留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

优先发表

优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章。这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。本栏目内容 尚未正式出版,未经编辑部许可,不得转载。
研究论文
甘南州不同地区黄帚橐吾型退化高寒草地的植物群落结构变化
贺晓倩, 金辉, 许欣欣, 杨晓燕, 华翠平, 袁越, 晏祖花, 彭雪枫, 任玉泊, 刘静怡, 秦波
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260149
摘要:
  目的  明确甘南藏族自治州高寒草地在黄帚橐吾Ligularia virgaurea扩张驱动下的植物群落逆向演替规律,揭示毒草型退化草地的群落结构与功能变化特征。  方法  以夏河、碌曲、玛曲三县境内典型黄帚橐吾型退化高寒草地为研究对象,设置未退化、轻度退化、中度退化、重度退化4个退化梯度,采用野外植被样方调查与数量生态学分析方法,系统探讨不同退化阶段群落结构、物种多样性及生物量的变化规律。  结果  随着退化程度加剧,禾本科Poaceae、莎草科Cyperaceae等优良牧草优势度显著下降(P<0.05),群落优势地位逐步被黄帚橐吾取代;群落物种多样性表现出明显空间异质性,夏河和玛曲样地的Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数多在轻度或中度退化阶段最高,碌曲样地则在轻度退化阶段最低,物种丰富度在轻度或中度退化阶段总体显著高于其他梯度(P<0.05)。地上总生物量在3个研究区均以重度退化阶段显著最高(P<0.05),剔除黄帚橐吾后,夏河、玛曲样地未退化阶段生物量最高,碌曲样地以轻度退化最高,且优良牧草生物量均在未退化阶段达到峰值。地下生物量变化存在区域差异,夏河、碌曲样地地下生物量在重度退化阶段最低,玛曲样地则以重度退化阶段最高。  结论  黄帚橐吾扩张是驱动甘南高寒草地群落逆向演替、形成毒草型退化的关键因子,可为区域毒草型退化草地的生态修复与近自然群落重建提供科学依据。图3表4参42
栽培模式对金线莲表型与金线莲苷质量分数和叶片非绿色呈色影响
李薇, 夏妍姝, 张婉祺, 赵利, 李水坤, 王红珍
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260170
摘要:
  目的  组织培养、林下种植、大棚种植是金线莲Anoectochilus roxburghii的3种主要栽培模式,但对金线莲苷积累及叶片呈色的影响尚不明确。本研究旨在阐明这3种栽培模式对金线莲表型和品质的影响。  方法  通过宏观、微观表型观察和测定,分析栽培模式对金线莲表型的影响;采用叶片颜色观察、数字化与代谢组分析栽培模式对金线莲叶片呈色的影响;利用高效液相色谱-蒸发光散射检测器结合代谢组学分析栽培模式对金线莲苷积累的影响。  结果  3种栽培模式下金线莲单株生物量、茎长、茎直径、叶片面积和根长是区分不同栽培模式金线莲的重要表型指标。茎段纵切面及叶下表皮微观结构分析表明:细胞形态、大小及排列方式的差异是造成茎长、叶面积差异的核心原因。金线莲叶片呈色具有栽培模式特异性,并呈“上深下浅”模式,其中,林下苗叶片颜色最深,大棚苗次之,组培苗最浅。叶片颜色是鉴别3种栽培模式金线莲的核心表型指标。槲皮素及其衍生物、山奈酚及其衍生物等9种代谢物积累模式与颜色表型一致,其中,6种代谢物积累模式与叶片颜色数值呈显著负相关(P<0.05),是金线莲叶片呈色的主要色素。3种栽培模式金线莲中均未检测到金线莲苷差向异构体,金线莲苷主要积累于金线莲地上部分,质量分数从高到低依次为林下苗、组培苗、大棚苗。  结论  林下栽培模式可同步提升金线莲生物量、叶片色泽与金线莲苷质量分数,是优质优色金线莲精准栽培的优选模式。图5表5参31
黄土高原不同林分密度油松人工林林下灌木层和草本层组成及多样性差异特征
王晨阳, 毕华兴, 王武, 黄智妍, 苗铭轩
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260332
摘要:
  目的  明确林分密度对黄土高原油松Pinus tabuliformis人工林林下灌草群落组成及多样性格局的分层(灌木层、草本层)影响。  方法  以低密度(800株·hm−2)、中低密度(1 200株·hm−2)、中密度(1 600株·hm−2)、中高密度(2 000株·hm−2)、高密度(2 400株·hm−2)等5种密度油松人工林为研究对象,调查林下灌木层和草本层物种组成,计算物种重要值、α多样性和β多样性,并结合主坐标分析(PCoA)、置换多元方差分析(PERMANOVA)等方法,探讨不同密度林下灌草群落组成的差异特征。  结果  随林分密度升高,林下灌木层和草本层优势种均发生变化,灌木层由低林分密度下的沙棘Hippophae rhamnoides、文冠果Xanthoceras sorbifolium逐渐转变为中高林分密度下的拧条锦鸡儿Caragana korshinskii、蒙古莸Caryopteris mongholica和蕤核Prinsepia uniflora,草本层则由西山委陵菜Potentilla sischanensis、风毛菊Saussurea japonica逐渐转变为长芒草Stipa bungeana、白莲蒿Artemisia sacrorum和草木樨状黄芪Astragalus melilotoides。灌木层α多样性整体在中低密度林分下较高,Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数分别为1.34、1.63、0.80和0.98,之后随林分密度升高而下降;草本层α多样性随林分密度增加呈先升高后降低趋势,并在中密度的林分下达到最高,Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数分别为2.44、2.51、0.91和0.97。不同密度下灌木层和草本层群落组成均发生显著分化,β多样性差异主要来源于物种周转组分,灌木层物种替代强度随林分密度升高总体增强,在中高密度和高密度的林分间最明显,草本层物种替代则主要集中在低密度和中低密度的林分中;物种对β多样性的贡献率(SCBD)表明,灌木层组成分异主要与蒙古莸、拧条锦鸡儿、文冠果、蕤核和胡枝子Lespedeza bicolor等物种重要值变化有关,草本层组成分异主要与西山委陵菜、长芒草、毛连菜Picris hieracioides、甘草Glycyrrhiza uralensis、委陵菜Potentilla chinensis、香青兰Dracocephalum moldavica、硬质早熟禾Poa sphondylodes和草木樨状黄芪等物种重要值变化有关。  结论  中低密度和中密度林分较有利于维持油松人工林林下灌草群落多样性,其中中低密度林分更有利于灌木层多样性维持,中密度林分更有利于草本层多样性维持。图3表4参32
供需视角下杭州都市圈社会-生态安全格局演变及优化
王贵卫, 张怡婧, 朱灿, 陈思如, 黄奕婷, 俞昕恬, 蔡越, 邵锋
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260186
摘要:
  目的  将生态系统服务供需纳入生态安全格局,为揭示生态过程与社会活动之间的动态联系提供新途径。  方法  以杭州都市圈为研究对象,通过土地利用数据、生态遥感数据及基础地理数据等多源数据,综合运用InVEST、ArcGIS量化2004—2024年碳固存、水源涵养、粮食生产、生境质量及景观游憩5类生态系统服务供需,利用电路理论和差异化阻力面分析,构建和优化社会-生态安全格局。  结果  ①综合生态系统服务供需匹配形成“西盈东赤”的空间格局,经济增长(系数绝对均值0.91)是供需失衡加剧的核心驱动力。②2004—2024年生态源地面积大幅缩减2 026.11 km2,需求源地面积仅缩减177.80 km2。③西部生态廊道呈“长而集中”的蛛网状分布,供需廊道形成“短而稀疏”的分散格局。生态夹点数量增加20个,生态障碍点增加13个。④2024年,共识别供需节点8处,优化廊道14条。基于2024年杭州都市圈生态系统服务供需关系及社会-生态安全格局时空特征,形成“三带三群四区”的优化布局方案。  结论  揭示杭州都市圈生态系统服务供需失衡下的社会-生态安全格局空间错配,未来可通过保护西部生态源区、修复中部断裂廊道及调控东部需求热点的策略,推动社会-生态系统从空间适配走向功能协同。图5表3参35
内蒙古贺兰山不同生长状况青海云杉与土壤耦合关系
马小琴, 刘俊良, 唐好洁, 马克华, 闫峰, 萨秋尔, 徐晓梅, 袁丽丽, 娜荷芽, 陈林, 庞丹波, 李学斌
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260207
[摘要](532) [HTML](222) [PDF](46)
摘要:
  目的  明确内蒙古贺兰山不同沟道中健康与枯死青海云杉Picea crassifolia植被与土壤耦合协调关系的差异,准确认识森林衰退现状和退化阶段。  方法  选取镇木关、冒勒其克、下岭南沟、干树湾和中梁子5个典型沟道中的青海云杉,通过目标树种与土壤调查分析,构建6个植被指标和11个土壤指标的评价体系,利用层次分析法和熵权法确定各指标权重,以耦合协调度模型评估贺兰山不同生长状况青海云杉与土壤系统的协调状况。  结果  ①土壤含水率和土壤容重是影响青海云杉生长状况的主要限制因子。②在健康与枯死样地中土壤全氮、有机碳质量分数与树高、胸径等生长指标显著正相关,枯死样地中土壤电导率与植株枯死率显著正相关(P<0.05)。③不同沟道健康与枯死青海云杉植被与土壤耦合协调度整体偏低,即使在健康样地中植被-土壤系统也呈现退化趋势。④镇木关和干树湾健康样地分别处于土壤滞后和植被滞后发展水平,冒勒其克、下岭南沟和中梁子处于不同程度的植被-土壤同步发展水平;枯死过程进一步加剧了枯死样地系统失调,导致镇木关和干树湾枯死样地转为低水平的植被-土壤同步发展,中梁子转为植被滞后发展,而冒勒其克和下岭南沟耦合模式未发生改变。  结论  贺兰山不同沟道健康与枯死青海云杉的植被-土壤系统耦合协调关系存在明显分异,整体处于低水平协调状态,健康样地植被-土壤系统呈现退化趋势,而枯死样地植被-土壤系统处于失调状态。图3表5参51
基于非线性混合效应分位数回归的长白落叶松人工林最大冠幅预测模型
张薇, 陈冠谋, 蔺雪莹, 董灵波
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260163
[摘要](521) [HTML](239) [PDF](46)
摘要:
  目的  突破传统平均冠幅建模方法在刻画林木空间极限扩展能力方面的不足,准确描述林木在密度约束下的最大冠幅生长潜力,进而为合理调控林分密度提供理论依据。  方法  以最大冠幅预测为核心目标,以张广才岭西坡的91块长白落叶松Larix olgensis人工林固定样地调查数据为基础,采用Reineke尺度-密度关系计算相对林分密度,分别采用分位数回归和非线性混合效应分位数回归构建长白落叶松人工林最大冠幅−胸径预测模型,并采用均方根误差(RMSE)、调整后决定系数(Radj 2)等对各模型的拟合结果进行评价。  结果  与基础最大冠幅模型相比,引入相对林分密度的广义最大冠幅模型在拟合效果上略有改善,Radj 2提高约10.6%,RMSE降低约2.8%;分位数最大冠幅模型的整体拟合精度低于基础最大冠幅模型,Radj 2下降约19.8%,RMSE增加约19.3%;相比之下,分位数(τ)=0.90的非线性混合效应分位数最大冠幅模型表现出明显优势。与基础最大冠幅模型相比,其Radj 2提高52.6%,RMSE降低13.8%。不同密度等级下的τ = 0.90分位曲线存在显著差异(P<0.05);在相同胸径条件下,相对林分密度为0.2对应的最大冠幅整体最高,而相对林分密度为0.8时最低,表明低密度条件有利于林木潜在冠幅扩展,而高密度条件下树冠生长受到明显抑制。不同密度等级的分位曲线在中、大径级(胸径≥22 cm)阶段出现交叉,反映了密度效应随径级变化而发生变化。检验结果表明各模型预测性能从高到低依次为非线性混合效应分位数最大冠幅模型、广义最大冠幅模型、 基础最大冠幅模型、分位数最大冠幅模型。  结论  非线性混合效应分位数回归方法能够有效刻画不同相对林分密度下长白落叶松人工林最大冠幅的变化规律,特别是在 τ=0.90分位水平上,模型揭示了最大冠幅随密度等级由低到高逐渐减小的总体趋势,不同密度等级在不同径级发生变化的阈值,表明林分密度对林木潜在冠幅生长的调控并非恒定不变。该方法在解释样地水平中个体差异的同时,提高了模型稳定性和预测精度,可为长白落叶松人工林不同生长阶段的密度调控和精细化经营管理提供依据。图1表5参38
菊花脑CnRA3基因的克隆及表达分析
张雨涵, 徐凤娟, 蒋甲福, 廖园
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260166
[摘要](619) [HTML](306) [PDF](63)
摘要:
  目的  克隆菊花脑Chrysanthemum nankingense海藻糖-6-磷酸磷酸酶编码基因CnRAMOSA3 (CnRA3),并对其进行生物信息学分析和表达模式分析,鉴定菊花脑RAMOSA3同源基因的结构特征及在非生物胁迫响应中的潜在功能。  方法  以菊花脑为实验材料,依据其转录组数据库信息,克隆获得CnRA3基因全长编码序列,采用生物信息学方法分析其系统进化关系、蛋白结构特征及启动子顺式作用元件,并利用实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)分析该基因在不同组织中的表达模式,及在外源脱落酸(ABA)、聚乙二醇(PEG)模拟干旱和盐胁迫处理下的表达变化。  结果  CnRA3开放阅读框(ORF)长度为1095 bp,编码364个氨基酸。编码蛋白含有典型的海藻糖-6-磷酸磷酸酶(TPP)结构域,不含跨膜结构,整体呈亲水性特征。系统进化分析表明:CnRA3在菊科Asteraceae植物中进化较为保守,其启动子区域富含ABA及逆境响应相关顺式作用元件。RT-qPCR分析显示:CnRA3 在菊花脑营养生长时期和生殖生长时期的各组织中均有表达,但其表达水平具有明显的组织特异性和发育阶段差异。在营养生长时期,CnRA3 主要在茎和茎尖中表达;在生殖生长时期,主要在根和茎部位表达。在ABA、PEG和盐胁迫处理下,CnRA3相对表达量显著变化(P<0.05),表达水平均呈现出随时间的延长先下降后上升的趋势。  结论  CnRA3 可能在干旱胁迫和盐胁迫条件下表现出抑制性反应,并参与 ABA 介导的非生物胁迫响应过程。图5表2参26
绿肥与生物有机肥配施对土壤丛枝菌根真菌群落结构及柑橘品质的影响
包代溱, 刘国群, 闻君, 马行聪, 秦华, 邢佳佳
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260182
[摘要](675) [HTML](242) [PDF](66)
摘要:
  目的  通过田间试验探究不同绿肥与有机肥配施处理对土壤丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌群落结构及柑橘Citrus reticulata品质的影响,以期为橘园绿色生产提供依据。  方法  在浙江衢州柑橘园设置清耕、鼠茅草Vulpia myuros、白三叶Trifolium repens、紫云英Astragalus sinicus等4个处理,并分别配施复合肥、商品有机肥与生物有机肥。2 a后测定果实品质、土壤化学性质、土壤酶活性和土壤丛枝菌根真菌孢子密度,并利用Illumina MiSeq分析土壤丛枝菌根真菌群落结构,通过共现网络分析其群落稳定性。  结果  与清耕配施复合肥相比,鼠茅草配施生物有机肥处理柑橘果实固酸比和维生素C质量分数分别显著提高73.6%和16.6% (P<0.05),同时土壤全氮、易提取球囊霉素及土壤丛枝菌根真菌孢子密度显著增加(P<0.05)。绿肥与有机肥配施后,优势类群变为球囊霉属Glomus、近明球囊霉属Claroideoglomus和类球囊霉属Paraglomus。绿肥与有机肥配施提高了土壤丛枝菌根真菌网络的模块化程度,其中鼠茅草配施生物有机肥处理模块化指数达0.844。  结论  绿肥尤其鼠茅草配施生物有机肥可协同提升土壤养分与球囊霉素质量分数,优化土壤丛枝菌根真菌群落结构并增强其网络稳定性,同时促进柑橘果实品质的提升。图7表4参58
调控西红花花原基分化关键FT同源基因CsatFT2-2的鉴定与分析
张兴昌, 钱晓东, 陈静, 席晓圆, 李静, 陶源源, 冯孟晴, 邱峰, 李丽琴
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20250599
[摘要](551) [HTML](235) [PDF](68)
摘要:
  目的  西红花Crocus sativus以干制花丝入药,经济价值高,但其复杂三倍体基因组导致开花整合基因FT同源基因尚未得到系统鉴定。解析西红花FT同源基因并筛选关键调控基因,对阐明其成花机制及分子育种具有重要意义。  方法  基于最新发布的单倍型组装基因组,挖掘并验证调控花原基分化的关键FT基因。通过生物信息学方法筛选含PEBP结构域的家族成员并构建系统进化树,明确其亚类;结合花原基分化关键阶段转录组数据,筛选得到5个与分化进程相关的FT-like基因。  结果  CsatFT2-1和CsatFT2-2在常温成花顶芽中自花原基分化早期起持续上调,且明显高于低温非成花顶芽;两者在非成花样本中表达极低,而在成花过程中逐步升高。相比之下,CsatFT3-1、CsatFT3-2和CsatFT6-1虽呈上调趋势,但差异不显著,其中CsatFT6-1整体表达水平较低。综合分析表明:CsatFT2类基因可能参与成花启动,其中CsatFT2-2在成花顶芽中呈特异性高表达,提示其在花原基分化及成花诱导中具有重要作用。该基因归属于开花促进型分支,具有完整保守的PEBP结构域。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)结果显示:CsatFT2-2在常温诱导成花过程中表达量上调约20倍,而在低温、干旱及低氧等非成花条件下显著下调。亚细胞定位结果表明:CsatFT2-2蛋白定位于细胞核和细胞膜;在拟南芥Arabidopsis thaliana中异源过表达可使抽薹提前约9 d,莲座叶减少约54%,进一步验证其促花功能。  结论  明确FT同源基因参与西红花成花调控,并筛选到西红花花原基分化的关键正调控基因CsatFT2-2,为西红花成花机制解析及分子育种提供重要靶点。图8表2参30
两相体系中Ru/Nb2O5-MC催化苯甲醚加氢脱氧研究
张成, 张晓玉, 唐泽宇, 陈雨, 孙锦盟, 冯华军, 丁养城, 刘文
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260233
[摘要](838) [HTML](449) [PDF](112)
摘要:
    目的   针对传统单相体系下苯甲醚加氢脱氧反应条件苛刻、选择性调控难的问题,构建十氢萘/水两相催化体系,并探究其催化性能。    方法   制备两亲性钌氧化铌-介孔碳(Ru/xNb2O5-yMC,x和y为二者的质量分数,省略%,x+y=100)催化剂,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积分析(BET)等手段表征其理化性质;在十氢萘/水两相体系中考察催化剂组成、溶剂比例、反应温度、氢气压力等因素对苯甲醚加氢脱氧性能的影响。    结果   Ru/40Nb2O5-60MC催化剂具有最大的比表面积(366.7 m2·g−1)及适宜的亲水亲油平衡。在200 ℃、0.6 MPa氢气初始压力下反应6.0 h,苯甲醚转化率达62.7%,苯选择性高达91.9%;催化剂循环使用5次活性无明显下降。反应活化能为49.57 kJ·mol−1,远低于碳氧键断裂的预期活化能(>240 kJ·mol−1)。    结论   Ru/40Nb2O5-60MC两相催化体系通过Ru纳米颗粒的加氢/脱氢功能与Nb2O5-MC复合载体的酸性位点及可调润湿性的协同作用,在温和条件下实现苯甲醚高选择性转化为苯,这可为农林废弃物中木质素衍生酚类化合物的高值化利用提供了新路径。图6表2参41
未退化高寒草地在围封与放牧处理下植物群落特征的分异
王鹏波, 敬锦, 赵璐, 窦嘉宁, 罗顺华, 张勃
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260181
[摘要](699) [HTML](261) [PDF](80)
摘要:
  目的  探索科学合理的草地管理模式,维持草地生态系统结构和功能稳定。  方法  以青藏高原东缘高寒草地为对象,通过长期围封与适度放牧进行对比试验,探究了2种管理方式对草地植物群落结构、物种多样性及生产力的影响。  结果  ①与放牧相比,长期围封显著降低了草地群落的植物多样性(P<0.05),其中豆科Fabaceae、莎草科Cyperaceae和杂类草功能群的物种丰富度下降最为明显。②围封未显著改变草地总地上生物量,但显著改变了群落各功能群间的生物量分配,如显著促进了豆科与杂类草的生物量积累(P<0.05)。同时,围封也导致凋落物大量积累(约为放牧草地的5.5倍)。③相比适度放牧草地,长期围封极显著降低了草地植物物种的均匀度(P<0.001),导致植物群落结构和功能发生明显分异。  结论  长期围封驱动草地植物群落向高生产力,即生物量与凋落物积累的方向发展,而放牧则有利于维持较高的物种多样性水平。对于未退化高寒草地,适度放牧更有利于维持物种多样性和生态系统功能的稳定。图6表1参54
铁镁改性生物炭对热带稻田土壤砷镉形态及微生物群落的调控效应
梁杰, 吴岳峻, 陈虹羽, 葛成军, 杨兴
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260146
[摘要](871) [HTML](348) [PDF](88)
摘要:
  目的  探究铁镁双金属改性椰壳生物炭(FCBC)在不同水分条件下对热带稻田土壤中砷、镉的钝化效果及对微生物群落结构的影响特征。  方法  于2025年8—9月开展了为期30 d的室内土壤培养试验,设置淹水与湿润2种水分处理,系统分析FCBC施加后土壤中砷、镉迁移特性,土壤理化性质及微生物群落结构的响应规律。  结果  与不加生物炭(对照)及未改性生物炭处理相比,在湿润条件下FCBC显著(P<0.05)降低了土壤中有效态砷(降幅为8.74%~12.5%)、有效态镉(降幅为92.88%~93.50%);在淹水条件下降低了有效态镉(降幅为76.92%~86.2%),但显著(P<0.05)促进了砷的迁移转化(增幅为24.95%~33.45%),增加其潜在生态风险。Mantel分析结果表明:FCBC对砷的钝化效果主要受水分变化驱动的铁、硫元素循环调控,而对镉的钝化则主要通过调节土壤pH等理化性质实现。FCBC的施加整体降低了土壤微生物α多样性,并改变了不同水分条件下的细菌群落结构。与其他处理相比,FCBC降低了热脱硫杆菌门Thermodesulfobacteriota、梭菌属Clostridium等类群的相对丰度,提高了变形菌门Pseudomonadota、微枝形杆菌属Microvirga和芽孢杆菌属Neobacillus等类群的相对丰度,进而影响砷、镉的迁移转化,且水分条件进一步影响了细菌群落的组成差异。共现网络分析表明:FCBC降低了土壤细菌网络的复杂性和稳定性,而厌氧环境增强了细菌物种间的协同共生关系。PICRUSt2功能预测结果显示:在好氧环境下FCBC的施入增强了与砷、镉抗性相关的蛋白功能,并促进了氨基酸代谢及有机质合成等关键代谢过程。  结论  水分管理与铁镁改性椰壳生物炭的协同作用通过调控微生物群落结构与功能,进而影响砷、镉在稻田土壤中的迁移转化过程。图8表3参38
基于定制门控系统的活性肽多任务预测模型
叶序韬, 图尔逊娜依·艾力, 冯鑫, 曹鉴华, 周飒, 仲飞亮, 罗学刚
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20260196
[摘要](585) [HTML](234) [PDF](50)
摘要:
  目的  针对传统活性肽鉴定筛选周期长、研发成本高,现有采用单一数据嵌入方式机器学习的肽活性预测模型难以区分同一功能下不同作用靶点的肽段特征等问题,研究一种组合定制门控单元、对比学习和交叉注意力机制功能的活性肽多任务预测模型。  方法  将蛋白质序列、结构预训练模型、多肽物理化学预测模型与Transformer编码器相结合,并采用专家门控系统优化模型架构、综合靶点结构、序列及物理化学性质信息,进行活性肽-靶点分类优化和预测。  结果  建立一种新型活性肽多任务预测模型Biopepformer,该模型在降血脂生物活性肽靶点分类任务中显示出高整体准确率(0.899)与加权F1分数(0.902);在结合预测二分类任务中F1分数=0.958、平均准确率=0.959和平均曲线下面积(AUC)=0.952,性能显著优于传统机器学习模型的效果。进一步消融实验表明,多任务学习框架与门控多专家单元是模型性能提升的关键。将预训练模型迁移至降血糖生物活性肽数据集进行微调,在模型靶点结合预测中,F1分数=0.969、整体准确率=0.969和平均AUC=0.976,在靶点分类任务中,平均准确率=0.863和加权F1分数=0.884,展现出跨靶点泛化的潜力。  结论  Biopepformer可为不同靶点的活性肽挖掘和设计提供高效虚拟筛选工具,也为功能活性肽的生物活性功能挖掘提供了新的思路。图6表1参25