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三维荧光光谱融合小波包分解融合Fisher判别分析及支持向量机识别紫苏

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食品科学 2024年第1期45卷 198-203页

作者：任永杰殷勇于慧春袁云霞河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471023

为实现紫苏品种的快速鉴别,避免以次充好,选取4个品种的紫苏采集三维荧光数据,提出了一种基于小波包分解融合Fisher判别分析(Fisher discriminant analysis,FDA)的荧光数据特征选择策略,并实施了4种紫苏的有效鉴别。首先,对三维荧光数... 详细信息

为实现紫苏品种的快速鉴别,避免以次充好,选取4个品种的紫苏采集三维荧光数据,提出了一种基于小波包分解融合Fisher判别分析(Fisher discriminant analysis,FDA)的荧光数据特征选择策略,并实施了4种紫苏的有效鉴别。首先,对三维荧光数据进行预处理,采用Delaunay三角形内插值法去除瑞利散射和拉曼散射,以消除它们的不利影响;运用Savitzky-Golar卷积平滑对数据进行平滑处理,以减少噪声的干扰。同时,对三维荧光数据进行初步筛选,去除了荧光强度小于0.01的发射波长。然后,对各激发波长对应的发射光谱进行3层sym4小波包分解,计算得到最低频段的小波包能量值,作为各激发波长光谱数据表征量。接着,再利用FDA对小波包能量进行判别分析,将其所包含的差异性信息进行融合,得到FDA生成的新变量,并选取累计判别能力达到99%的前3个FD变量作为不同品种差异性信息的表征变量,提出三维荧光数据的表征策略。最后,利用BP神经网络(backpropagation neural network,BPNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)两种模式识别算法对表征变量进行分析,得到FDA+BPNN和FDA+SVM两种鉴别结果。FDA+BPNN的训练集正确率为97.5%,测试集正确率为95%;FDA+SVM的训练集和测试集的正确率均达到98.33%。结果表明,三维荧光光谱技术结合小波包分解、FDA和SVM算法基本上能够实现紫苏品种的鉴别。这为后续有关紫苏的进一步检测研究(如某些有效成分的定量检测)提供了研究基础。

关键词：紫苏三维荧光小波包分解 Fisher判别分析 BP神经网络支持向量机

施氮和灌溉处理对麦田土壤有机碳组分及酶活性的影响

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环境工程技术学报 2024年第5期14卷 1419-1426页

作者：王颜玉王文定郑梦瑶欧行奇郑会芳河南科技学院农学院

探讨不同水氮管理对麦田土壤有机碳(SOC)含量、SOC组分及土壤酶活性的影响,对促进SOC库提升和助力“双碳”目标实现具有重要作用。试验设置雨养和灌溉2个灌水处理及3个施氮水平(分别为0、180和360 kg/hm^(2),记为N0、N180和N360),共6个... 详细信息

探讨不同水氮管理对麦田土壤有机碳(SOC)含量、SOC组分及土壤酶活性的影响,对促进SOC库提升和助力“双碳”目标实现具有重要作用。试验设置雨养和灌溉2个灌水处理及3个施氮水平(分别为0、180和360 kg/hm^(2),记为N0、N180和N360),共6个处理。于小麦收获期,测定0~40 cm土层SOC、易氧有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)和矿质结合有机碳(MOC)含量,以及土壤脲酶(UA)、β-葡萄糖苷酶(β-BG)、蔗糖酶(IA)、过氧化氢酶(HPA)活性。结果表明:与雨养条件下相比,灌溉条件下会降低SOC含量,不利于维持SOC的稳定;N180处理下,与灌溉条件下相比,雨养条件SOC含量在0~20和20~40 cm土层中分别提高了6.3%和71.7%;并且在3个氮水平下,雨养条件下的EOC含量均高于灌溉条件。研究显示,施氮180 kg/hm^(2)结合适宜的水分管理有利于促进SOC积累。适宜农田水氮管理不仅是实现作物单产提升的重要途径,在促进SOC库提升和助力实现“双碳”目标方面也发挥着重要作用。

关键词：水氮 SOC 土壤SOC组分土壤酶活麦田

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紫苏中紫苏醛含量的高光谱预测方法

光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2667-2674页

作者：孙佳琪殷勇于慧春袁云霞郭林鸽河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471023

为了实现高光谱成像技术快速检测紫苏中的紫苏醛(PAE)含量,采集了4种产地的紫苏高光谱图像,在获取紫苏有效波长图像的基础上,将其纹理特征和经小波变换后获得的能量值与光谱值采用不同方式融合,构建出了不同的表征向量,建立了相应的PAE... 详细信息

为了实现高光谱成像技术快速检测紫苏中的紫苏醛(PAE)含量,采集了4种产地的紫苏高光谱图像,在获取紫苏有效波长图像的基础上,将其纹理特征和经小波变换后获得的能量值与光谱值采用不同方式融合,构建出了不同的表征向量,建立了相应的PAE含量快速检测模型。经对比分析确定了PAE含量最优预测策略,具体方法如下。(1)采用4种方法对光谱值进行预处理,对比所构建模型的预测能力,可得较优预处理方法为局部加权回归散点平滑(LOWESS)。(2)运用竞争自适应重加权采样法(CARS)和连续投影算法(SPA)提取预处理后光谱信息的特征波长,计算对应的光谱值,以便与其他特征进行组合。(3)对高光谱图像进行主成分分析(PCA)获得有效波长图像,利用其灰度共生矩阵(GLCM)提取能量(ASM)、对比度(CON)、相关性(COR)和熵(ENT)等4种纹理特征;同时,采用Daubechies小波对有效波长图像进行三层分解,将分解出的低频分量能量也作为有效波长图像的1种表征特征。(4)将上述提取的特征波长光谱值、小波能量值、纹理特征值以不同组合方式构造特征输入向量,在此前提下分别构建偏最小二乘回归(PLSR)、BP神经网络、随机森林(RF)、极限梯度提升树(XGBoost)四种检测模型,经对比分析后获得最优输入向量和预测模型。结果表明,基于单类特征输入向量的4种预测模型的预测能力均不如多类特征融合的输入向量;最佳输入向量是经LOWESS预处理后由CARS优选的特征波长所对应的光谱值与有效波长图像的纹理特征值和小波能量值三者的融合向量,且XGBoost模型预测能力最强,其训练集R_(c)^(2)和RMSEC分别为0.99808和0.02249,测试集R_(p)^(2)和RMSEP分别为0.98944和0.03640。该成果为快速检测紫苏中PAE含量提供了一种新手段,也为其他成分检测策略的制定提供了参考。

关键词：高光谱紫苏紫苏醛特征融合小波变换预测模型

城市近郊土地利用变化对土壤团聚体及其结合有机碳的影响

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土壤 2024年第1期56卷 49-55页

作者：殷金忠唐蛟潘飞飞石仁坤郑会芳权逸鹏吴大付河南科技学院资源与环境学院河南新乡453003 河南省生物药肥研发与协同应用工程研究中心河南新乡453003 河南科技学院园艺园林学院河南新乡453003 河南科技学院生命科学学院河南新乡453003

通过采集河南省新乡市近郊区域传统耕地、设施菜地以及景观绿化林地和草地0~20 cm表层土壤,利用湿筛法进行水稳性团聚体的分离及团聚体结合有机碳的测定,分析和比较了土壤团聚体稳定性及其结合有机碳变化特征。结果表明:城市化进程中土... 详细信息

通过采集河南省新乡市近郊区域传统耕地、设施菜地以及景观绿化林地和草地0~20 cm表层土壤,利用湿筛法进行水稳性团聚体的分离及团聚体结合有机碳的测定,分析和比较了土壤团聚体稳定性及其结合有机碳变化特征。结果表明:城市化进程中土地利用类型变化对水稳性团聚体粒径组成和稳定性产生显著影响。相较于传统耕地,进行6年设施蔬菜种植显著降低土壤水稳性大团聚体质量占比(WR0.25)、团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),降幅分别为42.40%、54.84%和129.41%。而进行相同年限景观林、草地建设均能显著提高WR0.25,提升幅度分别为33.65%和23.63%。景观绿化林地和草地团聚体MWD、GMD较耕地分别增加0.64%和26.92%、83.87%和77.42%。此外,虽然设施菜地和林草地各粒径团聚体结合有机碳含量较传统耕地均有不同程度提高,但是其结合有机碳贡献率变化情况与团聚体各粒径质量占比有关。其中,0.25~2 mm粒径团聚体结合有机碳含量在设施菜地土壤中取得最大值,为35.02 g/kg,但是其>0.25 mm各粒径团聚体结合有机碳贡献率均显著降低。草地建设显著降低0.25 mm粒径大团聚体结合有机碳贡献率。因此,城市化进程中近郊传统耕地转变为景观绿化林草地初期能促进水稳性大团聚体的形成及结合有机碳的积累,并提高团聚体的稳定性,在土壤有机碳固持方面表现出巨大潜力。

关键词：城市化土地利用变化团聚体团聚体稳定性结合有机碳

小麦主推品种‘百农207’和‘百旱207’表型比较与分子标记分析

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河北农业大学学报 2024年第3期47卷 10-15页

作者：徐鑫付庆云袁嘉微孙京京余海鋆孙国鹏李小军新乡学院生物工程学院河南新乡453003 河南科技学院农学院河南新乡453003

‘百农207’是目前黄淮南部麦区及河南省大面积种植的小麦品种。本试验利用表型、品质性状及分布于小麦全基因组的SSR和STS分子标记对‘百农207’及其系选品种‘百旱207’进行比较分析,以期为小麦育种亲本选配及新品种培育提供参考。分... 详细信息

‘百农207’是目前黄淮南部麦区及河南省大面积种植的小麦品种。本试验利用表型、品质性状及分布于小麦全基因组的SSR和STS分子标记对‘百农207’及其系选品种‘百旱207’进行比较分析,以期为小麦育种亲本选配及新品种培育提供参考。分析结果表明,‘百农207’的株高(70.33 cm)显著低于‘百旱207’(79.17 cm);‘百农207’的穗粒数(49.88粒)、可育小穗数(21.50个)和总小穗数(23.67个)均高于‘百旱207’,但后者的千粒重(44.48 g)高于前者(37.24 g);‘百农207’的籽粒粗蛋白含量、湿面筋含量、淀粉含量、沉降值、出粉率及硬度指数均显著高于‘百旱207’。分子标记检测结果表明,485对引物中仅有62(12.8%)对在‘百农207’和‘百旱207’间存在差异,其中基因组SSR、EST-SSR和STS引物分别有46、3和13对。2个品种在D基因组的多态引物比例最高(21.3%),A和B基因组的多态引物比例基本一致(分别为11.5%和11.4%)。进一步分析它们在7个部分同源群及染色体水平的遗传差异,发现二者在第1、3和5部分同源群多态引物比例相对较高,分别为16.0%、16.3%和16.9%,而二者在7D染色体的遗传差异最大,多态引物比例达到50.0%。‘百农207’和‘百旱207’差异的染色体位点可能与品种具有的优良特性密切相关。

关键词：百农207 百旱207 农艺品质分子标记

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鲢鱼蛋白酶解物对冷冻面团及面包品质特性的影响

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粮油食品科技 2024年

作者：田金河王艳婕吴悦郭瑞瑞王立龙孙雨博新乡学院生物工程学院河南科技学院生命科学学院

为拓展鲢鱼蛋白酶解物在冷冻面团中的应用，本文研究了鲢鱼蛋白酶解物对冻藏过程中冷冻面团可冻结含水量、水分分布及迁移、微观结构、流变学特性、发酵特性的影响，并分析了其制作出面包的比容、质构特性以及感官评分。差示扫描量热仪... 详细信息

为拓展鲢鱼蛋白酶解物在冷冻面团中的应用，本文研究了鲢鱼蛋白酶解物对冻藏过程中冷冻面团可冻结含水量、水分分布及迁移、微观结构、流变学特性、发酵特性的影响，并分析了其制作出面包的比容、质构特性以及感官评分。差示扫描量热仪和低场核磁结果表明，添加鲢鱼蛋白酶解物抑制了冻藏过程中面团可冻结水含量的增加和水分流动。扫描电镜、动态流变学和发酵特性结果表明，鲢鱼蛋白酶解物的加入减轻了面筋蛋白网络结构受到的机械破坏作用，增大了冻藏过程中面团的弹性性质占比和发酵体积。比容、质构及感官评价结果表明，添加鲢鱼蛋白酶解物增大了面包的比容和弹性，减小了其硬度和咀嚼性，提高了其感官评分。综上可知，鲢鱼蛋白酶解物可有效改善冷冻面团及面包的品质。

关键词：鲢鱼蛋白酶解物冷冻面团水分面包

钙蛋白酶抑制蛋白对畜禽肉品质影响的研究进展

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黑龙江畜牧兽医 2024年第7期 49-53,58页

作者：王玉雅张玉婷苗志国张金洲河南科技学院动物科技学院河南新乡453003

钙蛋白酶抑制蛋白(calpastatin,CAST)是由CAST基因编码,是内源性专一抑制钙蛋白酶(calpain,CAPN)活性的抑制蛋白,是CAPN系统家族成员之一,可以调节脊椎动物体内CAPN活性。CAST能控制肌原纤维中蛋白质降解,影响肌细胞的生长速度及肌肉嫩... 详细信息

钙蛋白酶抑制蛋白(calpastatin,CAST)是由CAST基因编码,是内源性专一抑制钙蛋白酶(calpain,CAPN)活性的抑制蛋白,是CAPN系统家族成员之一,可以调节脊椎动物体内CAPN活性。CAST能控制肌原纤维中蛋白质降解,影响肌细胞的生长速度及肌肉嫩度。CAST活性减弱或活化CAPN都能增加肌肉嫩度,从而改善肉品质。CAST基因可作为猪、牛、羊改善肉品质的候选基因。文章综述了CAST结构、CAST调控机制,分析了其对畜禽肉品质的影响,以期为推进CAST在改善畜禽肉品质中的进一步应用提供参考。

关键词： CAST 畜禽基因肌肉嫩度肉质改善

牡丹MYBs-SG6c基因调控花瓣呈色的分子功能解析

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分子植物育种 2024年

作者：王校晨符真珠袁欣高杰王慧娟李艳敏李保印张和臣河南科技学院园艺园林学院河南省农业科学院园艺研究所

花色是牡丹的重要观赏和经济性状，R2R3-MYB转录因子在牡丹花色调控中起着重要作用。本文以牡丹‘海黄’(Paeonia Suffruticosa 'High Noon')、紫牡丹(P. delavayi)为试材，挖掘与牡丹花青苷生物合成相关的R2R3-MYB转录因子，发现了1个... 详细信息

花色是牡丹的重要观赏和经济性状，R2R3-MYB转录因子在牡丹花色调控中起着重要作用。本文以牡丹‘海黄’(Paeonia Suffruticosa 'High Noon')、紫牡丹(P. delavayi)为试材，挖掘与牡丹花青苷生物合成相关的R2R3-MYB转录因子，发现了1个新的SG6成员MYBs-SG6c。从‘海黄’中克隆MYBs-SG6c基因全长序列，共834 bp，编码277个氨基酸，相对分子质量为31.73 kD。将MYBs-SG6c蛋白同其他植物花青苷合成相关的R2R3-MYB蛋白进行序列比对分析，其在N端的R3结构域中，含有与bHLH互作的高度保守基序[D/E]Lx2[R/K]x3Lx6Lx3R；在C端可变区域，拥有一个与花青苷合成相关的特征基序[K/R]P[Q/R]P[Q/R]。通过在‘海黄’和矮牵牛‘w59×axi’花瓣中瞬时表达MYBs-SG6c基因，并检测花青苷生物合成结构基因的表达变化，结果发现其可以显著促进F3H、DFR、ANS等基因的表达。酵母双杂交(Y2H)结果分析表明，MYBs-SG6c与AN1、AN11之间存在相互作用，推测其主要通过形成MBW蛋白复合体，进而调控牡丹花瓣花青苷的生物合成。这一结果不仅对丰富和拓展花青苷生物合成及调控具有重要价值，而且对未来通过分子生物学手段培育牡丹新型花色品种提供思路。

关键词：牡丹花青苷 R2R3-MYB

基于酚酸类成分评价不同品种金银花枝和叶的利用价值

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食品工业科技 2024年第19期45卷 247-255页

作者：徐小博徐萍司志敏苗瑞利张艳芳陈磊山 FOTINA Hanna 李勇超新乡学院生物工程学院河南新乡453003 乌克兰苏梅国立农业大学兽医学院乌克兰苏梅40021 河南科技学院生命科学学院河南新乡453003

以8个品种金银花的枝和叶为研究对象,建立8种酚酸类成分的高效液相色谱检测方法,测定样品中酚酸类成分的含量特征,将含量测定结果经聚类分析、因子综合分析及偏最小二乘判别分析(PLS-DA)等多元统计学方法评价。结果表明,建立的金银花枝... 详细信息

以8个品种金银花的枝和叶为研究对象,建立8种酚酸类成分的高效液相色谱检测方法,测定样品中酚酸类成分的含量特征,将含量测定结果经聚类分析、因子综合分析及偏最小二乘判别分析(PLS-DA)等多元统计学方法评价。结果表明,建立的金银花枝和叶中8种酚酸类成分的含量测定方法稳定、可靠、简便。8个品种金银花枝和叶中的酚酸类成分总含量变化范围分别为19.4162~33.6684、40.9900~80.3068 mg·g^(−1)。不同品种间酚酸类成分总含量差异较大,枝和叶中均为‘北花一号’的总含量最高,‘巨花一号’的总含量最低。聚类分析发现,金银花枝中,‘北花一号’单独聚为一类,其各组分含量高于其他品种;因子综合分析表明,‘北花一号’综合得分>1;PLSDA分析筛选出异绿原酸A、异绿原酸C、阿魏酸和绿原酸可能是引起枝的酚酸含量差异的主要成分。金银花叶中,‘北花一号’和‘九丰一号’聚为一类,且这两个品种因子综合分析得分>1;PLS-DA分析筛选出绿原酸、咖啡酸和阿魏酸可能是引起叶的酚酸含量差异的主要成分。总之,不同品种金银花枝和叶的主要酚酸类成分特征存在差异,就酚酸类成分而言,‘北花一号’和‘九丰一号’的枝和叶更有优势。本研究为金银花枝和叶的利用提供了科学依据。

关键词：金银花枝和叶酚酸类多元统计分析资源利用

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