科研产出
基于可见光谱和改进注意力的农作物病害识别
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：基于可见光谱的农作物病害自动化识别和诊断是一个具有挑战性的研究领域,但现有基于卷积神经网络进行病害识别的研究往往利用深层网络牺牲模型参数量来提高对单一农作物病害识别的准确率,从而造成硬件资源的浪费.为提高农作物病害识别的准确率且避免深层网络的使用,该研究将注意力机制引入农作物病害识别领域,提出了一种基于可见光谱和改进注意力机制的浅层农作物病害识别模型,设计了新的注意力模块SMLP和农作物病害识别模型SMLP_ResNet.利用卷积层代替全连接层设计参数量较少的残差网络(ResNet),然后利用SMLP、归一化结构(Batch Normalization)和残差模块(Res_block)得到改进的残差模块单元(SMLP_Res),其中SMLP由全局池化和多层感知机组成,建立各通道间依赖关系.多层感知机使用三层网络结构,将全局特征的通道维度提升至两倍,然后对其通道维度进行两次降维,恢复至原始维度,减少了全局特征损失.SMLP_Res可对通道中的病害特征重校准,减少对识别任务无效的冗余信息,最后构建农作物病害识别模型SMLP_ResNet,在减少模型层数同时提高其识别率.使用两个不同难度的多种植物和病害混合的公开数据集AI Challenger 2018和Plant Village验证本文模型.实验结果表明,SMLP_ResNet模型在18、50和101层时达到了较高的识别率,其中SMLP_ResNet18模型效果最佳,在两个数据集中的病害识别率分别为86.93% 和99.32%.SMLP_ResNet18的准确率不仅高于改进前的ResNet18和SENet18网络,还高于其他研究者提出的模型的准确率,且模型权重大小为48.6 MB,仅约为AlexNet网络权重的五分之一,能够在模型参数量较小的情况下实现较高的病害识别率.从Grad-CAM生成的热力图中可看出SMLP_ResNet18相比于其他模型更关注于叶片病害部位的特征,其背景信息以及叶片健康部位的权值较小.该研究所提出的SMLP_ResNet18模型实现了浅层网络下的高精度识别,提高了对叶片病害区域的辨识度,减少了背景等冗余特征的影响,适用于面向多种农作物不同病害下的高精度识别.
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小麦热激蛋白基因TaHSP90-1的克隆与表达分析
《中国农业科技导报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：热激蛋白(heat shock protein,HSPs)是一类广泛存在于植物体内的应激蛋白,在植物响应逆境过程中发挥重要作用.为进一步了解小麦HSP90-1基因并探究其相关生物学功能,搜索小麦基因组序列数据库,获得了小麦A、B、D 3个基因组上的同源序列,根据其染色体位置分别命名为TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D,通过同源克隆从12个小麦品种中得到TaHSP90-1 DNA序列.序列分析表明,TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D分别含有2 121、2 136和2 130 bp的完整开放阅读框,分别编码707、712和710个氨基酸;其蛋白序列C端均含有1个HSP90结构域,为HSP家族HSP90亚家族成员.TaHSP90-1在不同小麦品种中存在SNP位点,分别位于TaHSP90-1-B第2个内含子区域和TaHSP90-1-D启动子区域.系统进化分析表明,TaHSP90-1-A与二粒小麦处于同一分支;TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D处于同一分支.顺式作用元件分析发现,TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D启动子区域均含有干旱响应元件(MBS element)和热响应元件(HSE element).RT-PCR 结果显示,TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B 和 TaHSP90-1-D 在苗期和成熟期的叶片中表达量较高.在干旱胁迫条件下,TaHSP90-1表达量在耐旱小麦品种中较高,为旱敏感小麦品种表达量的150倍;在热胁迫条件下,TaHSP90-1在热敏感与耐热小麦品种中均上调表达,其中,TaHSP90-1-A和TaHSP90-1-D在耐热小麦品种中上调表达倍数更高.
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禽腺病毒血清4型Fiber-2蛋白在毕赤酵母中的优化表达及其免疫原性分析
《中国农业大学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为研制禽腺病毒血清4型(Fowl adenovirus serotype 4,FAdV-4)亚单位疫苗,本研究对FAdV-4的Fiber-2蛋白在毕赤酵母中的发酵工艺进行了优化.首先根据酵母密码子偏好性优化Fiber-2基因,并且构建了重组真核表达载体pPIC9K-Fiber-2.将该质粒转化至毕赤酵母GS115菌株,经不同质量浓度G418筛选获得高拷贝重组菌.随后在摇瓶中进行诱导发酵时温度、时间和甲醇浓度的优化.用优化后的条件进行发酵表达并将上清液通过镍柱纯化得到了重组的Fiber-2蛋白.最后将蛋白与ISA-201-VG油佐剂混合并免疫21日龄SPF鸡进行免疫保护性试验.结果表明:在毕赤酵母中成功且高效的分泌表达了Fiber-2蛋白,分子量约为60 ku,在摇瓶发酵中诱导的最佳甲醇浓度、时间和温度分别为1.0%、72 h和30℃.优化后发酵液上清中的总蛋白量约为50 mg/L,重组Fiber-2蛋白达到8.7 mg/L.SDS-PAGE和Western blot结果表明采用镍柱对蛋白进行纯化可得到条带单一且具有良好免疫原性的重组Fiber-2蛋白.免疫保护性试验显示,由优化后的毕赤酵母表达Fiber-2蛋白制备的亚单位疫苗免疫雏鸡后,可以诱导较高的抗体水平并提供高达100%的超强FAdV-4毒株(GD616)的攻击保护.本研究为进一步采用毕赤酵母表达的重组Fiber-2蛋白制备FAdV-4亚单位疫苗的研发奠定了基础.
关键词： 禽腺病毒血清4-型;Fiber-2蛋白;毕赤酵母;亚单位疫苗
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不同硒肥对青花菜硫苷及硒含量的影响
《中国蔬菜 》 2022 北大核心
摘要：采用大田试验方法,以青花菜品种耐寒优秀为试材,研究叶面喷施两种不同浓度硒肥对青花菜中硫代葡萄糖苷(硫苷)和硒含量的影响,其中富硒宝浓度设置为12.0、9.6、8.0、6.9、6.0、0(CK)mg·L-1,高浓缩有机硒肥浓度设置为2.5、2.3、2.1、1.9、1.8、0(CK)mg·L-1.结果表明:6.0 mg·L-1富硒宝、2.3 mg·L-1高浓缩有机硒肥处理的青花菜总硫苷含量最高,分别为13.72、15.38μmol·g-1,比对照分别提高了5.86%、18.67%,差异均达显著水平;9.6 mg·L-1富硒宝、2.3 mg·L-1高浓缩有机硒肥处理的青花菜硒含量最高,分别为0.8113、1.7767 mg·kg-1,分别是对照的3.52、7.74倍,差异亦均达显著水平,表明这两种硒肥均可有效提高青花菜的硫苷和硒含量.同时,2.3 mg·L-1高浓缩有机硒肥处理的青花菜总硫苷和有益硫苷(RAA、4OH、GBC、4ME、NEO)含量均高于6.0 mg·L-1富硒宝处理,表明2.3 mg·L-1高浓缩有机硒肥的效果更佳.
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宜机收籽粒玉米品种冠层结构、光合及灌浆脱水特性
《作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：以京农科728等24个我国生产大面积推广的玉米品种为研究材料,比较不同类型玉米品种的冠层结构、光合及灌浆脱水特性差异,为适宜机收籽粒玉米品种选育和推广提供技术支撑.研究结果表明:(1)参试玉米品种平均机收产量、籽粒含水率、破碎率和杂质率分别为11,658.78 kg hm–2、24.66%、3.90%和0.83%.其中,以京2416为父本组配的京农科728等18个适宜机收籽粒玉米品种平均机收产量为11,802.70 kg hm–2,显著高于郑单958和先玉335,分别增产7.69%和4.45%;收获时籽粒含水率均低于28%(平均为24.61%);破碎率低于5%(平均为3.42%),均达到国家机收籽粒标准.(2)以京2416为父本组配的京农科728等18个宜粒收玉米品种穗上茎叶夹角小,株型紧凑,冠层平均透光率高,冠层光分布更合理.(3)参试品种净光合速率和叶绿素含量平均为34.10μmol CO2 m–2 s–1和8.91 mg m2,其中以京2416为父本组配的18个品种净光合速率平均为35.21μmol CO2 m–2 s–1,较郑单958和先玉335高19.60%和6.73%;叶绿素含量平均为9.87 mg m2,较郑单958和先玉335高61.54%和68.43%.(4)以京2416为父本组配的18个品种灌浆速率和生理成熟后脱水速率分别平均为0.83 g 100-grain–1 d–1和0.55%d–1,均显著高于郑单958和先玉335,表现为较低的收获时籽粒含水率.(5)相关分析表明,参试玉米品种产量与净光合速率、灌浆速率呈极显著正相关;净光合速率与茎叶夹角呈极显著负相关,与透光率、叶绿素含量呈极显著正相关;收获时籽粒含水率与破碎率、杂质率和生理成熟时籽粒含水率呈极显著正相关,与生理成熟后脱水速率呈极显著负相关,与灌浆速率呈显著负相关.由此可见,以京2416为父本组配的京农科728等18个玉米品种株型紧凑、冠层透光率高、光合能力强、籽粒灌浆和脱水速率高,可实现较低的籽粒含水率和较高的机收籽粒质量.
关键词： 机收籽粒玉米品种;冠层结构;光合特性;灌浆脱水特性
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基于LSTM-GRU的日光温室环境预测方法研究
《江苏农业科学 》 2022 北大核心
摘要：提前准确获取日光温室中温湿度变化对作物提质增产至关重要,传统方法预测能力有限.针对日光温室环境具有非线性、时滞性、强耦合性等特点,提出了基于长短期记忆神经网络和门控循环单元神经网络相结合(LSTM-GRU)的温湿度预测模型.试验首先利用温室采集系统获取室内外环境及卷膜开度的历史数据,再将数据通过线性插值法进行缺失填充、卡尔曼滤波去噪、归一化处理后,以时间序列输入预测模型中训练和测试.试验结果表明,该预测方法对温度的预测指标均方根误差(RSME)、平均绝对误差(MAE)分别达到0.431、0.352℃,在±0.5℃内的预测误差占总误差比为93.9%;相对湿度的预测指标RMSE、MAE分别达到4.794%、3.579%,在±5%内的预测误差占总误差比为92.0%,提高了温室温湿度预测精度,为温室环境控制系统提供高时效的决策依据.
关键词： 日光温室 LSTM-GRU模型 非线性 温湿度预测
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豆科功能植物作为东亚小花蝽产卵基质的适合度评价
《中国生物防治学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：东亚小花蝽Orius sauteri （Poppius）作为一种重要的捕食性天敌，被广泛用于多种温室害虫的防控。由于该天敌具有在植物组织内产卵的特殊习性，其卵的发育离不开植物，导致筛选适宜的产卵基质植物一直是其规模繁育的重要基础。豆科植物不仅可以作为绿肥和保护型生物防治的功能植物，而且还可以作为东亚小花蝽的适宜产卵基质。因此，本研究以产卵量、产卵持续时间、卵孵化时间、卵孵化率及净生殖力等为指标，在实验室内评价了豇豆、菜豆、大豆、豌豆、绿豆和花生6种豆科植物作为东亚小花蝽产卵基质的适合度。结果表明：东亚小花蝽在绿豆上的总产卵量和净生殖力最高，分别为72.0粒和59.5头，显著高于菜豆、大豆和花生；卵孵化率最高的是花生，为86.79%，但与绿豆并无显著差异；东亚小花蝽在6种植物上的产卵持续时间无显著差异，在绿豆上卵的孵化时间最短，显著低于菜豆和花生。东亚小花蝽在绿豆上的产卵位置也优于其他植物，所以综合考虑绿豆为所试6种植物中东亚小花蝽的最适产卵基质植物。
关键词： 东亚小花蝽 豆科植物 产卵基质 功能植物 人工饲养
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山东局地甜瓜细菌性茎软腐病病原菌的分离与鉴定
《植物病理学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：果胶杆菌(Pectobacterium)可引起马铃薯、黄瓜等多种作物的软腐病，具有十分广泛的寄主范围。近年来，随着甜瓜种植规模的不断扩大，山东、河北、辽宁等多个甜瓜种植区出现茎秆严重腐烂的现象，发病初期甜瓜茎秆出现褐色病斑，然后逐渐腐烂，导致植株整株死亡，造成了严重的经济损失。本研究对山东寿光、昌乐和莱西疑似甜瓜茎软腐病的病株进行调查采样(图1-A、B),通过病原菌分离鉴定和致病性测定，为该地区细菌病害的病原分析提供实验参考。
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葡萄新品种‘瑞都晚红’
《园艺学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：'瑞都晚红'是从'京秀'和'香妃'的杂交后代中选出的优质晚熟葡萄新品种.果穗圆锥形,平均单穗质量520.9 g;果粒椭圆形,平均单粒质量8.9 g;果皮紫红或红紫色;果肉质地较脆,有玫瑰香味,酸甜多汁,可溶性固形物含量16.5%.多年平均萌芽率为82.50%,结果枝率为80.20%,结果系数为1.78.在北京地区,9月下旬果实成熟,丰产性好,平均产量18 900 kg·hm-2.
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