科研产出
高灵敏度磁荧光免疫层析试纸模式构建及在呕吐毒素检测中的应用
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：构建基于磁荧光纳米材料的免疫层析试纸模式,弥补现在免疫层析技术的不足,为更灵敏的免疫学快速检测提供技术支撑.以呕吐毒素(deoxynivalenol,DON)为靶标,采用溶剂热法制备羧基修饰的超顺磁颗粒,碳二亚胺法将磁颗粒、绿色荧光蛋白及DON单克隆抗体进行偶联,一步法制备磁荧光抗体探针,以DON人工抗原(DON-BSA)为检测线建立磁荧光免疫层析试纸.同时用胶体金标记DON单克隆抗体,以DON-BSA为检测线建立胶体金免疫层析试纸;制备的磁荧光抗体探针具有很好的磁性、荧光特性及抗体反应性,基于该探针成功制备了DON磁荧光免疫层析试纸,该试纸回归方程为y=-0.562x+0.921,R2=0.990,IC50为5.611 ng/mL,检出限为1.089 ng/mL;制备了DON胶体金免疫层析试纸,该试纸裸眼检测灵敏度为500 ng/mL;定量检测回归方程为y=-0.543x+1.485,R2=0.991,IC50为65.16 ng/mL,检出限为11.94 ng/mL.DON磁荧光免疫层析试纸的灵敏度是胶体金免疫层析试纸的10.96倍.本实验建立的磁荧光免疫层析试纸模式可以同时实现样品的富集及荧光信号检测,提高检测灵敏度,并成功用于DON的检测,为磁荧光纳米颗粒广泛应用于免疫层析领域提供参考.
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GC-IMS结合化学计量学分析8个产区香椿挥发性成分差异
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：采用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)技术研究8个产区香椿挥发性成分差异.共鉴定出56种化合物,醇类和醛类的相对含量较高.基于化学计量学主成分分析和偏最小二乘判别分析(partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA)可以很好区分8个产区香椿样品.基于PLS-DA模型的变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)得分对8个产区香椿挥发性有机化合物进行判别分析,筛选出12种(VIP>1)标志挥发性化合物,其中(E)-2-己烯醛-D、乙酸乙酯-D、苯酚、糠醛、苯乙醇是主要的差异代谢物.不同产区香椿挥发性化合物存在较大差异.GC-IMS可以实现对不同产区香椿挥发性化合物的差异化快速分析,为香椿挥发性香气差异研究提供有益依据.
关键词： 香椿 挥发性化合物 气相色谱-离子迁移谱 主成分分析 偏最小二乘判别分析
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基于太赫兹时域光谱技术的烟草组分识别
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了准确识别不同烟草配方组分,利用太赫兹时域光谱技术,针对烟草工业常用的叶丝、梗丝和再造烟叶丝3种烟草配方组分开展太赫兹光谱特性分析和分类识别方法研究.对0.35~1.50 THz范围内3种烟丝的吸收系数谱和折射率谱进行分析,通过低方差滤波结合主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)进行光谱特征提取和降维,分别建立针对吸收谱和折射谱的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类模型、最邻近分类(K-Nearest Neighbor,KNN)模型和袋装树(Bagged trees)分类模型.结果表明,基于吸收系数谱的分类模型准确率最高,低方差滤波结合PCA的特征提取算法能显著提高分类效果,其中KNN模型准确率达到98.3%.对频域光谱使用连续投影算法(Successive Projections Algorithm,SPA)特征提取并结合SVM模型,分类准确率也在90%左右.研究表明太赫兹时域光谱技术可应用于不同烟草组分的分类判别,为太赫兹技术在烟草物料无损检测的应用提供参考.
关键词： 光谱 模型 烟草组分 太赫兹时域光谱 分类识别 最近邻分类 低方差滤波
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基于深度学习的无人机遥感小麦倒伏面积提取方法
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为及时准确地提取小麦倒伏面积,提出一种融合多尺度特征的倒伏面积分割模型Attention_U2-Net.该模型以U2-Net为架构,利用非局部注意力(Non-local attention)机制替换步长较大的空洞卷积,扩大高层网络感受野,提高不同尺寸地物识别准确率;使用通道注意力机制改进级联方式提升模型精度;构建多层级联合加权损失函数,用于解决均衡难易度和正负样本不均衡问题.Attention_U2-Net在自建数据集上采用裁剪方式提取小麦倒伏面积,查准率为 86.53%,召回率为 89.42%,F1 值为 87.95%.与 FastFCN、U-Net、U2-Net、FCN、SegNet、DeepLabv3 等模型相比,Attention_U2-Net具有最高的F1值.通过与标注面积对比,Attention_U2-Net使用裁剪方式提取面积与标注面积最为接近,倒伏面积准确率可达97.25%,且误检面积最小.实验结果表明,Attention_U2-Net对小麦倒伏面积提取具有较强的鲁棒性和准确率,可为无人机遥感小麦受灾面积及评估损失提供参考.
关键词： 小麦 无人机遥感 倒伏面积提取 深度学习 U2-Net
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基于GF-1数据的夏玉米FPAR遥感动态估算
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索高分一号卫星(GF-1)估算农作物光合有效辐射吸收比率(Fraction of absorbed photosynthetically active radiation,FPAR)的潜力,以田间小区与大田夏玉米为对象,基于GF-1卫星的16 m空间分辨率宽视场(Wide field view,WFV)传感器光谱响应函数对地面实测冠层高光谱反射率进行重采样,获取GF-1 WFV的模拟反射率,构建宽波段植被指数,利用与FPAR极显著相关且具有较高相关系数的植被指数,建立不同生育期夏玉米FPAR的一元与多元逐步回归模型,筛选FPAR估算的最适模型,并在此基础上实现县域尺度不同生育期的FPAR动态估算.结果表明:模拟宽波段光谱反射率与GF-1 WFV光谱反射率间的相关系数|R|为0.967~0.985,决定系数R2为0.935~0.969;基于模拟反射率构建3波段植被指数与FPAR的相关性优于2波段植被指数,增强型植被指数(EVI)、土壤调节植被指数(MTVI2)、可见光大气阻抗植被指数(VARI)、综合植被指数(TCARI/OSAVI)等3波段植被指数与FPAR均呈极显著相关性(P<0.01),且|R|为0.813~0.925;基于优选3波段植被指数估算FPAR的多元逐步回归模型效果优于一元回归模型,估算模型决定系数R2为0.762~0.843,验证模型决定系数R2为0.839~0.880,相对误差RE为7.037%~9.571%,说明多元逐步回归模型能更好地估算FPAR;以优选模型对区域尺度的FPAR进行空间分布及动态估算,并以实测值进行验证,估算值与实测值间决定系数R2为0.819~0.856,相对误差RE为8.41%~13.37%,说明基于GF-1 WFV估算区域夏玉米FPAR与实际空间分布及动态变化规律一致,为基于GF-1 WFV高分辨率遥感数据估算区域玉米FPAR及生产潜力提供了科学依据.
关键词： 夏玉米 高光谱 高分一号 光合有效辐射吸收比率 动态变化
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金银花营养品质评价体系的构建
《中国食品学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：构建金银花营养品质评价体系,对筛选和发掘金银花优异资源及金银花药食同源综合利用具有重要意义.本研究以138份不同产地的金银花为试验材料,采用高效液相色谱法测定金银花中的绿原酸、芦丁、木犀草苷、异绿原酸A、异绿原酸C、木犀草素的含量;采用紫外分光光度法测定和计算金银花中总黄酮的含量.采用熵权法、灰色关联度分析和主成分分析建立金银花营养品质综合评价函数,通过概率分布建立金银花营养品质综合评分标准.结果表明,138份参试材料的7种营养成分含量各有差异,变异系数为8.32%~71.23%.7种成分均受环境的影响,然而影响程度不同.相关性分析表明,木犀草苷与绿原酸和芦丁均表现出极显著正相关;异绿原酸A与异绿原酸C表现出极显著正相关;木犀草素与异绿原酸A和异绿原酸C均表现出极显著负相关;总黄酮与异绿原酸A和异绿原酸C均表现出极显著正相关,与木犀草素表现出极显著负相关.PCA将7个营养组分指标简化为3个主成分因子,PC1包括异绿原酸A、异绿原酸C和木犀草素;PC2包括绿原酸和木犀草苷;PC3包括芦丁和总黄酮.3个主成分贡献率分别为44.339%,23.930%和18.382%,累计贡献率为86.651%.在此基础上,建立了金银花营养品质综合评价函数和金银花营养品质综合评分6级标准.利用评价体系对金银花资源营养品质进行综合分析,可以得到更加客观的营养评价结果,为筛选营养品质最优的金银花材料提供依据.
关键词： 金银花 营养品质 多元统计分析 灰色关联度分析 评价体系
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水肥一体化对小麦干物质和氮素积累转运及产量的影响
《农业机械学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨滴灌水肥一体化对小麦干物质和氮素积累、转运与产量的影响,于2016—2018年2个小麦生长季进行田间试验,设置3个氮（N）肥水平N1（180 kg/hm2）、N2（240 kg/hm2）、N3（270 kg/hm2）和3个水分（W）水平W1（生育期不灌水）、W2（生育期灌2次水）、W3（生育期灌3次水）,9个处理分别为:W1N1、W1N2、W1N3、W2N1、W2N2、W2N3、W3N1、W3N2、W3N3。结果表明:连续2年,小麦植株干物质积累量在开花期和成熟期达到最大,与W1N1处理相比,W3N2处理下小麦开花期植株平均干物质积累量、成熟期植株平均干物质积累量、营养器官平均干物质转运量、平均干物质转运率和干物质转运对籽粒平均贡献率分别增加32.11%、13.34%、48.66%、56.34%、42.93%;连续2年,小麦植株氮素积累量在小麦开花期和成熟期达到最大,与W1N1处理相比,W3N2处理下小麦开花期和成熟期植株平均氮素积累量分别增加21.98%和20.30%;在小麦成熟期,与W1N1处理相比,W3N2处理下小麦茎+叶鞘平均氮素积累量、穗轴+颖壳平均氮素积累量、籽粒平均氮素积累量、营养器官平均氮素转运量、平均氮素转运率和营养器官氮素转运对籽粒平均贡献率分别增加20.19%、27.65%、35.99%、47.51%、20.91%和6.04%;连续2年,与W1N1处理相比,W3N2和W3N3处理下小麦平均产量分别增加31.88%和15.28%。研究表明,滴灌水肥一体化下W3N2处理是本试验的最优处理,能够促进营养器官干物质和氮素的积累与转运,有利于实现小麦高产高效。
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不同降水年型下免耕对冬小麦氮素积累与产量的影响
《农业机械学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：基于河南省2011—2017年长期定位耕作试验数据对RZWQM2模型进行了率定和验证,利用RZWQM2模型分析了不同降水年型免耕对0～100 cm土层贮水量、冬小麦地上部氮素积累量和根部氮素积累量、冬小麦产量及氮素利用率的影响。模拟结果表明,不同降水年型冬小麦地上部氮素积累量和根部氮素积累量、冬小麦产量由大到小均表现为丰水年、平水年、枯水年。与传统耕作相比,免耕使枯水年、平水年和丰水年冬小麦不同生育期0～100 cm土层平均贮水量分别提高11.3%、12.9%和16.9%。与传统耕作相比,免耕使枯水年冬小麦地上部氮素积累量和平水年抽雄期-收获期根部氮素积累量分别提高2.5%和3.1%,分别提高枯水年、平水年和丰水年氮素利用率26.7%、8.7%和6.0%,免耕较传统耕作氮肥利用效率在枯水年提高11.7%,而在丰水年降低1.7%。
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基于生物信息数据库探讨山药的营养功能及作用机制
《中国食品学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：目的:利用生物信息数据库进行山药营养功能及作用机制的探讨。方法:利用中药系统药理学分析平台TCMSP获取山药化学成分和潜在作用靶点,通过Cytoscape平台构建山药-化合物-靶点网络,找出潜在的重要化合物。采用String数据库对山药所含化合物的潜在靶点进行蛋白质相互作用网络分析,筛选出山药所含化合物发挥功能作用的潜在关键靶蛋白。通过R软件对潜在作用靶标进行KEGG功能富集分析,找出发挥功能的关键代谢途径。结果:构建出山药-化合物-靶点网络,筛选出甘氨酸、丙氨酸和豆甾醇等11个与营养功能相关的重要化学成分。通过蛋白质相互作用网络分析找出氧化氢酶（CAT）和白细胞介素6（IL6）等11个关键靶蛋白。KEGG通路富集结果表明,山药所含的化合物可能是通过系统调节神经活性配体受体相互作用、碳代谢以及氨基酸的生物合成等多个关键代谢途径发挥营养功能。结论:研究结果为山药营养功能的定位提供科学依据,为系统阐明药食同源食物作用机制提供新方法。
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基于作物生长监测诊断仪的玉米LAI监测模型研究
《农业机械学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索作物生长监测诊断仪(CGMD-402型)在作物长势监测应用中的精准性与适用性,连续2年在不同氮肥水平下进行不同玉米品种的实验。使用作物生长监测诊断仪采集冠层归一化差值植被指数(Normalized differential vegetation index,NDVI)、比值植被指数(Ratio vegetation index,RVI),并同步以ASD FR-2500型野外高光谱辐射测量仪获取冠层光谱反射率,构建NDVI、RVI高光谱植被指数;通过对比两种仪器获取的植被指数特征及其定量关系,评价CGMD-402型作物生长监测诊断仪监测精度;基于CGMD-402型作物生长监测诊断仪获取的NDVI、RVI,建立叶面积指数(Leaf area index,LAI)监测模型,并对模型监测精度进行验证。结果表明:玉米冠层NDVI、RVI随施氮量增加而增加,增加幅度分别为8. 20%～36. 59%、4. 40%～25. 16%; CGMD-402型作物生长监测诊断仪与ASD FR-2500型野外高光谱辐射测量仪获取的NDVI、RVI相关系数分别为0. 991、0. 985,决定系数分别为0. 983、0. 969,说明CGMD-402型作物生长监测诊断仪具有较高的监测精度,可替代ASD FR-2500型野外高光谱辐射测量仪获取NDVI、RVI指数;利用CGMD-402型作物生长监测诊断仪获取NDVI、RVI,建立LAI监测模型的决定系数分别为0. 911、0. 898;以独立数据对模型精度进行验证,模型预测值与田间实测值间决定系数分别为0. 963、0. 954,相对误差分别为6. 65%、9. 37%,表明二者具有高度一致性。研究表明,利用作物生长监测诊断仪能有效监测玉米不同品种LAI动态变化,可以替代Accu PARLP-80型植物冠层分析仪获取玉米LAI数据。
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