基于差值有效值的智能录波器暂态同源比对算法研究

随着智能录波器的推广应用,现有的监测方法无法对继电保护装置采样的暂态数据进行有效监测。为了解决此问题,提高继电保护装置采样回路的在线监视能力,提出了一种基于差值有效值的智能录波器暂态同源比对方法。首先利用突变量查找方法,精确匹配在某一时间段智能录波器和保护装置采集的多个录波文件。然后从录波文件提取暂态数据,运用波形的一致性实现暂态数据对齐。最后根据暂态数据差值有效值的计算,进行数据精确比对,实现采样回路的监测及预警。通过实际电网的验证结果表明,所提出的暂态同源比对技术与实际工程贴合,智能录波器能有效对继电保护装置的采样值进行实时监测及预警,实现采样回路的实时监测,保证了电网的安全稳定运行。

基于保信主站的双重化配置继电保护装置录波同源比对研究

针对电力系统继电保护装置在正常运行工况下仍存在电流互感器中性线开路、相线断线、接线端子松动等不易判别的模拟量回路异常问题,本文提出基于保信主站对同一间隔双重化配置保护装置录波进行同源比对,以校验保护装置采样回路的准确性和可靠性。保信主站自动从子站采集录波简报,实时捕获双重化配置保护装置的录波文件进行比对分析,设置轻度异常和严重异常两级门槛定值,当波形比对特征值满足预设异常判据时,通过主站Web界面显示告警;Web界面支持自定义离线比对,便于问题追溯和排查。实例分析验证了同源比对策略的有效性,表明了其工程应用价值。

基于FDTW算法的故障录波数据智能比对方法

针对智能变电站保护装置故障录波文件无通道标识信息、难以与同源通道故障录波器录波文件相互对应的问题,提出一种基于快速动态时间规整(fast dynamic time warping,FDTW)算法的故障录波数据智能比对方法。首先,对各厂站提取的故障录波数据进行异常检测,确保故障录波文件中数据的质量。其次,利用拉格朗日插值法进行采样频率转换,解决保护装置与故障录波器采样频率不一致的问题。然后,利用欧氏距离对同源录波文件数据进行波形一致性对齐,以实现时钟同步。最后,使用FDTW算法对无通道标识信息的故障录波数据进行智能比对。算例分析表明,该方法能够对故障录波数据进行一致性处理,可以快速准确地计算待匹配录波波形的相似度,实现同源通道的录波数据匹配,具备较强的稳定性和实时性。

甘蓝种质资源根肿病抗性鉴定及CRa、Crr1a同源基因分析

利用来源于湖北长阳、陕西太白、河南新野3个地方的根肿病菌对22份不同甘蓝材料进行抗病性鉴定。采用同源比对的方法,对甘蓝基因组中的大白菜抗根肿病同源基因CRa和Crr1a进行分析;同时对不同抗、感根肿病甘蓝材料中的CRa和Crr1a同源基因序列进行了扩增、测序和比对分析。结果表明:供试22份甘蓝材料对3份根肿病菌存在较大的抗感差异,推测来源于3个地区的菌种可能不是同一个生理小种;筛选出的抗性品种BDH3、Chou hybride Tekila、SW-110、CGL-8、先正达品种、SW-109将来可用作根肿病抗源和抗性基因挖掘;在甘蓝7号染色体上存在3个预测基因为CRa的同源基因,分别是Bo7g107710、Bo7g107730和Bo7g107740,其中,Bo7g107730基因在抗病材料SW-110存在较大的序列变异,推测可能与根肿病抗性相关;在甘蓝3号染色体上存在1个预测基因Bo3g164040为Crr1a的同源基因,所分析的抗、感病材料中Bo3g164040基因序列一致性极高,没有发现与抗根肿病有关的位点,说明甘蓝中Bo3g164040基因可能没有根肿病抗性功能。

鲫体重和体厚相关的EST-SSRs标记筛选及同源基因分析

利用300个EST-SSRs标记对普通二倍体鲫(Carassius auratus)自交F2代的181个个体进行基因型检测,并对其体重、体厚两种经济性状进行单标记回归分析。Permutation检验(10 000次)结果显示,38个标记与所检测的经济性状相关,其中26个标记达到显著性相关(P<0.05),12个标记达到极显著性相关(P<0.01)。在38个相关标记中,有27个标记与体重相关,25个标记与体厚相关,14个标记与体重、体厚均相关。对同一标记的不同基因型之间进行多重比较,找到了与两种经济性状相关的基因型。将与性状相关的38个标记与斑马鱼(Da-nio rerio)基因组序列进行BLAST同源性比对,找到10条相似性高且功能已知的EST-SSRs序列(E<e-20)。其中,JE594与斑马鱼膜结合环指蛋白基因march7相似性高达95%,JE3165与斑马鱼肌盲蛋白基因mbnl1的相似性达78%,JE6996与斑马鱼促蛋白激酶的基因mapk10的相似性高达98%,JE4984与斑马鱼蛋白磷酸酶的基因ppp1cab相似性达84%。本研究筛选出了与鲫体重、体厚相关的EST-SSRs标记及基因型并找到了与鲫生长相关的候选功能基因,为鲫的分子标记辅助育种(MAS)及目标性状的遗传改良提供依据。

基于水稻粒长OsPPKL1基因的玉米同源基因的生物信息学分析

为弄清玉米中粒长基因的调控机制,采用生物信息学的方法,对水稻粒长基因OsPPKL1进行同源性分析。结果表明:玉米GRMZM2G070323和GRMZM2G148539基因是OsPPKL1的同源基因,分别位于第1染色体和第5染色体上;这2个基因的基因结构存在一定差异;玉米同源基因与OsPPKL1存在良好的共线性;这2个玉米基因与水稻粒长基因在蛋白质序列、理化性质、高级结构和表达部位等方面均表现出高度的一致性。

NDM-1的同源建模及其模型活性位点分析

近期研究发现的超级病原菌耐药的原因,是其含有一种特殊的金属内酰胺酶—NDM-1。采用计算生物学技术,通过分子建模、使NDM-1与其它金属β-内酰胺酶类相比对,探索NDM-1对于β-内酰胺类抗生素具有广谱的水解能力的分子机理,为相关新药的开发提供理论依据。将NDM-1序列用BLAST进行同源性搜索,挑选一些相似性较高的序列进行多序列比对的同源建模,对所得的模型进行评估。根据已知的VIM-2晶体结构,使计算的NDM-1模型活性位点与已知VIM-2金属酶结构进行比较分析;结果发现NDM-1在锌离子结合位点的几个关键的氨基酸残基,与VIM-2金属酶较为相似。同时活性位点附近的氨基酸残基的立体折叠结构也与VIM-2存在相似性。NDM-1水解谱的广泛性,可能在于活性位点附近一些氨基酸残基的差异,后者可通过改变空间结构,从而增加了NDM-1的水解活性。

离子束介导甘蓝全DNA转化拟南芥菜的分子分析

30 keV的Ar+离子束在1.5×1017 ions/cm2的注入剂量下介导外源甘蓝全DNA导入模式植物拟南芥菜,在94株转化当代植株中,有6株表型产生变异。以其中的一株(T-5)作为研究对象,用80条10碱基随机引物对该株和其子代变异株基因组作随机扩增的多态性DNA分析,引物S176 在T-5和其变异子代T-5-2中扩增出了相同分子量的变异新条带T-5S176-620。T-5S176-620的碱基序列和拟南芥菜基因组序列进行同源比对,结果表明该片段不属于拟南芥菜基因组,Southern杂交实验证明该片段来自供体甘蓝基因组。但是,根据T-5S176-620序列设计的引物不能从甘蓝基因组中扩增出预期长度的DNA片段,结合离子束介导外源全DNA转化的特点和过程,探讨了其中可能的机制。

“湘益”牌茯砖茶真菌的分离及鉴定研究

采用平板梯度稀释法对金湘益特制礼品茯砖茶中真菌进行了分离纯化和计数,获得2301、2401、3302、4304、5402等5种类型真菌,其中5402为优势菌,每克茶样中含量达4.98×106个,其余为非优势菌,数目相对较少。运用18S rDNA片段序列进行同源比对,结合形态学鉴定方法对其进行鉴定,表明菌株2301为产紫青霉(Penicillium purpurogenum)、2401为产黄青霉(P.chrysogenum)、3302为青霉(Peni-cillium sp.)、4304为酱油曲霉(Aspergillus sojae)、5402为蜡叶散囊菌(Eurotium herbariorum)。

棉花MAPKs家族成员的聚类分析

MAP激酶(促分裂原活化蛋白激酶)级联信号通路(MAPKs)由3种级联磷酸化的蛋白激酶MAPKKK、MAPKK和MAPK组成,在调控植物的生长发育、胁迫响应及抗病反应等过程中都起重要作用。为了全面了解棉花MAPK、MAPKK、MAPKKK家族各成员间的关系,进而研究和揭示MAPKs在棉花抗病、抗逆中的作用,利用已公布的雷蒙德氏棉和亚洲棉基因组数据,并从NCBI数据库中收集陆地棉的MAPKs氨基酸序列,运用生物信息学的方法对棉花(陆地棉、雷蒙德氏棉、亚洲棉)MAPK、MAPKK和MAPKKK家族的氨基酸序列进行了同源比对和聚类分析。结果表明:棉花MAPK家族具有特征性结构TEY磷酸化位点或TDY磷酸化位点,依据其氨基酸序列可划分为A、B、C和D族,其中TEY类包含A、B和C族,TDY类只包含D族;棉花MAPKK家族具有特征性保守区域S/T-X5-S/T和活性部位基序D(I/L/V)K,并依据其氨基酸序列也可将其划分为A、B、C和D族;棉花MAPKKK家族具有MEKK特征性保守区域G(T/S)PX(W/Y)MAPEV和Raf特征性保守区域GTXX(W/Y)MAPE(L/V),进而分为MEKK类和Raf类2组亚群。本研究梳理了棉花MAPKs中的MAPK、MAPKK、MAPKKK家族各成员间的关系,为进一步研究棉花MAPKs信号传导途径和揭示其在棉花抗病、抗逆中的作用提供了基础信息。

水稻羧酸酯酶基因OsCDAP的克隆及表达分析

羧酸酯酶是一大类水解酶家族,催化短链脂肪酸酯键水解,在植物中参与除草剂代谢、信号分子激活、植物胁迫响应等过程。前期通过感染黑条矮缩病水稻数字表达谱鉴定到一个在病毒侵染后表达明显上调的羧酸酯酶基因。本研究以水稻中花11为材料克隆了该基因,将其命名为OsCDAP。生物信息学分析显示,该基因属于羧酸酯酶家族,与烟草中羧酸酯酶Nthsr203J的相似性最高,可达95%。组织表达模式分析显示,该基因在水稻茎中表达量最高,且为赤霉素诱导表达,并受赤霉素合成抑制剂PAC的抑制。该研究为进一步解析羧酸酯酶基因功能奠定了基础。

苦荞粒重基因FtGW8的生物信息学分析

种子大小和重量是荞麦产量构成的关键因素。该研究基于水稻粒重基因GW8,对苦荞粒重基因进行了生物信息学分析,结果表明,苦荞粒重FtGW8基因CDS序列长768bp,编码的蛋白质包含255个氨基酸,分子量为27.97kD,等电点为9.5,属于亲水性蛋白,具有跨膜结构,与水稻GW8蛋白相似。预测FtGW8蛋白定位于细胞核内,其二级结构主要由α螺旋和无规则卷曲组成,预测的三级结构与二级结构基本一致。蛋白功能分析发现,FtGW8和水稻GW8蛋白均具有SBP功能域,表明其可能具有控制粒重的功能。该研究为苦荞粒重基因的克隆奠定了基础。

红曲菌产毒相关基因的克隆及序列分析

通过分子生物学软件,从产桔霉素相关的红曲菌cDNA消减文库中找出20个与桔霉素合成相关的差异序列,并用BLAST软件对这些序列进行同源比对,分析其功能。将消减文库中P5基因进行5’RACE后电子拼接获得的全长cDNA,再与其基因组DNA进行对比,从而获得完整基因结构并做特性分析,为筛选红曲菌中产桔霉素基因提供理论依据。

MicroRNA计算识别技术的研究进展

microRNA是近年来发现的长度约为22nt的非编码RNA，在动植物的多种生命过程中发挥着重要的调控作用。计算识别microRNA是目前发现新microRNA的有效途径，本文对计算识别microRNA的方法进行了总结，并对各类方法的思想、优点和局限进行了分析，最后探讨了进一步的研究问题。

新型脂肪酶基因的克隆与表达

目的通过同源比对筛选黑曲霉中新型活性脂肪酶。方法抽提黑曲霉基因组,依据从烟曲霉中获得的高活性脂肪酶基因序列,NCBI网站序列比对后搜索到与烟曲霉af1-1同源性较高的黑曲霉脂肪酶基因序列an1-1,设计引物进行PCR扩增,产物胶回收后连接至PMD18T载体,测序验证正确后将目的序列连接至表达载体PET28a,转化Escherichia coli BL21(DE3)中表达和测定活性。结果克隆了一种来源于黑曲霉新型脂肪酶基因an1-1,15℃表达条件下主要为可溶性表达,对C4底物(对硝基苯酚丁酸酯)活性达2365 U/L。结论同源序列比对能有效提高筛选效率,并从黑曲霉中筛选到一种新的脂肪酶基因,在大肠杆菌中可高表达并具有生物学活性。

理性设计提高β-葡萄糖醛酸苷酶的热稳定性

采用同源序列比对策略和脯氨酸效应的设计策略,以同源建模的三维结构为基础,结合定点突变技术,对重组产紫青霉β-葡萄糖醛酸苷酶(PGUS-E)进行理性设计,获得了2个热稳定性明显提高的突变体PGUS-E I130V和PGUS-E G280P,再将突变位点进行组合获得突变体PGUS-E I130V+G280P。相比PGUS-E,PGUS-E I130V、PGUS-E G280P和PGUS-E I130V+G280P在60℃下的半衰期T1/2分别比原始酶的23 min提高3.5倍,5倍和5.5倍,达到82 min,117 min和128min。突变体的动力学参数Kcat/Km值分别为1.534×107 mol-1·L·min-1,1.368×107mol-1·L·min-1和1.283×107 mol-1·L·min-1,与原始酶(1.316×107 mol-1·L·min-1)接近,对底物的亲和力基本不变。结果表明在蛋白质构象不稳定的区段中引入脯氨酸,以及在相应位置引入嗜热菌的氨基酸,均可提高蛋白质热稳定性。

玫烟色棒束孢几丁质酶基因部分序列的克隆及分析

为了得到玫烟色棒束孢几丁质酶基因的保守区域,根据GenBank中几丁质酶基因的同源性序列设计简并引物,采用DNA和RNA分别作为模板扩增玫烟色棒束孢的几丁质酶保守区域。结果表明,DNA扩增的含有3个内含子,RNA扩增的不含内含子;所得到的氨基酸序列具有几丁质酶18族的典型特征,即1个酶作用活性位点和几丁质结合区。

生物信息学技术与新基因的研究

0引言 新基因的克隆化无异是生物医学领域创新知识源泉的重要组成部分.这一任务,不仅是人类基因组计划(HGP)的核心内容,同时也是后基因组计划(post-HGP)的重要内容.

全基因组小麦PPR基因家族鉴定及表达分析

旨在筛选对二系杂交小麦杂交种具有育性恢复功能的PPR(Pentatricopeptide repeats)基因,以期进一步研究PPR基因的功能及调控机制。通过对小麦全基因组数据进行生物信息学分析,获得了1351个小麦PPR成员,并对该基因家族进行了染色体定位与分布分析及进化树构建。通过与已报道的水稻育性恢复基因进行同源比对分析,候选了23个育性恢复相关PPR基因。进一步对高、低2种不同类型恢复系、不育系及杂交种减数分裂期幼穗取样,对23个育性恢复相关PPR基因进行实时荧光定量PCR表达模式筛选鉴定。结合结实率等重要农艺性状表型分析发现,4个PPR基因在高恢复系杂交组合中表现出了明显的超亲表达模式,相应地,这4个基因在低恢复系杂交组合中基本呈现低亲的表达模式。初步确认了4个可能参与调控二系杂交小麦杂交种的育性恢复基因。