科研产出
改进随机蛙跳算法在大豆品种快速鉴别中的应用
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：大豆品种快速准确的鉴别，对于鉴定种子品质、净化种业市场以及保障粮食安全具有重要意义。为解决传统农作物品种鉴别方法中存在精度差和效率低等问题，采用拉曼光谱结合特征波长提取方法建立偏最小二乘（PLS）鉴别模型，对黑龙江省4个高蛋白大豆品种（黑农88、黑农98、绥农71以及绥农76）进行快速鉴别。随机蛙跳（RF）算法是一种通过迭代计算变量被选概率，以确定变量重要性的新型特征波长选择算法，可以有效剔除全光谱数据中的冗余信息。该方法存在初始变量集随机性、所需迭代次数大、阈值选取不确定的问题，因此提出一种基于最小绝对收敛与选择算子（LASSO）回归的改进随机蛙跳（MRF）算法。采用LASSO算法提取与属性变量最相关的特征波长点作为RF初始变量集F0，消除初始变量的随机性，在此基础上开始迭代计算，可以减少无用迭代次数，提高模型的预测精确度。RF算法通过设定阈值的方法选择变量，因此提取的特征波长往往具有不确定性。改进如下：首先去除被选概率为0的变量，对于排序后变量以10个波长点为间隔，每次增加1个间隔建立特征波长与大豆品种属性的偏最小二乘回归模型，当交叉验证均方根误差（RMSECV）取最小值时的建模波长为优选特征波长。以MRF优选特征波长作为输入变量建立PLS鉴别模型，并与全光谱以及常用的RF、LASSO和ElasticNet特征波长选择算法建模结果进行对比分析。结果表明，MRF算法提取300个特征波长点，仅占全谱波长的9.37%，有效筛选了关键特征变量，简化了模型复杂度。预测结果中均方根误差（RMSEP）和决定系数（Rp~2）分别为0.246 9和0.951 2，识别准确率达到100%，为所有模型中最优。拉曼光谱结合MRF算法可以实现大豆品种的快速鉴别，同时也为其他农作物品种的快速鉴别提供了一种新思路。
关键词： 拉曼光谱 大豆 特征波长选择 随机蛙跳 最小绝对收敛与选择算子
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大豆核因子GmNF-YA13基因的克隆及功能分析
《西北农林科技大学学报(自然科学版) 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究大豆核因子GmNF-YA13 基因在大豆应对非生物胁迫中的生物学功能,为GmNF-YA13基因在抗逆育种中的应用奠定基础.[方法]以大豆北豆 9 号和烟草 NC89 的种子为供试材料,将大豆培养至第一片三出复叶展开后,分别进行干旱、高盐、低温和脱落酸(ABA)处理,通过实时荧光定量 RT-PCR(qRT-PCR)对GmNF-YA13 在以上 4 种非生物胁迫下的相对表达量进行检测,并对GmNF-YA13 进行克隆及生物信息学分析,将GmNF-YA13 转化烟草,并对转基因烟草中抗逆相关基因(NtABA2、NtOsmotin、NtAPX2、NtSOD、NtCAT1 和NtCaMK3)的表达量进行 qRT-PCR检测.[结果]干旱、高盐、低温和 ABA 处理均能不同程度诱导GmNF-YA13 的表达,其中干旱胁迫和 ABA处理对GmNF-YA13 的诱导效果尤为显著.GmNF-YA13 位于大豆基因组 13 号染色体,开放阅读框 915 bp,编码含有 304 个氨基酸的蛋白质,该蛋白质分子量 75.14 ku,等电点 5.10.GmNF-YA13 蛋白序列包含一个保守的DNA结合结构域.蛋白系统进化分析结果表明,GmNF-YA13 与GmNF-YA7 和拟南芥AtNF-YA1 亲缘关系较近.启动子顺式作用元件预测分析结果表明,GmNF-YA13 启动子区含有 3 个 ABA 响应元件 ABRE、1 个厌氧诱导元件 ARE、1 个防御和胁迫反应元件TC-rich repeats及 1 个干旱诱导的MYB转录因子结合位点MBS.GmNF-YA13 在大豆叶片中的相对表达量最高.同时构建GmNF-YA13 植物表达载体,并将GmNF-YA13 转化烟草,获得 3株转基因烟草植株.转基因烟草中抗逆相关基因表达量检测结果显示,转基因烟草中的NtABA2、NtOsmotin 和Nt-APX2 相对表达量均显著高于野生型烟草,转基因烟草中NtSOD、NtCAT1 和NtCaMK3 的相对表达量与野生型烟草差异不显著.[结论]GmNF-YA13 与大豆干旱、高盐、低温等非生物胁迫之间关系密切,GmNF-YA13 可能通过促进抗逆相关基因表达量的升高以提高转基因烟草的抗逆性.
关键词： 大豆 核因子Y GmNF-YA13基因 非生物胁迫 抗逆基因 转基因烟草
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大豆蛋白含量主效位点qPRO-20-1的精细定位
《作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：蛋白质含量是大豆重要的品质性状,受多基因控制,定位大豆蛋白质含量相关位点并挖掘候选基因,对定向培育高蛋白含量大豆品种具有重要意义.本研究以优良品种黑农88作为母本与高蛋白优异种质P73-6B作为父本杂交,构建了一个由265个单株组成的F2群体,利用中豆芯1号对F2群体进行基因型鉴定并构建图谱,结合蛋白质含量表型数据,采用IciMapping 4.2软件在20号染色体上定位了一个QTL,物理距离为2.46 Mb,在区间附近筛选出11个多态性SSR标记并分析群体,将定位区间从2.46 Mb缩小至100.8 kb.增加Gm20_28349696、Gm20_30805913、Gm20_31341532和Gm20_31483719共4个SNP位点,进一步将区间缩小到95.8 kb.对区间内包含的4个基因的9个不同组织在Phytozome v13.1和PPRD RNA-seq 2个数据库中的表达量分析得到了2个候选基因,分别为Glyma.20g081800和Glyma.20g082000基因,本试验结果为大豆蛋白质含量基因克隆及蛋白质调控机制研究提供了理论基础,为大豆高蛋白分子标记育种提供材料和技术支撑.
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哈尔滨地区不同亚洲玉米螟性诱剂诱捕效果研究
《植物保护 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为了探索亚洲玉米螟性诱剂在哈尔滨地区的诱捕效果,于2019年和2020年在黑龙江哈尔滨地区开展不同品牌诱芯、不同类型诱捕器及不同诱芯悬挂高度处理的亚洲玉米螟田间诱捕试验.结果表明,3种诱芯处理对田间亚洲玉米螟雄蛾表现出不同的诱虫活性,诱芯A诱捕到的玉米螟雄蛾数量显著高于诱芯B和诱芯C,是诱芯B诱蛾量的1.38倍,诱芯C诱蛾量的1.62倍;水盆式诱捕器对玉米螟雄蛾诱捕效率明显高于倒漏斗式诱捕器,诱捕到玉米螟雄蛾数量是倒漏斗式诱捕器的1.94倍.2019年和2020年诱芯不同悬挂高度处理诱捕到玉米螟雄蛾的数量由多到少的顺序为0.8、0.4、1.3、1.8 m和0 m,悬挂高度0.8 m处理诱捕到的玉米螟雄蛾数量显著高于其他处理.综合以上结果,使用水盆式诱捕器,将诱芯A悬挂至0.8 m高度更适合哈尔滨地区田间玉米螟的防治和种群监测.
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大豆诱变育种技术的研究进展
《大豆科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：随着经济的发展，人们对大豆需求量及品质要求越来越高，培育高产量、多抗性、优质大豆品种迫在眉睫。然而受生态条件的限制，优质大豆种质资源材料匮乏，遗传背景狭窄，而且大豆自然变异过程繁琐且漫长，仅依靠大豆自发突变获得优质遗传材料十分困难，因此利用诱变技术创制优质、高产、多抗新种质是发展大豆产业的有效手段之一。诱变育种技术与常规育种相比，更有利于提高基因变异频率，扩大育种选择范围，高通量筛选有益突变，促进优良性状重组等，能够在短时间内获得性状丰富的突变体，解决种质资源遗传基础狭窄的瓶颈问题，广泛应用于优良性状的大豆新品种选育。本文概述了化学诱变、物理诱变的原理、种类及特点，总结归纳了国内外大豆种质创新中常用的诱变方法和技术优势，展望未来大豆诱变育种技术的应用前景，为大豆育种实践提供参考与启发。
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根菜类作物块根测定装置的研制
《中国农学通报 》 2023 CSCD
摘要：根菜类作物如甜菜、马铃薯等作物营养丰富,适合大面积种植,具有广阔的发展前景.但是,根菜类作物地上与地下生育进程和长势有很大区别,仅观测地上部长势不能准确判断地下部块根的生育进程.为解决实时观测地下部块根的生育进程,满足自动化管理的需要,设计一种块根自动测定装置,该装置由X型测定夹、阻值式变位计、内置导线、数据存储器等部件组成.利用该装置对甜菜块根生长进行田间测定试验,结果表明,该装置能够实时监测出甜菜块根生长状况,可以比较准确地判断甜菜所处生育时期以及块根直径,通过试验调查,所开发的装置对甜菜块根测定误差范围为2%~7%.
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降雨频率对甘南尕海湿草甸土壤碳氮磷化学计量特征的影响
《干旱区研究 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：降雨是湿地水资源补给量和土壤呼吸的重要扰动因子，全球气候变化导致的未来极端降雨变率增大对湿地生态系统有着重要影响。为探究极端降雨频率下青藏高原湿草甸土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量及化学计量比的变化特征，本文以青藏高原东北边缘碌曲县尕海-则岔自然保护区境内的湿草甸土壤为研究对象，设置空白对照（CK:0 mm）、每周浇灌一次（DF1:25 mm×19次）、每两周浇灌一次（DF2:25 mm×9次）、每三周浇灌一次（DF3:25 mm×6次）和每四周浇灌一次（DF4:25 mm×4次）5种处理，分析极端降雨频率下0～40 cm土层土壤SOC、TN和TP化学计量特征的变化规律。结果表明：在不同降雨频率下，土壤SOC含量随降雨频率增加而增加，TN和TP含量则与之相反。在土壤垂直剖面上，SOC和TN含量均随土层深度增加而降低，TP含量随土层深度增加无显著变化；C:P和N:P均随土层加深有所降低，而C:N随土层加深无显著变化；C:N、C:P和N:P在不同降雨频率间差异不显著；此外，随着时间的推进，土壤SOC含量在生长季不同月份呈现先增后减的变化趋势，TN含量则呈现先减后增的变化趋势，而TP含量呈“M”型变化趋势。因此，随着全球降雨格局变化程度持续增加，较高的降雨频率会加剧高寒湿草甸浅层土壤氮磷含量的流失，造成高寒湿草甸水环境富营养化的危害加剧。
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黑土禾本科杂草生长特征及其对长期施肥的响应
《中国土壤与肥料 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：农田杂草防控是保证作物稳产高产的重要举措.利用始于 1979 年的黑土肥力长期定位试验,分析长期不同施肥措施下麦田禾本科杂草生长特征及其对土壤养分的响应,探讨利用合理施肥防控杂草的可行性.结果表明:黑土长期不同施肥处理下禾本科优势杂草为马唐和金色狗尾草,狗尾草和稗分布较少.均衡施肥对禾本科杂草抑制效果最佳,杂草密度较偏施肥处理(氮磷、氮钾、磷钾)分别减少 94.4%、96.6%、98.0%.长期施氮肥(均衡施肥和偏施氮肥)可显著降低黑土农田禾本科杂草群落密度,降幅在 41.5%~98.0%之间;也可显著降低黑土农田禾本科杂草生物量.禾本科杂草干重与小麦产量显著负相关,较低的禾本科杂草生物量能够反映黑土小麦的高产.优势杂草马唐、金色狗尾草密度与土壤全氮、碱解氮显著负相关,与土壤pH显著正相关.总之,长期平衡施用化肥可增加小麦产量并抑制禾本科杂草生长,对于黑土麦田防控杂草具有积极作用,但应注重调节土壤pH及氮素供应之间的平衡关系.
关键词： 禾本科杂草 密度 生长特征 长期施肥 小麦产量 土壤化学性质
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低山丘陵坡耕地秸秆覆盖轮耕对土壤水热及碳氮库的影响
《土壤学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为了提高坡耕地的秸秆还田效率,探索一种适于坡耕地的基于种植和养地基础上的耕作方式.利用田间小区试验,研究了秸秆覆盖轮耕技术(包括当季秸秆覆盖+休闲、上季秸秆覆盖+旋耕)与常规耕作(秸秆移除后旋耕)对土壤水热变化及碳、氮积累的影响.结果表明:秸秆覆盖可显著提高播种前期20~40 cm土壤含水量,覆盖休闲与覆盖旋耕处理较常规耕作分别提高26.02%和37.49%,同时覆盖旋耕处理降低了20~40 cm土壤容重,较常规耕作和覆盖休闲分别降低6.52%和13.04%;与覆盖旋耕相比,覆盖休闲可降低作物生育前期0~20 cm和 20~40 cm土层温度1.57~1.63℃,而土壤含水量提高 15.25%~24.41%,为覆盖旋耕区作物出苗和前期生长提供了水分条件;通过秸秆覆盖休闲与覆盖旋耕组合的轮耕技术可提高 0~20 cm土层碳氮含量,有机碳和全氮储量较常规耕作平均提高 11.36%和 20.51%,为今后低山丘陵区坡耕地实施保护性耕作提供了科学依据.
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黑龙江省主栽大豆品种品质优势分析
《大豆科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为了解黑龙江省主栽大豆品种的品质现状,探寻黑龙江省主栽大豆品种的品质优势,扩大黑龙江省大豆加工用途,本研究将2020年黑龙江省主栽大豆品种与进口大豆(来源于巴西、美国、阿根廷、乌拉圭和俄罗斯)品质指标进行比较分析。结果表明,黑龙江省大豆主栽品种以高蛋白为主,55%以上品种粗蛋白质含量超过40%。与进口大豆比较,黑龙江省大豆粒大,外观品质和耐储性较好,粗蛋白质含量超过美国大豆2号标准和大连商品交易所黄大豆2号交割质量标准;巴西大豆粗脂肪和粗蛋白含量最高,俄罗斯大豆水分含量最低,美国、阿根廷和乌拉圭大豆品质中等。
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