科研产出
基于Landsat 8数据的人工林地上生物量估测模型研究
《西北林学院学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为提高森林资源管理的效率和精度,探讨特征变量选择与新型机器学习算法结合建立桉树人工林地上生物量估测模型的精度.以广西高峰林场为研究区,以Landsat 8遥感数据结合实测样地数据,使用Pearson相关性分析法结合随机森林的特征变量选择方法,分别构建基于多元线性回归(MLR)、K最邻近(KNN)、随机森林(RF)和极端梯度提升(XGBoost)算法的森林地上生物量估测模型,使用模型评价指标对比不同模型的精度.结果表明,XGBoost模型拟合精度最高,验证结果R2 为 0.75、RMSE 为 30.15 t/hm2、MAE 为 20.27 t/hm2;RF、KNN 和 MLR 模型 次之,R2分别为0.69、0.54和0.52.利用Pearson相关性分析法结合随机森林相较于仅使用随机森林筛选变量的方法,R2提高了 27.12%、RMSE降低了 11.44 t/hm2、MAE降低了 8.70 t/hm2.采用机器学习方法的模型比多元线性回归模型更有优势,其中新型机器学习算法XGBoost在生物量估测方面有巨大潜力.Pearson相关性分析结合随机森林的特征选择方法能够减少冗余变量对模型估测精度的影响,有效提高模型预测性能.
关键词： 森林地上生物量 变量筛选 机器学习 XGBoost Landsat 8
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基于电子鼻结合GC-IMS分析浅渍黄瓜贮藏过程中的风味变化
《食品工业科技 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为研究浅渍黄瓜贮藏过程中风味物质的变化规律，采用电子鼻和气相色谱-离子迁移谱技术（gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS）分析浅渍黄瓜的挥发性化合物。电子鼻和GC-IMS分析表明，浅渍黄瓜贮藏过程中风味特征发生了显著变化。GC-IMS共定性分析出56种挥发性化合物（volatile organic compounds,VOCs），包括醇类10种、醛类30种、酮类8种、酯类5种、呋喃1种、酸类1种、烷烃类1种。随着贮藏期的延长，醛类、醇类和酮类物质的相对含量显著减少，酯类物质显著增加（P<0.05）。经相对气味活度值（relative odor activity value,ROAV）计算，筛选出9种ROAV≥1的化合物，被认为是浅渍黄瓜的关键风味化合物。进一步对不同贮藏期样品的关键风味化合物进行偏最小二乘法判别分析，筛选出6种变量重要投影值（variable important for the projection,VIP）大于1的差异标志物，分别是顺-6-壬烯醛、壬醛、1-戊烯-3-酮、异丁醛、反,顺-2,6-壬二烯醛、反-2-辛烯醛。其中反-2-辛烯醛的相对含量随着贮藏时间的延长而增加，可能是导致后期风味劣变的主要原因。本研究通过对浅渍黄瓜贮藏期间风味变化规律的分析，可为浅渍黄瓜贮藏过程的风味品质评价提供理论依据。
关键词： 浅渍 黄瓜 GC-IMS 挥发性有机化合物 ROAV
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番茄皮渣果胶结构表征与流变学特性研究
《食品与发酵工业 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：以商品柑橘果胶和苹果果胶为对照，研究番茄皮渣果胶的分子结构和流变学性质。番茄皮渣果胶半乳糖醛酸含量为56.25%,酯化度为47.40%,为低酯果胶。番茄果胶的中性糖组成占比最高依次为半乳糖、鼠李糖、甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖和岩藻糖，其鼠李糖半乳糖醛酸聚糖I型(RG-I)含量较高，但RG-I区域的分支化度较低。番茄果胶属于非牛顿流体中的假塑性流体，具有剪切变稀的现象。其表观黏度较高，黏流活化能显著小于柑橘果胶，说明番茄果胶的黏度较高且具有较好的温度稳定性。在动态流变学实验中，番茄果胶的储能模量大于损耗模量，说明其更多的表现为弹性而非黏性。番茄果胶的储能模量和损耗模量大于柑橘果胶和苹果果胶，说明其黏弹性更高。该研究结果表明，番茄果胶具有比商品柑橘果胶和苹果果胶更好的增稠性质和凝胶性，为番茄果胶资源的开发利用提供了理论依据。
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芽孢八叠球菌(Sporosarcina sp.)N2的分离与低温降解木质素的特征解析
《微生物学通报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【背景】东北地区每年都会产生大量的作物秸秆类农业废弃物，低温导致自然条件下秸秆降解缓慢。【目的】筛选耐低温高效降解木质素的细菌，探究其木质素降解相关途径。【方法】通过形态学及16S rRNA基因测序进行菌株鉴定，在低温条件下进行木质素降解条件优化，利用转录组学方法对菌株木质素降解特征进行分析。【结果】筛选了一株能在15℃条件下高效降解木质素的菌株芽孢八叠球菌(Sporosarcina sp.) N2，低温培养8 d木质素的降解率为20.8%，条件优化后提高至31.7%。通过转录组测序分析确定不同时期间的差异表达基因，发现与抗冻、木质素降解相关的功能基因在不同降解时期上下调变化明显，通过其基因表达推测了该菌株木质素降解途径为苯甲酸途径与原儿茶酸途径。【结论】本研究丰富了低温木质素降解微生物资源，为后续秸秆低温生物强化降解提供了数据支持。
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超声辅助酸化甲醇法提取甜樱桃果实花青素及抗氧化活性分析
《食品工业科技 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为探究甜樱桃果实花青素的提取方法及其抗氧化活性，本研究利用超声辅助酸化甲醇法提取花青素，探讨甲醇浓度、料液比、超声温度、超声时间对樱桃花青素提取量的影响，并研究其稳定性和抗氧化性。结果表明：最佳提取条件为甲醇浓度90%、料液比1:20、超声温度35℃、超声时间10 min，花青素提取量为（61.48±0.81）mg/100 g。樱桃花青素在避光、20℃以及pH1.0时较为稳定，且樱桃花青素热降解符合一级反应动力学模型。抗氧化实验结果显示，樱桃花青素对DPPH、OH和ABTS+自由基有明显的清除作用，其质量浓度为120μg/mL时，清除率分别为69.64%、47.94%、55.01%。综上，樱桃花青素具有较好的抗氧化活性。
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基于KASP平台的转基因纯合体高通量检测方法的建立
《玉米科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：以转基因玉米DBN9501为材料,设计一套包含1条位于基因组的共用引物、两条分别位于外源插入序列与外源插入序列等位基因组序列的竞争性引物,能分别扩增出外源片段与基因组片段的纯合体检测引物,建立一种基于KASP平台的高通量转基因玉米纯合体检测方法.利用DBN9501BC1和15份其他转基因玉米样品进行引物评估、体系优化以及特异性验证.结果显示,所设计的引物既能特异性地对DBN9501进行成分检测,又能对DBN9501BC1代中的纯合阳性、杂合阳性以及阴性3种基因型进行准确鉴别.
关键词： 转基因玉米 纯合体检测 高通量 KASP平台 分子标记
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地、空尺度的农作物高通量表型分析的应用与挑战
《广东农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：农作物高通量表型分析作为一种新兴的技术手段，旨在通过分析大量的表型数据，快速、准确地揭示农作物性状与基因和环境之间的关系，进而优化育种效率和准确性、提升作物产量和品质、解决全球人口增加及环境恶化趋势下对粮食需求提升的问题。该文对农作物高通量表型分析的关键技术架构进行剖析后，从传感器、多尺度观测和大数据挖掘层面阐述收集、整理和分析农作物表型信息的手段及其不足。在此基础上综述了近年来农作物表型分析的主要应用领域，研究证实农作物高通量表型分析是量化作物性状、监测作物长势、优化田间管理、提升育种效率的有效工具，但其应用性能仍具有提升潜力。最后，探讨农作物高通量表型分析面临的挑战、优化方案、广阔前景及未来发展趋势。表明其在数据处理和解析、跨品种、跨组织、跨环境的应用等方面还存在着挑战，但随着对大体量、高复杂度数据处理有着巨大优势的云端大数据处理平台和人工智能等前沿技术的日益发展，同时结合生物技术和基因组学研究方法，农作物高通量表型分析将在对抗全球环境变化和人口增加所带来的粮食短缺隐患中发挥举足轻重的作用。
关键词： 农业 地、空尺度 高通量表型分析 大数据挖掘 传感器 遥感
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马蔺种质资源花瓣抗氧化能力综合评价
《草原与草坪 》 2024 CSCD
摘要：【目的】探讨马蔺(Iris lactea)不同种质花瓣抗氧化能力的差异，筛选出花瓣抗氧化能力强的马蔺种质资源，为马蔺种质资源开发利用奠定基础。【方法】选取我国6个省区不同生境条件下22份马蔺种质资源，对其盛花期花瓣的花青素、类黄酮、总酚、原花青素、羟自由基清除率及总抗氧化能力进行测定，并进行相关性分析，同时采用主成分分析法和隶属函数法对各种质材料的抗氧化能力进行综合评价。【结果】1)22份马蔺种质间各成分含量存在一定差异，其中原花青素含量变异系数最大，为64.41%，总抗氧化能力含量变异系数最小，仅为4.53%；花青素含量为0.15～0.56 mg/g，类黄酮含量为0.51～1.34 mg/g，总酚含量为1.19～1.90 mg/g，原花青素含量为0～0.19 mg/g；羟自由基清除率在24.97%～50.82%，总抗氧化能力为1.98～2.36μmol Trolox/g;2)测定的6项生理生化指标间均存在不同程度的相关性，且根据欧氏距离聚类分析的结果，可将参试的22份马蔺种质资源抗氧化能力聚为3大类，包括抗氧化能力强的8份(ML011、ML012、ML013、ML014、ML016、ML019、ML029和ML035)，抗氧化能力中等的9份和抗氧化能力弱的5份；3)马蔺种质抗氧化能力的综合评价排序结果为ML014> ML013> ML011> ML012> ML035>ML19>ML016>ML029>ML018>ML008>ML010> ML006> ML020> ML005> ML009> ML007> ML023>ML017>ML032>ML015>ML004>ML001，与聚类分析结果高度一致。【结论】22份马蔺种质材料中ML011、ML012、ML013、ML014、ML016、ML019、ML029和ML035抗氧化能力强，为优异马蔺种质资源的挖掘及产品开发利用提供科学依据。
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玉米南方锈病抗病育种研究进展
《中国农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：玉米是全世界也是我国种植范围最广、用途最多、总产量最高的作物,玉米生产对保障我国粮食安全具有重要意义.玉米南方锈病是由多堆柄锈菌(Puccinia polysora Underw.)引起的一种气传性真菌病害,主要发生在热带、亚热带玉米种植区.近年来,由于气候变化,该病害开始向高纬度地区蔓延,已逐渐成为我国黄淮海夏玉米区的主要病害,直接导致玉米籽粒品质变差、产量降低,对玉米生产造成严重威胁.目前,我国玉米生产上推广种植的玉米品种大多不抗玉米南方锈病,一旦南方锈病发生和流行,将会导致在短时间内大面积蔓延,而常规化学防治难以控制.因此,挖掘和利用玉米种质资源中的南方锈病抗性基因,进一步选育抗病品种是应对南方锈病为害最经济有效的技术途径.玉米资源中高抗南方锈病的种质较为匮乏,主要来自热带、亚热带,可直接利用的温带种质极少.与国外玉米种质相比,我国玉米种质中的高抗材料较少,主要来自农家种或含有热带血缘的P群材料,遗传基础狭窄.玉米南方锈病抗性基因的鉴定与克隆,对开展分子标记辅助育种、加快育种进程及抗病新品种选育具有重要促进作用,目前,已有多个南方锈病抗性基因被鉴定和克隆,为分子标记辅助选择育种奠定了基础.多年来,我国育种家利用有限的抗性种质资源,选育了多个抗南方锈病的优良玉米自交系,并成功育成抗病杂交种.近期,南方锈病病原菌基因组方面的研究揭示我国多堆柄锈菌群体已分化出高毒谱系,从而逃逸抗病基因的识别.因此,挖掘和利用抗性种质中蕴涵的丰富基因资源仍需进一步加强.本文概述了南方锈病的生物学特性及危害,系统梳理了南方锈病抗性种质资源鉴定、抗性基因定位与克隆,以及抗性品种选育的研究进展,并展望了玉米南方锈病未来研究方向,以期为玉米南方锈病防治和抗病品种选育提供参考.
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基于离散元的肥料流重构玉米分层施肥装置设计与试验
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高玉米分层施肥的比例分肥精度以及肥层间覆土的稳定性，设计了一种肥料流重构的分层施肥装置，利用离散元法确定了圆弧散肥板半径的最佳值为20 mm,并进行了肥料流重构与未重构的对比试验，试验结果表明：经过肥料流重构后的作业效果较优，且对7∶3和8∶2两种比例分肥有较好的稳定性。通过对分层施肥开沟运动学分析，确定开沟器入土角、浅层肥口的横向距离和机具作业速度为分层施肥效果的影响因素，建立了各因素与深、浅层肥深度变异系数的回归模型，并采用响应面法分析了各因素交互作用对试验指标的影响，运用多目标优化设计方法获得分层施肥装置的最佳作业参数：入土角为39°、横向距离为174 mm、作业速度为4.3 km/h,根据优化结果加工分层施肥装置并进行田间试验，试验结果表明：深层肥深度变异系数为4.78%,浅层肥深度变异系数为6.41%,分层施肥作业稳定性可靠。
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