2024年, 第47卷, 第03期　
刊出日期：2024-05-25

  

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  基于稳定学习的多兴趣序列推荐网络

  刘昭呈, 朱振熙, 刘强

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 471-480. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2024004

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  多兴趣网络以多个表示向量来提取用户多个兴趣，在序列推荐中展现了优秀的表现。然而，用户多个兴趣通常高度相关，模型可能学习到噪声兴趣与目标物品之间的虚假相关性。一旦数据分布变化，兴趣之间的相关性也会改变，虚假相关性将误导模型做出错误预测。为了缓解这个问题，本文提出了一种新的基于稳定学习的多兴趣网络，试图消除模型提取的兴趣之间的相关性，来避免模型捕获虚假相关性。本文采用注意力模块提取多个兴趣，并选择最重要的兴趣进行最终预测。同时，基于独立性准则对训练样本进行加权，以最小化提取到兴趣之间的相关性。本文进行了大量实验显示，在集外（Out-of-Distribution,OOD）和随机设置下，分别取得了36.8%和21.7%的相对提升。
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  基于对抗型排序学习的混合推荐算法

  许侃, 吴鑫卓, 林原, 顾茜, 林鸿飞, 谢张

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 481-493. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2024005

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  推荐系统可以帮助用户过滤海量信息，单一的推荐算法存在一定的缺陷，基于深度学习的混合推荐通过融入辅助信息可以有效缓解传统推荐算法中数据稀疏的问题，往往可以取得更好的推荐效果。在目前大多数的研究中，针对不同的算法都采用了具体的辅助信息，没有一个统一的混合推荐框架。该文提出了一种基于对抗型排序学习的混合推荐算法——MRecGAN(Mixed Recommendation Generative Adversarial Network)；利用排序学习的思想将多个基础推荐算法融合，构建统一的辅助数据，挖掘特征之间的深层关系；并利用生成式对抗网络学习排序函数，通过一个判别器与两个生成器之间的协同对抗，提升各自性能，获得推荐序列；最后利用真实电影Movielens数据集结合辅助数据进行测试。实验结果表明，该模型较好综合了各基础模型的优点，NDCG(Normalized Discounted Cumulative Gain)等指标改善显著，MRR(Mean Reciprocal Ranking)相较于CML(Collaborative Metric Learning)提升32.05%。
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  基于提示增强原型网络的小样本多标签方面类别检测

  管超峰, 白宇, 周贤雷

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 494-505. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2024002

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  小样本多标签方面类别检测是细粒度情感分析的研究热点。在基于原型网络的方法中，训练数据缺乏以及与当前方面类别无关的噪音词严重影响了采用注意力机制生成原型向量的质量。针对这一问题，本文提出了基于提示增强原型网络模型，首先，利用提示学习对齐预训练任务与下游任务，同时借助提示信息指导模型进行句子表示，从而学习到更具有辨别性的向量，有效地促使类别信息易区分，并采用余弦相似度计算损失，降低高维向量空间的影响；其次，设计了减轻噪音对句子向量表示干扰的优化模型，促进相同方面类别的句子在嵌入空间中聚集。实验结果表明：该模型在三个公开数据集的F1值比当前最优（state-of-the-art, SOTA）模型分别提升了4.35%,8.62%,8.39%，可以有效的检测方面类别。
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  基于对比学习的动态图序列推荐方法

  崔昱, 陈佳伟, 王灿

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 506-517. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2024006

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  为了缓解目前基于动态图表征的序列推荐研究中存在的用户交互数据高稀疏且包含大量噪音、模型训练需要大量有标记样本等问题，本文提出了基于对比学习的动态图序列推荐方法（CDGSR）。具体而言，CDGSR从粗粒度和细粒度不同层面设计了层间对比学习、两次传播对比学习和随机噪声扰动对比学习三种不同角度的对比学习方法。实验表明，CDGSR在Amazon-Beauty、Amazon-Games、Amazon-CDs三个现实数据集上的归一化折损累计增益NDCG@10分别达到了0.363 3、0.587 3、0.522 0,Hit@10分别达到了0.525 8、0.778 6、0.735 9。与基于矩阵分解的BPR-MF、FPMC，基于神经网络的GRU4Rec、Caser、SASRec和基于图神经网络的SR-GNN、HGN、HyperRec、DGSR等方法相比，CDGSR均取得了最好的结果。其中，与性能最好的DGSR相比，CDGSR在Amazon-CDs数据集上的NDCG@10提升了1.97%,Hit@10提升了1.60%。这些结果表明，本文提出的CDGSR能够有效利用对比学习方法提升动态图序列推荐方法的推荐性能。
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  SSHGCN：基于音形异构图卷积的中文纠错方法

  任俊, 黄瑞章

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 518-527. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2024003

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  中文拼写纠错旨在检测和纠正中文文本的拼写错误，现有方法已尝试将字符相似性建模成图结构信息。但目前方法的图结构忽略汉字之间的深层音近关系，并缺少充分发挥字音和字形作用的多模态信息融合方法。因此，本文根据汉字的声母韵母信息和拼音的重要度得到拼音相似关系，结合汉字形近关系来构建汉字相似拼音-形近异构图。在该图上使用异构图卷积来互补使用汉字的音形信息，充分融合汉字的声韵和形状信息。该方法在SIGHAN15(Special Interest Group on Chinese Language Processing 15)基准上句子纠正级的F1值超过所有的对比方法，并在SIGHAN13基准上媲美最优的对比方法，验证了该方法的有效性。
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  中文文本去毒任务的研究

  刘江盛, 左家莉, 胡玉婷, 万剑怡, 王明文

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 528-538. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2024001

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  文章旨在研究如何有效去除中文文本的毒性。针对此任务，文章重构了一个中文毒性语料集，以此作为任务研究的数据基础。基于此数据集文章探究了文本的毒性表现形式，同时对特定类别的毒性文本成因展开了分析。基于上述分析结果，文章使用基于编辑式、生成式两类文本风格迁移模型进行文本去毒，并进一步探究了大语言模型基于不同Prompt时去除文本毒性的表现。据实验结果表明，基于编辑式的模型能有效去除显式毒性文本的毒性，且具有较高的内容保存度，生成式模型生成的文本则有更高的流畅度。基于Prompt的大语言模型在一定程度上可以去除句子毒性，但相较于特定的风格迁移模型而言，小参数大语言模型的去毒能力还有待提高。
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  |x|在加密的Chebyshev结点的有理插值

  张慧明, 李建俊

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 539-546. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023113

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  本文在Chebyshev结点基础上构造一类新的结点，研究|x|在这类新结点的有理插值，利用放缩法得到确切逼近阶为O（1/n²1ogn）。通过对|x|在几种结点组的误差进行数值计算、分析，揭示|x|的有理插值本质。
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  广义非线性薛定谔方程解的构建

  肖思宇, 孙峪怀, 韩梦娜, 黄宣聪

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 547-554. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023085

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  对广义非线性薛定谔方程的解进行了构建和研究。首先通过行波变换，将非线性薛定谔方程转化为常微分方程，并得到系统色散关系，再利用（G'/G²）展开法进行解的构造，构造出了广义非线性薛定谔方程的一系列精确解。同时表明所用方法和过程对构造非线性薛定谔方程的精确解具有有效性和适用性。
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  一类三阶积分边值问题的奇数个正解

  李丝雨, 杨赟瑞, 宋雪

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 555-563. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023086

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  为了发展并完善常微分方程非局部问题的基本理论，本文利用Guo-Krasnoselskill不动点定理建立了一类三阶积分边值问题奇数个正解的存在性。首先，通过研究相应线性积分边值问题的格林函数得到解的形式，并讨论格林函数的性质和解的非负性、单调性等性质。其次，将三阶积分边值问题解的存在性转化为锥上算子的不动点问题，并验证该算子的全连续性。接下来，借助Guo-Krasnoselskill不动点定理证明非线性项满足特定增长性条件下该算子存在奇数个不动点，从而得到三阶积分边值问题奇数个正解的存在性。最后，给出具体的例子说明了研究结果的合理性。基于此，本文在方法上将常用于建立正解以及至少两个正解存在性的Guo-Krasnoselskill不动点定理运用到无穷多（奇数）个正解的存在性研究，推广并完善了三阶边值问题正解的研究结果，丰富了常微分方程边值问题的研究内容，为常微分方程非局部问题在应用数学、物理学领域的广泛应用提供了理论依据。
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  对称周期Jacobi矩阵加箭型矩阵的广义逆谱问题

  苏然, 雷英杰, 李繁华

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 564-570. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023132

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  研究了一类对称周期Jacobi矩阵加箭型矩阵的广义逆谱问题，利用几何学上圆锥曲线，对称周期Jacobi矩阵及箭型矩阵的相关性质，将该矩阵所有主子阵的极端特征值作为其特征数据，来重构此类箭状矩阵。最后得出该问题的解以及问题构造的算法与实例，验证了结果的准确性。
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  具有摩擦阻尼的耦合梁-微束传输系统的稳定性

  王国兰, 郝江浩

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 571-577. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2024062

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  本文研究了具有摩擦阻尼的边界耦合梁-微束传输系统的稳定性，其中摩擦阻尼仅作用于梁或微束方程上。利用半群方法和乘子方法得了摩擦阻尼分别作用在不同方程上传输系统的稳定性，而且无论摩擦阻尼作用于梁还是微束方程，系统都是指数稳定的。
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  关联噪声对维纳过程和拉比振荡的影响

  宋鑫, 张秀荣, 李卫东

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 578-582. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023075

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  本文利用数值方法，对关联的有色噪声下的类维纳过程和拉比振荡进行了研究。通过统计在同一时刻类维纳过程与维纳过程的位置方差，发现在有色噪声影响下粒子的扩散速率更快；而且棕色噪声比1/f噪声下粒子扩散得更快。对近共振条件下二能级原子系统的拉比振荡，在关联噪声与非关联噪声下的频谱进行了分析，研究发现：随着噪声强度的增加，非关联噪声导致在共振频率附近的频率成分增加，这表现为对拉比谱的展宽，而对于关联噪声，在噪声强度较小时也会导致共振频率附近的频率成分增加，但噪声强度进一步增大将会导致振荡的主要频率成分向零频附近移动。
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  自旋轨道耦合Su-Schrieffer-Heeger模型的量子相变

  孙文奇, 梁军军

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 583-590. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023076

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  本文研究了粒子间短程排斥相互作用和自旋轨道耦合效应对SSH (Su-Schrieffer-Heeger)模型量子相与相变的影响。利用密度矩阵重整化群方法（Density-matrix Renormalization Group Method, DMRG）分析了粒子数密度分布、密度结构因子、纠缠熵和纠缠谱等，在弱相互作用区间，不同自旋轨道耦合参数下存在数目不一样的非平庸拓扑边缘态，而随着相互作用的增强，系统手征对称自发破缺，在自旋轨道耦合强度和相互作用的高值区域，出现密度波相。最后确定了相边界进而得到相图。用密度结构因子刻画该模型的拓扑相变点时，发现在小尺寸下，密度结构因子峰值在相变点存在突变，而当系统尺寸足够大时，突变消失，峰值呈现出奇异性。
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  单喷注实验数据对部分子分布函数的影响

  王启荣, 毛建龙, 沙依甫加马力·达吾来提

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 591-597. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023077

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  大型强子对撞机（LHC）上质心能量为2.76 TeV时，紧凑渺子线圈（CMS）探测器利用质子-质子对撞实验测量了单喷注产生的双微分散射截面，文章研究该实验数据对CT18NNLO部分子分布函数（PDFs）的影响。利用NLOJet++和CT18NNLO部分子分布函数计算出单喷注产生的双微分散射截面，并与CMS 2.76 TeV实验数据进行比较，大部分数据点的理论预测与测量的散射截面一致。进一步，用ePump (error PDF updating method package)更新CT18NNLO部分子分布函数得到CT18NNLO+Jet部分子分布函数。结果显示，当能量标度Q=100 GeV时，在大x范围内(x> 0.3),CT18NNLO+Jet胶子部分子分布函数的中心值相比CT18NNLO胶子部分子分布函数而言急剧下降；在0.1 <0.4区间内，CT18NNLO+Jet胶子部分子分布函数的误差相比CT18NNLO胶子部分子分布函数而言减小了1%。
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  周期驱动二能级系统的动力学特征频率

  张美娟, 韩婴婴, 张秀荣, 李卫东

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 598-604. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023074

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  驱动强度对研究周期驱动系统的动力学特性有重要影响。本文主要采用Floquet理论和龙格-库塔数值方法研究了周期驱动二能级系统的动力学过程，分析了动力学过程的特征频率，并与常用的解析方法进行了对比。研究结果表明，当驱动强度A/ω₀<2.57时，单值的低频振荡项是整个动力学过程的主要成分，此时忽略了高频振荡项的旋转波近似是成立的；随着驱动强度的增加，当A/ω₀≥2.57时，高频振荡项的占比越来越大，并逐渐成为整个动力学过程的主要频率成分。我们的研究也表明了反旋转杂化近似解析方法仅在一定驱动强度范围内成立，且当驱动强度较大时，可以通过多光子过程进行频率拓展。
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  耗散系统中高阶效应对艾里脉冲传输特性的影响

  张壹, 宋丽军

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 605-613. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023148

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  基于高阶非线性薛定谔方程，研究了耗散系统中高阶效应对一种新型艾里脉冲传输特性的影响。结果表明：除了系统的三阶色散对艾里脉冲的传输有影响，其他高阶效应对艾里脉冲的传输也存在很大的影响。比如：自陡峭效应和自频移效应对艾里脉冲传输的影响与三阶色散类似，均会引起脉冲中心发生偏移，且系统参数的绝对值越大，偏移量增长越快。此外，非线性增益会使艾里脉冲的强度不断增大，因此，合理选择非线性增益和线性损耗参数，可以使两种效应对艾里脉冲的影响相互抵消。增益色散也会导致艾里脉冲的强度不断衰减，且增益色散越大，艾里脉冲的强度衰减得越快。综上所述，可以通过合理选择系统参数来调控艾里脉冲的传输动力学行为，从而实现耗散系统内艾里脉冲传输的管理。
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  铜-碳点复合物的制备及其抗菌活性研究（英文）

  郭丽霞, 刘嘉欢, 周亮, 马颖钰, 张雪云, 刁海鹏, 刘文

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 614-623. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023149

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  铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）是医院感染的主要病原体且耐药性强，故迫切需要开发新策略和发展高效药物分子来应对这个困境。本工作以柠檬酸和（2-甲基-5-硝基苯基）胍硝酸盐为原料，通过水热法合成了具有高效抗菌活性的蓝色荧光碳点（CDs）。通过对CDs形貌、组分以及光学性能表征，显示CDs是粒径约3 nm且分散均一的纳米球，表面含有羧基和氨基等官能团，且在光刺激下可以产生活性氧。为了增强其抗菌活性，CDs进一步与Cu²⁺螯合得到复合物CDs@Cu。当浓度为30μg/mL，在氙灯照射下相对于CDs对P. aeruginosa 85.4%的杀伤率，CDs@Cu的杀伤效率可达到99.9%。因此，该复合纳米粒子不仅可作为一种新型高效抗菌材料，而且对开发基于碳点的抗菌剂提供新思路和新方法。
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  氯掺杂增强四氧化三钴类过氧化物酶活性机制研究及应用

  任亚丽, 梁书丰, 张云慧, 代燕

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 624-636. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023128

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  纳米酶作为一类具有类生物酶活性的纳米材料是目前化学研究的新前沿。然而，纳米酶的应用受到其低催化活性的限制。因此，研制具有高催化活性的纳米酶成为目前该研究领域的热点。本研究通过固相研磨法成功制备出Cl―掺杂Co₃O₄纳米晶，其类过氧化物酶（Peroxidase, POD）初始反应速率较掺杂前增强了1.3倍。对反应机理的研究表明，Cl^―掺杂使得Co₃O₄纳米晶催化H₂O₂分解产生超氧阴离子自由基(O₂^·―)的能力增强，同时还使得H2O2分解产生羟基自由基（·OH）的路径成为可能，而·OH的氧化性强于O₂^·―，因而Cl―掺杂后材料的类POD活性显著提高。电子顺磁共振谱（Electron Paramagnetic Resonance, EPR）及X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS）的表征结果表明，Cl^―掺杂后Co₃O₄纳米晶表面氧空位含量的增多及材料的电子结构的改变可能是其类POD活性增强的主要原因。同时，本研究成功地将基于固相研磨的卤素掺杂法应用到其他金属氧化物纳米晶的改性中，亦得到增强其类POD性能的有益效果。本研究开发出的金属氧化物纳米晶的改性方法有望为具有高效类POD性能的金属氧化物纳米酶的研制提供新途径。
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  太行山南段火烧迹地不同恢复期草本群落多样性研究

  林荣木, 武帅楷, 金山, 燕树杰, 郝嘉鑫, 张桂萍

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 637-646. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2024008

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  以太行山南段火烧迹地不同恢复期草本植物群落为研究对象，通过“空间代替时间法”和样方法对火烧迹地草本植物群落进行调查，分析火烧迹地草本植物群落的物种多样性、分类和排序。结果表明：（1）随着火烧迹地植被恢复期增加，草本植物群落的科、属、种数上均显示出先升高后降低的趋势，科的数量从样点S1—S5依次为27、25、27、31和18科，属的数量从S1—S5依次为70、65、67、79和38属，种的数量从S1—S5依次为79、89、85、99和50种。（2）就科、属、种组成结构来看，菊科、豆科、禾本科为优势科，蒿属、堇菜属、委陵菜属为优势属，大披针薹草、京芒草和小红菊为主要优势种。（3）随着群落演替的进行，物种丰富度、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈现先上升后下降的趋势，在恢复9年期出现峰值，分别为（10.70±3.38）、（2.09±0.39）和（0.84±0.07）;Pielou均匀度指数在恢复8年后出现峰值（0.91±0.05）。（4）双向指示种分析（Two-way Indicators Species Analysis, TWINSPAN）数量分类将研究地的草本植物群落分为8个群丛，即京芒草+大披针薹草+小红菊群丛、京芒草+大披针薹草+白莲蒿群丛、大披针薹草+白莲蒿+小红菊群丛、小红菊+大披针薹草+截叶铁扫帚群丛、大披针薹草+小红菊+草木樨群丛、大披针薹草+野青茅+小红菊群丛、大披针薹草+小红菊+牻牛儿苗群丛及大披针薹草+斜茎黄耆群丛。（5）除趋势对应分析（Detrended Correspondence Analysis, DCA）排序表明，坡向和坡位是影响太行山南段火烧迹地草本植物群落分布的主要环境因子。
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  低浓度TBBPA长期暴露对乳腺癌细胞增殖效应研究

  庞晶, 贾斌, 朱慧瑞, 姚杰, 弓韬, 刘志贞, 李卓玉

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 647-656. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023108

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  四溴双酚A （Tetrabromobisphenol A,TBBPA）是生产量最高的反应型和添加型溴代阻燃剂，具有持久性有机污染物的特征，可通过多种途径对人体进行暴露。关于TBBPA暴露与人体健康风险等问题亟待研究，其中TBBPA作为一种潜在的环境雌激素干扰物，对于雌激素敏感性乳腺癌细胞的促癌机制尚不明确。因此，在本研究中将人源乳腺癌细胞MCF-7 （ER+）细胞系和MDA-MB-231 （ER-）细胞系分别连续5代暴露于环境浓度下人体血浆中残留的TBBPA (10^-8 mol/L)以模拟长期暴露模式，观察细胞的增殖效应并探讨可能的作用机制。CCK8和集落形成实验的结果表明，10^-8 mol/L TBBPA长期暴露可以显著促进MCF-7细胞增殖。活性氧（ROS）生成实验表明，MCF-7细胞在10^-8 mol/L TBBPA长期暴露下ROS水平升高。蛋白印迹结果表明，10^-8 mol/L TBBPA长期暴露于MCF-7细胞后，上调了Ras信号通路中Cyclin D1、c-Myc、p-ERK1/2和Ras的蛋白表达水平。Ras蛋白抑制剂（FTS）干预后阻断了Ras/p-ERK1/2/Cyclin D1/c-Myc并降低了细胞的增殖效应。此外，CCK8实验结果表明ERα的抑制剂Fulvestrant预处理MCF-7细胞可减弱TBBPA诱导的细胞增殖活性，证明TBBPA促进MCF-7细胞增殖与ER的存在有直接关联。同时选取ER-的MDA-MB-231细胞株进行了研究，在相同浓度的TBBPA长期暴露下，其增殖活性、ROS水平及Ras信号通路相关蛋白均无显著影响。研究结果表明10^-8 mol/L TBBPA长期暴露可以通过激活Ras信号通路促进雌激素受体阳性的MCF-7细胞的增殖。
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  叶片温度检测技术与植物高温胁迫响应机制研究进展

  张犇, 郭悦, 武钰馨, 周胜君

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 657-672. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023109

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  在当前全球变暖的背景下，高温引起的温度胁迫是许多地区农业的主要问题。高温导致植物生理生化异常，从而影响生长发育，导致作物产量下降。因此全面了解温度胁迫下植物生理响应机制，尤其是植物细胞各种分子防御机制的激活，对耐热植物的改良和开发具有极为重要的意义。准确的叶片温度检测将为了解植物高温响应机制，并为作物耐热性遗传改良提供重要支持。本文首先对近年来植物叶片温度检测方法的发展进行了简单汇总，并综述了近年来高温胁迫下植物的生理生化变化和植物耐热性的分子机制研究进展。
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  山西紫草科植物新记录——盾果草和长柱斑种草

  赵玉琳, 任保青, 陈陆琴, 徐茂宏

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(03): 673-676. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023021

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  在山西省中条山进行植物考察时分别发现紫草科（Boraginaceae）植物盾果草（Thyrocarpus sampsonii Hance）和长柱斑种草（Bothriospermum longistylum Q. W. Lin&Bing Liu），其中盾果草为盾果草属（Thyrocarpus Hance）植物，长柱斑种草为斑种草属（Bothriospermum Bunge）植物，均为山西新记录。至此，山西紫草科有17属29种3变种。