基于荧光光镊与机器学习的单细胞血液分类方法

利用物种间血液成分的差异来识别物种,对生物医学、医疗健康、海关、刑侦、食品安全、野生动物保护等工作十分重要。但目前的研究都是针对群体细胞展开,忽略了单细胞的异质性,开展基于单细胞的血液光谱分类方法研究非常迫切。在此提出了一种基于荧光光镊和机器学习的单细胞血液分类方法,利用光镊实现了单细胞捕获,通过荧光光谱检测系统获得了单细胞荧光光谱数据,并基于机器学习方法实现了准确分类。首先,设计并搭建了一套荧光光镊系统,实现了单细胞捕获和荧光光谱检测。然后,制备了马、猪、犬、鸡四种动物的红细胞稀释液,以440 nm激光作为荧光激发光源,获得了四个物种每种100条、共计400条荧光光谱数据,并进行了背景去除、平滑、归一化的预处理,消除了信号中的噪声干扰。随后,建立了随机森林分类模型,分析了当抽取特征数k=20时,模型中树的棵数与预测准确率之间的关系,当决策树m=500时,分类正确率趋于稳定,有很高的分类正确率和运行效率。进一步地,设定样本数据的30%作为测试集、70%为训练集,计算不同波长与特征重要性之间的关系,得到了10个分类准确率,并取平均值作为模型分类的准确率,测试集最终准确率达到93.1%,方差为0.31%。最后,计算了混淆矩阵,对模型预测精度进行了评价,鸡的分类正确率最高,马的分类正确率最低。分析表明,对分类有重要贡献的物质分别是卟啉类物质、血红素和黄素腺嘌呤二核苷酸。总之,研究表明,将荧光光镊与机器学习方法相结合,可实现单细胞水平的血液分类,较高的分类正确率验证了这种方法的可行性和有效性。同时,该方法不需要过多样品就能满足建模需求,避免了因浓度低带来的荧光自吸收强度过低等问题,具有快速、准确分类的优点,具有非常重要的潜在应用价值。

大白菜BrCYP83B1基因的克隆及表达分析

【目的】细胞色素P450家族是十字花科植物硫苷合成重要的酶系,其中CYP83亚家族主要参与核心结构的合成,旨在探究大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)CYP83B1基因的功能。【方法】利用RT-PCR技术克隆BrCYP83B1基因,通过生物信息学软件分析其编码蛋白理化性质、同源性及启动子顺式作用元件,利用RT-qPCR技术分析BrCYP83B1的表达模式,并构建其植物超表达载体。【结果】BrCYP83B1 cDNA序列全长为1500 bp,编码499个氨基酸,编码蛋白属于细胞色素P450超家族,主要定位于细胞质,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,与甘蓝型油菜、青花菜的CYP83B1蛋白具有较高的同源性。启动子分析表明,该基因启动子区域包含水杨酸、脱落酸及茉莉酸甲酯等激素响应的顺式作用元件,说明BrCYP83B1基因表达可能受激素调控。RT-qPCR分析结果表明,BrCYP83B1基因在大白菜的根、茎、叶、花和果中均有表达,且以叶中的表达量最高;茉莉酸甲酯够显著促进该基因的表达,而水杨酸处理对其表达具有一定的抑制作用,脱落酸处理下基因先上调后又下调。【结论】BrCYP83B1可能参与大白菜对激素的响应调控。

喷雾热解法加热壁温对铈锆固溶体生产过程的影响

【目的】为了探究喷雾热解过程中加热壁温对铈锆固溶体生产过程的影响,分析热解炉内的流量场和浓度场的变化情况,实现对热解炉的设计优化。【方法】采用数值模拟的方法,建立喷雾热解炉的物理模型,分别探讨加热壁温对铈锆固溶体在热解炉的不同阶段及热解炉中水蒸气分布和HCl分布的影响。【结果】当热解温度为850℃时,液滴的反应主要分2个阶段,在炉膛高度为0~0.05 m处,为加热蒸发阶段,在炉膛高度为0.05~0.6 m处,为稳态热解阶段。当炉壁温度为550~650℃时,在炉膛高度为0.9 m处温度变化放缓,喷雾处于稳定热解阶段;而壁温在750~850℃时,在炉膛高度为0.6 m处温度变化放缓;当壁温为850℃时,在炉膛高度为0.1~0.6 m处的温度曲线斜率最大,液滴达到稳定蒸发阶段的时间缩短,水分蒸发变快,热解时间变短。【结论】炉壁加热区的温度越高,HCl生成的速度越快,速度的最大值越小,在炉膛高度为0.4 m处速度变化最大,达到1.6 m/s左右;并且整体HCl生成的量随温度的升高而增大,平均速度变化随着热空气温度的升高而减小。

长期模拟失重实验中医证候诊断量表的研究

目的制订适用于长期模拟失重实验受试者整体健康状态评价的中医证候诊断量表,并对其信度与效度进行初步评价。方法本研究基于对长期航天飞行不同阶段中的人体中医病机的认识,通过文献调研结合专家咨询的方法制订量表。采用重测信度和内部一致性系数来检验量表信度;进行为期90 d的头低位卧床实验,采用项目分析和因子分析法评价量表的效度,采用旋转成分矩阵分析各条目与维度间的相关性。结果长期模拟失重实验中医证候诊断量表包含8个维度、57个条目。信度分析结果:30名受试者前后两次量表评分总分相关系数为0.889,表明量表的稳定性很高;量表的克龙巴赫α系数为0.934,表明量表内部一致性非常好;分半信度校正后为0.858,表明量表的信度很高。效度分析结果:57个条目在高分组和低分组的差异均有统计学意义(P<0.01),各条目与量表总分的皮尔逊相关系数均>0.4(P<0.001);采用主成分因子分析法提取8个公因子,累积贡献率为55.293%;旋转成分矩阵分析结果经医理分析和专家反馈显示,与初始8个维度的重合度高达87.5%,表明量表的结构效度良好。结论量表具有良好的信度和效度,能够进行中医证候诊断,适用于长期模拟失重实验,可为受试者主观感受的评价提供客观量化新方法。

维持性血液透析患者内瘘侧上肢功能障碍及影响因素的研究

目的评估维持性血液透析(maintenance hemodialysis,MHD)动静脉内瘘右利手患者的双侧上肢功能,了解动静脉内瘘对上肢功能的影响及内瘘侧上肢功能的影响因素。方法横断面研究,纳入北京市6家血液透析中心的MHD动静脉内瘘且右利手患者,收集人口学资料、生化资料、握力、关节活动度及简易上肢功能检查(simple test for evaluating hand function,STEF)等上肢功能指标。内瘘侧及非内瘘侧上肢功能的比较采用t检验(或非参数检验),采用多元线性回归分析MHD患者动静脉内瘘侧握力的影响因素。结果共入组MHD患者90例,其中男性51例(56.7%),年龄(59.63±10.60)岁,中位透析龄62.50(24.00,113.00)月。患者非内瘘侧握力高于内瘘侧握力(t=-5.133,P<0.001);多元线性回归结果显示MHD患者内瘘侧握力与血肌酐(β=0.353,P<0.001)、认知功能评分(β=0.223,P=0.006)呈正相关,与尿素清除指数(Kt/V)呈负相关(β=-0.235,P=0.007),男性握力大于女性(β=-0.253,P=0.004)。非内瘘侧腕关节尺偏的角度大于内瘘侧(t=-2.814,P=0.006)。在STEF各项操作中,内瘘侧在大球(t=2.327,P=0.021)、大圆片(t=2.472,P=0.015)、布(t=2.688,P=0.008)项目中操作时间长于无内瘘侧。结论MHD患者内瘘侧握力、关节活动度及灵活性均存在下降,影响内瘘侧握力的因素包括性别、血肌酐、Kt/V和认知功能评分。

青藏高原人类工程活动强度定量评价及时空格局演变

青藏高原是世界上最高的高原,复杂多样的地貌结构一定程度上限制着人类工程活动,而人类工程活动又会对青藏高原脆弱敏感的生态环境产生影响。基于能源工程、社会经济发展、交通路网等数据,结合青藏高原科考实地考察情况,旨在建立一套县域尺度下的青藏高原人类工程活动强度评价指标体系,基于层次分析法及专家打分法,结合各类空间分析方法对各指标因子赋权,并以县域为单元探讨青藏高原2000年、2005年、2010年、2015年、2020年人类工程活动强度时空变化,全面科学地评估青藏高原人类工程活动强度的时空格局演变特征。结果表明:1)以能源工程建设强度、市政基础设施建设强度及交通基础设施建设强度3个一级指标和10个二级指标、19个三级指标建立的定量评价指标体系能够很好地反应研究区人类工程活动强度在空间上的分异。2)评价表明,2000—2020年间青藏高原整体人类工程活动强度呈增强趋势,且增速不断加快;3)青藏高原人类工程活动强度东西部差异明显,受资源配置和人口分布等因素的影响,西宁和拉萨在经济发展和基础设施建设方面具有明显优势,在人类工程活动强度方面呈以“西宁-拉萨”为轴线的中心区域向外不规则递减的空间格局;4)人类工程活动强度的增加与青藏高原地区快速的城镇化发展和工程建设规模的扩大密切相关,随着经济和社会发展的推动,能源需求和基础设施建设不断增长,使得人类工程活动在青藏高原地区的不断增强,表明其对生态的影响也逐渐增大,在大力开发能源和建设工程时应重点关注和保护生态环境。

适应川西地区复杂油气地质条件的物探技术探讨

川西地区以负向构造为主,多期构造演化叠加,断裂发育、储层致密,气水关系复杂,物探采集、成像及储层预测技术适应性较差。概要介绍了分公司在川西地区油气勘探开发历程,总结了随着地质目标变化而形成的物探关键技术及其发展过程,分析了现有采集、处理、解释技术对地质目标的适用性及优缺点,剖析了侏罗系近源薄互层致密砂岩气藏、须家河近源致密气藏以及山前带超深层碳酸盐岩气藏等下一步重点勘探开发目标的研究难点,展望了高精度成像、低频资料储层预测、多尺度断裂系统刻画以及油气水识别等关键物探技术的发展和应用前景,对应用物探前沿技术支撑川西复杂油气区高效勘探开发具有一定的指导意义。

高岩温环境下矿物掺合料对喷射混凝土强度和抗渗性的影响

针对高岩温隧道环境下喷射混凝土出现后期强度下降及耐久性劣化等问题,研究了80℃干热养护条件下不同矿物掺合料(粉煤灰、矿粉、硅灰)在单掺以及二元、三元复掺情况下对喷射混凝土长期强度稳定性、抗水渗透性能和抗氯离子渗透性能的影响,并通过分析硬化混凝土气泡结构参数揭示其提升机理。结果表明:单掺5%硅灰或复掺10%矿粉+5%硅灰可以明显改善喷射混凝土的长期强度稳定性及抗渗性,56 d抗压强度无倒缩,渗水高度分别降低至78、101 mm。三元复掺体系(10%粉煤灰+10%矿粉+5%硅灰)喷射混凝土的抗氯离子渗透性能最佳,其28、56 d氯离子扩散系数分别降低至6.4×10^(-12)、13.0×10^(-12)m^(2)/s。

掺氢天然气管道故障树分析及建模软件开发

针对掺氢天然气管道可能存在的风险与隐患,分析国内外各类管道失效数据,建立了掺氢天然气管道故障树,共包含10个子树和148个底事件,在掺氢管道失效库基础上采用C#程序设计语言开发了掺氢天然气管道故障树建模软件;应用建模软件对已建立的掺氢天然气管道故障树进行分析。软件计算通过行列法求解出最小割集共189个,其中一阶最小割集106个,二阶最小割集83个;采用双循环法得到148个底事件结构重要度。分析得出防腐措施是否正常工作以及自然灾害是影响掺氢天然气管道安全运行的重要因素。

应用型高校劳动教育与专业教育融合发展实践进路研究

应用型高校劳动教育与专业教育有机融合发展的价值体现是新时代贯彻落实立德树人教育理论的本质要求,是推动应用型高校高质量发展的内在需要。二者的融合存在机制不够完善、思想淡漠、师资不足等现实困境,需要从坚持“机制为要”强化融合顶层设计的引领力、强化“内容为王”提升融合资源内容的感染力、坚持“隐性为本”提升融合环境的浸透力、强化“科学为要”提升劳动教育与专业教育融合评价的导向性等四个方面构建实践进路,以更好推动劳动教育与专业教育的融合发展。

河北省麻醉专业住院医师规范化培训基地质量建设现状调查与研究

目的探讨河北省麻醉住培基地存在的问题,查找原因制定相应政策,为提升河北省麻醉专业住培质量提供指导依据。方法以河北省18家国家级麻醉专业住院医师规范化培训基地为研究对象,依据2021年国家麻醉专业住院医师规范化培训评估标准,采用统一编制,各基地采用专人填写问卷调查资料,包括各基地基本条件、师资管理、培训过程管理、培训质量管理、保障措施等,填写后由后台自行回收问卷。结果河北省18家国家级麻醉专业住院医师规范化培训基地年麻醉总量达标率为78%,基地亚专业麻醉例数未达标的比例为44%。住培基地麻醉科及疼痛门诊设备配备仪器达标率为89%。结论各麻醉专业基地应行动起来,进一步提升基地水准,加强住培建设内涵,制定确实可行的帮扶措施。

五育并举视域下高校劳动教育实践体系构建研究

党中央、国务院高度重视劳动教育。通过调研4所高校劳动教育实施情况发现,高校对劳动教育重视不够,系统性不强;劳动教育课程内容空泛,时代性略显不足;劳动教育资源开发不力,实效性欠佳;劳动教育校园氛围不浓,文化性不突出。高校要积极构建包括统筹协同机制、评价机制、课程建设体系、实践体系等在内的劳动教育实施体系,为学生德智体美劳全面发展提供全面支撑。

新时代党建引领基层社会治理创新研究

党建引领基层社会治理,深刻反映了中国特色社会主义的社会治理的本质特征和显著优势。党建引领社会治理创新,就是通过基层党建质量效能的释放融入来推动社会治理效能提升的社会治理实践过程。社会治理创新重点在于提高党领导下的基层社会治理工作的系统化、组织化、规范化水平,巩固和加强党对社会工作及基层社会治理的全面领导。要重点提升党建引领基层社会治理的整合力;推进党建引领智能化、精细化的基层治理方式创新;提高党建引领社区营造的水平。

30个杨梅品种果实品质分析与综合评价

【目的】评价不同杨梅品种果实品质的差异,建立杨梅果实品质综合评价体系。【方法】以30个杨梅品种为试验材料,对果实外观品质、内在品质和矿质元素指标进行测定和分析,并利用主成分分析法对30个杨梅品种果实品质进行综合评价。【结果】30个不同杨梅品种的果实各个品质指标之间存在较大差异,部分内在品质指标和矿质元素指标存在显著差异。综合相关性分析和主成分分析筛选出可溶性固形物(TSS)、可滴定酸、抗坏血酸(AsA)、苹果酸、总酚和硒(Se)矿质元素含量作为杨梅果实品质性状评价的核心指标。【结论】采用相关性分析和主成分分析综合评价方法可为优良杨梅品种筛选提供参考依据。

基于双峰谐振长周期光纤光栅的海水盐度传感器

为研制高灵敏海水盐度传感器,本文基于CO_(2)激光技术成功制备出一种工作在色散转折点(DTP)附近的长周期光纤光栅(LPFG)。首先,利用CO_(2)激光器在80μm细单模光纤上制备出工作在DTP附近的LPFG,证明了采用CO_(2)激光微加工技术制备较短周期LPFG的可能性。其次,通过调控CO_(2)激光器的制备周期,使高阶包层模式LP_(1,9)工作在DTP附近,从而显著提高了LPFG的折射率灵敏度。在双峰谐振增敏效应的作用下,当海水盐度从5.001‰变化到39.996‰时,光栅周期为115.4μm的双峰谐振LPFG平均灵敏度高达0.279 nm/‰。研究结果表明,本文制备的LPFG海水盐度传感器具有谐振损耗大和灵敏度高的优点,其在海水盐度监测领域具有较好的应用前景。

‘滁菊’叶部病害病原菌鉴定与化学防治

[目的]本文旨在明确‘滁菊’叶部病害致病菌并筛选出有效化学农药,以有效防治‘滁菊’病害的发生。[方法]采用组织分离法分离纯化病原菌,进行形态学鉴定、分子生物学鉴定与致病性测定,分析导致‘滁菊’叶部病害的主要病原菌,并采用平板毒力测定13种农药的抑菌效果,筛选有效药剂及防治浓度;采用叶片菌丝贴接法对盆栽‘滁菊’幼苗接种致病菌,进一步在盆栽活体幼苗上测定筛选药剂的防治效果。[结果]从‘滁菊’病害叶片分离的主要致病菌为交链格孢菌(Alternaria alternata)、长柄链格孢菌(Alternaria longipes)、细极链格孢菌(Alternaria tenuissima)。平板毒力测定结果表明,苯醚甲环唑·嘧菌酯对链格孢菌(CJ31、CJ4-1)菌丝生长抑制效果最好,己唑醇对链格孢菌(CJ3-1、CJ37)菌丝生长抑制效果最好,异菌脲对链格孢菌(CJ30)菌丝生长抑制效果最好,且EC 50值均低于7 mg·L-1。盆栽药效测定表明,异菌脲500倍稀释液和己唑醇3000倍稀释液对链格孢菌具有较好防效。[结论]导致‘滁菊’中心产区叶部病害的主要病原菌为链格孢菌,引起‘滁菊’的黑斑病。推荐将异菌脲、己唑醇、苯醚甲环唑·嘧菌酯作为‘滁菊’田间叶部病害防治的首选药剂。

基于双光栅和柱透镜的高分辨率近红外微型光谱仪

因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大不便于携带等问题,为此,提出了一种独特的基于双光栅和柱透镜的微型光谱仪结构,开展了理论和实验研究。相对于传统的微型光谱仪结构,新的设计主要有三个特征:使用光纤代替入射狭缝,以减少光能损失;采用双光栅将光束进行二次衍射;使用柱透镜以改变线阵CCD阵列表面的成像尺寸。首先,利用Zemax软件进行了光学设计和仿真分析,光谱范围为1525~1570 nm,光学系统结构在66 mm×40 mm×24 mm的体积范围内,光谱分辨率理论上达到0.2 nm,比未加柱透镜的结构提升了2.5倍。然后,根据理论分析,选购了合适的光电器件进行了系统封装,与匹配的电路模块结合,实现了微型光谱仪的光谱检测功能。光谱仪的光学系统安装在66 mm×40 mm×30 mm的体积范围内,实际测量的光谱分辨率为0.215 nm,与理论结果较为吻合。进一步地,搭建了一套基于该微型光谱仪的光纤光栅温度传感测量系统,该微型光谱仪作为信号解调仪,选择了四个中心波长分别为1534、1538、1542和1545 nm的光纤光栅作为传感器,温度在0~50℃范围内以1℃为间隔连续变化,最终实现了温度实时测量和信号解调,系统温度灵敏度分别达到9.58、9.68、9.69和9.6 pm·℃^(-1),验证了该微型光谱仪的高分辨率和高可靠性。研制的微型光谱仪的子组件可以固定在外壳上,系统内部无可移动元器件,体积小、分辨率高、稳定性好,可应用于其他诸如物质浓度分析、传感信号测量等需要高分辨光谱分析的场合。

NSCLC同步放化疗后中性粒细胞减少症风险预测

目的:探讨随机森林模型预测非小细胞肺癌(NSCLC)同步放化疗后中性粒细胞减少症的价值,以期为临床早期预测中性粒细胞减少症发生风险,制定相应干预措施提供参考。方法:选取2020年1月至2022年8月我院295例NSCLC患者,均接受同步放化疗,根据化疗后是否发生中性粒细胞减少症分为中性粒细胞减少症组(n=91)、非中性粒细胞减少症组(n=204),采用随机数字表法按照2∶1比例建立训练集和测试集,构建随机森林预测模型,受试者工作特征(ROC)曲线分析随机森林模型对中性粒细胞减少症的预测效能。结果:两组年龄、体重、化疗延迟、化疗方案剂量、同步放化疗周期、肠内营养支持、高血压、糖尿病、自身免疫性疾病、预防性应用长效粒细胞集落刺激因子(G-CSF)比较差异有统计学意义(P<0.05);化疗延迟、同步放化疗周期、肠内营养支持、年龄、化疗方案剂量、体重均为中性粒细胞减少症发生的影响因素(P<0.05);基于化疗延迟、同步放化疗周期、肠内营养支持、年龄、化疗方案剂量、体重的随机森林模型预测中性粒细胞减少症发生的ROC曲线下面积(AUC)为0.857,敏感度为80.00%,特异度为95.00%。结论:基于化疗延迟、同步放化疗周期、肠内营养支持、年龄、化疗方案剂量、体重的随机森林模型对于NSCLC患者同步放化疗后中性粒细胞减少症具有较高评估预测价值,临床可通过上述因素针对性制定干预方案,降低中性粒细胞减少症发生风险。

板栗WRKY基因家族鉴定及其在干旱胁迫下的表达分析

WRKY转录因子在植物生长和防御反应的调控中发挥着重要作用。为了探究WRKY基因家族在板栗抗旱中的功能,对板栗WRKY基因家族成员进行了鉴定,对其编码蛋白的理化性质、系统发育、结构等进行分析,并通过转录组测序和qRT-PCR技术分析其在干旱胁迫下的表达特征。通过生物信息学技术在板栗中共鉴定到65个WRKY基因家族成员,将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3组,其中Ⅱ组根据其结构和系统发育关系分为5个亚组。WRKY基因的结构和保守基序分析表明,外显子数目为1~7个,同一亚组的外显子数目和基序分布类似。WRKY基因保守结构域发生了一定的变异,包括WRKY七肽结构域的缺失,锌指结构的缺失,七肽结构域变异为WRKYGKK、WRKYGRK和WRKYGRK等。转录组测序数据表明,有4个WRKY基因家族成员在样品中没有表达,干旱胁迫诱导表达的WRKY基因家族成员表达量上调的有49个,而表达量下调的WRKY家族成员有11个。以上结果表明,板栗WRKY基因在对干旱胁迫的响应中发挥了重要作用。

共附生菌对绿潮浒苔作用的研究进展及应用

绿潮的迁移与大规模暴发,除了与藻体自身较强抗胁迫能力等生物学特性和海域环境条件有关外,也离不开藻际微生物的参与。微生物群落对藻类的生长、消亡等过程具有重要作用。不同环境条件下,浒苔共附生菌群落结构多样,对藻类的促进作用主要体现在藻体形态建成、生长、营养吸收以及光合作用等过程。在藻华发生过程中,能够帮助藻体高效吸收营养物质,促进藻类增殖,加剧绿潮的形成。因此,本文基于前人的研究成果,总结当前绿潮优势种浒苔共附生菌的研究现状,阐述浒苔共附生菌分离技术的建立过程,指出高通量测序等分子生物学技术对微生物群落结构与多样性分析的重要性,分析共附生菌对浒苔生长、繁殖、形态建成等生理特征和绿潮暴发的影响,探寻共附生菌在今后生产、生活中的应用价值,旨在为预测、防控绿潮暴发以及资源化利用开辟新思路。