基于必需基因数据库的微生物必需基因的分析

维持某种生物细胞生长所必需的基因被称为是这个物种的必需基因．这些基因组成了该物种生存所需要的最小基因集合．本文构建了必需基因数据库（DEG）以及探索必需基因数据库的可能应用，应用Z曲线方法分析了枯草杆菌（Bacillus subtilis）中必需基因和非必需基因的核苷酸分布，并且通过蛋白质序列比对的方法对大肠杆菌（E．coli K12）的必需基因进行理论预测，同时分析了大肠杆菌基因组当中必需基因的功能分类，探讨了通过序列比对的方法确定微生物必需基因的可行性．     

细菌水平基因转移所面临的现实与挑战

水平基因转移对细菌遗传物质进化的影响是存在争议的.本文着重从水平基因转移的进化思想和水平基因转移在进化方面的重要性,特别是在原核细胞进化方面作一综述.首先,阐述水平基因转移在细菌物种进化中的进程;其次,阐述水平基因在不同的进化阶段的范围或广度,此外,讨论重建（或改造）旧的系统发育树关系在面临水平基因转移的可行性;最后,讨论水平基因转移是如何适应新的达尔文进化论学说的,而且需要一种新的进化论去诠释细菌物种的进化机制,水平基因转移就是其中一个很重要的原因.     

HVTG非必需基因区鉴定及含MDVgB基因重组病毒的构建

以火鸡疱疹病毒（ＨＶＴ）约８．０ｋｂ的ＢａｍＨＩ ＤＮＡ克隆片段中的ＢａｍＨＩ ＨｉｎｄⅢ亚克隆片段为同源序列,将大肠杆菌β－半乳糖苷酶（ＬａｃＺ）基因作为报告基因,通过同源重组,获得了表达ＬａｃＺ基因产物的重组ＨＶＴ（ＬａｃＺ－ｒＨＶＴ）。经本内,体外传代表明重组病毒中的ＬａｃＺ基因表达稳定,同时证明该亚克隆片段属于ＨＶＴ复制的非必需基因。在此基础上,将Ｉ型马立克氏病毒（ＭＤＶ）糖蛋白Ｂ（ｇＢ）     

接合转座子Tn916的水平基因转移

水平基因转移（HGT）极大地提高了细菌物种对环境的适应性,促进了细菌的进化.原核生物通过水平基因转移获得的基因片段为基因岛（GEIs）.接合转座子（CTns）则是一种常见的可移动基因岛,通过接合进行水平基因转移,并主要传播抗生素抗性.该文介绍与讨论了一种发现较早,且被广泛研究的接合转座子Tn916的重组、接合转移和调控模块,阐述了这类接合转座子的一般结构、转移机制和影响.     

杨树泛基因组构建与基因组变异分析

【目的】杨树是重要的速生用材、生态防护和碳汇造林树种,也是林木遗传研究的模式树种。开展杨树泛基因组构建与基因组变异分析,可为杨树精准育种和林木泛基因组研究提供理论先导。【方法】 以公开发表的高质量杨树基因组序列为基础,分析不同类型的序列变异,总结变异特征,并构建基于基因和图形结构的杨树泛基因组。【结果】 本研究收集到8个杨属树种和3个二倍体或三倍体杨树杂交品种的基因组序列,3个杂交品种包含7个单倍型亚基因组序列,较好地代表了杨树4个组派的基因组特征。分析结果表明,杨树基因组间存在较多大的结构变异。在基于基因的泛基因组中,共线核心基因、非共线核心基因、次核心基因、非必需基因、特异基因占比分别为12.5%、34.9%、31.4%、16.5%、4.7%。其中,非必需基因在功能上具有较高的多样性。以基因组序列变异为基础构建杨树图形结构泛基因组,大幅提升2代测序数据的变异检测效果。通过泛基因组变异热点分析,鉴定出2个与物候关联的基因位点。【结论】 杨属基因组中存在大量染色体重排,进而增加了基因调控的多样性。杨树组/派间的基因组结构变异可能与物候适应存在关联。基于林木基因组序列的复杂性,在林木泛基因组研究中应注意基因组整合范围与研究目标相匹配,结合基因泛基因组和图形结构泛基因组结果,综合解析林木的遗传变异规律和物种演化特征。     

铀尾矿氡析出率的Hurst指数与分形特征

铀尾矿氡的析出是一个重要的环境问题.通过室内实验测定了铀尾矿氡析出率随时间的变化,结果表明尾矿中氡析出率随时间呈现明显的非周期振荡变化.应用R/S方法对所获得的氡析出率时间序列数据进行了分形分析,其整个时间序列数据的Hurst指数为0.83,分维值为1.17.移动Hurst指数在大多数情况下位于0.5-0.8之间,实验后期的Hurst指数部分位于0.5以下,表明铀尾矿氡析出率长期趋势不满足随机游走理论,氡析出率具有长期记忆性,但是短期记忆性不显著.尾矿中氡的析出是一个确定性的混沌动力学过程.     

环境细菌遗传多样性分析的基因标签串测序法

把研究真核细胞表达基因种类和水平的基因标签串测序法引入环境细菌遗传多样性分析,选择细菌６Ｓ核糖体ＲＮＡ基因（ｒＤＮＡ）内０２６碱基对高变异区段为该基因变异类型的标签,连接成标答中并测序,用标签类型、频率和２多样性指数等参数在分子水平上分析环境细菌遗传多样性,建立了环境细菌遗传多样性分析的基因标签串测序法,该方法在分析环境隐含遗传多样性、提示污染生物学效应和评价环境质量等方面有的应用价值。因使用共同     

奇蹄目核糖核酸酶基因超家族(RNASE A)的分子进化研究

为深入认识核糖核酸酶基因超家族(RNASE A),以奇蹄目的家马、驴、野马和白犀牛为研究对象,分析RNASE A序列、鉴定真假基因、预测等电点及构建系统发育树.结果揭示每个物种的RNASE A序列数并不相同,RNase4在该研究物种分歧之前发生1次基因复制,其中1个拷贝保留功能,另外1个拷贝发生假基因化并在不同物种中有不同程度的保留或丢失,而RNase2/3和RNase7/8经历"基因分拣"进化模式.另外,典型的RNASE A序列特征在RNase9—13中发生变异,揭示RNase9—13可能丢失核糖核酸酶活性而具有其他新功能.总之,该研究系统探讨了奇蹄目RNASE A的分子进化,增加了该基因超家族研究的多样性,为更加深入开展RNASE A研究提供了基础.     

无蹼壁虎EMC3基因cDNA全长克隆与进化分析

为了探究无蹼壁虎(Gekko swinhonis)EMC3基因(命名为GsEMC3)的序列特征，了解GsEMC3蛋白的结构和功能，探讨GsEMC3蛋白与其他物种EMC3蛋白的进化关系，采用SMART RACE技术克隆获得了GsEMC3的全长cDNA序列，通过信息学分析阐明了GsEMC3基因的序列特征以及GsEMC3蛋白的结构和功能，系统发育和选择压力分析研究了GsEMC3的进化特征. GsEMC3基因的cDNA全长为1 023 bp，包含1个786 bp的开放阅读框，基因编码1个含261个氨基酸的多肽. GsEMC3蛋白的相对分子质量约为30.074×10³，理论等电点为5.57.生物信息学分析表明，无蹼壁虎GsEMC3为疏水性非分泌型蛋白，有2个跨膜区，可能是一个动态定位的蛋白，无信号肽，直接在细胞内发挥作用.其分子量与已知的其他物种的EMC3蛋白相近. GsEMC3蛋白含有1个DUF106结构域，二级结构包含12个α-螺旋、1个β-折叠、13个无规则卷曲.系统发育分析表明，无蹼壁虎GsEMC3蛋白序列与美国短吻鳄(Alligator mississippien...     

基于分形理论的复旦人民币汇率指数的预测分析

运用R/S分析法和Hurst指数对复旦人民币实际有效汇率指数的结构特征进行分析,发现市场具有状态持续性和分形分布的特征;同时建立分形插值模型描绘其在一段时间内的变化规律,并预测短期内的指数走势,发现与原数据走势基本一致,且其平均标准误差仅为2.618%.结果表明,运用Hurst指数来估计垂直比例因子和利用分形插值模型预测复旦人民币汇率指数均是可行的.     

DNA序列的非线性分析

以10条真菌DNA序列为原始数据,根据序列CGR游走点的弧度值将DNA序列转换成相应的时间序列.对转换后的时间序列进行多重分形Hurst分析,10条DNA序列均具有长期记忆性;通过对表征系统混沌性质的3个统计特征量:关联维数、Kolmogorov熵和最大lyapunov指数的分析表明,10条DNA序列均呈现出混沌特性,说明DNA序列中的长期记忆性与混沌特性存在一定的对应关系.     

钻孔应变观测数据的分形特征研究

形变观测数据是地震监测预报和地球科学研究重要数据源,其中环境干扰排除、地震震例等异常数据的检测是形变观测数据推广应用的关键内容。本文针对形变观测数据中的钻孔应变观测数据,通过计算绘制功率谱图,研究其Hurst指数与盒维数分形特征,实现对观测数据中地震事件等异常数据的检测。实验结果表明钻孔应变观测数据符合1/f分布,其具有长时间记忆的分形特征,Hurst指数与分形盒维数变化都凸显出了地震等异常数据。随着信噪比的下降,钻孔应变观测数据的Hurst指数呈现下降的趋势,其盒维数呈现增加的趋势,进一步证实了Hurst指数与分形盒维数之和为2的关系,而它们的变化较大,表明具有较弱的抗噪能力。本文的研究结果可为地震研究提供理论基础。     

The complete DNA sequence of yeast chromosome III.

The entire DNA sequence of chromosome III of the yeast Saccharomyces cerevisiae has been determined. This is the first complete sequence analysis of an entire chromosome from any organism. The 315-kilobase sequence reveals 182 open reading frames for proteins longer than 100 amino acids, of which 37 correspond to known genes and 29 more show some similarity to sequences in databases. Of 55 new open reading frames analysed by gene disruption, three are essential genes; of 42 non-essential genes that were tested, 14 show some discernible effect on phenotype and the remaining 28 have no overt function.     

Protein dispensability and rate of evolution.

If protein evolution is due in large part to slightly deleterious amino acid substitutions, then the rate of evolution should be greater in proteins that contribute less to individual fitness. The rationale for this prediction is that relatively dispensable proteins should be subject to weaker purifying selection, and should therefore accumulate mildly deleterious substitutions more rapidly. Although this argument was presented over twenty years ago, and is fundamental to many applications of evolutionary theory, the prediction has proved difficult to confirm. In fact, a recent study showed that essential mouse genes do not evolve more slowly than non-essential ones. Thus, although a variety of factors influencing the rate of protein evolution have been supported by extensive sequence analysis, the relationship between protein dispensability and evolutionary rate has remained unconfirmed. Here we use the results from a highly parallel growth assay of single gene deletions in yeast to assess protein dispensability, which we relate to evolutionary rate estimates that are based on comparisons of sequences drawn from twenty-one fully annotated genomes. Our analysis reveals a highly significant relationship between protein dispensability and evolutionary rate, and explains why this relationship is not detectable by categorical comparison of essential versus non-essential proteins. The relationship is highly conserved, so that protein dispensability in yeast is also predictive of evolutionary rate in a nematode worm.     

连续小波变换法分析核酸序列的长程相关性

提出了基于连续小波变换的检测核酸序列长程相关性的新方法。利用小波变换来观察序列，再用分数布朗运动建立数学模型，计算Hurst指数，并以此来衡量序列的长程相关性。最后发现在同一个基因内，外显子序列的Hurst指数明显小于内含子序列，此特征是这两种序列的显区别。     

上海股票市场非线性和状态持续性的R/S分析

对近年来上证综合指数的收盘价进行R/S分析,揭示了上海股票市场波动的非线性、状态持续性和非周期性循环,并分段重新估计Hurst指数.结果为Hurst指数大于0.5,隐含今天的事件确实影响明天.通过双重对数图发现上证股市存在一个195d的非周期循环,表明Hurst指数在证券投资中有一定的参考价值,对长期的投资决策可以发生影响.     

高速公路交通流的分形特征实证分析

高速公路交通流演化分形特征的研究有助于深刻理解高速公路交通系统的内在演化规律, 为高速公路交通流的预测和控制提供理论依据. 本文利用统计学方法和复杂网络可视化技术对高速公路交通流的分形特征进行实证分析. 首先, 利用重标极差法计算了交通流时间序列的Hurst指数和V统计量, 发现不同时间标度下高速公路交通流时间序列的Hurst指数都大于0.5, 并且V统计量曲线有上升趋势, 说明高速公路交通流时间序列具有自相似性和长程相关性; 然后, 根据可视算法, 将高速公路交通流时间序列转化为复杂网络, 计算网络的拓扑参数, 发现网络的度分布均呈幂律分布, 表明该网络为无标度网络, 进一步揭示高速公路交通流时间序列为分形序列. 同时发现网络的平均路径长度随网络规模的增大呈对数增长, 说明网络具有小世界特征. 实证分析的结果对高速公路交通流量预测中时间标度的选择和预测长度的确定有重要的参考价值. 本文的研究可以为揭示高速公路交通流演化的复杂性提供新的思路和方法.     

我国证券市场波动的Hurst指数

证券市场的波动不服从布朗运动,而服从分数布朗运动。Hurst指数是描述分数布朗运动的重要指标。利用R／S分析方法计算出我国证券市场收益率序列的Hurst指数为0.68。从而说明甸证券市场的波动具有明显的持久性。     

矿井瓦斯涌出量时间序列的分形特性分析

应用分形论中的R/S分析法对矿井瓦斯涌出时间序列进行分析。计算了时间序列的赫斯特指数、概率分布分形维数和轨迹分维数。讨论了它们在矿井瓦斯涌出预测中的指导意义。计算结果表明正常情况下矿井瓦斯涌出量的变化趋势具有很好的持久相关性，可以用分形论对其作出趋势预测；而发生火灾时，持久相关性不明显。但两种状态下的概率密度分布都满足分形分布；时间序列轨迹都具有明显的分形特性。     

多重分形在日韩汇率市场中的应用

汇率是国际贸易中非常重要的调节杠杆,是反映一国经济稳定程度的指标.在经济全球化的今天,汇率的波动直接影响着一系列金融市场的重大问题,探讨汇率的波动性及相关性对生产生活实际有重要作用.在对多重分形理论及多重分形方法改进和完善的基础上,对国际汇率进行了实证研究,主要内容如下:1)利用多重分形消除趋势交叉波动分析(Multifractal Detrended Cross-Correlation Analysis,简称MF-DCCA)方法对汇率的互相关性进行定量描述,求出多重分形广义的Hurst指数h(q),我们发现h(q)随q的变化而变化,也就是说汇率的相关性是非线性的,呈现多重分形的特性;2)基于滑动窗的方法分别计算单个序列和两个序列之间的普通Hurst指数随时间变化对应值,观察普通Hurst指数随着时间的演化特点,发现JPY/USD与KRW/USD时间序列各自的Hurst指数在0.5附近游走,而JPY/USD-KRW/USD的Hurst指数更多时候大于0.5,这说明两条汇率时间序列的波动具有很强的相关性.