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花生病虫害知识图谱问答系统的研究与构建

花生病虫害知识图谱问答系统的研究与构建

作者：杨淑敏河南农业大学

学位级别：硕士

花生是我国重要的经济作物,在种植过程中却常常受到病虫害的侵袭。常见的花生病虫害包括花生叶斑病、花生蚜虫、花生菌核病等,不仅影响花生的正常生长,更会导致花生减产、品质下降,给农民带来经济损失。为有效管理和防控花生病虫害,科... 详细信息

花生是我国重要的经济作物,在种植过程中却常常受到病虫害的侵袭。常见的花生病虫害包括花生叶斑病、花生蚜虫、花生菌核病等,不仅影响花生的正常生长,更会导致花生减产、品质下降,给农民带来经济损失。为有效管理和防控花生病虫害,科研人员和农业专家投入大量精力,探索各种防治方法,包括病虫害监测、生物防治、化学防治等,以期降低病虫害对花生生产的危害。然而,由于花生病虫害知识涉及多个学科领域,如昆虫学、植物病理学等,这些领域中的知识分散且复杂,病害和虫害之间还存在诸多关系和互动,这给防治工作带来了极大挑战。此外,农业专家培育的优良品种信息难以有效整合和应用,进一步制约了花生病虫害的防治效果。随着大数据技术的蓬勃发展,农业信息正以前所未有的速度迅猛增长,农业信息化已然成为推动现代农业发展的重要基石。本文聚焦于花生病虫害这一核心主题,通过深入的数据挖掘、分析与处理,构建了花生病虫害数据集。在数据集的基础上,进一步实现花生病虫害命名实体识别和三元组抽取,有效提取了关键信息。随后,将这些处理后的数据存储在Neo4j图数据库中,成功构建了花生病虫害知识图谱,基于知识图谱,实现了花生病虫害知识问答。本文的主要工作包括:花生病虫害本体与数据集的构建,本文利用七步建模法构建花生本体,实现了花生病虫害分类、实体、关系和属性定义,形成了清晰、逻辑严密的知识结构。基于本体建模,通过收集、整理和清洗花生病虫害相关数据,形成了完整、高质量的数据集合,涵盖了花生病害、虫害、品种、病虫害特征、防治措施等,为后续知识挖掘和数据分析提供基础。花生病虫害命名实体识别。针对花生病虫害命名实体识别中特殊实体识别困难、实体识别不准确等问题,提出了一种半自动化数据标注方法,对数据集进行BIO实体标注,确保数据的一致性和准确性。在模型选择方面,对比了三种不同模型的命名实体识别效果,融合了条件随机场和长短期记忆网络模型,采用精准率、召回率、F1值作为模型评价指标。通过实验测试,自标注语料的花生病虫害数据集在实体识别任务上表现出较高的性能,各项评价指标均稳定在99%以上。花生病虫害三元组抽取与知识图谱构建。利用专业的标注工具对数据集数据进行详尽的实体、关系、客体标注。在三元组抽取环节,采用了两种方法,一是利用Cas Rel模型进行三元组抽取,二是根据标注数据的SPO角色语义,设计了一种基于句法规则的方法进行三元组抽取。在知识图谱构建方面采用自顶向下和自底向上相结合的策略。自顶向下的方式确保了知识图谱的整体框架和结构,自底向上方式可以逐步丰富和完善图谱的细节。通过两种方式的有机结合,清晰地展示了花生病虫害领域的知识结构和关联。花生病虫害问句分类与问答系统的构建。基于Django框架,设计并实现了一个花生病虫害知识图谱问答系统。该系统利用实体属性链接技术自动提取前端用户输入的关键词,并在知识图谱中进行相关信息查询,若找到匹配的信息,系统会迅速将答案返回到用户端,为用户提供便捷、高效的知识查询服务。实验结果表明,以上各项任务在准确性和速度方面表现出了良好的性能,能够正确高效的实现既定任务。

关键词：花生病虫害命名实体识别三元组抽取知识图谱问答系统

《全球视域下的昆虫保护》（第五章）英汉翻译实践报告

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《全球视域下的昆虫保护》（第五章）英汉翻译实践报告

作者：赵小曦河南农业大学

学位级别：硕士

作为地球上最为丰富多样的生物群体之一,昆虫在生态系统中发挥着不可或缺的作用,维持其多样性对于生态系统的可持续发展至关重要,也对我国目前正在开展的生态文明建设有着重要意义。源语文本Insect Conservation:A Global Synthesis(《... 详细信息

作为地球上最为丰富多样的生物群体之一,昆虫在生态系统中发挥着不可或缺的作用,维持其多样性对于生态系统的可持续发展至关重要,也对我国目前正在开展的生态文明建设有着重要意义。源语文本Insect Conservation:A Global Synthesis(《全球视域下的昆虫保护》)是一本阐述昆虫保护的读物。书中以大量的图片,详实的案例分析了昆虫现状,介绍了昆虫保护面临的挑战。本次翻译实践选用该书第五章作为研究对象。本翻译实践报告共包含四个章节:翻译项目描述,翻译过程,案例分析以及总结。译者以奈达的功能对等理论为指导,希冀达到目标语读者与原文读者产生接受到的信息对等。根据翻译过程中的难点以及原文本的语言特色,该报告从词汇层面探讨了专业术语和一词多义的翻译,从句子层面论述了简单句、定语从句、名词性从句和被动语态的翻译,以及实现语篇连贯的方法。结合英汉语言和文化的差异,译者采用意译、省略、转换等翻译方法来处理翻译过程中的难点,最终使译文达到与原文功能上的对等。译者希望此次翻译实践能够帮助读者了解当今环境下昆虫面临的威胁,并倡议人们更加重视生态保护,为生物多样性贡献自己的绵薄之力。

关键词：翻译实践报告《全球视域下的昆虫保护》功能对等

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棉铃虫齿唇姬蜂的寄主识别与寄主选择

河南农业大学学报 2024年第4期58卷 627-634页

作者：杨成都牛李阳谷晓行肖泽宇李欣尹新明白素芬河南农业大学植物保护学院河南郑州450046

【目的】提高优势天敌棉铃虫齿唇姬蜂Campoletis chlorideae室内繁育效率与质量,对其寄主识别能力和三级营养关系下的寄主选择进行研究。【方法】通过提供被寄生寄主与健康寄主,探究棉铃虫齿唇姬蜂的寄主识别能力;并通过寄主选择性试验... 详细信息

【目的】提高优势天敌棉铃虫齿唇姬蜂Campoletis chlorideae室内繁育效率与质量,对其寄主识别能力和三级营养关系下的寄主选择进行研究。【方法】通过提供被寄生寄主与健康寄主,探究棉铃虫齿唇姬蜂的寄主识别能力;并通过寄主选择性试验,分别提供取食不同植物的同一寄主昆虫、取食相同食物的不同寄主,及取食不同食物的不同寄主时,比较该蜂的寄主选择偏好性。【结果】棉铃虫齿唇姬蜂倾向于在健康寄主上产卵,具有异己识别能力,一定程度上能避免过寄生的发生;当雌蜂触角被剪除后,其寄主识别能力显著降低。寄主选择性的研究表明,取食玉米叶或烟草的棉铃虫Helicoverpa armigera比取食人工饲料的棉铃虫对棉铃虫齿唇姬蜂具有更强的吸引作用,表现为在其内产卵数更多、寄生率更高,选择系数分别为0.77和0.74,显著高于人工饲料上的0.23和0.26。当面对取食相同食物的棉铃虫和斜纹夜蛾Spodoptera litura时,雌蜂更偏好寄生棉铃虫;而当雌蜂寄生取食不同食物的棉铃虫和草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda时,明显偏好寄生取食含有玉米粉人工饲料的草地贪夜蛾,反之,当棉铃虫的食物由人工饲料更换为玉米叶时,该蜂的寄主选择偏好变为棉铃虫。【结论】棉铃虫齿唇姬蜂具有寄主识别能力,触角在其中发挥重要作用。来自植物-寄主昆虫的信息化学物质和寄主适合度在棉铃虫齿唇姬蜂的寄主选择偏好性中发挥重要作用。该蜂在选择偏好的寄主中有较高寄生率的同时,过寄生率也高,二者具有正相关性。

关键词：棉铃虫齿唇姬蜂寄主识别寄主选择寄主食物过寄生

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斯氏珀蝽和青革土蝽的线粒体基因组及系统发育分析

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福建农林大学学报（自然科学版） 2024年第2期53卷 169-180页

作者：林兴雨宋南河南农业大学植物保护学院河南郑州450002

【目的】分析斯氏珀蝽和青革土蝽的线粒体基因组特征及蝽总科的系统发育关系,为更好地理解蝽总科下科级和种级水平的亲缘关系提供依据。【方法】通过测序分析了斯氏珀蝽和青革土蝽的线粒体全基因组数据,并基于此,以已经公布线粒体基因... 详细信息

【目的】分析斯氏珀蝽和青革土蝽的线粒体基因组特征及蝽总科的系统发育关系,为更好地理解蝽总科下科级和种级水平的亲缘关系提供依据。【方法】通过测序分析了斯氏珀蝽和青革土蝽的线粒体全基因组数据,并基于此,以已经公布线粒体基因组数据的蝽总科的113个物种和本研究的2种昆虫为内群,2种红蝽总科昆虫为外群,分别利用最大似然法和贝叶斯法构建系统发育树。【结果】斯氏珀蝽和青革土蝽的线粒体基因组均包含37个基因(13个蛋白质编码基因、2个核糖体RNA基因和22个转运RNA基因)和1个非编码控制区;两种昆虫的线粒体基因组全长分别为15346、14632 bp(GenBank序列号:OP919327和OP930890)。两种方法构建的系统发育树一致支持蝽科、龟蝽科、盾蝽科、兜蝽科、荔蝽科、土蝽科、同蝽科、异蝽科和Megarididae均为单系群;斯氏珀蝽与珀蝽为姐妹群,青革土蝽与Macroscytus subaeneus为姐妹群。【结论】斯氏珀蝽与珀蝽亲缘关系最近,青革土蝽与Macroscytus subaeneus亲缘关系最近。

关键词：半翅目蝽总科斯氏珀蝽青革土蝽线粒体基因组系统发育

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蚕豆象的线粒体基因组研究及系统发育分析

生物安全学报（中英文） 2024年第1期33卷 83-92页

作者：林兴雨宋南河南农业大学植物保护学院河南郑州450046

【目的】蚕豆象是农业上一种重要害虫,本文测序、分析了蚕豆象的线粒体全基因组,以期为更好地理解茎甲亚科分支类群、豆象亚科和蚕豆象的系统发育提供线粒体基因组数据。【方法】在系统发育分析中,内群取样包含茎甲亚科分支类群的22种昆... 详细信息

【目的】蚕豆象是农业上一种重要害虫,本文测序、分析了蚕豆象的线粒体全基因组,以期为更好地理解茎甲亚科分支类群、豆象亚科和蚕豆象的系统发育提供线粒体基因组数据。【方法】在系统发育分析中,内群取样包含茎甲亚科分支类群的22种昆虫,外群选择2个肖叶甲亚科(Basilepta fulvipes和Basilepta melanopus)昆虫,分别利用最大似然法和贝叶斯法重建茎甲亚科分支类群的系统发育关系。【结果】蚕豆象的线粒体基因组全长为16586 bp(GenB ank序列号:OP650255),包含37个基因(13个蛋白质编码基因、2个核糖体RNA基因和22个转运RNA基因)和一段非编码控制区。所有转运RNA基因中,除trnS1因缺少二氢尿嘧啶(DHU)臂而形成一个简单的环,无法构成稳定的三叶草结构外,其余转运RNA基因均能形成典型的三叶草结构。此外,trnS1的反密码子不是常见的GCU,而是UCU。【结论】本研究首次获得了蚕豆象的线粒体基因组全序列。2种不同的系统发育分析方法构建的系统发育关系显示:豆象亚科、茎甲亚科、水叶甲亚科和负泥虫亚科为单系群;豆象亚科与水叶甲亚科+负泥虫亚科为姐妹群;蚕豆象与四纹豆象为姐妹群。

关键词：鞘翅目豆象亚科蚕豆象线粒体基因组系统发育

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白纹象沫蝉线粒体基因组及系统发育分析

福建农林大学学报（自然科学版） 2024年第3期53卷 298-306页

作者：林兴雨宋凡赵特李虎宋南河南农业大学植物保护学院河南郑州450046 中国农业大学植物保护学院北京100193

【目的】分析白纹象沫蝉(半翅目:尖胸沫蝉科)的线粒体基因组结构和沫蝉总科的系统发育关系,为更好地理解沫蝉总科的进化关系提供依据。【方法】利用高通量测序技术分析了白纹象沫蝉的线粒体基因组结构,并基于沫蝉总科已有的线粒体基因... 详细信息

【目的】分析白纹象沫蝉(半翅目:尖胸沫蝉科)的线粒体基因组结构和沫蝉总科的系统发育关系,为更好地理解沫蝉总科的进化关系提供依据。【方法】利用高通量测序技术分析了白纹象沫蝉的线粒体基因组结构,并基于沫蝉总科已有的线粒体基因组数据采用最大似然法和贝叶斯法构建了系统发育关系。【结果】白纹象沫蝉线粒体基因组全长为15 091 bp(GenBank序列号:OQ682615),包含37个基因(13个蛋白质编码基因、2个核糖体RNA基因和22个转运RNA基因)和一段非编码控制区;13个蛋白质编码基因的起始密码子均为ATN;3个蛋白质编码基因cox2、cox3和nad4具有不完整的终止密码子T,其余10个蛋白质编码基因具有完整的终止密码子TAA或TAG;除trnS1因缺少DHU臂而无法构成稳定的三叶草结构外,其余tRNA基因均能形成典型的三叶草结构;rrnL基因的全长为1 217 bp,AT含量为80.7%;rrnS基因的全长为775 bp,AT含量为80.5%。最大似然法和贝叶斯法构建的系统发育树基本一致,均显示尖胸沫蝉科为非单系群。【结论】本研究获得了象沫蝉属昆虫第一条线粒体基因组全序列;尖胸沫蝉科为非单系群。

关键词：半翅目尖胸沫蝉科沫蝉科白纹象沫蝉高通量测序线粒体基因组系统发育

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粘虫生物胺受体基因的鉴定及组织表达谱分析

昆虫学报 2024年第2期67卷 171-182页

作者：陈淑婷王凯王惠鑫谢桂英赵新成陈文波河南农业大学植物保护学院河南省害虫绿色防控国际联合实验室郑州450046

【目的】基于粘虫Mythimna separata成虫脑转录组数据,明确粘虫体内生物胺受体基因的分子特征及组织表达特性,为粘虫生物胺受体基因的功能研究提供基础。【方法】从粘虫成虫脑转录组数据库中筛选生物胺受体基因序列;基于粘虫基因组数据... 详细信息

【目的】基于粘虫Mythimna separata成虫脑转录组数据,明确粘虫体内生物胺受体基因的分子特征及组织表达特性,为粘虫生物胺受体基因的功能研究提供基础。【方法】从粘虫成虫脑转录组数据库中筛选生物胺受体基因序列;基于粘虫基因组数据库,对筛选到的生物胺受体进行基因定位;利用最大似然法对鉴定到的生物胺受体进行系统发育分析;利用qRT-PCR检测鉴定到的生物胺受体基因在粘虫雌雄成虫脑、触角、下唇须、翅、足、胸和腹中的表达量。【结果】从粘虫成虫脑转录组数据库中鉴定出17个生物胺受体基因,包括5个多巴胺受体基因、 5个5-羟色胺受体基因、 5个章鱼胺受体基因和2个酪胺受体基因。这17个生物胺受体基因分布于8条染色体上,其中7个受体基因共定位于22号染色体上。鉴定到的粘虫生物胺受体与斜纹夜蛾Spodoptera litura、家蚕Bombyx mori和烟草天蛾Manduca sexta生物胺受体具有较高的同源性。粘虫多巴胺受体基因均在雌雄成虫脑和触角中高表达,其中MsepDop2,MsepDop3-1,MsepDop3-2和MsepDopEcR在雌成虫脑中的表达量显著高于在雄成虫脑中的表达量;章鱼胺受体基因MsepOA1和MsepOA2B2在胸部高表达,且在雌成虫胸部中的表达量显著高于雄成虫胸部中的,MsepOA3和MsepOA2B1-3在嗅觉组织触角和下唇须中也具有较高的表达量,并且表达量具有性别差异;酪胺受体基因在脑和触角中具有较高的表达量,其中MsepTA2在雌成虫腹部中的表达量显著高于雄成虫腹部中的;Msep5-HT1基因在脑部中的表达量显著高于在其他组织中的,Msep5-HT2基因在脑、触角和下唇须中都具有较高的表达量。【结论】本研究获得了粘虫17个生物胺受体基因,明确了其在雌雄成虫不同组织中的表达模式,并发现部分生物胺受体基因在粘虫嗅觉和生殖组织中的表达具有性别差异,这为进一步研究粘虫生物胺受体的生理功能提供了基础。

关键词：粘虫生物胺受体转录组系统发育表达谱

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亚致死低温对烟草甲后代种群两性生命表参数的影响

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昆虫学报 2024年第6期67卷 788-796页

作者：李静刘晓光时向东汤清波罗诚薛芳蔡文李东亮丁松爽河南农业大学烟草学院烟草行业烟草栽培重点实验室国家烟草栽培生理生化研究基地郑州450046 河南农业大学植物保护学院河南农业大学化学生态研究所河南省害虫绿色防控国际联合实验室郑州450046 四川中烟工业有限责任公司雪茄烟技术创新中心成都610101

【目的】低温处理是我国主要储烟害虫烟草甲Lasioderma serricorne的有效控制手段之一,但是在低温条件下烟草甲的种群动态及适应机制鲜有报道。昆虫的亚致死低温效应是我们了解昆虫适应低温的有效途径。本研究通过分析亚致死低温对烟草... 详细信息

【目的】低温处理是我国主要储烟害虫烟草甲Lasioderma serricorne的有效控制手段之一,但是在低温条件下烟草甲的种群动态及适应机制鲜有报道。昆虫的亚致死低温效应是我们了解昆虫适应低温的有效途径。本研究通过分析亚致死低温对烟草甲后代生命表参数的影响,以揭示烟草甲的低温适应能力和种群发展潜力。【方法】将烟草甲末龄幼虫暴露于-20℃下若干时长,构建时间-死亡率曲线,分别计算其死亡率为10%和50%的致死时间(即LT_(10)和LT_(50));然后分别构建烟草甲末龄幼虫经-20℃低温处理LT_(10)和LT_(50)时长后存活F_(1)代种群的年龄-龄期两性生命表。【结果】-20℃低温对烟草甲末龄幼虫的亚致死时间LT_(10)和LT_(50)值分别为5.32和12.84 min。在-20℃下暴露LT_(10)和LT_(50)时长后获得的F_(1)代种群,90%以上的个体存活并能完成整个生活史,其卵-成虫总寿命、雌成虫寿命及净繁殖率(R_(0))、内禀增长率(r_(m))和周限增长率(λ)均与28℃下饲养的对照种群无显著差异。但是,与对照相比,-20℃低温处理烟草甲末龄幼虫LT_(10)和LT_(50)时长显著降低了F_(1)代卵和1龄幼虫的起始生命期望值、F_(1)代1龄幼虫历期以及幼虫阶段的繁殖值,且使F_(1)代种群的雄性比例增大。【结论】-20℃低温处理烟草甲末龄幼虫LT_(10)和LT_(50)时长能够降低F_(1)代起始生命期望值和种群繁殖率,但是其种群结构和基本生命表参数正常。结果表明,烟草甲幼虫对低温具有较好的适应性,在经历低温处理后幸存个体能够再次迅速扩繁。

关键词：烟草甲低温亚致死时间年龄-龄期生命表

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四种缘蝽线粒体基因组的测序及基于线粒体基因组的缘蝽科系统发育分析

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昆虫学报 2024年

作者：林兴雨宋南尹新明朱永强席玉强河南农业大学植物保护学院河南绿色害虫防治国际实验室河南害虫生物防治工程实验室

【目的】利用线粒体基因组序列数据分析缘蝽科(Coreidae)亚科间的系统发育。【方法】使用高通量测序对4种缘蝽(纹须同缘蝽Homoeocerus striicornis、广腹同缘蝽H. dilatatus、宽棘缘蝽Cletus schmidti和褐莫缘蝽Molipteryx fuliginosa)... 详细信息

【目的】利用线粒体基因组序列数据分析缘蝽科(Coreidae)亚科间的系统发育。【方法】使用高通量测序对4种缘蝽(纹须同缘蝽Homoeocerus striicornis、广腹同缘蝽H. dilatatus、宽棘缘蝽Cletus schmidti和褐莫缘蝽Molipteryx fuliginosa)进行低覆盖度全基因组测序；从获得的全基因组数据中重建线粒体基因组全序列；联合已经公布的缘蝽科3个亚科32个种的线粒体基因组序列(作为内群)以及蛛缘蝽科(Alydidae)中的3个种的线粒体基因组序列(作为外群)，分别采用最大似然法和贝叶斯法重建缘蝽科亚科间的系统发育。【结果】纹须同缘蝽、广腹同缘蝽、宽棘缘蝽和褐莫缘蝽线粒体基因组(GenBank登录号: OR702557-OR702560)的长度分别为15 706， 15 913， 17 685和16 959 bp，基因排列方式与典型的昆虫线粒体基因组一致，没有基因重排等特殊的基因组织结构；此外，这4种缘蝽线粒体基因组的全基因组序列、蛋白质编码基因、rRNA基因和tRNA基因序列都具有较高的A+T含量(≥70%)。最大似然法和贝叶斯法重建的缘蝽科系统发育树具有大体相同的拓扑结构；所有结果都支持缘蝽亚科(Coreinae)为单系群，缘蝽亚科与希缘蝽亚科(Hydarinae)互为姐妹群。【结论】本研究利用线粒体基因组数据重建了缘蝽科亚科间的系统发育，结果支持缘蝽亚科为单系群，缘蝽亚科与希缘蝽亚科互为姐妹群。本研究为进一步在系统发生框架内探讨缘蝽科的系统演化提供了线粒体系统发育基因组学数据。

关键词：半翅目缘蝽总科缘蝽科线粒体基因组系统发育