科研产出
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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基于高光谱图像技术的高粱品种识别研究
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：高粱是酿造白酒的重要原料，高粱内的成分对白酒中微量成分含量和品质十分重要，并且高粱品质影响着白酒的质量和风味，因此，无损快速鉴别高粱品种对于提高白酒质量是个迫切需要的重要问题。采用高光谱成像技术结合机器学习算法对高粱品种进行分类鉴别，通过高光谱成像技术，获取了10个品种高粱的高光谱谱线以及图像纹理数据。采用多元散射校正（MSC）对光谱进行预处理，并用连续投影算法（SPA）筛选出62个特征波段，采用灰度共生矩阵提取高粱的4种纹理特征，分别以高光谱数据和光谱-图像数据融合，采用PLS-DA、 SVM、 ELM和RF等4种机器学习算法模型对10个高粱品种进行分类识别。结果表明，高光谱经MSC预处理后，用SPA降维提取的高光谱特征波段可以代表全光谱的数据信息，提高了PLS-DA模型识别高粱品种的稳定性。10个品种高梁的分类准确度从67.58%提高到93.85%,识别精度提升了27%。高光谱数据与图像纹理特征数据融合后，PLS-DA基于模型全光谱和特征谱段的高粱品种分类识别精度分别提升到96.47%和97.16%,相比于单一的高光谱数据更适用于高粱品种分类识别。相比于SVM、 ELM和RF三种分类机器学习算法模型结果，PLS-DA机器学习算法模型的高粱品种分类识别精度最好。研究证明了高光谱成像技术结合机器学习算法在高粱品种鉴别中的有效性，可实现快速精确的高粱品质检测。
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通过分子动力学模拟方法研究c-Myb在mim-1启动子区域伪回文序列的结合特性揭示DNA特异性识别机制（英文）
《Journal of Zhejiang University-Science B(Biomedicine & Biotechnology) 》 2023 SCI CSCD
摘要：本研究旨在探索c-Myb转录因子在调控细胞早期分化和增殖过程中的DNA特异性识别机制。我们以鸡髓系基因mim-1为研究对象，研究其潜在双c-Myb结合位点的结合特异性。mim-1的c-Myb结合位点是一个伪回文序列AACGGTT，正反方向分别包含1个c-Myb结合保守序列AACNG。不同条件下的重复分子动力学模拟研究表明，c-Myb与mim-1正链的结合（复合物F）比与反链的结合（复合物R）更稳定。主成分分析（PCA）动力学轨迹分析表明，在330 K温度下，c-Myb识别螺旋R2和R3(R2R3)的开放运动导致复合物R中DNA与c-Myb解离，且此开放运动是由R2R3表面静电势降低引起。同时，DNA构象和氢键相互作用分析表明，复合物R中DNA的大沟宽度增加影响了R2R3与DNA间的氢键形成，直接导致DNA与R2R3的解离。拉伸分子动力学模拟研究进一步表明，静电势、DNA大沟宽度和氢键对DNA特异性识别起到重要作用。体外实验证实了计算模拟结果，即c-Myb只与mim-1正链结合。本研究表明，除一维保守序列AACNG外，三维结构特性对c-Myb的DNA特异性识别也起着重要作用。本研究结果有助于理解c-Myb在细胞早期分化和增殖中的调控机制，以及预测开发由c-Myb结合位点增多引起的肿瘤发生标志物。
关键词： c-Myb DNA特异性识别机制 分子动力学模拟 DNA大沟宽度 静电势
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NMR方法监测季铵型双子表面活性剂的胶束交换动力学（英文）
《Chinese Journal of Chemical Physics 》 2018 SCI CSCD
摘要：本文应用DNMR的方法测量了双子表面活性剂12-s-12和14-s-14(s=2, 3, 4)单体在溶液和胶束间的分子交换动力学参数,根据DNMR理论的简化公式,变温条件下测量了表面活性剂分子的逸出速率常数(k~-),根据阿伦尼乌斯公式拟合得到了逸出活化能(E_a~-).结果显示14-s-14和12-s-12的逸出速率常数分别在10~1和10~3 s~(-1)数量级,逸出活化能分别为54.04～73.64 kJ/mol和33.42～47.09 kJ/mol.随着联结基团长度的增大,14-s-14和12-s-12的逸出速率常数增大,逸出活化能减小.结合荧光探针实验测量微极性的结果,揭示了双子表面活性剂分子从胶束中逸出时经历了构象变化,支持了双子表面活性剂的两步分子交换机制.
关键词： 双子表面活性剂 动态NMR 分子交换 交换速率常数 表观活化能 两步交换机制
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基于中红外光谱技术鉴别转基因大豆的方法研究
《光谱学与光谱分析 》 2017 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：转基因技术对于实现粮食增产,保护生物多样性,减少化学农药使用量等方面有着重大意义,但也可能存在一定的安全隐患。因此,转基因作物检测鉴别技术的研究愈发受到重视。本文采用中红外光谱分析技术,研究对不同品种的转基因大豆及其亲本进行鉴别的可行性。实验采集了三种不同的非转基因大豆亲本(HC6,JACK和W82)及其转基因大豆品种在3 818~734 cm~(-1)范围内的光谱信息。采用偏最小二乘-判别分析(partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA)进行判别分析,三种大豆的建模集的判别正确率分别为96.67%,96.67%和83.33%,预测集的判别正确率分别为83.33%,85%和85%。研究中采用X-loading weights、变量投影重要性(variable importance in the projection,VIP)和二阶导数(second derivative,2-Der)三种特征波数选择方法对光谱数据进行处理,并根据得到的特征波数分别建立PLS-DA模型进行判别分析,三种大豆的建模集和预测集的判别正确率均超过76.67%和75%。采用主成分分析(principal component analysis,PCA)和独立组分分析(independent component analysis,ICA)两种特征信息提取方法对光谱数据进行处理,分别建立PCA-PLS-DA和ICA-PLS-DA模型进行判别分析,三种大豆的建模集和预测集的判别正确率均超过80%和75%。研究表明中红外光谱分析技术可以较为准确地鉴别非转基因亲本与转基因品种,为转基因大豆的无损鉴别提供新的思路。同时结合特征波数选择方法与特征信息提取方法可以有效地降低模型复杂度,减少程序运算量。
关键词： 中红外光谱 转基因大豆 特征波数选择 特征信息提取
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近红外高光谱成像技术用于转基因大豆快速无损鉴别研究
《光谱学与光谱分析 》 2016 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：以近红外高光谱成像技术,结合化学计量学方法,研究了转基因大豆的快速、无损检测方法。实验以3种不同非转基因亲本(HC6,JACK,TL1)及其转基因大豆作为研究对象。采用高光谱成像系统采集874~1 734nm波长范围的256个波段范围的高光谱图像,提取大豆的光谱信息,剔除明显噪声部分后,采用Moving Average(MA)平滑预处理的941~1 646nm范围光谱数据进行分析。采用偏最小二乘判别分析算法(partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA),对3种非转基因亲本大豆建立模型进行判别分析,其相应的建模集和预测集的判别正确率分别为97.50%和100%,100%和100%,96.25%和92.50%,结果表明,高光谱成像技术可用于非转基因大豆的识别。对非转基因亲本及其转基因大豆进行判别分析,基于全谱,3种的建模集和预测集的判别正确率分别为99.17%和99.17%,87.19%和81.25%,99.17%和98.33%;以x-loading weights提取非转基因亲本及其转基因大豆判别分析的特征波长并建立PLS-DA模型,3种的建模集和预测集的判别正确率分别为72.50%和80%,80.63%和79.38%,85%和85%,该结果表明非转基因亲本与转基因品种的判别分析是可行的,特征波长的选择也可用于非转基因亲本与转基因品种的判别分析。研究表明采用近红外高光谱成像技术对非转基因大豆、非转基因亲本及其转基因大豆进行鉴别是可行的,为转基因大豆的快速无损准确鉴别提供了一种新方法。
关键词： 近红外高光谱成像 转基因大豆 PLS-DA x-loading weights
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同步辐射软X射线近边吸收谱方法研究长期施肥对黑土有机氮官能团的影响
《光谱学与光谱分析 》 2015 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：有机态氮是土壤氮素的主要存在形式,在农田生态系统氮循环中占有重要地位。了解土壤有机氮官能团组成,可为制定合理的农田管理措施提供科学依据。同步辐射软X射线近边吸收谱(N K-edge XANES)技术,是原位测定土壤有机氮官能团组成最有效的方法,但利用该技术对长期施肥条件下土壤有机氮官能团组成的研究尚未见报道。本试验利用N K-edge XANES方法,研究了长期(18年)不同施肥措施[即休闲(Fallow)、不施肥(CK)、施氮磷钾化肥(NPK)、有机肥配施化肥(NPKM)、1.5倍量的有机肥配施化肥(1.5NPKM)和玉米秸秆配施化肥(NPKS)]对黑土全土及粘粒中有机氮官能团的影响。结果表明:各处理均在401.2~401.6和402.7~403.1eV范围内出现特征吸收峰,分别归属为酰胺/胺和吡咯类化合物,粘粒中特征吸收峰通常较全土更为明显。半定量分析结果指出,全土和粘粒均以酰胺/胺的相对比例最高,是有机氮官能团的主要存在形态;与休闲处理相比,对照处理中酰胺/胺的相对比例较低,而吡咯类氮的相对比例较高;有机无机配施条件下,酰胺/胺的相对比例随有机肥量的增加而下降,而吡咯类氮的相对比例则呈相反的变化趋势;全土中以NPKS处理的酰胺/胺相对比例最高,而粘粒中则以休闲处理的腈类/芳香氮相对比例最高。利用N K-edge XANES方法原位测定不同施肥措施下土壤有机氮官能团组成的变化是可行的。
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冷胁迫条件下拟南芥Rubisco相互作用蛋白质的比较分析(英文)
《生物化学与生物物理进展 》 2011 SCI 北大核心 CSCD
摘要：1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco,EC 4.1.1.39)在生物适应环境变化的过程中起到重要的作用.位于叶绿体中与冷胁迫密切相关的非常重要的复合酶——Rubisco,其相互作用的蛋白质至今没有系统的研究.对拟南芥进行4种处理:a.持续在20℃生长(对照);b.4℃4 h冷胁迫;c.4℃24 h冷胁迫;d.4℃24 h冷胁迫后放入20℃恢复24 h.然后利用免疫共沉淀、十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳及基质辅助激光解析电离飞行时间质谱技术,在冷胁迫条件下研究了拟南芥光合抑制与Rubisco相互作用蛋白质解聚之间的关系.在鉴定出的5个与冷胁迫相关的Rubisco相互作用蛋白质中,AAA-型ATP酶家族蛋白和糖基转移酶对Rubisco活性及植物适应冷胁迫起着重要的作用.研究结果表明,Rubisco复合酶体系的解聚可能是低温胁迫下拟南芥光合速率降低的主要原因.
关键词： 拟南芥 冷胁迫 Rubisco相互作用蛋白质 光合作用
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中药致肾毒性成分马兜铃酸A单抗制备及酶联免疫分析方法的建立
《分析化学 》 2010 SCI 北大核心 CSCD
摘要：采用活化酯法,将马兜铃酸A分别与牛血清蛋白(BSA)和卵清蛋白(OVA)偶联,得到免疫抗原马兜铃酸A-BSA和包被抗原马兜铃酸A-OVA。利用马兜铃酸A-BSA免疫Balb/c小鼠,制得鼠单克隆抗体1A11,单抗效价为2×104;单抗为IgG1类,轻链为κ型;与其结构类似物马兜铃酸B、C和D的交叉反应率分别为2.8%,3.5%和31.2%。基于抗马兜铃酸A单克隆抗体的间接竞争酶联免疫分析方法(icELISA)的IC50为1.9μg/L,检测范围为0.5～7.5μg/L。icELISA添加回收率为86%～97%,相对标准偏差在5.2%～11.1%之间。利用所建立的icELISA测定了6个中药材和5个中成药中马兜铃酸A的含量,并用高效液相色谱法(HPLC)进行了验证,其中关木通、广防己、天仙藤、马兜铃和青木香中均检测出马兜铃酸A,而川木通和5个中成药中未检测到马兜铃酸A。结果表明:本方法可用于中药中马兜铃酸A的快速检测。
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叶绿体基因组研究进展
《生物化学与生物物理进展 》 2008 SCI 北大核心 CSCD
摘要：作为植物细胞器的重要组成部分和光合作用的器官,叶绿体在生物进化的漫长历史中发挥了重要作用.伴随着生物技术的深入发展,人们发现叶绿体基因组结构和序列的信息在揭示物种起源、进化演变及其不同物种之间的亲缘关系等方面具有重要价值.与此同时,比核转化具有明显优势的叶绿体转化技术在遗传改良、生物制剂的生产等方面显示出巨大潜力,而叶绿体基因组结构和序列分析则是叶绿体转化的基石.基于叶绿体的这些重要作用,收集整理了有关的资料,从几个方面归纳了本领域最近的研究进展,希望能使读者对迅速发展的叶绿体基因组研究有更全面的了解,以及对叶绿体基因组在物种的进化、遗传、系统发育关系等方面的作用有更深刻的认识,同时也希望对叶绿体转化技术的研究和广泛应用产生积极作用.
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