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基于Self-Attention-BiLSTM网络的西瓜种苗叶片氮磷钾含量高光谱检测方法

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农业机械学报 2024年第8期55卷 243-252页

作者：徐胜勇刘政义黄远曾雨别之龙董万静华中农业大学工学院武汉430070 中国农业科学院深圳农业基因组研究所深圳518000 华中农业大学园艺林学学院武汉430070

元素含量无损检测技术可以为植物生长发育的环境精准调控提供关键实时数据。以西瓜苗为例,提出了一种基于图谱特征融合的氮磷钾含量深度学习检测方法。首先,使用高光谱仪拍摄西瓜苗叶片的高光谱图像,使用连续流动化学分析仪测定叶片的3... 详细信息

元素含量无损检测技术可以为植物生长发育的环境精准调控提供关键实时数据。以西瓜苗为例,提出了一种基于图谱特征融合的氮磷钾含量深度学习检测方法。首先,使用高光谱仪拍摄西瓜苗叶片的高光谱图像,使用连续流动化学分析仪测定叶片的3种元素含量。然后,采用基线偏移校正(BOC)叠加高斯平滑滤波(GF)的光谱预处理方法和随机森林算法(RF)建立预测模型,基于竞争性自适应重加权采样(CARS)和连续投影算法(SPA)2种算法初步筛选出特征波长,再综合考虑波长数和建模精度设计了一种最优波长评价方法,将波长数进一步减少到3~4个。最后,提取使用U-Net网络分割的彩色图像颜色和纹理特征,和光谱反射率特征一起作为输入,基于自注意力机制-双向长短时记忆(Self-Attention-BiLSTM)网络构建了3种元素含量的预测模型。实验结果表明,氮磷钾含量预测的R2分别为0.961、0.954、0.958,RMSE分别为0.294%、0.262%、0.196%,实现了很好的建模效果。使用该模型对另2个品种西瓜进行测试,R2超过0.899、RMSE小于0.498%,表明该模型具有很好的泛化性。该高光谱建模方法使用少量波长光谱即实现了高精度检测,在精度和效率上达成了很好的平衡,为后续便携式高光谱检测装备开发奠定了理论基础。

关键词：西瓜苗叶片元素含量无损检测自注意力机制双向长短时记忆网络高光谱

人类宏基因组变异与疾病发生及个体化治疗的研究进展

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中国科学:生命科学 2024年

作者：冼晓颖周宏灏张伟中南大学湘雅医院临床药理研究所湖南省药物微生物组重点实验室教育部药物基因组应用技术工程中心汕头大学医学院附属第一医院

人类肠道微生物在影响宿主健康方面起着重要作用.以往的研究多数是在属水平或种水平上探讨肠道微生物及其代谢物对宿主健康的影响,但这种水平的分辨率可能不足以全面了解肠道微生物与人类健康之间的联系.微生物具有广泛的遗传变异,包括... 详细信息

人类肠道微生物在影响宿主健康方面起着重要作用.以往的研究多数是在属水平或种水平上探讨肠道微生物及其代谢物对宿主健康的影响,但这种水平的分辨率可能不足以全面了解肠道微生物与人类健康之间的联系.微生物具有广泛的遗传变异,包括单核苷酸变异(single nucleotide variants, SNVs)或单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphisms, SNPs)、结构变异(structural variants, SVs)和可移动遗传元件.这些遗传变异可能会导致肠道微生物组成、功能等方面的改变,进而影响微生物与宿主之间的相互作用.本文首次提出药物宏基因组学概念,并系统综述了人类宏基因组变异对宿主生理调节、疾病进展和个体化药物治疗响应的影响,以期了解肠道微生物与人类健康之间复杂的关系,为研究肠道微生物基因多态性对人类健康的影响提供参考,为基于肠道微生物的个体化医疗探索提供方向和依据.

关键词：药物宏基因组学肠道微生物基因多态性单核苷酸变异单核苷酸多态性基因结构变异个体化医疗

基于最优觅食算法的增材制造中多种类零件分批排样研究

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计算机集成制造系统 2024年第7期30卷 2340-2349页

作者：朱光宇蒋起爽林晓斌福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108

增材制造中多种类零件分批排样存在打印时间成本高和工作台空间利用率低等问题,且需考虑零件高度的影响。分批排样问题包括零件在工作台上放置策略和成型批次分配两个子问题。放置策略涉及成型方向选择、零件碰撞检测和定位策略。基于... 详细信息

增材制造中多种类零件分批排样存在打印时间成本高和工作台空间利用率低等问题,且需考虑零件高度的影响。分批排样问题包括零件在工作台上放置策略和成型批次分配两个子问题。放置策略涉及成型方向选择、零件碰撞检测和定位策略。基于建立的成型方向准则,利用多边形表示零件投影轮廓,提出基于临界多边形的改进移动碰撞法以确定3种不同形态多边形零件的免碰撞排放范围,提出新的左下定位策略放置零件,新定位策略融合了改进的建设性方法和契合度;提出单机台面积占用最大化策略实现零件成型批次分配。基于上述研究,提出基于最优觅食算法的分批排样算法,算法采用双重编码表达零件放置顺序和旋转角度,以最小化完工时间为目标实现优化分批排样。以案例库零件为对象,与3种对比算法比较,表明所提方法的方案能有效提高增材制造的空间利用率和缩短完工时间。

关键词：增材制造分批排样最优觅食算法三维排样

mRNA乙酰化修饰在神经系统的功能研究进展

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生理科学进展 2024年第5期55卷 385-392页

作者：周海倩金浩洁银张家玮朱朕殷东敏脑功能基因组学教育部和上海市重点实验室华东师范大学生命科学学院上海200062

RNA存在多种化学修饰,这些修饰赋予核苷酸结构多样性,参与调控RNA代谢、蛋白质合成和多种细胞功能。目前真核细胞中唯一已知的RNA乙酰化修饰即N4-乙酰胞苷(N4-acetylcytidine, ac4C)。以往的研究表明,ac4C主要发生在核糖体RNA(ribosome ... 详细信息

RNA存在多种化学修饰,这些修饰赋予核苷酸结构多样性,参与调控RNA代谢、蛋白质合成和多种细胞功能。目前真核细胞中唯一已知的RNA乙酰化修饰即N4-乙酰胞苷(N4-acetylcytidine, ac4C)。以往的研究表明,ac4C主要发生在核糖体RNA(ribosome RNA, rRNA)和转运RNA(transfer RNA, tRNA)。最近的研究表明,ac4C也可以发生在信使RNA(messenger RNA, mRNA),并促进mRNA的稳定性和翻译效率。相对于被广泛研究的mRNA甲基化修饰(如m6A),人们对ac4C修饰的功能和调控机制的研究尚处于起步阶段。本文主要综述mRNA的ac4C修饰在神经系统生理和病理过程,如学习记忆、疼痛及阿尔茨海默病中的作用,并讨论ac4C研究领域有待解决的关键科学问题,以促进RNA化学修饰调控神经功能的研究。

关键词： RNA乙酰化 N4-乙酰胞苷学习记忆疼痛阿尔茨海默病

lncRNA-MSTRG.7889.1竞争性结合bta-miR-146a靶向Smad4调控牦牛颗粒细胞的凋亡

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中国农业科学 2024年第4期57卷 797-809页

作者：孟朝轶王运路姚一龙席广银牛家强索朗斯珠郭敏徐业芬西藏农牧学院动物科学学院中国农业科学院深圳农业基因组研究所中国农业大学动物科学技术学院

【背景】卵泡颗粒细胞（Granulosa cells,GCs）凋亡是导致卵泡闭锁的重要原因，竞争性内源RNA(competing endogenous RNAs,ce RNA）机制已被证明参与调控GCs的凋亡过程。前期牦牛卵巢转录组测序发现lnc RNA-MSTRG.7889.1与bta-mi R-146... 详细信息

【背景】卵泡颗粒细胞（Granulosa cells,GCs）凋亡是导致卵泡闭锁的重要原因，竞争性内源RNA(competing endogenous RNAs,ce RNA）机制已被证明参与调控GCs的凋亡过程。前期牦牛卵巢转录组测序发现lnc RNA-MSTRG.7889.1与bta-mi R-146a具有结合位点，而bta-mi R-146a和Smad4存在靶向关系。【目的】通过探究影响牦牛卵泡GCs凋亡的ce RNA分子调控机制，为揭示牦牛生殖调控的奥秘奠定基础。【方法】采集和分离成年母牦牛的健康和闭锁卵泡，利用RT-q PCR法检测lnc RNA-MSTRG.7889.1、bta-mi R-146a和Smad4在卵泡中的表达。制作牦牛健康和闭锁卵泡组织切片，TUNEL检测健康卵泡和闭锁卵泡中GCs的凋亡情况；荧光原位杂交分析lnc RNA-MSTRG.7889.1、bta-mi R-146a和Smad4在卵泡中的定位。体外分离和培养牦牛GCs，分别转染Smad4过表达载体和bta-mi R-146a mimics，流式细胞术检测GCs细胞凋亡率，Western blot检测促凋亡蛋白CASPASE3和BAX，抑凋亡蛋白BCL-2的表达；GCs共转染Smad4过表达载体和bta-mi R-146a mimics后，探究bta-mi R-146a是否靶向Smad4影响牦牛GCs的凋亡。将lnc RNA-MSTRG.7889.1过表达慢病毒载体感染GCs，流式细胞术和Western blot检测lnc RNA-MSTRG.7889.1对GCs凋亡的影响；lnc RNA-MSTRG.7889.1载体和bta-mi R-146a mimics共转染GCs，进一步分析lnc RNA-MSTRG.7889.1是否竞争性结合bta-mi R-146a靶向Smad4影响牦牛GCs的凋亡。【结果】lnc RNA-MSTRG.7889.1和Smad4 m RNA在牦牛健康卵泡中的表达极显著高于闭锁卵泡（P<0.01），而bta-mi R-146a的表达则相反（P<0.01）。TUNEL检测结果显示，在闭锁卵泡中GCs的荧光强度极显著高于健康卵泡（P<0.01），说明闭锁卵泡中GCs凋亡显著高于健康卵泡。荧光原位杂交结果显示Smad4、bta-mi R-146a和lnc RNA-MSTRG.7889.1在牦牛卵泡中共表达，其在健康和闭锁卵泡中的表达与RT-q PCR结果基本一致，提示可能存在ce RNA机制参与牦牛健康卵泡发育和卵泡闭锁过程。在牦牛GCs过表达Smad4使细胞凋亡率显著降低（P<0.01),CASPASE3和BAX蛋白的表达显著降低（P<0.01),BCL-2蛋白的表达显著升高（P<0.01）；过表达bta-mi R-146a使GCs凋亡率显著升高（P<0.01),CASPASE3和BAX蛋白的表达显著升高（P<0.01),BCL-2蛋白的表达显著降低（P<0.01);bta-mi R-146a靶向抑制Smad4的表达（P<0.01);Smad4和bta-mi R-146a共转染GCs，结果显示bta-mi R-146a靶向抑制Smad4降低前者对GCs凋亡的促进作用（P<0.01）。过表达lnc RNA-MSTRG.7889.1使牦牛GCs凋亡率显著降低（P<0.01),CASPASE3和BAX蛋白的表达显著降低（P<0.01),BCL-2蛋白的表达显著升高（P<0.01);lnc RNA-MSTRG.7889.1显著抑制bta-mi R-146a的表达（P<0.01）。将lnc RNA-MSTRG.7889.1和bta-mi R-146a共转染GCs，结果表明lnc RNA-MSTRG.7889.1靶向bta-mi R-146a降低后者对GCs凋亡的促进作用（P<0.01）；而且RT-q PCR法和Western blot检测结果表明lnc RNA-MSTRG7889.1竞争性结合bta-mi R-146a促进Smad4 m RNA和蛋白水平的表达（P<0.01）。【结论】lnc RNA-MSTRG.7889.1竞争性结合bta-mi R-146a促进Smad4的表达抑制牦牛GCs的凋亡。

关键词： lncRNA bta-miR-146a 凋亡颗粒细胞牦牛开放科学(资源服务)标识码(OSID):

自浸润式纳米压印耦合实现量子点发光二极管性能提升

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发光学报 2024年第4期45卷 613-620页

作者：梁龙郑悦婷林立华胡海龙李福山福州大学物理与信息工程学院福建福州350106

胶体量子点材料因其优良的窄发射光谱、可调发射波长、高发光效率和优异的稳定性而被广泛研究,且同时具有溶液可加工性使得量子点发光二极管(Quantum dot light-emitting diode,QLED)具有广泛的适用性和应用。然而,器件自身存在的基底... 详细信息

胶体量子点材料因其优良的窄发射光谱、可调发射波长、高发光效率和优异的稳定性而被广泛研究,且同时具有溶液可加工性使得量子点发光二极管(Quantum dot light-emitting diode,QLED)具有广泛的适用性和应用。然而,器件自身存在的基底模式导致QLED器件大量光子被限制在内部无法利用。本文基于纳米压印工艺同时利用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)材料本身的表面结合能开发出溶剂自浸润式纳米压印工艺,对压力依赖度低的同时简化了工艺流程,制备出高质量周期性的1.3,1,0.5μm三种尺寸的微纳结构图案层,对红、绿、蓝三色QLED器件进行耦合实现光提取。在这种情况下,1.3μm微纳结构耦合绿光QLED器件亮度达到715069 cd·m^(-2),最大外量子效率(External quantum efficiency,EQE)和电流效率分别提升至12.5%和57.3 cd·A^(-1);1μm尺寸耦合的蓝光QLED器件各电学性能提升接近200%;0.5μm尺寸耦合红光QLED器件EQE也从17.3%提升至20.5%。并通过角分布测试,证明微纳结构不会对QLED器件发光强度造成影响,仍然接近朗伯体发射。本工作提出的溶剂自浸润式纳米压印工艺及QLED光提取方法,为QLED的性能提升提供了一条简单有效的途径。

关键词：量子点发光二极管纳米压印耦合光学性能光学仿真

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基于深孔延期爆破应力场的边孔距的研究

爆破 2024年第3期41卷 51-59页

作者：姚炳金牛明远曾令峰郭文康林日宗楼晓明福州大学紫金地质与矿业学院福州350116 福州大学爆炸技术研究所福州350116 紫金矿业建设有限公司厦门361026

为解决地下矿房大直径深孔延期爆破导致矿房两侧充填体的破坏问题,需对延期爆破产生的应力场进行研究,以确定合理的边孔距与孔间延期时间。根据应力波传播和衰减规律,确定了产生复杂应力场的前后起爆孔距、延期时间和边孔距。基于矿山... 详细信息

为解决地下矿房大直径深孔延期爆破导致矿房两侧充填体的破坏问题,需对延期爆破产生的应力场进行研究,以确定合理的边孔距与孔间延期时间。根据应力波传播和衰减规律,确定了产生复杂应力场的前后起爆孔距、延期时间和边孔距。基于矿山实际情况,根据波动学理论分析了两孔延期爆破产生的应力波在被爆岩体和充填体内的叠加,取得了两孔延期爆破的应力场函数解析式,结合Mises准则,确定了在相同孔间距、延期时间的情况下,不同边孔距离的情况下被爆岩体的崩落范围以及充填体的破坏范围。通过LS-DYNA数值模拟软件建立了6个数值模型,模拟不同方案下炸药起爆后,在被爆岩体和充填体内选取应力临界点进行分析,模拟结果表明:边孔距大于裂隙区范围时,不同边孔距对被爆岩体的崩落范围几乎无影响;适当的增大边孔距可以能够有效降低应力波对充填体造成的破坏。最后,对4组爆破参数进行了现场工业试验,得到了优化后的爆破参数为:同侧两孔间距2.0 m,前后起爆孔延期9 ms,边孔距1.8 m。

关键词：采场深孔爆破延期爆破爆破应力场边孔距充填体

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小分子热激蛋白在植物应对高温胁迫中的作用

江苏农业学报 2024年第7期40卷 1343-1350页

作者：徐彤王英琪李渊安本泽蒋敏杨文飞吴云飞扬州大学生物科学与技术学院江苏扬州225009 江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所江苏淮安223001

小分子热激蛋白(sHSPs)是一类不依赖于腺嘌呤核苷三磷酸并具有分子伴侣功能的功能保守型蛋白质。sHSPs在植物受到高温胁迫时产生的热激反应中尤为重要,通过防止错误蛋白质的热集聚、与其他热激蛋白互作,促使错误蛋白质被降解或重新折叠... 详细信息

小分子热激蛋白(sHSPs)是一类不依赖于腺嘌呤核苷三磷酸并具有分子伴侣功能的功能保守型蛋白质。sHSPs在植物受到高温胁迫时产生的热激反应中尤为重要,通过防止错误蛋白质的热集聚、与其他热激蛋白互作,促使错误蛋白质被降解或重新折叠,进而帮助植株响应高温。同时,sHSP的表达受到热休克元件、热休克转录因子、长链非编码RNA(lncRNA)、小分子RNA(miRNA)及一些植物激素的调控。本文总结了植物sHSPs结构功能、调控机制及相关研究进展,着重阐述了植物sHSPs在高温胁迫下的响应机制,为研究植物响应高温的机制提供参考。

关键词：小分子热激蛋白高温胁迫激素植物

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具有双吸电子基团D-A型配体的Ag(Ⅰ)发光配合物的合成与性能研究

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化学学报 2024年第5期82卷 486-492页

作者：赵雨晴梁栋贾吉慧余荣民卢灿忠福州大学化学学院福州350116 中国科学院福建物质结构研究所福州350108 中国科学院大学福建学院福州350108 福建理工大学材料科学与工程学院福州350118

热活化延迟荧光(TADF)材料因其在有机发光二极管(OLED)材料领域具有巨大的应用前景,受到了学术界的广泛关注.Ag(Ⅰ)配合物的最外层电子排布为d10构型,d轨道始终处于填满状态,不存在金属中心(MC)态,因此不会发生MC态导致的淬灭效应,适合... 详细信息

热活化延迟荧光(TADF)材料因其在有机发光二极管(OLED)材料领域具有巨大的应用前景,受到了学术界的广泛关注.Ag(Ⅰ)配合物的最外层电子排布为d10构型,d轨道始终处于填满状态,不存在金属中心(MC)态,因此不会发生MC态导致的淬灭效应,适合用来设计开发TADF材料.本研究中,设计合成了一个新的D-A型配体,9-(4'-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-(3-(吡啶-2-基)-1H-吡唑-1-基)-[1,1'-联苯]-2-基)-3,6-二甲氧基-9H-咔唑(L).该配体以3,6-二甲氧基-9H-咔唑作为电子给体,并含有三嗪和吡啶吡唑两个缺电子基团组成的双吸电子基团电子受体.利用L为含氮双齿配体和双[2-(二苯基膦基)苯基]-醚(POP)为含磷双齿配体,合成了离子型的Ag(Ⅰ)配合物Ag(L)(POP)(BF4)(1).对配体L和配合物1进行了核磁共振氢谱、碳谱、元素分析以及X射线单晶衍射分析等表征.其中配合物1属于三斜晶系,空间群为P-1,晶胞参数为a=1.30213(4) nm,b=1.63383(4) nm,c=1.93108(5) nm,α=92.941(2)°,β=105.247(3)°,γ=98.591(2)°,V=3.90076(18) nm^(3).Ag^(+)离子在配合物1中为四配位,并呈现出扭曲的四面体配位结构.室温下,配合物1固体在紫外灯照射下会发出强烈的绿光,光谱峰值为490 nm,荧光寿命为23.0 ns,延迟荧光寿命为503.9μs,光致发光量子效率(PLQY)为43.8%.对配合物1的不同温度发射光谱和寿命衰减研究表明,配合物1固体在室温下呈现出热激活延迟荧光(TADF)特性.

关键词： Ag(Ⅰ)配合物晶体结构光致发光密度泛函理论计算热活化延迟荧光