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基于高光谱成像的甘蔗叶片早期轮斑病与锈病识别技术

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农业机械学报 2023年第4期54卷 259-267页

作者：黄亦其刘祥焕黄震宇钱万强刘双印乔曦广西大学机械工程学院南宁530004 中国农业科学院(深圳)农业基因组研究所深圳518120 仲恺农业工程学院信息科学与技术学院广州510225

针对甘蔗叶片早期轮斑病与锈病发病症状相似,难以区分,导致在实际生产中不便对症施药的问题,以甘蔗早期轮斑病和锈病叶片为研究对象,探究利用高光谱成像技术来识别甘蔗叶片早期轮斑病与锈病的可行性。首先,利用高光谱成像系统在406~1014... 详细信息

针对甘蔗叶片早期轮斑病与锈病发病症状相似,难以区分,导致在实际生产中不便对症施药的问题,以甘蔗早期轮斑病和锈病叶片为研究对象,探究利用高光谱成像技术来识别甘蔗叶片早期轮斑病与锈病的可行性。首先,利用高光谱成像系统在406~1014 nm光谱范围内采集甘蔗健康叶片、早期轮斑病叶片和锈病叶片的高光谱图像,提取图像的感兴趣区域(Region of interest,ROI)并计算其平均光谱作为原始光谱数据,采用一阶导数(First derivative,FD)、Savitzky Golay卷积平滑(Savitzky Golay convolutional smoothing,SG)和标准正态变换(Standard normal variate,SNV)分别对原始光谱数据进行预处理。然后,在预处理的基础上采用主成分分析(Principal component analysis,PCA)算法、蚁群优化(Ant colony optimization,ACO)算法进行特征降维,并将降维后的特征作为后期建模的输入变量。最后,结合降维和不降维2种方式使用支持向量机(SVM)和随机森林(RF)进行识别。为了确定最优的识别模型,对不同的预处理方法、降维方法和分类器共18个组合模型进行了试验。经对比发现,SG SVM识别模型效果最佳,测试集准确率为99.65%。试验结果表明,利用高光谱成像技术进行甘蔗叶片早期轮斑病和锈病的识别可行且有效,可为植保无人机超低空遥感病害监测提供参考。

关键词：甘蔗叶片病害识别高光谱成像数据预处理光谱降维

基于光谱分析的甘蔗叶片早期轮斑病与锈病识别

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农业机械学报 2023年

作者：黄亦其刘祥焕黄震宇钱万强刘双印乔曦中国农业科学院(深圳)农业基因组研究所广西大学机械工程学院仲恺农业工程学院信息科学与技术学院

针对甘蔗叶片早期轮斑病与锈病发病症状相似，难以区分，导致在实际生产中不便对症施药的问题，以甘蔗早期轮斑病和锈病叶片为研究对象，探究利用高光谱成像技术来识别甘蔗叶片早期轮斑病与锈病的可行性。首先，利用高光谱成像系统在406... 详细信息

针对甘蔗叶片早期轮斑病与锈病发病症状相似，难以区分，导致在实际生产中不便对症施药的问题，以甘蔗早期轮斑病和锈病叶片为研究对象，探究利用高光谱成像技术来识别甘蔗叶片早期轮斑病与锈病的可行性。首先，利用高光谱成像系统在406～1014 nm光谱范围内采集甘蔗健康叶片、早期轮斑病叶片和锈病叶片的高光谱图像，提取图像的感兴趣区域(Region of interest， ROI)并计算其平均光谱作为原始光谱数据，采用一阶导数(First derivative， FD)、Savitzky-Golay卷积平滑(Savitzky-Golay convolutional smoothing， SG)和标准正态变换(Standard normal variate， SNV)分别对原始光谱数据进行预处理。然后，在预处理的基础上采用主成分分析算法(Principal component analysis， PCA)、蚁群优化算法(Ant colony optimization， ACO)进行特征降维，并将降维后的特征作为后期建模的输入变量。最后，结合降维和不降维2种方式使用支持向量机(SVM)和随机森林(RF)进行识别。为了确定最优的识别模型，对不同的预处理方法、降维方法和分类器共18个组合模型进行了试验。经对比发现，SG-SVM识别模型效果最佳，测试集准确率为99.65%。试验结果表明，利用高光谱成像技术进行甘蔗叶片早期轮斑病和锈病的识别可行且有效，可为植保无人机超低空遥感病害监测提供参考。

关键词：甘蔗病害识别光谱分析数据预处理光谱降维

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细胞的分子生物学

丛书名：国外生命科学优秀教材译丛

2008年

作者：（美）艾伯茨（Bruce.Alberts）

全书共25章，内容丰富，全面介绍了细胞生物学进相关领域的核心知识与最新进展，新技术。无可超越的细胞生物学经典教材，国内学者的书架常备书，教师推荐首选。

ISBN: (纸本)9787900249630;9787030172143

关键词：细胞生物学

来源：畅想之星图书光盘版（南... 评论

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基于卷积神经网络的互花米草识别研究

中国农机化学报 2023年第4期44卷 159-166,F0002页

作者：李岩舟何艳洲覃锋钱万强吴媚乔曦广西大学机械工程学院南宁市530004 岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心农业农村部农业基因数据分析重点实验室中国农业科学院(深圳)农业基因组研究所广东深圳518120 广西壮族自治区计量检测研究院南宁市530004

互花米草的侵入对我国的生态系统多样性造成了巨大损失,如何准确地识别零散斑块的互花米草对其早期监测及预警具有重要意义。采用低空无人机遥感技术,以广西北海地区春季时期红树林中的互花米草为研究对象,利用AlexNet、VGG16、GoogleNe... 详细信息

互花米草的侵入对我国的生态系统多样性造成了巨大损失,如何准确地识别零散斑块的互花米草对其早期监测及预警具有重要意义。采用低空无人机遥感技术,以广西北海地区春季时期红树林中的互花米草为研究对象,利用AlexNet、VGG16、GoogleNet、ResNet50、EfficientNetB0五种卷积神经网络,分别对包含互花米草、红树林及其他地物背景的图像数据集进行模型的训练、验证与测试,然后将训练好的五种网络模型对整个试验区域的互花米草及地物背景进行识别并标记,得到互花米草的分布图。基于混淆矩阵和运算时间的综合定量评估结果表明,ResNet50网络模型总体上优于另外四种网络模型,识别准确率最高,达到了96.96%,且在测试集上耗时仅为5.47 s。将识别结果图与互花米草实际分布图进行对比,ResNet50网络模型的识别结果与互花米草的实际分布基本重合。

关键词：无人机遥感互花米草卷积神经网络零散斑块

薇甘菊光能利用及叶绿素合成在不同光照强度下的响应

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中国农业科学 2022年第12期55卷 2347-2359页

作者：金梦娇刘博王抗抗张广忠钱万强万方浩青岛农业大学植物医学学院中国农业科学院深圳农业基因组研究所/岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心/农业农村部农业基因数据分析重点实验室

【目的】光是植物进行光合作用的重要生态因素之一，光合色素对光的捕获和利用影响植物的生长发育进程，进而影响其在自然生态系统中的生存和适合度。明确薇甘菊（Mikania micrantha）光合生理特征与叶绿素生物合成途径的基因表达对不... 详细信息

【目的】光是植物进行光合作用的重要生态因素之一，光合色素对光的捕获和利用影响植物的生长发育进程，进而影响其在自然生态系统中的生存和适合度。明确薇甘菊（Mikania micrantha）光合生理特征与叶绿素生物合成途径的基因表达对不同光照强度的响应，以及薇甘菊光合能量与叶绿素转化的相互关系，为解析薇甘菊“快速生长”提供生理生态学证据。【方法】以薇甘菊为研究对象，采用乙醇浸提法测定不同光照强度（0、20%、40%、100%）下各光合色素含量，分析其叶绿素a和b比值（Chl a/b）的变化规律，比较不同光合途径代表植物（C3、C4和CAM）光合特性；利用微量法和蒽酮比色法分别测定上述光照强度下薇甘菊叶片组织中ATP和淀粉含量；构建不同光照强度下薇甘菊cDNA文库并开展转录组测序；利用OrthoFinder、Blastp、HISAT2、StringTie和R包等生物信息学软件分析不同光照强度变化下薇甘菊叶绿素合成和捕光复合体（LHC）基因表达模式，阐述叶绿素合成途径相关基因表达变化规律。【结果】在100%的光照强度下，薇甘菊叶绿素b和类胡萝卜素含量以及Chl a/b与C4植物玉米相近，并且薇甘菊和玉米叶片中Chl a/b显著高于C3（水稻和番茄）和CAM（芦荟）植物。不同光照强度下的薇甘菊叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量变化不显著，但Chl a/b呈现出随光照强度增加而显著增加的趋势；40%和100%光照强度下，薇甘菊叶片中ATP含量变化幅度较小，而淀粉含量随光照强度上升显著升高；当光照强度为0时淀粉含量急剧下降，此时ATP含量呈现升高趋势；薇甘菊叶绿素生物合成中HEMA、CHLH、CRD1和CAO基因家族的基因表达量受光诱导调控，高光照强度下捕光复合体（LHC）基因的表达量较高。【结论】不同光照强度下薇甘菊叶片可能通过调节叶绿素a和b的合成，调控淀粉和ATP的相互转化，奠定了薇甘菊较高光合速率和较强光适应能力的基础。

关键词：薇甘菊光合色素特征 ATP含量淀粉储存不同光环境的响应基因表达调控

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“种养结合循环利用”的万强生态农庄模式

中国乡镇企业 2012年第11期 74-76页

作者：钱万强

在杭州桐庐县分水镇龙潭村，有一座奇特的农庄，这里偌大的猪场像一个有机肥生产厂，每天产出的大量猪粪经生物发酵处理后，成了“绿色肥料”，被源源不断地送到果园、苗圃、青饲料基地和鱼塘；猪尿通过果木等转化成叮咚作响的“金银”... 详细信息

在杭州桐庐县分水镇龙潭村，有一座奇特的农庄，这里偌大的猪场像一个有机肥生产厂，每天产出的大量猪粪经生物发酵处理后，成了“绿色肥料”，被源源不断地送到果园、苗圃、青饲料基地和鱼塘；猪尿通过果木等转化成叮咚作响的“金银”后，又反过来支撑猪场发展，这里傍山望水，山青曲径，果树成林，牲口成群，一派世外桃园风光……这便是在当地享有盛名的万强生态农庄。

关键词：生态农庄循环利用种养结合生物发酵饲料基地猪场分水镇桐庐县

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松材线虫侵染后马尾松体内的苯丙烷代谢研究

松材线虫侵染后马尾松体内的苯丙烷代谢研究

作者：钱万强中南林业科技大学

学位级别：硕士

松树线虫病是由松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)引起的松属树种上的一种毁灭性的病害。松树的苯丙烷代谢在松树的抗感病机制中起着重要的作用。在代谢过程中可形成植保素、木质素及酚类化合物等抗病次生物质,因此,被认为是植物增... 详细信息

松树线虫病是由松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)引起的松属树种上的一种毁灭性的病害。松树的苯丙烷代谢在松树的抗感病机制中起着重要的作用。在代谢过程中可形成植保素、木质素及酚类化合物等抗病次生物质,因此,被认为是植物增强抗病性的重要机制之一。本文针对松树苯丙烷代谢在研究松材线虫病中的重要作用,主要做了以下研究,得出结论如下：(1)松材线虫侵染对马尾松苯丙烷代谢产物的影响苯甲酸、水杨酸和苯乙酸都是松树苯丙烷代谢的途径直接或简介的产物,其含量在松材线虫侵染马尾松的过程中变化明显。研究结果显示马尾松被松材线虫侵染后,苯甲酸、水杨酸和苯乙酸三种有机酸的含量均不断上升,其中苯甲酸和水杨酸含量变化趋势类似,感病后上升,病重后(第12d)下降,而苯乙酸含量感病后持续上升,病重前(第9d)下降。植物体内的苯乙酸可以转化成苯甲酸,而苯甲酸在苯甲酸羟化酶的作用下可以转化为水杨酸,水杨酸可以提高植物的系统抗病性,三者在马尾松的抗感病过程中起着最重要的作用。研究结果显示,在马尾松感病过程中,苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶活性不断上升,发病后下降,多酚氧化酶活性也升高,过氧化氢酶的活性降低。这几种酶的活性变化反映了病情的加重,同时也表明感病松树受松材线虫侵染后,体内的防卫基因的表达不断增强。木质素和H2O2含量在松材线虫侵染后均持续上升,这是马尾松受侵染后的的抗性反应的表现,木质素含量提高可以增加植物抵抗病害的能力,H2O2是生物细胞代谢产生的活性氧,一方面它对植物细胞有毒害作用,可以引起松树的过敏性反应,另一方面它可以限制和封锁线虫生长。感病马尾松苯丙烷代谢产物的这些变化特点,对研究松材线虫病防治和马尾松的抗病育种有着十分重要的意义。(2)苯甲酸羟化酶和水杨酸羟化酶的分离纯化和基本性质研究通过纤维素(DE52)柱层析和DEAE-Sephacel柱对马尾松体内的苯甲酸羟化酶和水杨酸羟化酶进行了分离纯化,经SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测两种酶的分子量分别为43.58KD和46.67KD,研究发现不同的pH值和金属离子都可以对上述两种酶的活性产生影响。对受松材线虫侵染后的马尾松体内两种酶的活性研究结果显示,苯甲酸羟化酶的活性,持续上升,于病重前(第9d)达到最大活性,而后活性持续下降。实验结果表明,感病马尾松体内的苯甲酸羟化酶在马尾松的抗感病过程中作用明显,苯甲酸含量的升高可能就是因为该酶的活性被抑制。水杨酸羟化酶的活性持续降低,且低于对照株,仅到第12d和18d,出现两个小幅度增长,略高于对照株,较对照株增幅较小而水杨酸羟化酶则变化不显明显,其活性是否对马尾松的发病产生影响,还需进一步的实验论证。

关键词：马尾松松材线虫病苯丙烷代谢苯甲酸羟化酶水杨酸羟化酶

基于入侵植物和蜗牛信息素的非洲大蜗牛新型诱杀剂研究

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生物安全学报 2022年第3期31卷 289-294页

作者：王新峰李再园刘博乔曦万方浩钱万强刘聪辉中国农业科学院农业基因组研究所岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心广东深圳518120 河南大学生命科学学院河南开封475004 河南大学深圳研究院广东深圳518000 长江大学农学院湖北荆州434025

【目的】非洲大蜗牛是被世界自然保护联盟列入黑名单的一种入侵陆生螺。目前,其主要防治手段是使用化学农药,但化学农药有危害生态环境、威胁生物多样性的副作用。本研究旨在针对化学防治污染生态环境等问题,开发非洲大蜗牛新型植物源... 详细信息

【目的】非洲大蜗牛是被世界自然保护联盟列入黑名单的一种入侵陆生螺。目前,其主要防治手段是使用化学农药,但化学农药有危害生态环境、威胁生物多样性的副作用。本研究旨在针对化学防治污染生态环境等问题,开发非洲大蜗牛新型植物源诱杀剂。【方法】通过对非洲大蜗牛的诱食、灭杀和诱杀试验测定,对比入侵植物提取物和非洲大蜗牛腹足部腺体中的信息素提取物复配成的诱杀剂对非洲大蜗牛的诱杀效果。【结果】食物诱食试验结果发现,非洲大蜗牛腹足部腺体中的信息素选择比例为40.30%,偏好性明显高于氨基酸、含硫化合物甜菜碱和酵母等。以五爪金龙和薇甘菊2种入侵植物提取物复配成的杀螺剂处理后,在24、48 h时非洲大蜗牛的死亡率分别达到65%、100%。利用信息素为诱剂,结合具有高效毒杀作用的入侵植物(五爪金龙和薇甘菊)粗提物复配成的诱杀剂,引诱率为34.12%,仅次于未复配的信息素(37.45%),而诱杀率明显优于所选择的市售诱杀药物。【结论】以入侵植物五爪金龙和薇甘菊为杀螺剂原料结合非洲大蜗牛诱食信息素,复配制成的诱杀剂(诱杀率31.76%)见效快、杀灭效果强,并且安全环保,减少了农药对生态环境的危害。

关键词：非洲大蜗牛信息素植物源入侵植物诱杀

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国内外干细胞研究和产业发展态势分析

中国科技论坛 2011年第10期 150-153,160页

作者：陈涛钱万强科学技术部基础研究管理中心北京100862

干细胞研究是近年来生物医学领域的热门方向之一,干细胞产业具有巨大的社会效益和市场前景,受到世界各国的高度重视。美国、欧盟、日本、韩国和中国在干细胞领域投入重金支持基础和临床研究,大力推动干细胞产业化发展。通过对比分析国... 详细信息

干细胞研究是近年来生物医学领域的热门方向之一,干细胞产业具有巨大的社会效益和市场前景,受到世界各国的高度重视。美国、欧盟、日本、韩国和中国在干细胞领域投入重金支持基础和临床研究,大力推动干细胞产业化发展。通过对比分析国内外干细胞研究和产业化发展现状,我们发现中国对干细胞治疗存在巨大的潜在需求,近年来在干细胞研究和产业化方面也取得了较大进展,但是与发达国家相比仍存在较大差距。为抢占未来干细胞研究和产业发展的制高点,中国应该不断加强干细胞研究的原始创新能力建设、创新发展模式,积极推动风险投资和金融资本进入干细胞产业,重视配套法律法规建设,大力推进干细胞产业发展。

关键词：干细胞生物医学研究战略性新兴产业