯甲烷中于24℃反应16h，吡啶的4-位与位阻大的烯烃碳偶联，20例收率12％～85％。