科研产出
单HST履带式拖拉机差速转向控制系统研究
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对单路静液压传动（Hydro static transmission,HST）履带式拖拉机自动转向控制时存在平稳性差、转向控制分辨率低和单边制动转向对土壤破坏严重的问题，提出了一种基于状态反馈的差速转向控制系统。首先分析了单HST实现差速转向的机构原理；其次，根据履带式拖拉机运动学模型，设计了基于脉宽调制原理(Pulse width modulation,PWM)的差速转向控制方法，通过精确调节转向液压缸行程实现更高的转向控制分辨率和稳定性；接着应用STM32F4单片机为核心的控制器同时进行直线路径规划和转向控制，完成车载控制器设计；最后分别开展在水泥路面和田间3种速度条件下的实车试验。试验结果表明，在速度2、3、5 km/h条件下，水泥路面直线跟踪距离绝对偏差平均值分别为1.6、2.2、3.1 cm，标准差分别为2.7、2.9、3.6 cm；田间地面直线跟踪距离绝对偏差平均值为1.7、1.9、2.9 cm，标准差为2.2、2.1、3.4 cm。结果表明，该系统在不同环境下均表现出优于传统单边制动转向控制效果，显著提升了转向精度和平稳性。
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融合文本与知识图谱的蛋鸡疫病智能诊断模型
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对利用单一文本描述进行蛋鸡疫病诊断存在关联信息分析不够全面、未能提供完整蛋鸡疫病知识，进而导致在复杂蛋鸡疫病诊断中存在准确率不高等问题，该研究提出一种采用基于转换器的双向编码预训练模型（bidirectional encoder representation from transformers,BERT）融合蛋鸡典型疫病知识图谱和文本的方法，结合双向长短期记忆（bidirectional long short-term memory,BiLSTM）神经网络构建了BERT-LHDKG(BERT-laying hens disease knowledge graph)诊断模型，实现对滑液囊支原体、新城疫、传染性鼻炎等38种蛋鸡典型疫病的智能诊断。模型通过引入表示知识图谱的三元组向量，使模型更全面地结合疫病文本和知识图谱数据对蛋鸡发病情况进行综合分析；通过增加BERT模型的Embedding结构，将文本特征向量与三元组向量在BERT模型内部相加形成融合向量，有助于模型提取更有用的特征进行疫病分析和诊断。性能对比试验结果显示，BERT-LHDKG诊断模型的宏准确率为94.27%，宏召回率为94.12%，宏F1为94.01%，与TextCNN、结合CNN(convolutional neural networks)的BERT模型、结合BiLSTM的ERNIE模型等深度学习模型相比，宏准确率分别提升了10.02、2.64、2.18个百分点，宏召回率分别提升了10.28、2.29、2.29个百分点，宏F1分别提升了10.66、2.51、2.19个百分点。对于蛋鸡养殖过程中容易发生的病毒性疫病、细菌性疫病、中毒性疫病和代谢性疫病，BERT-LHDKG诊断模型的宏F1分别为96.43%、95.57%、96.72%、98.24%，性能均优于其他对比模型。研究结果表明融入知识图谱可以使模型将疫病文本中的实体、关系链接到知识图谱中对应的实体，丰富文本的语义信息，提升模型全面理解文本内容的能力，进而提高模型进行疫病诊断的准确性和鲁棒性，为畜禽疫病智能诊断提供了新的思路；此外，基于BERT-LHDKG诊断模型开发的蛋鸡疫病诊断Web系统以人机对话的形式提高了养殖户远程诊断蛋鸡疫病的灵活性。
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高温胁迫对玉米杂交种及其亲本自交系光合特性、保护酶活性和产量的影响
《中国生态农业学报(中英文) 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：研究并明确高温胁迫对玉米杂交种及其亲本自交系叶片光合性能、产量性状等的影响,以期为耐高温玉米品种选育和推广提供理论依据。以‘京农科728’‘MC812’‘先玉335’和‘郑单958’及其亲本自交系为试验材料,于花期前后（大喇叭口期—吐丝后7 d）对其进行高温胁迫（高温胁迫15 d）处理,研究高温胁迫对不同基因型玉米杂交种及其亲本自交系叶绿素相对含量、光合特性、最大光化学效率（Fv/Fm）、保护酶活性、产量及其产量构成要素的影响。结果表明:1)与大田对照相比,花期前后高温胁迫下不同杂交种及其亲本自交系的叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和Fv/Fm均呈降低趋势,杂交种以‘京农科728’降幅最小,亲本自交系以‘京2416’降幅最小。胞间CO2浓度和蒸腾速率则均呈升高趋势,杂交种以‘京农科728’增幅最小,亲本自交系以‘京2416’增幅最小。2)花期前后高温胁迫导致玉米杂交种及其亲本自交系的穗位叶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Ru BPCase）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性呈降低趋势。3)花期前后高温胁迫降低了玉米杂交种及其亲本自交系的穗行数和行粒数,进而导致产量下降,杂交种‘京农科728’‘MC812’‘先玉335’和‘郑单958’产量分别降低3.18%、5.00%、50.61%和9.50%;亲本自交系中,‘京2416’的穗行数、行粒数和产量降幅最小,而‘PH6WC’产量降幅最大。由此可见,花期前后高温胁迫下‘京农科728’‘MC812’及其父本自交‘京2416’具有较高的叶绿素相对含量、光合能力和保护酶活性,产量受高温影响较小,具有较好的耐热性。
关键词： 玉米 杂交种 亲本自交系 高温胁迫 光合特性 保护酶活性 产量
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木姜叶柯查尔酮合酶基因的克隆及在合成生物学的应用
《中国中药杂志 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：木姜叶柯Lithocarpus litseifolius含有丰富的查尔酮类成分根皮苷和三叶苷，其生源合成途径还没有被完整解析。查尔酮合酶(chalcone synthase, CHS)是催化植物中类黄酮生物合成途径的第一个关键限速酶。为了探索木姜叶柯中的CHS基因家族在查尔酮生物合成中的功能，该研究从木姜叶柯的转录组数据中筛选到了2条CHS基因(分别命名为LlCHS1、LlCHS2),并对其进行了生物信息学分析及功能表征。生物信息学分析结果显示LlCHS1、LlCHS2均为酸性亲水稳定蛋白，且无跨膜结构域，分别编码395、390个氨基酸，均含有查尔酮合酶基因家族特征氨基酸序列“WGVLFGFGPGL”和高度保守活性位点(Cys-164、Phe-215、His-303、Asn-336)。系统发育树分析表明LlCHS1与土沉香Aquilaria sinensis中的同类基因共聚类于同一分支，LlCHS2与苹果Malus domestica中的同类基因亲缘关系比较近。大肠杆菌Escherichia coli的体内验证结果显示，在外源添加根皮酸(phloretic acid)的情况下，将LlCHS1和LlCHS2与源自Aromatoleum aromaticum中的Aa4CL分别共表达均可以催化根皮酸生成根皮素(phloretin)。该研究为进一步研究植物中查尔酮合酶的功能及通过合成生物学手段生产根皮素提供了新的酶学元件。
关键词： 木姜叶柯 查尔酮合酶 基因克隆 生物信息学分析 原核表达 根皮素
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大葱类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶AfUFGT基因的克隆与表达分析
《分子植物育种 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶UFGT是类黄酮合成途径中最后的一个酶，在植物类黄酮的合成中具有重要作用。本研究以大葱为材料，根据大葱转录组序列设计特异性引物，使用RT-PCR从中获得编码大葱3-类黄酮葡萄糖基转移酶的基因，命名为AfUFGT。生物信息学分析及组织表达分析结果表明，AfUFGT编码区全长1 425 bp，编码475个氨基酸，相对分子质量为52.31 kD，对应蛋白为正电荷的亲水性蛋白。进化分析表明Af UFGT与葱属植物洋葱Ac UFGT2亲缘关系最近。亚细胞定位预测结果显示，AfUFGT编码的蛋白质定位于细胞质中。蛋白质序列多重比对结果显示，UFGT在多个物种中保守性较低，但与其他UFGT都具有完整的糖基转移酶的保守结构域。荧光定量PCR结果显示AfUFGT主要在根与叶片中表达。本研究结果为进一步阐明AfUFGT调控大葱类黄酮生物合成机制提供了理论基础。
关键词： 大葱 类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶 表达分析 生物信息学分析
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果胶提取方法、结构和改善慢性疾病研究进展
《食品工业科技 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：果胶是在果蔬中广泛存在的大分子水溶性膳食纤维，具有多种生理功能，在食品、医药健康领域有巨大的开发潜力。通过查阅国内外近20年相关文献，系统总结常见果胶的结构及提取方式，发现目前果胶的结构研究多集中于同型半乳糖醛酸聚糖、鼠李半乳糖醛酸聚糖-Ⅰ和鼠李半乳糖醛酸聚糖-Ⅱ。提取方法中，酸法和水法提取技术最成熟，亚临界水法提取具有极强的应用及推广潜力。此外，果胶可通过调控肠道微生态和其他分子通路改善慢性代谢性疾病。因此，本文综述了近年来国内外在果胶结构、提取方法、慢性病改善等方面的研究进展，总结了果胶改善慢病的作用机制及果胶结构与慢病的构象关系，以期为果胶的深入开发和产业应用提供理论参考。
关键词： 果胶 提取 结构 肥胖 Ⅱ型糖尿病 非酒精性脂肪肝
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硫酸锌处理对西兰花芽苗关键活性成分影响及硫苷变化分子机制初步探讨
《食品工业科技 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为探究喷施不同浓度硫酸锌对西兰花芽苗活性成分积累和抗氧化活性的影响，并从分子水平探讨硫酸锌对西兰花芽苗中硫苷的调控机制，本文以7 d西兰花芽苗为试验材料，采用不同浓度（0、1、2、4、8 mmol/L）硫酸锌（Zinc sulphate,ZnSO4）处理西兰花芽苗，测定西兰花芽苗叶绿素、抗坏血酸、总黄酮、总酚、硫苷含量、黑芥子酶活以及DPPH自由基清除能力，研究不同浓度ZnSO4处理组对西兰花芽苗活性成分的影响，并且利用荧光定量PCR技术分析硫苷合成关键基因表达量的变化。结果表明，各处理组叶绿素含量均低于对照；抗坏血酸含量随硫酸锌浓度的增大呈上升趋势，各处理组均高于对照组。总酚含量在ZnSO4浓度为8 mmol/L时含量最高且显著高于对照组（P<0.05）；总黄酮、总硫苷和RAA含量、黑芥子酶活性及DPPH自由基清除率在ZnSO4浓度为2 mmol/L时达最大值。在ZnSO4浓度为2 mmol/L时CYP83A1、CYP79F1与FMO-GSOX2基因表达量显著提高（P<0.05）;FMO-GSOX2与总硫苷、RAA、脂肪族硫苷、黑芥子酶呈极显著正相关（P<0.01）;CYP79F1、CYP83A1与总硫苷、RAA、脂肪族硫苷呈显著性正相关（P<0.05）。说明FMO-GSOX2、CYP79F1和CYP83A1表达量的上调促进了总硫苷、脂肪族硫苷和RAA的合成。本研究结果表明，外源喷施适量硫酸锌能促进硫苷合成相关基因的表达，其中2 mmol/L ZnSO4可有效增加西兰花芽苗中活性物质含量及抗氧化活性。
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储蓄植物系统田间应用关键参数对七星瓢虫种群定殖及控害的影响
《环境昆虫学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：储蓄植物系统(Banker plant system)是近年来新兴的用于提升天敌昆虫高效可持续防控害虫的保护型生物防治的技术,然而在田间应用中效果不稳定,这主要是由于储蓄植物系统的田间应用关键参数并不明确.七星瓢虫Coccinella septempunctata作为我们熟知的优势天敌昆虫,田间应用时因为定殖率低,严重限制了其可持续控害效率.本试验对已构建的七星瓢虫储蓄植物系统进行田间试验验证,探究了不同替代猎物的初始密度等关键参数对天敌昆虫七星瓢虫的种群变化及对靶标害虫桃蚜Myzus persicae的控害效果.试验结果表明,当储蓄植物系统接种替代猎物豌豆修尾蚜Megoura crassicauda不同初始密度时,对七星瓢虫个体数量及桃蚜密度均有显著差异,初始接种密度为300的Y300、N300处理组在21~28 d时桃蚜的虫口数量显著低于其他处理组,同时七星瓢虫定殖率在7~14 d时显著高于其他处理组.与对照相比,初始设置1d笼罩去除在7~14d内有效帮助七星瓢虫个体数量维持,而且有助于卵、幼虫种群的建立.在距离储蓄植物系统9m处,七星瓢虫成虫定殖率高于其他处理组,由此证明七星瓢虫储蓄植物系统作用距离可达9m处,有助于七星瓢虫种群维持发挥可持续控害作用.本研究为科学地田间应用提供理论支撑,有助于完善优化储蓄植物系统可持续控害生态策略.
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