基于深度卷积神经网络的海洋牧场岩礁性生物图像分类

水下视频可直观记录和反映海洋牧场生物资源的现状和变动,目前亟待开展基于图像的海洋牧场生物识别分类方法研究,以充分发挥图像处理技术在海洋牧场生物群落监测领域的应用潜力。利用采集自我国北方烟威地区包含鱼礁、藻床和泥沙三种图像背景的水下视频,开展了图像增强、图像分类数据集的建立和3种分类模型的应用。对比了基于绿通道的色彩补偿和限制对比度的自适应直方图均衡等方法在海洋牧场水下图像增强上的效果。建立了北方海洋牧场常见岩礁生物图像分类数据集,包括花鲈(Lateolabraxjaponicus)、(Lizahaematocheilus)、许氏平鲉(Sebastes schlegelii)等鱼类11种、棘皮类3种和蟹类1种,共23 211张图像。基于飞桨深度学习框架和PaddleX全流程开发工具,选择AlexNet、MobileNetV3和ResNet50三种图像分类卷积神经网络进行迁移学习,并分别验证了其在含噪音水下图像上的鲁棒性。结果表明,三种模型在测试集的类准确率分别达到96.64%、94.75%和99.23%,其中ResNet50模型在含有高斯噪音的图像集验证具有更好的鲁棒性。综之,基于深度学习的计算机视觉技术在我国海洋牧场生物群落监测中具有较大应用潜力,可为我国海洋牧场监测和管理提供新的思路和方法。     

刺参（Apostichopus japonicus）野生及两代选育群体间遗传变异的微卫星标记研究

应用微卫星DNA技术对野生刺参和两代选育刺参群体遗传多样性进行了研究。9对微卫星引物在三个刺参群体中共扩增获得43个等位基因,每个微卫星座位检测到的等位基因数为2—7个。三个群体的观测杂合度的平均值分别为0．6556、0．6704和0．6148,多态信息含量平均值分别为0．6654、0．5929和0．5275。结果表明...     

刺参(Apostichopus japonicus)高温胁迫消减cDNA文库的构建与分析

采用抑制性消减杂交技术(SSH)研究刺参高温胁迫下差异表达的基因.分别以高温实验组为检测组(tester)、常温对照组为驱动组(driver),进行正向抑制性消减杂交;以常温组为tester、高温组为driver,进行反向消减杂交,成功构建了刺参正反双向差异消减文库.从两个文库随机挑选384个白斑克隆进行斑点杂交进一步...     

长牡蛎(Crassostrea gigas)野生与选育群体的微卫星遗传多样性分析

为了评估长牡蛎(Crassostrea gigas) 2个壳长性状(掌心形)快速生长选育群体(LY2-K4、LY2-K7)、1个壳高性状(速生型)快速生长选育群体(LY2-K11)和6个野生群体(QHD、LS、HD、ZH、WD、KTD)的遗传多样性和遗传结构, 用21对多态性丰富的微卫星引物对9个长牡蛎群体的269个个体进行了遗传分析。结果显示: 21个微卫星位点共检测出了460个等位基因(N_a),平均等位基因数为21.905; 21个微卫星位点的多态信息含量(PIC)均大于0.5, 具有高度遗传多态性; 选育群体LY2-K11的遗传多样性最低(N_a=13, I=2.128,H_e=0.831, PIC=0.825), 野生群体KTD的遗传多样性最高(N_a=29,I=3.112, H_e=0.941, PIC=0. 938); 189个群体位点组合有66%偏离哈代-温伯格平衡, 表明这些群体存在一定程度的杂合子缺失; 9个群体间的遗传分化指数(F_st)为0.012~0.064, 处于较低的遗传分化水平; AMOVA分析显示遗传变异主要来自于个体内; PCoA分析结果与UPGMA聚类树一致, LY2-K11群体单独聚为一类, QHD和HD群体聚为一类, 其他6个群体聚为一类。综上所述, 长牡蛎3个选育群体和6个野生群体遗传多样性均较高, 遗传分化水平较低; 选育群体LY2-K11多样性略有下降, 选育过程中应保证亲本的数量及质量, 防止因近交衰退造成遗传多样性降低, 苗种抗逆性变差。该结果将为长牡蛎新品种的选育和野生种质资源的保护提供科学指导。     

刺参(Apostichopus japonicus)高温胁迫应答基因应激表达特性的分析

采用实时荧光定量PCR技术对刺参高温胁迫抑制性消减cDNA文库中2个上调表达差异基因hsp70和l(2)efl,2个下调表达差异基因pcsk9和myp,在不同温度、不同胁迫时间以及不同组织中的应激表达特性进行了分析.在15-30℃范围内,温度越高hsp70和l(2)efl基因相对表达量越多;而pcsk9、myp基因随着温度升高其表达量下降.在30℃高温胁迫0-3h时间内,hsp70表达量的变化最为显著,表现为先升后降再升;l(2)efl在1h后开始明显的上调表达,在2.5h之后呈下降趋势;pcsk9和myp基因表现为表达下调,表达量最小值分别在3h和2h.常温下hsp70、l(2)efl和pcsk9均在体壁中的表达量最高,在呼吸树中表达量最少,myp在消化道中表达量最高,在纵肌中表达量最少;高温胁迫后hsp70、l(2)efl均在呼吸树中上调表达量变化最显著;pcsk9和myP分别在呼吸树和纵肌中下调表达量变化最显著.这4种基因通过表达产物量的变化或作为功能蛋白直接参与代谢调节,或作为调节蛋白调控胁迫功能蛋白的表达及活性来提高刺参对高温胁迫的耐受能力.     

短蛸(Octopus ocellatus)胚胎发育生物学零度和有效积温的研究

本研究通过对短蛸(Octopus ocellatus)受精卵室内控温孵化实验,并采用直线回归、Sine模型模拟等数理统计学方法,研究其发育的生物学零度(C)、有效积温(K)、胚胎发育的温度系数(Q10)和胚胎发育时期(Ts)与生长积温(K)的相关性。结果表明,短蛸受精卵发育的生物学零度为5.15℃,受精卵发育到初孵幼体的有效积温为589.45℃·d,胚胎发育最适温度范围为19.46—23.06℃。利用Sine模型计算出的各温度下胚胎发育积温模拟值,与实际有效积温无显著差异。在不同温度条件下,短蛸胚胎发育至各个时期的生长积温需求总量是一致的,胚胎发育阶段所处时期(Ts)和生长积温(K)呈线性函数关系:K=26.72Ts+55.34(R2=0.996)。本研究获得了关于短蛸胚胎发育生物学零度和生长积温的相关信息,为短蛸人工育苗、渔业资源管理等提供有力的理论支持;Sine模型作为一种有效的积温模拟估算方法可为其它海洋生物胚胎发育研究提供借鉴。     

Numerical modeling of soil–structure interface of a concrete-faced rockfill dam

Concrete-faced rockfill dams (CFRD) are widely used in large-scale hydraulic projects. The face slab, the key seepage-proof structure of great concern, has a strong interaction with the neighboring gravel cushion layer due to a significant difference in their stiffness. An elasto-plasticity damage interface element, a numerical format of the EPDI model, is described for numerical analysis of a CFRD that can trace the separation and re-contact between the face slab and the cushion layer at the interface. As verified by simulating slide block and direct shear interface tests, this element was confirmed to capture effectively the primary monotonic and cyclic behaviors of the interface. This element can easily be extended to the finite element method (FEM) programs that involve the Goodman interface element. The analysis of a typical CFRD showed that the interface model describes a significant effect on the stress response of the face slab under different conditions, including dam construction, water storage, and earthquake. Treatments of the cushion layer, such as an asphalt layer, changed the behavior of the interface between it and the face slab, which resulted in a significant effect on the stress response of the face slab. The top of the face slab exhibited a significant separation from the cushion layer during construction, induced mainly by construction of the neighboring dam body.     

祁连山北缘-河西走廊西段晚新生代逆冲推覆断裂发育模式

祁连山北缘-河西走廊西段地处青藏高原东北缘,是我国新构造活动最强烈的地区之一。通过野外对研究区主要活动断裂的调查研究、结合年代学测试和综合分析,认为祁连山北缘-河西走廊西段地区的旱峡-大黄沟断裂、玉门断裂、新民堡断裂和阴洼山断裂都是晚更新世至全新世活动断裂。旱峡-大黄沟断裂形成于中新世晚期,一直活动至今;玉门断裂形成于上新世早期,在距今76 ka左右和32 ka左右发生过2次强烈的新构造活动(古地震),也是2002年玉门地震的发震断裂;阴洼山断裂形成于上新世晚期(30 Ma左右),在距今199～210 ka、86～100 ka、41～50 ka发生过3次强烈的新构造活动,也可能是1785年惠民堡(现新民堡)地震的发震断裂;但是位于近盆地中心的新民堡断裂形成时代明显晚的多,起始于中更新世晚期(017 Ma左右),在距今283 ka、44 ka和12 ka左右发生过强烈的3次新构造活动。在运动形式上,上述4条断裂均为自南南西向北北东的逆冲推覆。在变形性质上,新民堡断裂以非地震性的蠕滑为主,其他3条断裂主要为地震性的粘滑变形。在祁连山北缘-河西走廊西段的北北东剖面上,逆冲推覆断裂表现为前展 后展复合发育模式,即形成时代最新的是位于酒西盆地中心的新民堡断裂,在酒西盆地中心以南部分的剖面中断裂发育为前展式,由祁连山腹地向河西走廊盆地中心断裂形成时代越来越新,而酒西盆地中心以北部分的剖面中断裂发育为后展式,即从盆地中心到盆地北缘断裂形成时代越来越老。     

秦岭造山带大巴山弧形构造带中生代构造变形

大巴山构造带位于秦岭造山带南部,一直被认为是华北、扬子板块碰撞带前陆逆冲 推覆构造带。研究表明,位于城口-房县断裂之南的大巴山弧形构造带,经历了两次明显的叠加变形过程。大巴山弧形构造带由轴向弧形延伸的线状褶皱与弧形弯曲的逆冲断层组成(D2),是南大巴山主期变形产物。弧形构造带西段褶皱轴向为北北西-近南北向,叠加在先前轴向近东西向的开阔宽缓的褶皱(D1)之上,形成典型横跨叠加构造。弧形构造带中段和东段,褶皱轴向逐渐转变为近东西向。构造填图显示,在弧形带形成之前,发生过一期轴向北东到北北东向褶皱为主的变形(D1)。据变形序列、卷入的地层以及区域构造关系判断,西段与中、东段D1变形时代均为晚三叠世-早侏罗世,很可能与华北、扬子的碰撞相关。而相关的地质、同位素年代学及磷灰石裂变径迹资料显示,大巴山弧形构造带主期变形(D2)的变形时代为晚侏罗世-早白垩世(160~110 Ma),所以大巴山弧形构造带记录了两期不同系统构造变形的叠加,这对研究秦岭造山带的演化,具有重要意义。     

黄、渤海扁玉螺(Neverita didyma)表型变异分析

采用多变量形态分析方法,对黄、渤海海域的丹东、烟台、青岛、赣榆、昌黎和莱州6个地理居群的扁玉螺的表型形态变异进行了研究。主成分分析构建了3个主成分,第一、第二和第三主成分的贡献率分别为41.68%、28.45%和27.67%,累计贡献率达97.80%。聚类分析结果显示,烟台居群与青岛居群之间的形态最为接近,二者首先聚为一支;丹东居群与赣榆居群聚为另一分支;昌黎居群、莱州居群与其它居群的趋异程度较大。方差分析和Duncan’s多重比较表明,扁玉螺各居群之间的若干形态差异显著(P<0.05)。利用逐步判别法进行判别分析,建立了6个居群的判别函数,判别准确率P1为52.9%—86.5%,P2为52.4%—89.1%,综合判别准确率为74.4%。上述结果显示,6个居群的扁玉螺在表型形态上已出现了一定程度的变异,壳高、壳顶至胼胝高是反映其形态变异的主要性状,但各居群间的变异尚未分化到亚种水平。