科研产出
基于YOLO v5和多源数据集的水稻主要害虫识别方法
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对水稻稻纵卷叶螟和二化螟成虫图像识别中自动化程度较低的问题,引入目标检测算法YOLO v5对监测设备和诱捕器上的稻纵卷叶螟和二化螟成虫进行识别与计数.依据稻纵卷叶螟和二化螟的生物习性,采用自主研发的水稻害虫诱集与拍摄监测装置,自动获取稻纵卷叶螟和二化螟成虫图像,并与三角形诱捕器和虫情测报灯诱捕拍摄的稻纵卷叶螟和二化螟成虫图像共同构建水稻害虫图像数据集;采用左右翻转、增加对比度、上下翻转的方式增强图像数据集;对比了不同训练模型对三角形诱捕器和监测设备诱捕拍摄的水稻害虫图像的检测性能,并对比稻纵卷叶螟成虫不同训练样本量对识别结果的影响,用精确率、召回率、F1值、平均精度评估各模型的差异.测试结果表明,测试集图像为三角形诱捕器和监测设备诱捕拍摄虫害图像时,稻纵卷叶螟识别的精确率和召回率分别达到91.67%和98.30%,F1值达到94.87%,二化螟识别的精确率和召回率分别达到93.39%和98.48%,F1值达到95.87%.不同采样背景、设备构建的多源水稻害虫图像数据集可以提高模型对水稻害虫识别的准确性.基于YOLO v5算法设计的水稻害虫识别计数模型能够达到较高的识别准确率,可以用于稻纵卷叶螟和二化螟成虫的田间种群监测.
关键词： 水稻 稻纵卷叶螟 二化螟 深度学习 YOLO v5 自动识别
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水稻OsSH3P2短肽多克隆抗体的制备和鉴定
《科学通报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：特异性抗体的成功制备是研究蛋白功能的重要环节,目前短肽抗体制备技术在动物中的应用 日益成熟,然而该项技术在植物中的应用甚少.本研究通过分析水稻OsSH3P2蛋白的抗原表位、亲水性以及同源蛋白氨基酸序列,同时利用RoseTTAFold系统进行蛋白模型预测.选取了3条序列特异、亲水性高、具有抗原表位和不同肽链结构的氨基酸序列,通过人工合成短肽抗原、偶联KLH载体蛋白后,免疫新西兰大白兔制备得到相应多克隆抗体.经酶联免疫吸附测定检测获得了3份Anti-OsSH3P2-1#、Anti-OsSH3P2-2#、Anti-OsSH3P2-3#高效价短肽多克隆抗体血清.用免疫印迹(Western blotting)方法对OsSH3P2原核重组蛋白和植株内源的OsSH3P2蛋白进行检测,以进一步确定短肽抗体的特异性.结果显示,由不含α-螺旋和β-折叠结构的肽段作为抗原,免疫制得的Anti-OsSH3P2-1#短肽多克隆抗体能有效识别OsSH3P2蛋白,且不受同源蛋白干扰,说明该抗体具有较高的免疫特异性.OsSH3P2短肽多克隆抗体的成功制备,为进一步挖掘OsSH3P2生物学功能奠定基础,且为植物短肽抗体制备提供新的思路.
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Fe2O3-TiO2/UV/O3+PSAF协同处理猪场废水效果及其除碳脱氮机制
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现低碳高氨氮猪场废水深度除碳脱氮,该研究提出了 Fe2O3-TiO2/UV/O3+PSAF组合处理工艺技术。应用响应面法确立了组合工艺的最优工况条件,采用三维荧光和紫外-可见吸收光谱分析了有机物的荧光和分子结构变化特征,并结合碳、氮形态变化探明了其协同处理特性及除碳脱氮机制。结果表明,Fe2O3-TiO2投加量为1.06 g/L、O3流量为3.02 g/h、曝气时间为90.75 min、聚硅酸铝铁（PSAF）用量为833.29 mg/L,COD及NH3-N去除效果最好,试验值与预测值偏差0.75%和0.56%,拟合性良好;组合工艺对猪场废水中的溶解性微生物代谢产物和类腐殖质处理效果显著,溶解性有机碳和总溶解性氮去除率分别达77.7%和82.6%,协同因子分别为1.11和1.50。其中,Fe2O3-TiO2/UV/O3对类腐殖质削减效果显著,O3和·OH协同氧化类腐殖质、NH3-N为小分子物质、NO3--N和N2 （N2转化率达39.71%）,提高了富氧官能团的数量,促进了氮素的转化和矿化,利于PSAF对小分子物质和NO3--N等污染物的去除,组合工艺协同互补作用明显。研究结果为深度处理低碳高氨氮有机废水提供一种新思路。
关键词： 废水 猪场 光催化臭氧氧化 混凝 3DEEMs UV-Vis DOC TDN DOM
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稻谷人工老化后种胚异构天冬氨酸动态监测与总蛋白差异表达分析
《科学通报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：蛋白质中天冬氨酸和天冬酰胺自发形成的异构天冬氨酸残基是组织细胞中常见的蛋白质共价损伤.在前人的研究中, PIMT1介导的种子寿命提高,很可能是由于修复了种胚中因老化处理而过量累积的含异构天冬氨酸(isoaspartyl, isoAsp)蛋白,维持了种胚的活性.然而,异构天冬氨酸蛋白甲基转移酶(protein L-isoaspartyl methyltransferase, PIMT)对于水稻种子活力的作用机制,仍然不甚明确.本研究利用RNAi干扰技术获得了稳定的OsPIMT1的低表达株系.种子经人工老化后,结果表明OsPIMT1的低表达影响种子发芽活力.随后对种胚中含异构天冬氨酸的蛋白进行动态检测,结果显示在未吸胀和吸胀过后的种子中,种胚中的OsPIMT1的表达都能降低isoAsp的累积.而RNAi株系中OsPIMT1的低表达导致isoAsp的过度积累,进而影响种子活力.同时利用老化5 d后的水稻种胚蛋白进行双向电泳,分析RNAi干扰种子老化过程中异构天冬氨酸过度积累对于种胚蛋白的影响,鉴定到与种子老化相关的氧化胁迫相关蛋白、糖酵解以及热激蛋白分子伴侣等蛋白.为进一步研究OsPIMT1表达对于种子老化后细胞各代谢途径的影响奠定了基础.
关键词： 水稻 异构天冬氨酸蛋白甲基转移酶 双向电泳 种子活力 差异表达
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福州3个鲜食橄榄品种(系)的果实品质特征与香气组分分析
《食品科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究鲜食橄榄的果实品质特征和香气组分,为橄榄鲜食品质性状育种提供理论基础。以福建福州主栽的鲜食橄榄品种(系)‘灵峰’、‘闽清2号’和‘清榄1号’为材料,对其果实品质指标和香气组分进行研究和综合评价。结果发现,鲜食橄榄品种(系)间的果实总酸、总糖、总多酚、粗多糖、可溶性固形物等12项品质指标存在显著差异,基于固酸比和糖酸比评价其品质优劣排序依次为‘灵峰’>‘闽清2号’>‘清榄1号’;基于品质指标利用主成分分析法共提取2个主成分,建立的鲜食橄榄果实品质特征评价模型为f_(品质)=0.686f_1+0.314f_2,品质特征综合排名由高到低依次为‘灵峰’>‘清榄1号’>‘闽清2号’。基于香气组分分析从鲜食橄榄果实中检测出35种香气物质,以烯烃类为主,还有少量醇类、酚类、酯类和其他化合物,且所有品种(系)均包含较高含量的石竹烯;其香气物质可归为2类主成分,综合评价模型为F_(香气)=0.597F_1+0.403F_2,香气风味优劣综合排序为‘清榄1号’>‘闽清2号’>‘灵峰’。根据系统聚类结果,‘灵峰’与‘清榄1号’的品质特征较为一致,而‘闽清2号’与‘清榄1号’的香气物质组分相似度更高。研究结果表明,鲜食橄榄品种(系)间的果实品质特征和香气组分差异较大,其鲜食品质的准确评价需充分结合模型评估和感官评定;此外,烯烃类化合物是构成橄榄香气组分骨架的主要物质,其中石竹烯可能是鲜食橄榄特征香气的重要成分之一。研究结果为鲜食橄榄产业的发展提供科学参考。
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南方山葡萄酒的氧化褐变动力学研究
《中国食品学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为深入了解红葡萄酒的氧化机制,利用加速氧化的方法,通过分析2种南方山葡萄酒氧化褐变过程中,褐变程度、红色色调、游离SO_2、氧化还原电位以及氧化前、后主要理化指标的变化,研究南方山葡萄酒的氧化褐变动力学、主要影响因素及对葡萄酒品质的影响。试验结果表明:南方山葡萄酒的氧化褐变动力学符合0级动力学模型方程,桂葡1号葡萄酒耐氧化能力高于刺葡萄酒,然而其红色色调的保持力要低于刺葡萄酒。在加速氧化过程中,葡萄酒的游离SO_2快速下降,氧化-还原电位加速上升,且二者呈显著的负相关关系。加速氧化30d后,2种葡萄酒的总酸、挥发酸升高,其pH值和主要的抗氧化物质(原花青素、游离花色苷、总酚)均显著下降。
关键词： 南方山葡萄酒 氧化褐变 动力学 游离二氧化硫 氧化还原电位
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基于15N示踪的"稻/草-食用菌-菜"循环系统氮肥利用率评价
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：氮利用效率是评价作物生产及循环农业生产效率的重要指标,该研究比较"稻/草-食用菌-菜"循环农业的氮利用效率,为该模式在南方地区推广提供依据.该研究设置"水稻-食用菌-白菜"(R模式)和"狼尾草-食用菌-白菜"(P模式)2个循环农业模式,每个循环农业模式均包括3个生产环节,分别为:15N尿素栽培水稻和狼尾草(Ⅰ环节)、15N稻草和牧草栽培平菇(Ⅱ环节)、15N菌渣栽培白菜(Ⅲ环节).结果表明,15N在稻谷的分配比例最高,为57.75%,而狼尾草第1次刈割15N分配比例最高,为58.94%.2模式氮利用效率均以Ⅰ环节最高,分别为23.44%和43.34%,其次为Ⅱ环节,Ⅲ环节最低,且P模式3个环节之间氮利用率达到显著水平;氮残留率以Ⅱ环节最高,其次为Ⅲ环节,Ⅰ环节最低.Ⅰ环节杂交狼尾草的氮利用效率高于水稻,Ⅱ环节利用杂交狼尾草栽培平菇氮利用效率也高于稻草栽培平菇,"狼尾草-食用菌-白菜"循环农业模式(P模式)的氮肥循环利用效率高于"水稻-食用菌-白菜"循环农业模式(R模式),表现为Ⅰ、Ⅱ和Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ环节P模式氮利用效率较R模式显著提高了84.90%、69.31%和47.29%.加环后2种循环农业模式氮利用效率均得到提高,与单一水稻/狼尾草种植相比,"稻/草-食用菌-白菜"模式植株地上部15N累积量分别从63.50和112.30 mg增加至115.33和169.89 mg,氮肥利用率分别从22.29%和39.41%增加至40.48%和59.62%."狼尾草-食用菌-白菜"循环农业模式可在南方地区推广.
关键词： 氮肥 尿素肥料 水稻 狼尾草 食用菌 循环农业 15N标记技术
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种植密度对鱼菜共生系统氮素转化的影响
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为评估不同植物密度对鱼菜共生系统氮素转化的影响,在试验温室内搭建了基于营养液膜(nutrient film technique,NFT)栽培的鱼菜共生系统。养殖水量350L,养殖密度10 kg/m~3;栽培面积1.0 m~2,栽培密度60、45和30株/m~2。考察了系统33d运行期间的水质情况和鱼菜生长情况,探讨了投入氮素的转化情况以及时间和植物密度对氮化合物质量浓度的影响情况。结果表明:试验期间,不同植物密度系统的水质适合鱼菜生长,鱼类和蔬菜主要生物学特性指标有不同程度的增长。氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮质量浓度随时间变化显著(P<0.01);不同植物密度系统的硝酸盐氮质量浓度存在显著差异(P=0.028),植物密度为45株/m~2的系统具有较高的硝酸盐氮积累优势。系统运行后期,氮化合物质量浓度基本稳定,氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮质量浓度分别为2.50、0.20和5.00 mg/L左右。49.32%～68.41%投入饲料的氮素积累在鱼菜生物体内,与普通水产养殖和NFT栽培相比,鱼、菜含氮量均不具优势。可通过扩大栽培面积、配备生物滤池、调整栽培模式等方法加强氮素转化。综上,试验系统的优势栽培密度为45株/m~2,应结合其他措施提升氮素转化效果。
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养殖废水处理系统中微生物菌群结构及动态变化
《中国环境科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD CSSCI
摘要：采用高通量测序技术对养猪场废水处理系统的细菌群落组成进行分析,同时对细菌群落、污水水质和抗生素含量相关性进行分析.研究结果表明,污水各处理单元中的菌群结构存在显著差异,且细菌菌群结构随处理进程逐步改变,其中集污池与厌氧反应器的细菌菌群优势门类为Firmicutes、Bacteroidetes和Proteobacteria,曝气池的细菌菌群优势门类变为Firmicutes、Verrucomicrobia、Bacteroidetes、Proteobacteria和Candidatus Saccharibacteria,氧化塘的细菌菌群优势门类为Firmicutes、Proteobacteria、Chloroflexi、Euryarchaeota和Bacteroidetes.相关性分析结果表明,污水中的细菌群落与水质环境因子之间存在显著相关(P<0.05).其中,种属Acinetobacter、Bacteroides、Prevotella、Lachnospiracea_incertae_sedis与COD、TN、NH_4~+-N呈显著正相关,Clostridium sensu strict、Methanothrix与TN、NH_4~+-N呈显著负相关,Petrimonas、Lachnospiracea_incertae_sedis、Clostridium Xl Va、Tissierella与磺胺甲恶唑、磺胺间甲氧嘧啶、强力霉素、土霉素呈极显著正相关,Acinetobacter、Bacteroides、Prevotella与恩诺沙星、四环素呈显著正相关,Prevotella、Lachnospiracea_incertae_sedis与环丙沙星呈显著正相关,Clostridium sensu stricto、Petrimonas与氧氟沙星呈显著正相关.
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