科研产出
基于改进YOLO v8-Pose的红熟期草莓识别和果柄检测
《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对高架栽培模式下的大棚草莓,借鉴人体姿态检测算法,建立了改进YOLO v8-Pose模型对红熟期草莓进行识别与果柄关键点检测.通过对比YOLO v5-Pose、YOLO v7-Pose、YOLO v8-Pose模型,确定使用YOLO v8-Pose模型作为对红熟期草莓识别与关键点预测的模型.以YOLO v8-Pose为基础,对其网络结构添加Slim-neck模块与CBAM注意力机制模块,提高模型对小目标物体的特征提取能力,以适应草莓数据集的特点.改进YOLO v8-Pose能够有效检测红熟期草莓并准确标记出果柄关键点,P、R、mAP-kp分别为98.14%、94.54%、97.91%,比YOLO v8-Pose分别提高5.41、5.31、8.29个百分点.模型内存占用量为22 MB,比YOLO v8-Pose的占用量小6 MB.此外,针对果园非结构化的特征,探究了光线、遮挡与拍摄角度对模型预测的影响.对比改进前后的模型在复杂环境下对红熟期草莓的识别与果柄预测情况,改进YOLO v8-Pose在受遮挡、光线和角度影响情况下的mAP-kp 分别为 94.52%、95.48%、94.63%,较 YOLO v8-Pose 分别提高 8.9、10.75、5.17 个百分点.改进 YOLO v8-Pose可在保证网络模型精度的同时对遮挡、光线和拍摄角度等影响均具有较好的鲁棒性,能够实现对复杂环境下红熟期草莓识别与果柄关键点预测.
关键词： 红熟期草莓识别 关键点预测 YOLO v8-Pose 注意力机制
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不同类型地膜对花生生长及根际细菌群落影响的比较分析
《中国农业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】表征不同类型地膜对花生根际细菌群落和花生生长及产量的影响，探讨根际细菌群落与花生生长和产量间的相互关系，为进一步提高花生产量提供理论依据。【方法】设置4个处理并进行9年定位试验，包括露天对照处理（LU）、黑膜处理（HEI）、降解膜处理（JI）和普通膜处理（PU）。以2022年开花期和成熟期花生根际土壤为研究对象，借助Illumina MiSeq PE300测序平台，以16S rRNA基因为靶标，研究不同类型地膜对根际细菌群落结构和功能、花生生长和产量的影响。【结果】与对照相比，黑膜、降解膜和普通膜处理中花生产量分别提高-0.45%—2.34%、2.44%—14.36%和6.14%—24.69%。在开花期和成熟期，黑膜处理共改变了6种纲和属水平的根际细菌群落相对丰度，但相关性分析结果表明这些细菌群落与花生生长和产量无关；降解膜处理共改变了6种纲和属水平的根际细菌群落相对丰度，其中1纲（Blastocatellia）细菌群落与花生产量呈正相关；普通膜处理共改变了12种纲和属水平根际细菌群落的相对丰度，其中1纲（Acidobacteriae）和1属（Ellin6067）细菌群落与花生主茎高和侧枝数相关，1纲（Clostridia）和2属（Pseudomonas、Ellin6067）细菌群落与花生产量相关。根际细菌群落的功能预测结果显示，黑膜处理在开花期和成熟期降低了与氮代谢相关的氮呼吸和硝酸盐呼吸功能；降解膜处理在开花期降低了硝酸盐还原、氮呼吸和硝酸盐呼吸功能，在成熟期对氮代谢功能无显著影响；普通膜处理在开花期降低了需氧氨氧化和硝酸盐呼吸功能，在成熟期提高了这两种氮代谢功能。【结论】黑膜对花生产量和根际细菌群落影响不显著；降解膜具备改善成熟期根际细菌群落结构和增产的能力，但增产效果不稳定；普通膜的增产和改善根际细菌群落结构和功能的效果优于降解膜。
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基于HS-SPME-GC-MS分析不同基酒装量对美乐葡萄蒸馏酒挥发性成分的影响
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：以胶东半岛产区美乐葡萄为酿酒原料进行基酒发酵,考察蒸馏工艺中基酒装量(150、200、250 L)对美乐葡萄蒸馏酒挥发性成分的影响,以期对美乐葡萄蒸馏酒的蒸馏工艺条件进行优化.本研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用等方法对不同基酒装量的蒸馏酒酒身挥发性物质进行了定性定量分析,并结合主成分分析(principal component analysis,PCA)和偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)两种统计学方法对3个不同基酒装量的蒸馏酒酒身进行统计学分析.结果表明,基酒装量为150、200、250 L时的蒸馏酒酒身分别检测出67、67、64种香气物质,种类最多的均是酯类物质,各37种,基酒装量为150 L时的蒸馏酒酒身中酯类含量最高,显著高于200 L和250 L.根据PCA结果,并运用OPLS-DA统计学方法验证,对基酒装量150、200、250 L蒸馏酒酒身有积极影响的物质分别有13、1、1种.本研究为生产高品质美乐葡萄蒸馏酒奠定基础,并有助于推动我国葡萄酒行业的发展.
关键词： 装量 挥发性化合物 葡萄蒸馏酒 顶空固相微萃取-气相色谱-质谱 主成分分析 偏最小二乘法判别分析
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花生SWEET基因全基因组鉴定及表达分析
《作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：SWEET(sugars will eventually be exported transporter)蛋白是一类结构保守、不依赖能量的糖转运蛋白,在植物生长发育、响应生物/非生物逆境胁迫等生理过程发挥重要作用.目前,尚未见花生SWEET基因相关报道.本研究首次全基因组挖掘了花生SWEET基因,对其分子特征及表达模式进行了细致分析.结果表明,栽培种花生和2个祖先野生种基因组分别存在55、25、28个SWEET基因,随机不均匀分布在各染色体上.来源于野生种和栽培种的同源基因在染色体位置相近,但也存在个别缺失,这验证了花生野生种和栽培种的进化关系,也暗示了基因组复制加倍过程中存在同源基因的丢失或扩张.基因内含子-外显子数目和位置以及启动子中顺式作用元件种类和数量均存在差异,暗示了花生SWEET基因生物学功能的多样性.系统进化分析将花生SWEET基因分为4个亚家族Clade I~Clade IV,同一亚家族同一分支的基因具有相似的外显子-内含子结构.分析Clevenger等组织表达谱发现部分基因表现为组织优势表达,这为深入了解SWEET基因行使功能部位提供了参考.此外,基于课题组前期发表的干旱和高盐胁迫转录组分析和RT-qPCR验证,我们挖掘出AhSWEET3a和AhSWEET4e等响应花生干旱或高盐胁迫的基因,功能有待进一步鉴定.研究结果为下一步深入分析花生SWEET基因功能提供了理论参考.
关键词： SWEET基因家族 分子特征 表达分析 非生物胁迫 花生
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山东省农作物旱涝灾害时空分布特征与降水变化的关系
《贵州农业科学 》 2023 北大核心
摘要：[目的]探明山东地区农作物旱涝灾害时空分布特征与降水变化的关系,为建立健全气象灾害风险防范体系提供参考.[方法]利用1980-2020年山东省农作物的旱涝受灾、成灾面积资料和降水观测数据,分析主要农作物旱涝灾害面积的时空分布特征,研究农作物旱涝灾害发生特征与降水变化的关系.[结果]1980-2020年山东省农作物平均受灾和成灾面积分别占农作物总面积的25.34%和11.70%,旱灾对农作物的影响较大,占总灾害面积6成以上;旱涝灾害面积呈明显的年际和年代际波动,旱灾面积2003年之后显著减少.干旱灾害区域影响较大的农作物主要是小麦、玉米、棉花和果树,涝灾区域的主要农作物是花生、蔬菜和果树.山东省年降水量由东南向西北逐渐递减,全省多年平均降水量647.6 mm,夏季降水最多,占全年降水的62.1%.全省平均年降水量呈显著增加趋势,速率为28.1 mm/10a,降水偏少和偏多年与农作物旱涝灾害年份基本对应.[结论]山东中部、西部和山东半岛东北部区域,农作物干旱成灾面积与年降水相关系数超过-0.4,涝灾面积与年降水相关程度和显著相关区域范围均小于旱灾.
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基于代谢组学分析GSH对霞多丽葡萄酒代谢产物的影响
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)对霞多丽葡萄酒酒精发酵结束后贮藏5个月期间理化指标、非挥发性代谢物和挥发性代谢物的影响,本研究将5个不同质量浓度的GSH添加到发酵结束后的葡萄酒中,连续测定贮藏5个月过程中基本理化指标、总酚与颜色指数的变化.利用超高效液相色谱-串联质谱法和气相色谱-串联质谱法对添加20mg/LGSH的酒样(T)和无添加酒样(CK)贮藏5个月后进行广泛靶向代谢组学与挥发性代谢组学分析.结果表明:在5个月的贮藏过程中,不同GSH添加量对白葡萄酒的挥发酸、总酸、pH值无显著影响(P>0.05);对总酚含量、总类黄酮含量、颜色指数以及游离SO2含量这4个指标有影响.在贮藏第5个月时,添加30mg/LGSH的酒样总酚含量最高,20mg/LGSH的酒样颜色指数最低,GSH的添加能延缓游离SO2含量的减少;共鉴定出非挥发性代谢物693种,挥发性代谢物816种,以变量重要性投影大于1.0和差异倍数值不小于1.4筛选差异代谢物,共筛选出33种重要的非挥发性差异代谢物和22种挥发性差异代谢物.非挥发性代谢物中,有17种物质下调,16种物质上调,挥发性代谢物中有3种物质下调,19种物质上调.一些酚酸类、脂肪酸以及氨基酸类物质与挥发性代谢物的变化相关.
关键词： 霞多丽葡萄酒 还原型谷胱甘肽 广泛靶向代谢组学 挥发性代谢组学
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基于离散元法的立式旋耕刀耕整作业性能仿真研究
《农机化研究 》 2023 北大核心
摘要：立式旋耕刀作为旋耕机的关键作业部件，其对土壤的作用效果与自身的功耗损失将直接影响旋耕机的作业质量与工作效率。为探究立式旋耕刀与土壤颗粒间的作用机理，获得刀具的最佳结构参数及作业参数，提高旋耕机的作业质量，达到满足耕整作业农艺要求的碎土整平效果，通过构建不同结构形式的旋耕刀三维模型，搭建旋耕刀-土壤间作用的离散元模型，对单把立式旋耕刀作业时的受力情况及土壤颗粒的破碎搅拌情况进行分析，并进行系列试验。同时，通过极差分析获得工作参数对旋耕刀作业的影响作用规律，并采用受力、扭矩以及抛土碎土效果等多项指标，对不同结构形式旋耕刀自身损耗及对土壤颗粒的影响规律进行深入分析，以期研究出能够适应不同土壤结构环境及农艺模式需要的最佳旋耕刀结构及相关参数，为后续研究与试验提供理论参考。
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苹果新品种鲁丽的选育
《中国果树 》 2023 北大核心
摘要：鲁丽是以藤牧1号为母本、以皇家嘎拉为父本杂交选育出的苹果早中熟新品种。平均单果重215.6 g，果实近圆形或长圆形，果形指数0.95。果面盖色鲜红，底色黄绿，着色类型片红，着色程度在85%以上。果面光滑，有蜡质，果点小。果梗中粗，梗洼深广、无锈。果心小，果肉淡黄色，肉质细、硬脆，汁液多，甜酸适度，香气浓，品质上等。果实去皮硬度9.2 kg/cm2，可溶性固形物含量15.2%，可溶性糖含量14.1%，可滴定酸含量0.23%。果实成熟期早，丰产，抗病。果实发育期110 d左右。
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基于GNSS和激光雷达的果园机器人导航系统研究
《农机化研究 》 2023 北大核心
摘要：针对果园环境中GNSS信号易被遮挡的问题，研制了基于GNSS和激光雷达的果园机器人导航系统，实现了机器人在果园环境下感知定位、地图构建以及自主导航的功能。系统通过GNSS和激光雷达获取机器人位姿和果园环境，运用Cartographer算法构建果园地图，运用卡尔曼滤波融合GNSS和激光雷达数据，通过里程计辅助方法去除了机器人运动畸变，并根据构建的果园地图规划了机器人路径，完成了机器人自主导航。试验结果表明：速度为0.2、0.5、0.8m/s时，机器人导航的横向平均偏差小于11cm,标准差小于2.5cm;纵向平均误差小于10cm,标准差小于2.5cm。机器人实际路径与规划路径的横向平均偏差小于11cm,标准差小于2.5cm,满足了机器人在果园环境中的自主导航定位要求。
关键词： 果园机器人 导航 全球导航卫星系统 激光雷达 信息融合
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中华猕猴桃GRAS基因家族鉴定及低温胁迫表达分析
《生物技术通报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：GRAS基因家族广泛参与植物生长和逆境响应,而低温是制约猕猴桃生产和分布的重要因素之一,鉴定猕猴桃GRAS基因家族,分析其在低温胁迫中的表达情况,为猕猴桃的抗寒研究和品种选育提供理论依据.以中华猕猴桃'红阳'基因组为参考进行GRAS家族保守结构域比对,通过对鉴定到的家族成员进行系统进化树、蛋白理化性质、基因结构、蛋白三级结构、蛋白质motif、顺式作用元件、共线性、密码子偏好性和基因表达模式等进行分析.结果表明,猕猴桃基因组共存在 79 个GRAS家族成员,分属于 8 个亚家族,且各亚家族基因、蛋白结构有所差异.顺式作用原件分析显示该家族基因参与多种植物激素、生长发育以及胁迫响应.密码子偏好性分析发现,该家族密码子第 3 位碱基更偏好使用嘧啶类碱基(G/T).鉴定到 6 个基因可能参与猕猴桃低温胁迫过程,并进行荧光定量PCR验证了该猜测.该研究补充了猕猴桃GRAS基因家族鉴定分析的空白,为猕猴桃抗寒研究奠定分子基础.
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