科研产出
基于机器学习与分子动力学模拟发现CDK2抑制剂
《高等学校化学学报 》 2025 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：通过机器学习和分子动力学模拟方法发现了细胞周期蛋白依赖性激酶2(CDK2)潜在的抑制剂.首先，利用现有的大型活性数据库和机器学习算法，建立了针对CDK2抑制剂的分类模型.采用圆形指纹（ECFP6）的极端梯度提升树模型（XGBoost）筛选Enamine数据库，并选出了1152个新型化合物.通过分子对接和打分函数对这些潜在化合物在CDK2中的亲和力进行了排序，并采用指纹聚类的方法将化合物分为4类.分别从4类中选择1种对接评分较高的化合物，然后对4种化合物进行了类药性分析和分子动力学模拟.类药性分析结果表明，筛选出的4种潜在的CDK2抑制剂（Z1766368563, Z363564868, Z1891240670和Z2701273053）具有良好的成药性，并在分子动力学模拟结果中具有较高的结合自由能.这4种化合物可作为CDK2的先导化合物进行后续的改造和优化.
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非生物催芽花生白藜芦醇富集及对HEK293T细胞的保护作用
《中国食品学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：目的：探究非生物诱导催芽对花生中白藜芦醇（RES）富集的影响，并测定在最优富集条件下RES对HEK293T细胞氧化损伤的保护作用。方法：以光照种类、超声强度、硫酸铜浓度、发芽时间为单因素条件诱导花生发芽，根据单因素实验和正交试验探究非生物诱导催芽对RES的含量影响以及最优富集条件。通过细胞活力测定，得到RES对HEK293T细胞的最高毒性。通过检测细胞内活性氧（ROS）含量、细胞超氧化物歧化酶（SOD）活力和过氧化氢酶（CAT）活力，探究RES对H2O2诱导的HEK293T细胞的抗氧化损伤的保护效果。结果：光照、超声、硫酸铜都有促进发芽花生中白藜芦醇含量的效果，复合催芽对白藜芦醇富集呈促进作用。最佳花生芽白藜芦醇富集参数为：蓝光照射、超声强度120 W/cm3、CuSO4浓度0.6 mmol/L、发芽3 d，此时白藜芦醇含量为35.79μg/g。RES干预处理可以明显恢复H2O2诱导产生氧化损伤的HEK293T细胞活力，减少细胞内ROS的生产，增加SOD、CAT的活力。结论：光照等多重催芽可以富集发芽花生中白藜芦醇，RES对细胞有明显的氧化应激损伤保护作用。
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融合注意力机制和权重平衡算法的遥感图像分类
《吉林大学学报(地球科学版) 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对城市遥感图像各种地物分布不均衡、分类精度较低的问题,提出融合并行注意力与权重平衡算法的遥感图像分类方法。该方法在DeepLabV3+和ResNet50创建的语义分割网络基础上,采用并行组合方式,融入通道注意力和空间注意力算法,提高网络的特征提取能力;针对遥感图像地物类别占比不均衡问题,引入地物类别权重平衡算法,提高小类别地物的分类精度。为了验证网络模型的分类效果,利用Vaihingen数据集和Postdam数据集进行实验。实验结果表明:融合注意力机制和权重平衡算法的分类网络在Vaihingen数据集中测试数据的像素精度、平均交并比、平均F1值分别为96.66%、90.35%、96.66%,在Postdam数据集中测试数据的像素精度、平均交并比、平均F1值分别为95.74%、81.47%、91.82%;从分类细节看,增加注意力机制和权重平衡算法对占比较少的汽车识别精度有显著提高,在Vaihingen数据集中汽车的像素精度提高了26.44%,在Postdam数据集中汽车的像素精度提高了21.84%,取得了较好的分类效果。
关键词： 注意力机制 权重平衡算法 DeepLabV3+网络 遥感图像 地物分类
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长期施用有机肥和化肥对黑土N2O排放的影响
《环境科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：东北黑土区作为我国重要的粮食生产基地，近年来面临着土壤退化、肥力下降和粮食减产等诸多问题.优化施肥管理是维持或提升土壤肥力的一种重要措施，但不合理的肥料施用会促使养分损失和N2O等温室气体排放，导致土壤退化和环境污染.为探明黑土N2O排放对长期施用有机肥和化肥的响应及关键控制因素，采集吉林公主岭黑土长期定位试验（32 a）的施用有机肥主处理（M0，不施有机肥；M1，低量有机肥；M2，高量有机肥）和施用化肥副处理（CK，不施肥；N，化学氮肥；NPK，化学氮磷钾肥）共计9个处理（即每个施用有机肥水平下包含3个化肥施用水平）的表层土壤样品（0～20 cm），进行室内恒温恒湿培养（65%田间持水量25℃下培养21 d），并测定N2O排放通量和土壤物理化学生物学性质.研究结果表明，长期施用有机肥和化肥显著增加了黑土N2O排放.与M0CK处理[（0.25±0.01） mg·kg-1，以N计，下同]相比，单施有机肥处理N2O累计排放量显著提高了361%～456%[M1CK和M2CK处理分别为（1.17±0.02）mg·kg-1和（1.41±0.02）mg·kg-1]，且N2O排放随着有机肥施用量增加显著增强.与M0CK处理相比，单施化肥处理N2O累计排放量显著提高了96%～236%[M0N和M0NPK处理分别为（0.49±0.01）mg·kg-1和（0.84±0.03）mg·kg-1]，且平衡施用化肥处理N2O排放提升幅度明显高于单施氮肥处理.在M1和M2条件下，化肥施用对N2O排放的影响程度减弱，说明有机肥施用缓解了化肥对N2O排放的影响.单施有机肥显著提高了土壤及团聚体有机碳（SOC）和总氮（TN）、土壤微生物量碳氮含量，有机肥配施进一步提高土壤及团聚体SOC和TN含量.Pearson相关及路径分析结果表明，N2O排放与土壤碳氮组分及微生物量碳氮含量显著正相关，长期施用有机肥和化肥主要通过影响土壤碳氮组分，改变微生物量和底物有效性调控N2O排放.综上所述，施用有机肥通过增加土壤可利用碳氮库以及微生物生物量碳氮显著促进了N2O排放.有机肥施用缓解了化肥对N2O排放的促进作用，在施用化肥时应适量配施有机肥，以平衡肥力提升与氮素损失及温室气体排放的综合效应.
关键词： 长期施肥 碳氮组分 N2O 土壤团聚体 偏最小二乘法路径分析模型(PLS-PM)
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耕作方式对农田黑土有机碳库和酶化学计量特征的影响
《环境科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究耕作方式对农田黑土有机碳库及胞外酶化学计量特征的影响.依托连续6 a田间耕作定位试验，研究传统耕作（CT）、免耕秸秆覆盖（NTS）、深松秸秆条带覆盖（STS）和深翻秸秆还田（MPS）对0～40 cm土层土壤活性有机碳组分、有机碳库、酶活性和酶计量特征的影响.结果表明，与CT处理相比，NTS、STS和MPS处理显著提高0～40 cm土层易氧化有机碳（EOC）、颗粒有机碳（POC）、有机碳（SOC）含量、碳库指数（CPI）和碳库管理指数（CPMI），提高幅度分别为7.55%～19.81%、31.75%～59.05%、6.19%～21.42%、7.00%～20.00%和6.45%～19.67%，其中NTS处理增幅最大. MPS较其他处理显著增加β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）和亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性，增幅分别为37.66%～47.38%和9.57%～23.93%，此外STS和MPS酸性磷酸酶（ACP）活性较CT和NTS处理提高9.51%～15.18%. STS和MPS处理显著提高0～10 cm土层矢量角度（VA）和0～20 cm土层矢量长度（VL），降低20～40 cm土层VL和VA.冗余分析表明活性有机碳组分和有机碳库是影响酶化学计量特征的主要因子.研究结果为评估长期保护性耕作对土壤有机碳周转和微生物养分利用的影响具有重要意义.
关键词： 秸秆还田 活性有机碳组分 酶矢量长度 酶矢量角度 磷限制
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纳豆通过调节PI3K/Akt信号通路和肠道营养代谢改善D-半乳糖诱导小鼠衰老
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：目的：从肝脏、肌肉和肠道角度揭示纳豆对衰老小鼠行为能力和营养代谢的影响。方法：以500 mg/kg D-半乳糖腹腔注射建立亚急性衰老小鼠模型，同时给予纳豆饲料（质量分数2.5%）干预10周。通过生化检测、行为学检测与组织病理学分析，以及免疫组化和实时定量基因检测探究肝脏功能与信号通路表达水平，并对肠道菌群多样性及肠道代谢组进行分析。结果：纳豆明显抑制了衰老小鼠的体质量下降、行为和记忆能力减退及脏器组织损伤，显著改善了肝、肾和骨骼肌的氧化应激水平。纳豆还显著降低了肝脏中磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K）、丝氨酸/苏氨酸激酶1(serine/threonine kinase 1,Akt1)蛋白及基因表达水平的异常升高。肠道菌群结构与功能分析显示，纳豆主要通过增加阿克曼氏菌属（Akkermansia）、拟杆菌属（Bacteroides）、萨特氏菌属（Sutterella）和肠球菌属（Enterococcus）的相对丰度，降低链球菌属（Streptococcus）、脱硫弧菌属（Desulfovibrio）、罗氏菌属（Roseburia）相对丰度，改变了衰老小鼠的肠道菌群组成，并通过富集碳水化合物代谢、氨基酸代谢、辅因子和维生素代谢等途径的基因表达数量改善肠道功能。非靶向代谢组学分析显示，ATP结合盒转运蛋白和色氨酸代谢是纳豆缓解衰老小鼠症状的主要调节通路。纳豆组显著富集的差异代谢物5-羟基吲哚乙酸和黄尿酸以及豆类特有的大豆黄素、黄豆黄素等黄酮类代谢物与体质量、肝脏超氧化物歧化酶活力等指标呈正相关，与行为学指标、尿酸和肝脏丙二醛水平呈负相关。结论：纳豆主要通过抑制肝脏PI3K/Akt信号通路，增加Akkermansia、Sutterella和Enterococcus丰度，降低Streptococcus、Desulfovibrio丰度，提高色氨酸、黄酮类代谢物含量以及增强营养吸收和能量代谢，从而缓解由衰老引起的肝脏及肠道损伤。上述研究可为“适老”纳豆食品的研发提供理论基础。
关键词： 纳豆 衰老 肝脏 肠道菌群 磷脂酰肌醇-3-激酶/丝氨酸/苏氨酸激酶信号通路 非靶向代谢组学
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大豆杂种优势利用:挑战与创新路径
《科学通报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：杂种优势利用是攻克大豆产量瓶颈,有效提升单产的重要途径之一.杂交大豆为中国首创,展示出良好的应用前景,正处于从中试向产业化推广的关键阶段.近年来,随着杂种优势利用新技术和新方法不断涌现,推动了作物杂种优势利用水平持续提升.然而,目前杂交大豆仍主要以传统育种为主,亟需与现代分子设计育种相结合,以加速其产业化应用进程.为此,本文针对大豆杂种优势利用的瓶颈和挑战,从杂种优势潜力挖掘及提升模式、新型不育系创制与应用策略、亲本异交率提升方法及杂交制种技术体系优化等方面进行论述,提出了杂交大豆育种和制种创新路径,旨在为实现大豆杂种优势高效及充分利用提供较为系统的攻关思路,助力大豆产业高质量发展.
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敲除pina和pinb基因提高小麦籽粒硬度
《科学通报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：小麦籽粒硬度是决定小麦加工品质的重要性状之一,主要受5D染色体上的pina和pinb基因控制.本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,对pina和pinb基因进行敲除,根据sgRNA设计原则,每个基因选择了2个sgRNA,以冬小麦品种K35为转化受体,构建了单基因和双基因编辑载体,通过农杆菌介导的小麦遗传转化获得了基因编辑植株.利用Hi-TOM高通量测序法对T0、T1和T2代植株进行连续筛选和鉴定,获得了pina、pinb基因的单突变体及pinapinb双突变体.用Sanger测序法进一步鉴定了纯合植株,得到了籽粒硬度提升的小麦新种质,没有影响植株生长和其他农艺性状.利用扫描电子显微镜观察编辑植株的籽粒,淀粉颗粒之间结合更加紧密.转录组测序筛选差异表达的基因,进行了GO和KEGG pathway的富集分析,说明小麦籽粒硬度的形成和变化不是一个单一的过程,影响了多个代谢通路和途径.创制的具有新型等位变异的纯合突变体,为我国在籽粒硬度研究方面提供准确信息,为选育优质专用小麦提供种质资源,对其功能研究和小麦品质改良均具有重要意义.
关键词： 小麦 CRISPR/Cas9 籽粒硬度 基因编辑 pina基因 pinb基因
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激光诱导击穿光谱技术对水稻产地识别研究
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：水稻是中国主要粮食作物，而水稻品质与其生长的外部环境如土壤特性、气候、日照时间和灌溉水等环境息息相关，高品质水稻的产地区域面积有一定地域限制，因此水稻可看成为是一个明显的地理标志物。市场常出现一些假冒或者贴牌的知名优质水稻出售，损害了水稻品牌，降低了消费者的水稻品质保障，并且扰乱了市场稳定性，因此对于水稻产地快速识别技术的需求十分迫切。利用LIBS结合机器学习算法，对吉林省5个产地（大安、公主岭、前郭、松原、洮儿河）的水稻进行产地识别，建立了主成分分析（PCA）算法分别结合Bagged Trees、 Weighted KNN、 Quadratic SVM和Coarse Gaussian SVM共四种机器学习算法的水稻产地识别模型。实验选取了5个水稻产地共450组在200～900 nm的LIBS数据，对水稻LIBS光谱数据采用卷积平滑（S-G平滑）进行降噪和特征谱线归一化预处理，对水稻LIBS光谱数据进行主成分分析，实现了水稻产地具有较好的聚类空间集群分布，但部分水稻产地存在空间重叠。采用5倍交叉验证，采用PCA-Bagged Trees、 PCA-Weighted KNN、 PCA-Quadratic SVM和PCA-Coarse Gaussian SVM共四种机器学习模型，水稻产地的识别精度均达到91.8%以上，并且PCA-Quadratic SVM模型的识别精度高达97.3%。结果表明结合LIBS技术和机器学习算法能够高精度和高效率实现水稻产地的识别。
关键词： 激光诱导击穿光谱 机器学习算法 水稻产地识别 识别精度
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花生红衣中反式白藜芦醇对HEK293T细胞抗氧化的影响
《中国食品学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：目的:分析花生红衣中的白藜芦醇成分,探究其主要成分反式白藜芦醇(RES)对人胚胎肾细胞293(HEK293T)抗氧化的影响及其潜在的分子机制.方法:采用超声波辅助酶法提取花生红衣中的白藜芦醇,采用高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)技术分析花生红衣中白藜芦醇粗提液的组成成分.通过测定细胞活力,检测RES对HEK293T细胞的最高毒性.通过荧光素酶报告基因试验及免疫印迹试验检测其对Keap1-Nrf2-ARE抗氧化信号通路的影响,以DPPH自由基清除率评价其体外抗氧化能力.结果:HPLC-MS结果表明,花生红衣中含有白藜芦醇苷、白皮杉醇和RES.由于白藜芦醇在自然界中主要以反式白藜芦醇形式存在,因此选择RES进行后续试验.细胞存活力检测结果表明,RES对HEK293T细胞的最高无毒浓度为50μmol/L,体外抗氧化作用呈浓度依赖性.荧光素酶报告基因分析表明,RES显著诱导了ARE介导的转录激活.免疫印迹结果显示,RES能诱导Nrf2介导的3个抗氧化蛋白表达[血红素氧合酶1(HO-1)、醌氧化还原酶1(NQO1)和谷氨酸半胱氨酸连接酶(GCLM)]表达.此外,DPPH自由基清除率测定结果表明,RES能有效清除DPPH自由基,具有体外抗氧化能力.结论:花生红衣中白藜芦醇的主要成分RES对HEK293T细胞有抗氧化作用,可通过Keap1-Nrf2-ARE信号通路激活潜在的抗氧化活性.
关键词： 花生红衣 白藜芦醇 HEK293T 高效液相色谱-质谱联用 Keap1-Nrf2-ARE信号通路 抗氧化
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