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生菜镉污染可见-近红外光谱分析模型

光谱学与光谱分析 2024年第10期44卷 2805-2811页

作者：周雷进雨周丽娜陈丽梅孔丽娟乔建磊李明堂吉林农业大学工程技术学院吉林长春130118 吉林农业大学园艺学院吉林长春130118 吉林农业大学资源与环境学院吉林长春130118

为了快速无损监测生菜受镉污染的程度,利用可见-近红外光谱进行生菜镉污染的分类监测。将土壤镉污染样品设置为0(CK,对照组)、 5、 10和20 mg·kg^(-1),以不同污染程度下种植的生菜为研究对象,采集生菜叶片的可见-近红外反射光谱,分析... 详细信息

为了快速无损监测生菜受镉污染的程度,利用可见-近红外光谱进行生菜镉污染的分类监测。将土壤镉污染样品设置为0(CK,对照组)、 5、 10和20 mg·kg^(-1),以不同污染程度下种植的生菜为研究对象,采集生菜叶片的可见-近红外反射光谱,分析镉污染下生菜叶片可见-近红外光谱反射率的变化规律。光谱信息经分析表明,在510~730 nm波段之间,随着土壤中镉含量的增加,生菜叶片的可见-近红外光谱反射率表现为先降低后增加;在730~799.53 nm波段之间,5和20 mg·kg^(-1)镉胁迫下生菜叶片反射率高于CK组,10 mg·kg^(-1)镉胁迫下生菜叶片反射率低于CK组;且在762.199 nm处出现了一个吸收谷。首先采用平滑(SG)、多元散射校正(MSC)、标准正态化(SNV)、平均归一化(MN)、 SG+MSC、 SG+SNV、 SG+MN、 SG+一阶导数(FD)、 SG+二阶导数(SD)方法对原始光谱进行预处理,以提高信噪比。然后通过主成分分析(PCA)对原始光谱和各种预处理的光谱进行降维处理,最后将降维处理后的数据按照4∶1的比例划分训练集和测试集,分别与粒子群优化随机森林(PSO-RF)、遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)、 BP神经网络(BP-NN)、极限学习机(ELM)、朴素贝叶斯(Naive Bayes)结合建立生菜镉污染的分类监测模型,并进行分析比较。结果表明,在不同的模型中,PSO-RF(SG)模型的识别效果最佳,其次是GA-SVM(SG+FD)模型和ELM(MSC)模型,PSO-RF(SG)、 GA-SVM(SG+FD)、 ELM(MSC)模型训练集的准确率均为100%,而测试集的准确率分别为100%、 83.33%和79.17%;BP-NN模型和Naive Bayes模型的效果较差,BP-NN(SNV)模型训练集的准确率为42.72%,测试集准确率为50%;Naive Bayes(SG+FD)模型训练集准确率为71.84%,测试集准确率为83.33%。说明采用可见-近红外光谱结合粒子群优化随机森林建模能够为生菜重金属污染监测提供一种新思路。

关键词：镉重金属污染反射光谱随机森林监测模型

中红外光谱对黑果腺肋花楸中多酚含量的定量检测

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光谱学与光谱分析 2024年第11期44卷 3075-3081页

作者：杨承恩郭瑞雪辛明昊李萌李雨婷苏玲吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心吉林农业大学生命科学学院吉林农业大学植物保护学院长春职业技术学院现代农学院

黑果腺肋花楸是富含多酚类物质的蔷薇科浆果。多酚是黑果腺肋花楸的主要化学成分，包括花青苷、黄酮苷、单宁等，具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤、抗炎、减肥及调节血糖、血脂等药理活性。黑果腺肋花楸现已进入新食品原料名单。黑果腺肋花楸... 详细信息

黑果腺肋花楸是富含多酚类物质的蔷薇科浆果。多酚是黑果腺肋花楸的主要化学成分，包括花青苷、黄酮苷、单宁等，具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤、抗炎、减肥及调节血糖、血脂等药理活性。黑果腺肋花楸现已进入新食品原料名单。黑果腺肋花楸多酚含量与其功效价值关系密切，因此黑果腺肋花楸多酚含量检测方法的完善对规范黑果腺肋花楸原料及产品市场至关重要。现行检测方法操作繁琐、用时长，难以满足黑果腺肋花楸进入新食品原料名单后的产业发展需求，亟待开发快速测定多酚含量的方法。使用中红外光谱技术，建立了一种黑果腺肋花楸多酚含量快速定量检测方法。采集15个地区共750份黑果腺肋花楸红外光谱数据，进行光谱解析并测量每份样品的多酚含量；采用K-S样本划分法按4∶1的比例将样本划分为校正集和验证集；对分组后的光谱信息进行多元散射校正（MSC）、标准正态化（SNV）、平滑（SG）、一阶导数（FD）、二阶导数（SD）等光谱预处理，与原始光谱进行随机森林回归（RFR）建模预测效果对比，确定最佳光谱预处理方法为MSC。采用竞争性自适应重加权算法（CARS）和连续投影算法（SPA）选取黑果腺肋花楸多酚最优特征光谱波长，将两种方法选取的光谱数据结合随机森林回归（RFR）、偏最小二乘回归法（PLSR）、极限学习机（ELM）、支持向量机回归（SVR）进行建模对比，确定最佳算法模型。结果表明，CARS算法可有效减少红外光谱数据冗余，提高模型预测的精确性与稳定性；CARS-RFR模型具有最佳预测性能，其校正集Rc为0.986 5, RMSEC为0.073 2,验证集Rp为0.974 3, RMSEP为0.100 6, RPD为6.235 6。结果表明，中红外光谱技术与化学计量学方法的结合，特别是CARS-RFR模型能够高效、快速、准确地实现黑果腺肋花楸多酚含量的检测，研究结果可为快速测定黑果腺肋花楸多酚含量提供技术支持。

关键词：中红外光谱黑果腺肋花楸多酚随机森林回归

纳米保鲜型食品新鲜度指示材料的制备及其应用

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中国食品学报 2024年第6期24卷 223-236页

作者：于东雯刘展旭白洪宾刘秀奇吉林农业大学食品科学与工程学院长春130118

随着食品包装在食品品质安全中扮演越来越重要的角色,新鲜度指示材料已成为当下的研究热点。一方面可以阻隔微生物的进入,有效抑制微生物的滋生和繁殖,确保食品包装内部环境的稳定性,进而改变食品品质;另一方面,它可以监测并指示包装内... 详细信息

随着食品包装在食品品质安全中扮演越来越重要的角色,新鲜度指示材料已成为当下的研究热点。一方面可以阻隔微生物的进入,有效抑制微生物的滋生和繁殖,确保食品包装内部环境的稳定性,进而改变食品品质;另一方面,它可以监测并指示包装内部的环境变化反馈食品品质信息。本文以食品级高分子材料高直链玉米淀粉(HAMS)、聚乙烯醇(PVA)为主要原料,负载复合型pH指示剂MR-BB(甲基红与溴百里酚蓝混合物),利用超声分散法将高抑菌性的纳米二氧化钛(nano-TiO_(2))分散于其中,同时利用交联剂甘油、疏水剂尿素,构建高分子三维立体网状结构,优化其物化性质。用溶液聚合和流延成膜的方法制备具有p H响应性的纳米保鲜-食品新鲜度指示材料(AFIF)。综合各项基础性能可知,高直链玉米淀粉和PVA添加量的体积比为7∶3,甘油添加量为2%,尿素添加量为2%。构筑牛奶新鲜度下降的环境模型(二氧化碳气氛),通过数据对比和优化AFIF膜的p H响应性的灵敏度及其准确性,可知MR-BB最佳体积比为1∶2,最佳添加量为6%。对AFIF膜的抑菌性能以及对市售牛奶的保鲜性能进行分析,当nano-TiO_(2)的添加量为0.15 g时(每100 mL膜液),抑菌率可高达80%左右。实际应用结果表明,常温贮藏时,非抗菌型AFIF膜组在36 h后液态奶失去可食用价值,而AFIF膜包装的牛奶仍保持较好的品质,直到72 h,该组液态奶失去食用价值,此时AFIF膜对变质牛奶的检出时间为3 min 35 s,膜颜色由蓝绿色(初始)转变为深黄色,初始变色面积为10%(膜面积为9 cm^(2)),变色完成时间为33 min 31 s,色差值可达5.91。AFIF膜对市售液态牛乳具有明确的保鲜和新鲜度指示功能。

关键词：保鲜新鲜度膜纳米二氧化钛市售液态奶

最优光谱特征变量反演颗粒物污染生菜的生理信息

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1128-1135页

作者：孔丽娟隋媛媛刘爽陈丽梅周丽娜刘春慧姜玲李松于海业吉林农业大学工程技术学院吉林长春130022 吉林大学生物与农业工程学院吉林长春130000 吉林农业大学园艺学院吉林长春130022

叶类蔬菜的品质和产量与其净光合速率息息相关,秋冬季节受颗粒物污染的影响,温室大棚内叶菜的光合作用受到制约,对生理信息的准确预测不利。以采收期生菜为试验对象,研究其在颗粒物污染生长环境下,基于高光谱技术建立并对比生菜净光合... 详细信息

叶类蔬菜的品质和产量与其净光合速率息息相关,秋冬季节受颗粒物污染的影响,温室大棚内叶菜的光合作用受到制约,对生理信息的准确预测不利。以采收期生菜为试验对象,研究其在颗粒物污染生长环境下,基于高光谱技术建立并对比生菜净光合速率的反演模型的最优方法。获得生菜的净光合速率和高光谱数据;选取比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DI)、归一化植被指数(NDVI)、可视化气压阻抗指数(VARI)、再归一化植被指数(RDVI)、垂直植被指数(PVI)和植被衰减指数(PSRI)的原始和一阶变换共14个光谱植被指数;用相关矩阵法优选出最优波长位置,而非选择既有的固定波长,计算得到最优植被指数,与光谱位置变量(红边幅值,Dr)及光谱面积变量,即红边面积(SDr)、红边面积与蓝边面积的比值(SDr/SDb)、红边面积与黄边面积的比值(SDr/SDy)共同作为光谱特征变量,建立颗粒物污染环境下生菜净光合速率的反演模型。采用多项式拟合和多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)、偏最小二乘(PLS)和主成分回归(PCR)光谱建模组合方法进行反演预测结果比较。研究结果表明:最优波长位置的PSRI(515,499)和DI(515,499)与净光合速率的相关性最大,可以反映颗粒物污染下生菜的更多生理信息,采用光谱预处理建模组合方法按精度从高到低排序为:SG+MSC+PCR>SG+SNV+PLS>SG+SNV+PCR>SG+MSC+PLS,其中,SG+MSC+PCR组合建模方法的精度最高,决定系数为R_(c)=0.9011,R_(p)=0.9458,基于最优光谱植被指数建模效果最佳;光谱面积变量(SDr/SDb)的拟合精度最高(R^(2)=0.9365),可以实现生菜净光合速率的可靠预测,是基于光谱位置变量和面积变量建立生菜净光合速率的最优方法。该工作对颗粒物污染环境下利用高光谱技术进行植物的生理信息反演研究具有一定参考价值。

关键词：颗粒物最优光谱指数特征变量净光合速率建模反演

基于SSR标记的148份玉米自交系亲缘关系分析

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玉米科学 2024年第2期32卷 54-61页

作者：李庆锋任雪娇许赢叶春旺王瑞鑫张淼慈佳宾姜良宇杨伟光吉林农业大学长春130118

利用40对核心SSR标记分析148份玉米自交系的遗传多样性与亲缘关系。结果表明,40对核心SSR标记在148份玉米自交系中共检测出136个等位变异,每个SSR标记得出的等位变异总数为2~6个,平均3.4个;有效等位基因数(Ne)变幅为1.2323~5.0050,平均2... 详细信息

利用40对核心SSR标记分析148份玉米自交系的遗传多样性与亲缘关系。结果表明,40对核心SSR标记在148份玉米自交系中共检测出136个等位变异,每个SSR标记得出的等位变异总数为2~6个,平均3.4个;有效等位基因数(Ne)变幅为1.2323~5.0050,平均2.3939;基因多样性变幅为0.1885~0.8002,平均为0.5252;引物的多态性信息含量(PIC)变幅为0.1781~0.7705,平均0.4617。利用UPGMA聚类法将148份玉米自交系划分为Reid、旅大红骨、PB、Lancaster、塘四平头、中间类群,共6个类群,其中,主要以Reid、旅大红骨、PB、Lancaster和塘四平头这5个类群为主,种群的划分与系谱基本吻合。

关键词：玉米 SSR标记亲缘关系分析聚类分析

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北陵鸢尾的传粉生物学研究

草地学报 2024年第6期32卷 1953-1961页

作者：钟佩含张曦月陈丽飞卢曦周蕴薇吉林农业大学园艺学院吉林长春130118 吉林农业大学林学与草学学院吉林长春130118

本研究采用定点观察和人工授粉的方法,以北陵鸢尾(Iris typhifolia)为试验材料,对其开花物候、花部形态特征及繁育系统等方面进行深入研究,揭示了北陵鸢尾的传粉机制,为其繁殖应用及保育工作提供理论基础。北陵鸢尾5月中旬进入现蕾期,5... 详细信息

本研究采用定点观察和人工授粉的方法,以北陵鸢尾(Iris typhifolia)为试验材料,对其开花物候、花部形态特征及繁育系统等方面进行深入研究,揭示了北陵鸢尾的传粉机制,为其繁殖应用及保育工作提供理论基础。北陵鸢尾5月中旬进入现蕾期,5月末进入始花期,6月初进入盛花期,6月末进入末花期。单花花期3~4 d,单株花期12~16 d。花药外向开裂,紧贴花柱分支外侧,雌雄异位,在花朵开放过程中花药、柱头相对位置不变;雄蕊先熟,在开花当天,花粉活力及柱头可授性最强;杂交指数为4,花粉胚珠比为322.15,有性繁育系统为自交亲和,异交,需要传粉者,不存在无融合生殖现象,主要访花昆虫有西方蜜蜂(Apis mellifera)、东方蜜蜂(***)、切叶蜂属(Megachile sp.)、黑带食蚜蝇(Episyrphus balteatus)和大灰优食蚜蝇(Syrphus corollae)。

关键词：北陵鸢尾开花特性繁育系统访花昆虫

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粪/菌秸秆条带混施对黑土有机无机复合体组成及有机碳分布特征的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第2期32卷 273-282页

作者：何丽吴景贵李建明郑爽吉林农业大学资源与环境学院长春130118

为探究玉米秸秆混施畜禽粪/生物菌剂条带还田条件下黑土有机无机复合体组成及有机碳分布变化特征,本研究于2020年4月在吉林省榆树市黑土区按等碳原则进行1次条带施肥,第2年条带变苗带不施肥,秸秆原位粉碎后,将下茬作物播种行上的秸秆向... 详细信息

为探究玉米秸秆混施畜禽粪/生物菌剂条带还田条件下黑土有机无机复合体组成及有机碳分布变化特征,本研究于2020年4月在吉林省榆树市黑土区按等碳原则进行1次条带施肥,第2年条带变苗带不施肥,秸秆原位粉碎后,将下茬作物播种行上的秸秆向两侧休闲带堆放形成秸秆覆盖条带,进行连续两年的秸秆原位还田试验。本试验共设4个处理,即条带秸秆覆盖+鸡粪(SO)、条带秸秆覆盖+牛粪(SN)、条带秸秆覆盖+生物菌剂(SJ)和条带秸秆覆盖(SCK)。采用胶散分组法提取有机无机复合体,分为水质分散组(G0)、钠质分散组(G1)和超声分散组(G2)。结果表明:添加畜禽粪及菌剂的处理土壤各组分复合体及其碳含量相比SCK有所增加,SJ处理增加最多,2022年SJ处理G0复合体含量和其碳含量分别增加38 g∙kg^(−1)和1.74 g∙kg^(−1)。各畜禽粪及菌剂处理不同组分复合体含量及其有机碳含量存在一定差异。2021年,SJ和SO处理G1复合体含量相比SN处理显著增加33.46~37.66 g∙kg^(−1),有机碳含量增加0.69~0.78 g∙kg^(−1);SJ、SO处理G2复合体有机碳含量相比SN处理也显著增加。2022年,SJ、SO处理G0复合体有机碳含量与SN处理相比增加显著,其最高增加量为1.02 g∙kg^(−1);SJ处理G1复合体含量相比SO、SN处理分别显著增加41.25 g∙kg^(−1)、49.92 g∙kg^(−1);SJ处理G2复合体有机碳含量最高。两年间,SJ处理G0复合体含量相比SO处理增加23.35~23.74 g∙kg^(−1)。扫描电镜和X射线衍射物相分析结果表明,粪/菌秸秆混施有效保持了复合体表面结构,提高了有机碳转化率。综上,玉米秸秆混施生物菌剂处理更有利于土壤肥力的提升和土壤碳固存的增强,可选为最优还田模式。

关键词：秸秆还田畜禽粪混施有机无机复合体有机碳生物菌剂

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柴胡-白芍药对配方颗粒指纹图谱的建立及多指标性成分含量测定

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天然产物研究与开发 2024年第4期36卷 572-580页

作者：杨新雪梁进京董蕊吉林农业大学中药材学院长春130118

建立柴胡-白芍药对配方颗粒的HPLC指纹图谱、化学模式识别及多指标成分含量测定方法。采用COSMOSIL 5C_(18)-MS-Ⅱ(250 mm×4.6 mm, 5μm)色谱柱;乙腈-0.1%磷酸水为流动相,梯度洗脱;体积流量1.0 mL/min;检测波长分别为210、230 nm;柱温3... 详细信息

建立柴胡-白芍药对配方颗粒的HPLC指纹图谱、化学模式识别及多指标成分含量测定方法。采用COSMOSIL 5C_(18)-MS-Ⅱ(250 mm×4.6 mm, 5μm)色谱柱;乙腈-0.1%磷酸水为流动相,梯度洗脱;体积流量1.0 mL/min;检测波长分别为210、230 nm;柱温30℃。建立HPLC指纹图谱,利用相似度评价、聚类分析(clustering analysis, CA)以及主成分分析(principal component analysis, PCA)对15批柴胡-白芍药对配方颗粒指纹图谱进行研究,同时测定4种指标性成分含量。本研究建立的指纹图谱共确定15个共有峰,并指认了其中的4种成分;15批柴胡-白芍药对配方颗粒指纹图谱与对照指纹图谱的相似度均>0.90;CA和PCA均可将15批柴胡-白芍药对配方颗粒大致分为2类;多指标成分含量测定方法符合方法学考察要求,4种成分的含量均有不同程度的差异。所建方法简单易行,可为柴胡-白芍药对配方颗粒的质量控制和临床用药提供参考。

关键词：柴胡-白芍配方颗粒指纹图谱化学模式识别含量测定

蓝花耧斗菜Expansin基因家族的全基因组鉴定及其在盐胁迫下的表达分析

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华北农学报 2024年第5期39卷 42-51页

作者：马艳梅于海航沈轩羽肖芳丽白云吉林农业大学吉林长春130118

扩展蛋白(EXP)可以调节细胞壁组分间松弛度和增强细胞壁的柔韧性,在植物适应环境胁迫过程中起着关键作用。为探究蓝花耧斗菜EXP家族成员特征及其在盐胁迫下表达模式,挖掘蓝花耧斗菜耐盐基因,利用生物信息学方法对蓝花耧斗菜AcEXP家族进... 详细信息

扩展蛋白(EXP)可以调节细胞壁组分间松弛度和增强细胞壁的柔韧性,在植物适应环境胁迫过程中起着关键作用。为探究蓝花耧斗菜EXP家族成员特征及其在盐胁迫下表达模式,挖掘蓝花耧斗菜耐盐基因,利用生物信息学方法对蓝花耧斗菜AcEXP家族进行全基因组鉴定及分析,并通过RNA-seq表达数据和qRT-PCR分析其在盐胁迫下的表达模式。结果表明,蓝花耧斗菜全基因组包含27个EXP基因,分布于6条染色体及1个scaffold上;蛋白质二级结构以β-折叠和无规则卷曲为主;27个EXP均定位于细胞壁。系统发育树显示,AcEXP家族成员被划分为4个亚家族(EXPA、EXPB、EXLA、EXLB),同一亚族成员具有相似的基因结构和蛋白保守基序。AcEXP的启动子区域富含多个植物激素响应元件和胁迫响应元件。利用转录组数据,对盐胁迫下AcEXP的表达模式分析表明,21个EXP响应盐胁迫,在根系和叶片中的表达模式存在差异。AcEXPA8/9/12,AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2在叶片和根系中均差异表达,且qRT-PCR结果进一步验证了AcEXP基因在盐胁迫下的表达模式。该研究全面分析了蓝花耧斗菜EXP基因家族成员的基本特征及在盐胁迫下的表达变化,初步证明AcEXPA8/9/12、AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2参与了盐胁迫应答过程并作出积极响应。

关键词：蓝花耧斗菜扩展蛋白全基因组鉴定盐胁迫表达分析