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摘要： Gene transcription refers to the process in which coding regions on the genome are copied into mRNA molecules through complex cellular mechanisms. This process is regulated through mechanisms that are encoded in the genome and are activated by cellular signals, enzymes, and proteins. Transcriptional regulation often involves a class of proteins called transcription factors regulating other genes. Although we have a limited understanding of regulatory mechanisms and associations in human and other species, discerning such characteristics of transcriptional regulation is of paramount importance in systems biology. The recent advancements in experimental techniques for high throughput measurements of cellular processes and their molecular signatures have led to increasingly growing biological databases including various ``omics" datasets. These resources give rise to the emergence of novel computational models in systems biology that aim at understanding the genome of human and other species from data. These efforts include the development of data-driven methods for modeling transcriptional regulation using omics datasets. The general goal of such studies is to understand regulatory mechanisms and molecular interactions that drive transcriptional regulation. In practice, both the predictive accuracy and interpretability of these quantitative models are crucial to improve their efficacy. Especially, interpretability of the model is a key factor in various applications, from learning mechanistic regulatory insights to inferring causal regulatory relationships. This thesis is focused on the applications of interpretable computational models in learning and simulating transcriptional regulatory systems. In this Ph.D. thesis, I develop novel interpretable machine learning models for studying transcriptional regulations from two aspects: (1) learning biophysically-consistent regulatory mechanisms, (2) inference of causal regulatory associations. The first aspect of the study

关键词： 2,4,6-三氯苯酚   光催化剂   石英空心光纤   氯离子吸附剂   石英光纤布   耦合  

摘要： 为了实现2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)废水快速降解和氯离子去除,构建了光催化与离子交换吸附耦合系统。该系统由钌(Ru)、钼(Mo)双金属掺杂单晶体BiVO_(4)涂覆光催化石英空心光纤束和ZnAl-LDH-NO3涂覆石英光纤布构成。研究发现:RuO_(2)/Mo-BiVO_(4)光催化剂具有粒径小且呈多孔不规则多面体结构,有助于提高光催化剂比表面积,促进光电转换及电子转移,同时Ru和Mo掺杂可有效地抑制光生电子-空穴复合,促进氧化活性物质(·OH和·O-2)产生,提高BiVO_(4)光催化活性;RuO_(2)/Mo-BiVO_(4)涂覆光催化空心光纤束6 h对200 ml、80 mg/L 2,4,6-TCP去除率达到62.4%,是BiVO_(4)涂覆光催化空心光纤束的1.56倍。在pH为6.2、温度为35℃时,单独RuO_(2)/Mo-BiVO_(4)涂覆光催化空心光纤束6 h对2,4,6-TCP去除率提升至74.2%、COD去除率达到43.1%、脱氯率达到40.3%(液相氯离子浓度达到443.2μmol/L)。光催化与离子交换吸附耦合系统6 h对2,4,6-TCP、COD和氯离子去除率分别达到91.1%、53.8%和98.1%。

关键词： 抗生素抗性基因(ARGs)   污水处理厂   工业废水   宏基因组   传播机制  

摘要： 污水处理厂是向水环境中传播抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的热点。与城镇污水相比,工业园区废水成分复杂、污染物浓度高,更有利于ARGs的增殖和扩散。为探究不同类型废水环境的ARGs组成特征和潜在的传播风险,采用宏基因组学技术分别对城镇生活污水处理系统(W1-SD)、工业园区废水处理系统(W1-SI)和2个城镇综合污水处理系统(W2-LH1和W2-LH2)进行取样调查。结果显示,多重耐药类、磺胺类、氨基糖苷类和杆菌肽类抗性基因是废水环境中的主要耐药类型,Ⅰ型整合子、转座酶基因等可移动遗传元件(MGEs)对sul1、aadA和ereA等基因亚型的增殖扩散发挥了关键作用,通过序列分型发现质粒型ARGs的相对丰度更高,尤其是在进水样品中,氨基糖苷类和磺胺类等抗性基因是主要的质粒型ARGs;污水处理过程削减了ARGs多样性,且经过二次沉淀工艺,ARGs丰度均明显降低,但在W1-SI和W2-LH2中,后续的深度处理工艺又使ARGs丰度升高;与城镇污水处理系统相比,W1-SI的ARGs组成更为稳定,最终排水中富集了较高丰度的质粒型ARGs,同时识别到了高频率的潜在水平基因转移事件和2条携带多种抗性基因的重叠群序列(contigs),表明工业园区废水排放具有更高的ARGs传播风险。本研究丰富了不同类型废水环境耐药基因组的已有认知,为有效管控废水排放特别是工业园区废水排放的健康风险提供了科学依据。

关键词： 基因组学   医学   数据库   大数据  

摘要： 在高通量基因检测和信息技术的加持下,医学基因组学的大数据构成了精准医学的基础工程,推动了人类在分子层面上深入认识疾病和健康的进程。通过分析医学基因组学的大数据及其数据库的功能、作用和特点,阐述其对医疗及健康产生的重大影响及以安全、规范、有益的方式推进和使用的必要性。

关键词： 生物技术   沙化土壤修复   微生物修复技术   生态恢复  

摘要： 人为干扰、干旱及半干旱气候的加剧,导致我国土壤沙化问题日益严重。常规的沙化土壤修复方式包括物理法、化学法和生物法,其中生物技术方法日益受到关注并成为当前科研和应用热点。通过阐述国内外植物修复、微生物修复、改良剂修复在沙化土壤改良过程中的重要作用及最新研究进展,分析了生物技术在改良沙化土壤应用中的不足和改进措施。建议结合生物信息学、组学等深入了解植物、微生物、改良剂、土壤之间的相互影响及机理;筛选、驯化培育出高效、抗逆性强的微生物、植物资源;建立健全沙化土壤监测体系用于沙化土壤的改良与修复。

关键词： 信息科学   计算机仿真技术   计算生物学   数学建模   生物数据   基因组学   行为学   蛋白质组学  

摘要： 生物信息学将生物与数学、计算机进行了有效结合,主要通过综合运用数学和信息科学等多领域的方法和工具对生物信息进行获取、加工、存储、分析和解释,来阐明大量生物数据所包含的生物学意义,研究重点主要体现在基因组学和蛋白质组学两方面。计算生物学是生物学的一个分支,是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术等,用于生物学、行为学和社会群体系统的研究的一门学科。

关键词： 离子交换膜   新课标理念   电化学装置   选择透过性   离子选择性   定向迁移   电解池   原电池  

摘要： 电化学题目是近几年高考试题中的考查热点.在电化学装置中涉及离子交换膜的试题,深入考查学生对原电池和电解池工作原理的认识,很好地体现了新课标理念.本文结合典型例题对涉及离子交换膜的题型进行分类例析,以供学生复习参考.离子交换膜又称为离子选择透过性膜,常见的类型有阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜等.离子交换膜的作用是使离子选择性定向迁移,以平衡整个溶液的离子浓度或电荷,防止副反应的发生,避免影响所制取产品的质量,也可以用于物质的制备、分离、提纯等.

关键词： 导电橡胶   专利介绍   有机配体   离子交换   微波法   MOF   氧化法   类似物  

摘要： 一种基于叶绿素有机配体制备导电橡胶的方法申请公布号:CN 115678125A申请公布日:2023年2月3日申请人:台州环新橡塑科技有限公司、东南大学发明人:杨杰、陈仁芳、张一卫等本发明介绍了一种基于叶绿素有机配体制备导电橡胶的方法。首先通过离子交换-甲基氧化法,将叶绿素制备成具有高分布羧基结构含铁叶绿素类似物。然后采用微波法通过镍盐与含铁叶绿素类似物上的羧基配位形成Fe-Ni金属-有机骨架材料(MOF),再部分热解成碳纳米管(CNT),形成Fe-Ni MOF-CNT复合材料。

关键词： 低共熔溶剂   食品工业   提取   检测   增塑   生物技术  

摘要： 作为一种新型的绿色溶剂,低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)具有无毒、制备简单、生物降解性高、100%原子利用率等优点。随着对低共熔溶剂研究的不断深入,其在食品工业中的研究日趋广泛。该文概述低共熔溶剂的制备方法,综述近年来低共熔溶剂在提取分离功能因子、分析检测有毒有害物质、食品包装和生物技术等食品工业中的应用,旨在为低共熔溶剂的进一步深入研究和产业化奠定基础。