科研产出
高光谱图谱结合策略检测小麦单粒种子活力
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：小麦是我国主要的粮食作物，在国民经济发展中扮演至关重要的角色。种子是一切农业活动的基础，种子活力是种子最重要的评价指标之一，高活力的种子拥有良好的田间表现及耐储能力，因此准确鉴别小麦种子活力对我国农业生产具有重要意义。传统种子活力检测技术耗时、对操作人员要求高，且会对种子造成不可逆的损伤。以往利用高光谱成像技术检测种子活力，通常是针对种子批检测，且仅仅利用图像数据或光谱数据中的一种，很少将图谱数据结合用于单粒种子活力检测。为了更深入了解种子活力与光谱的内在联系，高光谱成像的小麦单粒种子快速无损检测研究颇具学术价值。以210粒经人工老化处理过的小麦种子(105粒有活力，105粒无活力)为研究对象，采集种子400～1 050 nm波段内的高光谱数据，随后进行标准发芽试验，确保高光谱数据与发芽实验结果一一对应，按照4∶2∶1的比例将数据集划分为训练集、测试集和真实数据集。利用竞争自适应重加权(CARS)算法选择特征波段，最终得到了30个特征波段，且所选特征波段对应了引起种子活力变化的蛋白质、淀粉和脂类等种子内部营养物质。为挑选出最优分类模型，对于全波段和特征波段光谱数据，利用训练集和测试集数据基于SVM、 KNN、 1DCNN和改进的ECA-CNN机器学习算法分别建立了小麦种子活力预测模型。结果表明，使用特征波段数据建立的模型性能均优于使用全波段数据建立的模型，其中使用特征波段数据建立的ECA-CNN模型性能最好，在避免过拟合的情况下，训练集整体准确率为99.17%,测试集准确率为80%。为避免建模过程对比较分类策略造成影响，利用真实数据集对比整体法和像素法两种分类策略。结果表明，像素法相比于整体法拥有更好的检测效果，整体准确率为86.67%,精确率为92.31%,召回率为80%,均优于像素法。该研究可为快速无损检测单粒小麦种子活力提供科学依据。
关键词： 高光谱成像 单粒小麦 活力 卷积神经网络 光谱特征 图像信息
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基于电子鼻和GC-IMS技术分析不同类型鲜食玉米的风味差异
《中国农业科技导报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：风味是评价鲜食玉米食用品质的重要指标，为探究不同类型鲜食玉米挥发性风味的物质组成及含量的差异，以农科糯323等6个玉米品种鲜果穗为试验材料，采用电子鼻和气相色谱-离子迁移谱联用（GC-IMS）技术对鲜食玉米挥发性风味物质进行检测分析，并结合相对气味活度值（ROAV）评价各挥发性风味物质对鲜食玉米整体风味的贡献程度。结果表明，在6个参试鲜食玉米品种中共鉴定到34种挥发性风味物质，包含10种酯类化合物（34.68%～26.74%）、8种醛类化合物（28.46%～21.22%）、6种醇类化合物（10.33%～6.04%）、5种酮类化合物（14.74%～9.87%）、2种醚类化合物（10.05%～6.94%）和3种其他类化合物。GC-IMS指纹图谱显示，挥发性风味物质含量的差异是造成不同类型鲜食玉米特征风味差异的重要因素。通过分析ROAV确定了5个鲜食玉米共有的关键香气成分和23个差异性特征风味物质。农科糯323的挥发性风味物质总体释放量最多，其次是京科甜608。异戊醛对农科糯336、京紫糯219、京科糯768和京科甜608籽粒的总体风味贡献值最大，3-辛酮对农科糯323和京科糯2000的总体风味贡献值最大。研究结果为鲜食玉米挥发性风味物质的分析评价及特征风味精准调控提供理论依据。
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豫中南青贮玉米品种筛选及营养价值综合评价
《玉米科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为筛选出适合豫中南夏玉米区高产优质多抗的青贮玉米品种,以20个玉米品种为试验材料,对其生育期、干草产量等13个指标进行分析.结果表明,京科青贮516、京科968等6个品种的干草产量较高,抗逆性强.对干草产量、农艺性状及营养指标进行聚类分析,将20个玉米品种分为3个类群,其中,第1类群为京科青贮938等8个品种,其干草平均产量最高,抗逆性强,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维平均最高,饲料相对饲喂价值最低;第2类群为京科522,其农艺性状居于中等;第3类群为MC703等11个品种,其干草平均产量较高,平均粗蛋白含量等营养价值优良.从干草产量等综合分析,MC703、郑单919、京科青贮576、京科青贮516、京科968等5个品种表现较好,适宜作为青贮玉米在豫中南进行推广种植.
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多源遥感数据耦合CBA-Wheat模型的冬小麦生物量估算研究
《遥感学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：生物量是反映作物生长状况的重要指标，及时准确估计冬小麦地上生物量对于产量预测和田间管理决策具有重要意义。综合考虑遥感植被指数VI (Vegetation Index)与数字化生育期ZS (Zadoks Stage)创建的作物生物量模型CBA-Wheat (Crop Biomass Algorithm for Wheat)，虽然适用于全生育时期的冬小麦生物量估算，但是由于模型参数基于地面高光谱数据构建，而卫星遥感数据在应用过程中，需要使用更多的地面实测数据进行模型参数的调试，因而限制了该模型的推广使用。因此，本研究采用遗传优化算法GA (Genetic Algorithm)对CBA-Wheat模型进行全局优化确定模型最优参数，利用高分辨率遥感影像提取VI与试验记录的ZS数据，分别构建以不同VI为输入变量的冬小麦生物量反演模型，并进行验证。结果表明：增强型植被指数EVI2 (Enhanced Vegetation Index2)为输入变量建立的模型精度最高，冬小麦生物量估算验证的决定系数（R2）和均方根误差（RMSE）分别达到0.92 t/hm2和1.37 t/hm2；基于CBA-Wheat模型的生物量估算精度效果优于基于偏最小二乘回归方法的生物量估算精度（R2=0.85,RMSE=1.87 t/hm2）。综上，本研究基于遗传算法优化的CBA-Wheat模型不仅具有较高的反演精度，而且适用于冬小麦多个生育期反演，在使用遥感卫星数据进行大面积生物量预测方面具有较好的应用潜力。
关键词： 冬小麦 地上生物量 遗传算法 CBA-Wheat 多源数据 EVI2 Sentinel-2 遥感
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植物超分子纤维素合酶复合体的结构与组装研究进展
《浙江农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，也是自然界最丰富的可再生资源。植物纤维素由β-1,4-葡聚糖链组成，其合成是由位于质膜上的纤维素合酶复合体(cellulose synthase complex, CSC)催化完成。文章从生物化学、遗传学和进化角度分析了植物CSC结构及组装方面的最新研究成果，包括纤维素合酶(cellulose synthase, CesA)亚基的蛋白结构特征和生物学功能、CesA组装成玫瑰花环CSC核心复合体的机制，以及CSC结构与纤维素特性的关系。进一步探讨了细胞骨架等辅助蛋白和蛋白翻译后修饰在超分子CSC组装与纤维素合成调控中的作用。最后，文章展望了利用单碱基编辑技术突变植物保守结构域(plant-conserved region, PCR)、N端结构域(N-terminal domain, NTD)或跨膜结构域(transmembrane domain, TM)等结构域的关键氨基酸位点，改变纤维素合酶复合体稳定性和功能，为培育生物量增加、抗逆性增强、适合特定工业应用的新型植物提供理论基础，为植物纤维素基因工程遗传改良提供了新策略。
关键词： 纤维素合酶(CesA) 纤维素合酶复合体(CSC) CSC结构 CSC组装 纤维素
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外源6-BA对黄花菜贮藏及生理代谢的影响
《沈阳农业大学学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为明确6-BA对黄花菜贮藏和生理代谢的影响，以大同黄花菜为试验材料，喷施不同浓度6-BA(5,10,15 mg·L-1)后进行贮藏，定期取样检测贮藏期内黄花菜的好花率、失重率、叶绿素含量和呼吸强度，筛选出黄花菜贮藏的最佳6-BA浓度，并定期检测该浓度6-BA处理对黄花菜相对电导率、丙二醛、H2O2及抗氧化酶SOD和POD活性的影响，通过相关性分析明确6-BA影响黄花菜生理代谢的机理。结果表明：不同浓度的6-BA处理可降低黄花菜的呼吸强度和失重率，保持较高的好花率，并抑制叶绿素的降解，且10 mg·L-16-BA处理对黄花菜的保鲜效果更佳；与对照相比，外施10 mg·L-16-BA可降低黄花菜的相对电导率、丙二醛和H2O2含量，提高SOD和POD酶活性；相关性分析表明黄花菜在衰老过程中，H2O2的积累诱发丙二醛的产生，导致细胞膜通透性增加，即相对电导率增加，而抗氧化酶SOD和POD有效地抑制H2O2含量的增加，减少H2O2对黄花菜的伤害；6-BA处理后抗氧化酶SOD和POD的活性增加，减少H2O2的积累，从而降低了黄花菜在贮藏期间的丙二醛含量和相对电导率。因此，10 mg·L-16-BA可延缓采后黄花菜的衰老，达到一定的贮藏保鲜效果，试验结果可为黄花菜贮藏保鲜技术的发展和保鲜机理的研究提供理论依据。
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抗鸡早幼粒细胞白血病蛋白单克隆抗体的制备及其在荧光检测中的应用
《中国畜牧兽医 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究鸡早幼粒细胞白血病蛋白核小体(PML NBs)在马立克病病毒(Marek's disease virus,MDV)感染过程中的生物学功能,制备抗鸡早幼粒细胞白血病蛋白(Ch-PML)单克隆抗体,建立可视化检测Ch-PML的方法.[方法]通过原核表达系统制备Ch-PML重组蛋白,并将其作为免疫原免疫BALB/c小鼠,采用细胞融合技术将骨髓瘤细胞和免疫小鼠的脾细胞进行融合,用ELISA方法筛选出分泌特异性抗体的杂交瘤细胞株,通过体内诱生法制备腹水并用Protein A/G纯化抗Ch-PML单克隆抗体,利用Western blotting和ELISA方法检测单克隆抗体的特异性、亲和力和亚类,最后利用该单克隆抗体建立用于鸡PML NBs的间接免疫荧光试验(IFA)检测方法.[结果]Ch-PML蛋白在大肠杆菌中可溶性表达,分子质量大小为19 ku;以此蛋白成功制备了 1株抗Ch-PML单克隆抗体,该抗体具有良好的特异性和高亲和力,经亚类和型检测,其为IgG2b亚类,轻链为Kappa型.利用制备的抗Ch-PML单克隆抗体建立的IFA检测方法发现,内源性PML NBs在宿主细胞核中呈点状分布,过表达的Ch-PML在宿主细胞核中形成团块状聚集体,且MDV感染宿主细胞后核内PML NBs数量比未感染细胞显著减少(P<0.05),说明MDV感染导致核内的PML NBs组装受到抑制.[结论]本研究利用制备的抗Ch-PML单克隆抗体建立了鸡PML NBs的IFA检测方法,并发现MDV抑制宿主细胞PML NBs组装这一现象,为MDV致病机制的解析提供了新的研究思路和工具.
关键词： 早幼粒细胞白血病蛋白(PML) 单克隆抗体 核小体(NBs) 马立克病病毒(MDV)
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北方温室内金盏菊对东亚小花蝽定殖及防控草莓害虫的增效作用
《环境昆虫学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：田间应用功能植物的保护型生物防治技术,有助于实现天敌昆虫释放后对种群定殖与可持续控害的增效作用,是农业可持续发展的研究热点.为了探究北方冬季温室内功能植物协同捕食性天敌对害虫的控制作用,本研究以蜜源植物金盏菊Calendula offinalis和捕食性天敌东亚小花蝽Orius sauteri为对象,以不含金盏菊为对照,系统研究了金盏菊对东亚小花蝽成虫寿命和定殖的影响,以及对草莓上重要害虫蚜虫和叶螨的防控效果.结果发现,温室种植金盏菊显著增加了东亚小花蝽雌成虫的存活率和寿命,东亚小花蝽雌成虫的寿命达到9.49 d,较对照(6.18 d)延长了 53.6%.金盏菊存在显著增加了释放东亚小花蝽后的第2~4周的种群数量,显著降低了草莓植株上棉蚜和叶螨的密度,表明金盏菊通过支持东亚小花蝽存活与种群定殖,增效草莓害虫防控.本研究不仅支持了蜜源植物增效天敌和控制害虫的生态作用,还为北方冬季温室草莓的害虫生物防治方式多元化应用与推广提供实践指导.
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基于职能分工的地熊蜂飞行能力的差异分析
《昆虫学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]熊蜂是一种社会性昆虫,不同级型以及同一级型不同生理阶段具有不同的职能分工.其中,飞行能力是影响不同生理阶段熊蜂传粉和交配等职能的一个重要因素.本研究旨在探究职能分工和体重对地熊蜂Bombus terrestris飞行能力的影响,为地熊蜂的高效生产和利用提供理论依据.[方法]利用飞行磨对地熊蜂蜂王、工蜂和雄蜂3种级型以及不同生理阶段的蜂王(处女王、滞育王和产卵王)在24 h内的飞行距离、飞行速度和飞行时间等飞行能力进行测定,分析飞行能力与职能、体重、飞行后体重下降量之间的相关性.[结果]在24 h吊飞试验中,地熊蜂雄蜂的累计飞行距离、累计飞行时间、最大飞行距离和最长飞行时间均显著高于工蜂和蜂王的,雄蜂和蜂王的平均飞行速度和最大飞行速度也显著高于工蜂的,即相同条件下工蜂飞行能力最差.不同生理阶段的蜂王的飞行能力存在显著差异,处女王的累计飞行距离、累计飞行时间、最大飞行距离、最长飞行时间、平均飞行速度和最大飞行速度均显著高于滞育王和产卵王的,后二者在飞行距离和飞行速度方面无显著差异.三型蜂中,蜂王和工蜂的累计飞行距离和累计飞行时间均与体重呈显著正相关,但平均飞行速度与体重无显著相关性;雄蜂飞行能力与体重无显著相关性,但累计飞行距离和累计飞行时间与飞行后体重下降量呈显著正相关;在蜂王的不同生理阶段,处女王的累计飞行距离和累计飞行时间与体重呈显著正相关,滞育王和产卵王累计飞行距离和累计飞行时间与飞行后体重下降量呈正相关.[结论]地熊蜂飞行能力的差异与阶段性的职能改变密切相关,且不同级型和生理阶段的地熊蜂的飞行能力分别与体重和飞行后体重下降量有一定的相关性.研究结果为地熊蜂在生产中的优选优育和应用提供了一定的理论基础.
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桃园蚜虫对吡虫啉和双丙环虫酯的敏感度监测
《果树学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】评估桃蚜Myzus persicae和桃粉蚜Hyalopterus amygdali种群对两种常用杀虫剂吡虫啉和双丙环虫酯的敏感性。【方法】2022年和2023年在我国不同桃产区桃园采集桃蚜和桃粉蚜种群，利用玻璃管药膜法测定了两种蚜虫的毒力水平。【结果】2022年监测结果表明，浙江省嘉兴市的桃蚜种群对吡虫啉最敏感，LC50为0.222 mg·L-1，相比之下，河北省秦皇岛市、陕西省西安市和甘肃省兰州市的桃蚜种群表现出较低敏感性。2023年，浙江省杭州市的桃蚜种群对吡虫啉最敏感，LC50为1.574 mg·L-1。对比两年的监测数据发现，山东省青岛市桃蚜对吡虫啉的敏感度变化不大，陕西省咸阳市桃蚜种群显示出对吡虫啉的敏感度降低的趋势。对于双丙环虫酯，2022年河北省秦皇岛市的桃蚜种群对双丙环虫酯最敏感，LC50为0.011 mg·L-1。2023年，浙江省杭州市的桃蚜种群对双丙环虫酯最敏感，LC50为0.159 mg·L-1。对比分析发现，甘肃省兰州市的桃蚜种群对双丙环虫酯的敏感度呈增加趋势。桃粉蚜的监测结果表明：云南省昆明市的桃粉蚜种群对吡虫啉和双丙环虫酯均表现出最高的敏感度，然而，河北省秦皇岛市和安徽省宿州市的桃粉蚜种群对吡虫啉的敏感度显著降低。【结论】不同地区和年份的桃蚜和桃粉蚜种群对吡虫啉表现出显著的敏感度差异。两种蚜虫对双丙环虫酯的敏感度差异不显著，均处于敏感水平。
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