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基于多层级特征筛选和无人机影像的冬小麦植株氮含量预测

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农业工程学报 2024年第12期40卷 174-182页

作者：郭燕王来刚贺佳井宇航宋晓宇张彦刘婷河南省农业科学院农业信息技术研究所/农业农村部黄淮海智慧农业技术重点实验室郑州450002 河南省农作物种植监测与预警工程研究中心郑州450002 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100094

氮素是冬小麦生长发育必不可少的大量元素,无人机超高分辨率影像丰富的光谱信息和纹理信息为冬小麦植株氮含量精准预测提供了重要的技术途径,但是过多变量造成了信息冗余和模型复杂的问题。针对此问题,该研究提出了一种“相关分析+共线... 详细信息

氮素是冬小麦生长发育必不可少的大量元素,无人机超高分辨率影像丰富的光谱信息和纹理信息为冬小麦植株氮含量精准预测提供了重要的技术途径,但是过多变量造成了信息冗余和模型复杂的问题。针对此问题,该研究提出了一种“相关分析+共线性分析+LASSO(least absolute shrinkage and selection operator)特征筛选”的多层级植株氮含量敏感特征的筛选方法,引入约束系数向量的L1正则化实现特征的稀疏性,将某些特征的系数缩小为0,基于冬小麦关键生育期(拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期)无人机影像提取的65个光谱和纹理特征,采BP神经网络(back propagation,BP)、Adaboost、随机森林(random forest,RF)和线性回归(linear regression,LR)4种机器学习算法构建了冬小麦植株氮含量预测模型。结果表明:相关分析筛选出51个通过0.01显著性检验的变量;基于共线性分析,当LASSSO正则化参数λ取值为0.08时,17个敏感特征变量被筛选。基于筛选的敏感特征变量,BP、Adaboost、RF和LR 4种算法建立的植株氮含量预测模型均达到了0.01水平差异显著性,且BP、Adaboost和RF 3种预测模型的精度具有高度的一致性,模型R2均为0.81,RMSE分别为0.36%、0.38%和0.37%,说明该研究提出的多层级特征筛选方法不仅使得模型变得简洁,而且稳健性高,可为智慧农业氮肥精准监测、智慧管理提供技术支撑。

关键词：无人机冬小麦氮素多层级特征筛选 LASSO回归机器学习最小二乘回归

苦参多糖的提取工艺优化及体外抗氧化、降血脂活性分析

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食品工业科技 2024年第13期45卷 212-220页

作者：赵小亮牟翮张晶张伟杰兰州理工大学生命科学与工程学院甘肃兰州730050 甘肃省中藏药筛选评价及深加工高校重点实验室甘肃兰州730050

目的:为提高苦参多糖的得率,明确多糖的抗氧化和降血脂活性,通过正交试验优化多糖的提取工艺,并评价其体外抗氧化和降血脂活性。方法:以多糖得率为评价指标,在单因素实验研究提取温度、提取次数、料液比和提取时间对苦参多糖得率影响的... 详细信息

目的:为提高苦参多糖的得率,明确多糖的抗氧化和降血脂活性,通过正交试验优化多糖的提取工艺,并评价其体外抗氧化和降血脂活性。方法:以多糖得率为评价指标,在单因素实验研究提取温度、提取次数、料液比和提取时间对苦参多糖得率影响的基础上,通过正交试验优化多糖的提取工艺。通过对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基的清除作用评价多糖的体外抗氧化活性,通过与胆酸钠(SC)、牛磺胆酸钠(STC)、甘氨胆酸钠(SGC)和混合胆酸盐(MBS)的结合作用评价多糖的体外降血脂活性。结果:苦参多糖的最佳提取条件为:温度85℃,料液比1:35 (g:mL),提取时间3.5 h,在此条件下多糖平均得率为3.07%±0.07%。苦参多糖在浓度为5 mg/mL时对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基的清除率分别为60.1%±3.6%、39.6%±3.1%和45.1%±4.1%;在浓度为10 mg/mL时与胆酸钠(SC)、牛磺胆酸钠(STC)、甘氨胆酸钠(SGC)和混合胆酸盐(MBS)的结合率分别为34.4%±0.75%、45.4%±0.15%、19.7%±0.94%和37.7%±0.64%。结论:苦参多糖具有较好的体外抗氧化和降血脂活性。本研究为苦参多糖的开发利用提供了一定的理论依据。

关键词：苦参多糖工艺优化抗氧化活性降血脂活性

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中药多糖改善心肌缺血再灌注损伤的作用机制

中国实验方剂学杂志 2024年

作者：武思晴苗明三苗晋鑫河南中医药大学豫药全产业链研发河南省协同创新中心

心肌缺血再灌注损伤（MIRI）是近年来心血管疾病的主要并发症之一，严重威胁患者的生命与健康。近年来，对于MIRI的现代医学研究取得了较大进展，但由于存在发病机制复杂、药物不良反应、术后风险较大等问题，MIRI亟需更为安全有效的治... 详细信息

心肌缺血再灌注损伤（MIRI）是近年来心血管疾病的主要并发症之一，严重威胁患者的生命与健康。近年来，对于MIRI的现代医学研究取得了较大进展，但由于存在发病机制复杂、药物不良反应、术后风险较大等问题，MIRI亟需更为安全有效的治疗药物。MIRI的病理作用涉及炎症反应、氧化应激、细胞凋亡等作用机制，而中药多糖类化合物具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等药理作用，对于改善MIRI具有重大意义。且大量研究发现，中药多糖类化合物主要通过神经调节因子-1/表皮生长因子受体（NRG-1/ErbB）、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）、核因子E2相关因子2/血红素加氧酶-1（Nrf2/HO-1）、腺苷酸激活蛋白激酶/沉默调节蛋白1/过氧化物酶体增殖活化受体γ辅助活化因子1α（AMPK/SIRT1/PGC1α）、Ras同源基因/Rho激酶（Rho/ROCK）、糖原合成酶激酶-3（GSK-3）、p38促分裂原活化蛋白激酶（p38-MAPK）等信号通路，发挥改善MIRI的作用。该文在广泛梳理国内外相关文献的基础上，系统总结了中药多糖类化合物在MIRI治疗中的最新研究成果，对中药多糖类化合物改善MIRI的作用机制进行了总结分析，在对信号通路与代谢组学联合探究的基础上研究MIRI新的治疗方向，强调了跨学科合作在推动新药研发中的重要性，旨在为中药多糖类化合物的基础研究及临床应用提供有价值的参考，最终造福广大心血管疾病患者。

关键词：中药多糖类心肌缺血再灌注损伤抗炎抗细胞凋亡抗氧化

代谢组学结合LASSO回归机器学习方法识别太谷山药和铁棍山药中的差异标志物

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食品工业科技 2024年第18期45卷 1-8页

作者：安莉周娟马婧玮陈贺王飞梁慧珍郝晨宇吴绪金河南省农业科学院农产品质量安全研究所河南郑州450002 河南省农业科学院植物保护研究所河南郑州450002 河南省农业科学院中药材研究所河南郑州450002 天津中医药大学公共卫生与健康科学学院天津301617

本研究旨在利用代谢组学筛选出太古山药和铁棍山药之间的差异代谢物,并通过LASSO回归机器学习方法确定作为预测不同山药品种的差异标志物。研究采用超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱(ultraperformance liquid chromatography-quad... 详细信息

本研究旨在利用代谢组学筛选出太古山药和铁棍山药之间的差异代谢物,并通过LASSO回归机器学习方法确定作为预测不同山药品种的差异标志物。研究采用超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱(ultraperformance liquid chromatography-quadrupole time of flight tandem mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MS/MS)分析两种山药中的代谢物,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)识别出两种山药中的差异代谢物,利用最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归方法筛选出差异性标志物,建立用于品种鉴别的预测模型。结果显示,在两种山药中共鉴别出206种代谢物,PCA分析发现太谷山药和铁棍山药之间区分明显,OPLS-DA进一步筛选出56种存在显著性差异的代谢物。基于这些差异代谢物进行LASSO回归分析,得到ophiogenin 3-O-beta-L-rhamnopyranosyl-beta-D-glucopyranoside、天冬氨酸、表儿茶素没食子酸酯、夏佛塔苷以及没食子儿茶素5种关键差异标志物,建立了用于太谷山药和铁棍山药品种鉴别的LASSO回归预测模型。本研究基于代谢组学和LASSO回归机器学习方法,识别出太谷山药和铁棍山药的差异标志物,构建了不同品种山药的预测模型,为山药的鉴别提供了新的思路。

关键词：代谢组学机器学习太谷山药铁棍山药差异标志物

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3种黄矮病毒多重RT-PCR检测方法的建立及应用

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植物病理学报 2024年第2期54卷 457-461页

作者：王贺姜兴林韩晓玉徐永伟彭红王怡凡袁虹霞李洪连杨雪施艳河南农业大学植物保护学院郑州450002 河南农业大学作物学博士后流动站郑州450002 河南省粮食作物协同创新中心郑州450002 小麦玉米作物学国家重点实验室郑州450002 河南省植物保护检疫站郑州450002

0 引言.小麦黄矮病是我国小麦生产上重要的病毒病,受害小麦感病后植物矮化叶片黄化,一般减产10%~20%左右,严重的可达到50%以上,个别地块甚至可造成绝产。目前国际上已报道的作物黄矮病毒有十多种[1],我国引起小麦黄矮病的主要病原是大... 详细信息

0 引言.小麦黄矮病是我国小麦生产上重要的病毒病,受害小麦感病后植物矮化叶片黄化,一般减产10%~20%左右,严重的可达到50%以上,个别地块甚至可造成绝产。目前国际上已报道的作物黄矮病毒有十多种[1],我国引起小麦黄矮病的主要病原是大麦黄矮病毒(barley yellow dwarf virus, BYDV)PAV和GAV株系[2],其在全国小麦种植区广泛分布。

关键词：小麦黄矮病我国小麦生产大麦黄矮病毒叶片黄化主要病原 yellow BYDV

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闭坑矿井和生产矿井之间老空水水力联系密切程度定量判识

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矿业安全与环保 2024年

作者：司良成李放高吾斌岳俊超张波王心义河南平煤神马夏店煤业股份有限公司河南理工大学资源环境学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心平顶山天安煤业股份有限公司

为了精确识别老空水与生产矿井出水点之间的水力联系，遴选采空区未压实比率、导水裂隙带内岩层渗透系数、断层发育程度、老空水直线流速、碘离子的质量浓度主次峰频度为指标因子。采用熵权-TOPSIS模型定量判别了平顶山煤田香安矿与九... 详细信息

为了精确识别老空水与生产矿井出水点之间的水力联系，遴选采空区未压实比率、导水裂隙带内岩层渗透系数、断层发育程度、老空水直线流速、碘离子的质量浓度主次峰频度为指标因子。采用熵权-TOPSIS模型定量判别了平顶山煤田香安矿与九矿、十一矿井下出水点的老空水水力联系密切程度。研究表明：香安矿副井与22091风巷出水点、16150机巷外口出水点、42机巷出水点、-593m泄水巷出水点之间老空水的水力联系程度量化值分别为0.81、0.56、0.35、0.01，即水力联系程度自强至弱的顺序为：22091风巷>16150机巷外口>42机巷>-593m泄水巷。判识结果与香安矿停排水后4个井下出水点涌水量变化相一致，说明了指标因子遴选的合理性，验证了熵权-TOPSIS模型法应用的可靠性。研究成果可为类似矿井亟待解决的水力联系密切程度精准识别提供参考。

关键词：老空水水力联系采空区压实示踪试验熵权-TOPSIS模型

基于化学发光酶免疫分析法检测花生过敏原Ara h 2

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食品与发酵工业 2024年

作者：王耀郭开通王成宾宋乾召李才云葛梦鋆蔡文锦孙亚宁邢云瑞胡骁飞河南科技大学食品与生物工程学院河南省食品绿色加工与质量安全控制国际联合实验室河南省农业科学院动物免疫学重点实验室

Ara h 2是花生主要过敏原之一，为开发食物中Ara h 2过敏原成分的快速检测方法，减少因误食导致花生过敏事件的发生，该研究采用鼠源单克隆抗体作为捕获抗体、兔源多克隆抗体作为检测抗体，通过棋盘法优化抗体工作浓度，建立了一种检测... 详细信息

Ara h 2是花生主要过敏原之一，为开发食物中Ara h 2过敏原成分的快速检测方法，减少因误食导致花生过敏事件的发生，该研究采用鼠源单克隆抗体作为捕获抗体、兔源多克隆抗体作为检测抗体，通过棋盘法优化抗体工作浓度，建立了一种检测花生过敏原Ara h 2的间接双抗夹心化学发光酶免疫分析法，并对该方法的灵敏度、准确度、精密度和特异性进行评价。该方法的检出限为1.085 ng/mL，线性范围为3.12～200 ng/mL，添加回收率为78.30%～94.39%，批内和批间变异系数均小于10%，且特异性良好，与其他常见食物过敏原无交叉反应。该方法与相同抗体所建立的间接双抗夹心酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）方法相比，在灵敏度上表现出一定优势。该研究开发的化学发光酶免疫分析法可对花生食品生产过程中和消费前的Ara h 2过敏原成分检测提供可靠的技术支持。

关键词：化学发光酶免疫分析花生过敏原 Ara h 2 检测

基于深度学习的K近邻图迭代静脉识别算法研究

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智能系统学报 2024年

作者：王闪闪巩长庆秦华锋王军李艳涛杨数强重庆工商大学人工智能学院中国矿业大学信息与控制工程学院重庆大学计算机学院洛阳师范学院物理与电子信息学院

近年来，深度学习在计算机视觉中具有强大的特征表达能力，广泛应用于静脉特征的提取与识别。通常，基于深度学习的静脉识别模型在训练阶段，每次仅输入1幅图像及其对应的标签，学习图像与标签之间的映射关系，然而，这种每次只处理单... 详细信息

近年来，深度学习在计算机视觉中具有强大的特征表达能力，广泛应用于静脉特征的提取与识别。通常，基于深度学习的静脉识别模型在训练阶段，每次仅输入1幅图像及其对应的标签，学习图像与标签之间的映射关系，然而，这种每次只处理单幅图像的方法，难以捕捉不同类别多幅静脉图像之间的关系。为了解决该问题，提出一种基于深度学习的K近邻图迭代静脉识别算法。首先，用较优的深度学习模型提取掌静脉图像特征，接着利用K近邻算法通过特征距离在训练集中选出最近的K幅图像及其标签，通过这些特征向量生成标签传播矩阵和标签矩阵，最后利用图迭代算法预测待分类图像的标签，完成分类。在香港理工大学和同济大学提供的掌静脉数据集上进行实验，最高识别精度分别为99.67%和92.72%。

关键词：生物特征识别掌静脉识别图像处理深度学习 KNN算法卷积神经网络图迭代算法图神经网络

基于差分进化算法的旧采空区水分质利用优化配置

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 68-76页

作者：郑立军岳俊超魏亚辉郭水涛罗文骏王心义河南焦煤能源有限公司古汉山矿河南焦作454100 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 河南理工大学中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

大部分矿井水污染程度低,稍加处理即可供饮用、工业、农业、生态等使用。焦作煤田吴村矿旧采空区水可供水量为718 m^(3)/h,矿区周围饮用、电厂、灌溉、养殖、生态等用户需水量为1073.74 m^(3)/h,旧采空区水仅能满足66.87%的用水需求;旧... 详细信息

大部分矿井水污染程度低,稍加处理即可供饮用、工业、农业、生态等使用。焦作煤田吴村矿旧采空区水可供水量为718 m^(3)/h,矿区周围饮用、电厂、灌溉、养殖、生态等用户需水量为1073.74 m^(3)/h,旧采空区水仅能满足66.87%的用水需求;旧采空区水需处理达标后才能供给用户,不同用户的水处理工艺和费用差异较大,依据水质优化配置旧采空区水量具有重要意义。目的为了实现矿井排水综合利用效益最大化,方法以焦作煤田吴村矿旧采空区水为研究对象,在计算其供水量和分析水质基础上,结合矿区周围饮用、电厂、灌溉、养殖、生态需水量及水质要求,构建718 m^(3)/h旧采空区水分质利用优化配置数学模型,并利用差分进化算法求解。结果结果表明:灌溉期分配饮用水6.00 m^(3)/h、电厂用水334.95 m^(3)/h、灌溉用水353.89 m^(3)/h、养殖用水19.76 m^(3)/h、生态用水3.40 m^(3)/h;非灌溉期分配饮用水6.00 m^(3)/h、电厂用水688.84 m^(3)/h、灌溉用水0 m^(3)/h、养殖用水19.76 m^(3)/h、生态用水3.40 m^(3)/h时,旧采空区水分质利用年收益最大。结论研究结果可为类似矿井旧采空区水和矿井排水资源化利用提供借鉴。

关键词：差分进化算法旧采空区水分质利用优化配置