科研产出
基于叶片显微结构综合评价杏不同品种(系)的抗旱性
《果树学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究杏不同品种间叶片解剖结构特征的差异,并据此进行抗旱性指标的筛选和综合评价,为杏抗旱性资源的高效筛选和利用提供方法.[方法]以10个抗旱性不同的杏品种(系)为材料,采用石蜡切片以及扫描电镜技术观察比较其叶片的解剖结构,测定叶片厚度、上表皮细胞厚度、下表皮细胞厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度/海绵组织厚度、叶片结构紧密度和疏松度以及叶片下表皮气孔密度共9项叶片结构指标.运用主成分分析法和隶属函数法综合评价10个杏品种(系)的抗旱能力.[结果]叶片解剖结构在品种间表现出不同程度的差异性,9个抗旱性指标在10个品种(系)间有较大差异,变异系数在10.73%~34.58%,灵敏度较高.通过主成分分析选取栅栏组织厚度、叶片厚度、栅栏组织厚度/海绵组织厚度、叶片结构紧密度和下表皮厚度这5个指标作为评价杏资源抗旱性的有效指标.对10个杏品种(系)的5项抗旱性特征指标的隶属函数值累加并求均值,该值越大代表抗旱能力越强.10个杏品种(系)的抗旱能力排序为:青密沙>G 4-25>皮乃孜>骆驼黄>串枝红>G 4-43>G 4-40>G 4-26>红金榛>大优佳.[结论]通过对叶片解剖结构数据的主成分分析和隶属函数值计算,评价并筛选到抗旱性相对较强的杏品种有青密沙、皮乃孜、骆驼黄、串枝红等,研究结果可为其他杏资源的抗旱性评价、筛选和科学利用提供参考.
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菘蓝查尔酮异构酶基因的克隆与体外酶活鉴定
《中国中药杂志 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：查尔酮异构酶是高等植物黄酮类化合物生物合成中的关键限速酶，决定了植物体内黄酮类化合物的产生。该研究从菘蓝的不同部位中提取RNA,反转录为cDNA,并设计带有酶切位点的特异性引物，克隆得到1个菘蓝查尔酮异构酶基因，命名为IiCHI。该基因全长756 bp,含有1个完整的开放阅读框，编码251个氨基酸。通过同源比对显示IiCHI与拟南芥Arabidopsis thaliana的CHI蛋白亲缘关系较近，并且具有查尔酮异构酶典型的活性位点，系统发育树分析显示IiCHI归属于Ⅰ型CHI。构建原核表达载体pET28a-IiCHI并进行诱导表达，纯化后获得IiCHI的重组蛋白。体外酶活性检测实验显示IiCHI重组蛋白可以把柚皮素查尔酮催化生成柚皮素，而不能把异甘草素催化生成甘草素。实时荧光定量PCR结果显示菘蓝中IiCHI在地上部分的表达量明显高于地下部分，其中地上部分在花中表达量最高，叶与茎次之，在地下部分的须根、根的皮部与木质部几乎不表达。该研究为进一步探讨菘蓝中查尔酮异构酶的功能及其在黄酮类化合物的生物合成研究中提供了参考。
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北京典型绿化树种对氮氧化物净化作用月变化特征研究
《生态环境学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：近年来,大气污染日益严峻,氮氧化物(主要为 NO2)是危害环境安全和人体健康的主要大气污染物之一,除控制污染源外,利用绿色植物吸收净化污染物为有效且可持续的治理措施.为探究典型绿化树种对氮氧化物的净化作用,以及为城市绿化树种选择提供依据,以油松(Pinus tabuliformis)、白皮松(Pinus bungeana)、银杏(Ginkgo biloba)、国槐(Sophura japanica)、栾树(Koelreuteria paniculata)、旱柳(Salix matsudana)为研究对象,采用人工控制试验结合野外测量试验研究 6 个北京典型绿化树种在植物生长季(6-10 月)对 NO2 净化作用月变化特征,并对比分析两种方法下树木净化能力的共同特征,验证人工控制试验的科学合理性.结果表明,1)人工控制试验中阔叶树种单位叶面积NO2 净化量为 2.04-7.85 μg·dm-2,针叶为 0.96-1.97 μg·dm-2;阔叶净化时间为 48-127 min,针叶为 41-107 min.2)野外试验中各树种林内NO2 质量浓度日变化均呈现"单峰单谷"特征,以 10:00 最高(81.3-139 μg·m-3),14:00 最低(25.3-70.3 μg·m-3).3)人工控制条件与自然条件下各树种净化能力均表现植物生长旺盛季(7、8 月)最强,6、10 月最弱,阔叶林的净化能力显著高于针叶林(P<0.05).4)通过将人工控制条件下植物净化NO2 能力的月变化数据与自然条件下林内NO2 浓度进行对比,发现二者动态趋势具有明显相反规律,即人工控制条件下植物净化NO2 能力越大,野外自然条件下相对应树种林内NO2 浓度越低.人工控制条件下树种净化NO2 能力的月变化特征与野外自然条件下规律一致,证明人工控制试验结果科学合理.
关键词： 绿化树种 NO2 净化作用 人工控制和野外试验 月变化特征
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菊花5种病毒及类病毒多重RT-PCR检测方法的建立
《病毒学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：菊花是世界最重要的园艺作物之一，兼具有茶用、药用、食用及观赏等多种经济价值。我国是栽培菊花的起源地，也是主要种植生产区。病毒病害是菊花生产过程中最主要病害，目前已知的菊花病毒及类病毒有20多种，对菊花产业危害巨大。建立快速、高效的检测方法是病害防控的必要条件。前期调查显示番茄斑萎病毒（Tomato spotted wilt orthotospovirus,TSWV）、番茄不孕病毒（Tomato aspermy virus,TAV）、菊花B病毒（Chrysanthemum virus B,CVB）、菊花矮化类病毒（Chrysanthemum stunt viroid,CSVd）和菊花褪绿斑驳类病毒（Chrysanthemum chlorotic mottle viroid,CChMVd）是北京地区菊花中主要病毒及类病毒种类。自NCBI数据库下载以上病毒/类病毒的基因序列，利用不同病毒保守区域，设计开发出特异性引物，建立了5种病毒/类病毒同时检测的多重RT-PCR体系；并对反应体系中引物对的含量配比、退火温度、模板含量等因子进行了优化。试验结果显示，TSWV、TAV、CVB、CChMVd、CSVd的引物对浓度分别为300 nmol/L、50 nmol/L、200 nmol/L、700 nmol/L、600 nmol/L，模板用量0.5 ng/μL，退火温度55.3℃时，可以同时扩增出片段大小为分别485 bp、376 bp、292 bp、220 bp、110 bp的目的条带，特异性良好，结果判读简单清晰。进一步的比较分析显示，其与单一病毒检测的RT-PCR体系的检测灵敏性相当。综上，本研究构建的多重RT-PCR体系可以高效、快速、灵敏的检测菊花中常见的5种病毒及类病毒，并且检测成本大幅降低，为病毒的快速、低成本检测提供了方法。
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卵孢小奥德蘑蛛网病病原菌的鉴定与生物学特性研究
《植物保护 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：卵孢小奥德蘑Oudemansiella raphanipes是近年来成功驯化栽培的一种食药兼用的珍稀菌类，近年来随着其栽培面积的不断扩大，病害发生也越来越严重。作者在北京某卵孢小奥德蘑种植基地发现疑似蛛网病，为明确其病原菌，对发病子实体进行了病原菌分离，并综合其形态学特征、多基因系统发育分析和柯赫氏法则验证的结果，将卵孢小奥德蘑蛛网病病原菌鉴定为金黄菌寄生Hypomyces aurantius（无性阶段为异形枝葡霉Cladobotryum varium）。该病原菌菌丝生长的最适温度为20℃,最适碳源为木屑，最适氮源为黄豆粉，最适pH为6,光照对菌丝生长有一定的抑制作用；产孢最适温度为20℃,最适pH为8,最适氮源为麸皮，最适碳源为木屑；孢子萌发的最适营养液为0.2%葡萄糖溶液，最适温度为25℃,最适pH为6。研究结果为进一步明确卵孢小奥德蘑蛛网病的发生规律，制定科学的防治策略奠定了基础。
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水培环境下的作物养分吸收多参数检测系统研究
《中国农业科技导报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：在水培环境下对植物根系养分吸收的动力学主要利用耗竭曲线和系列含量法进行研究,而依靠人工间隔性的采样过程不但耗费人力而且影响效率.为解决这一问题,利用离子选择电极和图像传感器分别测定植物根系在水培环境下养分吸收时的离子含量和根系表面积,结合Michaelis-Menten方程获得植物动力学特征参数;系统硬件以STM32F407ZGT6微处理器作为主控单元,给出具有精密电化学传感器接口的信号调理与数据采集电路;在上位机系统中完成数据通讯、校准以及建模处理等.经测试表明,溶液校准后不同价态离子的能斯特斜率转换率分别在80%或90%以上;该系统与WinRHIZO获得的根系表面积相比,2组数据的线性相关性为0.97.该系统能够稳定的获取植株全根系的吸收临界浓度(Cmin)、最大吸收速率(Imax)、米氏常数(Km)等特征多参数,可为农作物营养的科学研究及水培环境下的养分吸收监测提供技术支撑.
关键词： 离子选择电极 耗竭曲线法 动力学特征参数 Michaelis-Menten方程 数据采集
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采用组合增强的YOLOX-ViT协同识别温室内番茄花果
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：番茄花果的协同识别是温室生产管理调控的重要决策依据，针对温室番茄栽培密度大，植株遮挡、重叠等因素导致的现有识别算法精度不足问题，该研究提出一种基于级联深度学习的番茄花果协同识别方法，引入图像组合增强与前端ViT分类网络，以提高模型对于小目标与密集图像检测性能。同时，通过先分类识别、再进行目标检测的级联网络，解决了传统检测模型因为图像压缩而导致的小目标模糊、有效信息丢失问题。最后，引入了包括大果和串果在内的不同类型番茄品种数据集，验证了该方法的可行性与有效性。经测试，研究提出的目标检测模型的平均识别率均值（mean average precision,m AP）为92.30%，检测速度为28.46帧/s，其中对小花、成熟番茄和未成熟番茄识别平均准确率分别为87.92%、92.35%和96.62%。通过消融试验表明，与YOLOX、组合增强YOLOX相比，改进后的模型m AP提高了2.38～6.11个百分点，相比于现有YOLOV3、YOLOV4、YOLOV5主流检测模型，m AP提高了16.56～23.30个百分点。可视化结果表明，改进模型实现了对小目标的零漏检和对密集对象的无误检，从而达到了高精度的协同检测目标。研究成果为温室种植环境下的番茄生长识别提供参考。
关键词： 图像识别 深度学习 番茄 级联网络 YOLOX Transformer 协同检测 图像增强
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基于改进的WOA-LSSVM樱桃番茄内部品质检测方法研究
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：基于近红外光谱技术与统计方法，提出了一种樱桃番茄内部品质快速、无损检测方法。首先采集样品的近红外光谱，采用多元散射校正（MSC）、 Savitzky-Golay卷积平滑（SG）、 Savitzky-Golay卷积一阶导数(SG 1st)、去趋势化（De-trending）、变量标准化（SNV）5种预处理方法消除光谱干扰，筛选出最佳预处理方法；然后采用连续投影算法（SPA）、稳定性竞争性自适应重加权算法（SCARS）、遗传算法（GA）,以及引入自动有序预测因子选择算法进行改进的遗传算法（IGA）4种特征波长提取方法减少变量冗余，选择最优特征波长提取方法；最后结合回归方法——将冯诺依曼拓扑结构、轮盘赌选择、锦标赛选择和自适应权重与鲸鱼算法相结合来对算法进行改进，采用改进的鲸鱼算法优化最小二乘支持向量机方法（IWOA-LSSVM）,与基于粒子群算法优化的BP神经网络方法（PSO-BPNN）和基于鲸鱼算法优化的最小二乘支持向量机方法（WOA-LSSVM）进行对比，分别建立樱桃番茄内部品质含量的预测模型。结果表明：樱桃番茄内部品质中的可溶性固形物（SSC）含量使用De-trending-IGA-IWOA-LSSVM模型效果最佳，其中校正集决定系数和预测集决定系数分别是0.917 2和0.866 7,校正均方根误差和预测均方根误差为0.542 3和0.768 2,预测相对误差达到2.592 9;维生素C（VC）含量使用SG-IGA-IWOA-LSSVM模型预测效果最准确，其中校正集决定系数和预测集决定系数分别为0.857 6和0.821 6,校正均方根误差和预测均方根误差分别是0.661 4和0.634 2,预测相对误差达到2.078 5。以上结果表明，采用近红外光谱技术与统计方法结合可实现对樱桃番茄内部品质的快速无损预测分析。
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宜昌市大气微塑料的分布、呼吸暴露及溯源
《环境科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：微塑料作为一种新兴环境污染物备受关注，但大气微塑料的来源和健康危害尚不明晰.为探究宜昌市不同功能区微塑料的分布特征和人体呼吸暴露风险，分析不同地区大气微塑料的可能来源，于2019年10～12月，采集和分析宜昌市16个观测点的大气微塑料样品，并利用HYSPLIT模型模拟大气后向轨迹.结果表明，宜昌市大气微塑料有纤维状、碎片状和薄膜状这3种形状；透明、红色、黑色、绿色、黄色和紫色这6种颜色；尺寸最小的为10.42μm,最大的为4 761.42μm;平均沉降通量为（4 400±474）n·（m~2·d）-1;种类有：聚酯纤维（PET）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物（ABS）、聚酰胺（PA）、橡胶（Rubber）、聚乙烯（PE）、醋酸纤维素（CA）和聚丙烯腈（PAN）这7种.各功能区沉降通量依次为：城市居民区＞农业生产区＞垃圾填埋场＞化工园区＞城镇居民区.人体呼吸暴露风险评估模型表明，城市居民区成人和儿童每天大气微塑料摄入量（EDI）高于城镇居民区.大气后向轨迹模拟表明，宜昌市各区县大气主要受周边地区影响，部分大气微塑料可能来自周边地区的短距离运输.总的来说，宜昌市大气微塑料沉降通量较大，潜在的生态暴露风险较高，各区县部分微塑料可能经由大气短距离传输而来.该结果可为长江中游地区大气微塑料研究提供基础数据支撑，对大气微塑料污染的溯源和健康风险研究具有重要意义.
关键词： 大气微塑料 功能区 分布特征 呼吸暴露 HYSPLIT模型 后向轨迹 来源
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