科研产出
基于正交试验的粒子群优化算法对火焰原子吸收光谱法分析金元素参数的优化
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：国内新一轮战略找矿行动全面启动,金矿产资源以其独特的稀有性和战略性具有特殊意义,其分析检测技术直接影响金元素的准确测试.以矿石中金元素为研究对象,采用正交试验设计方案对实验要素中的王水浓度、振荡时间和硫脲浓度进行方法测试,测定结果相对误差为量化指标;按照层次分析法(AHP)中确定要素指标、建立矩阵、一致性判断步骤计算要素权重为(0.252,0.159,0.589),通过客观赋权(CRITIC)法计算正交试验数据的对比强度和冲突性,计算要素权重为(0.452,0.172,0.377),提出基于AHP-CRITIC混合加权算法对要素权重综合分析,其结果为(0.314,0.075,0.611);利用粒子群算法构建粒子多维空间,通过粒子的速度和方向属性迭代位置设计算法流程图,在迭代过程中结合混合加权算法结果通过线性递减的方式校正惯性权重,优化粒子在迭代初期和末期的学习因子,结合正交试验结果利用粒子群算法建立目标适应度函数,改进算法流程,应用MATLAB软件仿真模拟粒子群迭代过程,从全局各位置和方向逐渐向最优组合收敛,得到优化后的粒子群算法寻找原子吸收光谱法分析金元素的最佳条件参数为王水浓度10.62%、振荡时间32.8 min、硫脲浓度9.5 g·L-1.粒子群优化算法验证结果表明,在分析条件最优化参数下对金标准分析物质GAu-15a、GAu-16b、GAu-17b、GAu-18b、GAu-19b、GAu-22a进行11次平行性试验测试,计算其平均值、相对误差和相对标准偏差指标,均满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》,表明基于正交试验的粒子群优化算法对于原子吸收光谱法分析金元素参数的优化问题科学可行,验证了该优化算法的正确性和稳定性,对国内新一轮战略找矿事业提供新的研究思路.该方法提出混合加权算法结合进化计算技术对多目标参数寻求最优解,有望拓展于分析实验室其他领域的测试环境,更展望应用于寻求参数优化方向的科学研究中.
关键词： 金 层次分析法 CRITIC 混合加权 粒子群算法 原子吸收光谱法
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店埠河农业小流域水体溶解性有机质光谱时空分布特征
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：店埠河农业小流域是南淝河最大的支流,探究该流域水体溶解性有机质(DOM)的时空演变机制对于了解其水生生态系统至关重要.该研究结合水体的三维荧光光谱和紫外-可见光谱,采用平行因子分析(PARAFAC)方法对测定的三维荧光光谱矩阵进行组分提取,分析该流域特定时段的水体DOM荧光组分及比例,结合荧光参数(荧光指数 FI、自生源指标 BIX以及腐殖化指标 HIX)和紫外-可见光谱吸收特征参数(α254、E2/E3)分析店埠河农业小流域水体DOM时空特征.实验结果显示:店埠河农业小流域在该特定时段(2020 年 9 月—2021 年 4 月)水体DOM包含 2 个有效的荧光组分,分别为 1 种类腐殖质物质(类富里酸组分)和 1 种类蛋白质物质(低激发类色氨酸组分),两个组分各占比例分别为 53.9%和 46.1%;水体三个荧光参数(FI、BIX、HIX)在不同季节(9 月秋季、1 月冬季和 4 月春季)之间的荧光参数呈现显著的季节变化差异,指明DOM总体上受陆源和内源物质的综合影响,具有强腐殖化、弱自生源特征;紫外-可见光谱吸收特征参数(α254、E2/E3)表明 1 月冬季水体的DOM相对浓度和分子量大小均低于其他两个季节(9 月秋季和 4月春季),而各采样点DOM分子量大小和相对浓度从河流上游到下游均未呈现明显的区域变化趋势.该研究综合流域水体三维荧光光谱特征和紫外-可见光谱吸收特征,示踪了店埠河农业小流域水体特定时段DOM的组分来源,分析了其时空分布特征,从而为该流域的生态环境综合治理提供可靠的理论依据.
关键词： 店埠河流域 溶解性有机质(DOM) 三维荧光光谱(EEMs) 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)
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基于无人机高光谱遥感的冬小麦全氮含量反演
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：氮素是作物生长发育必需的营养元素之一,作物的全氮含量是表征其氮素状况的主要指标.田块尺度的冬小麦全氮含量空间分布监测可以辅助其精准定量追肥,减少环境污染.无人机高光谱遥感具有分辨率高、时效性高、成本低等优势,可为作物长势信息反演提供重要数据源.XGBoost(extreme gradient boosting)作为一种新兴集成学习算法,运行效率高,泛化能力强,可以有效的应用于构建冬小麦全氮含量遥感反演模型,预测田块尺度冬小麦全氮含量空间分布.以农业部蒙城砂姜黑土生态环境站内拔节期冬小麦为研究对象,开展以下工作:(1)以低空无人机搭载高光谱成像仪获取冬小麦拔节期冠层成像光谱影像,结合地面采样数据,获取126个样点全氮含量数据;(2)分析拔节期冬小麦冠层光谱特征,并根据Person相关系数分析176个波段的光谱反射率与全氮含量之间的相关性;(3)构建基于XGBoost算法的不同土壤肥力条件下拔节期冬小麦全氮含量无人机高光谱反演模型.结果表明:(1)176个波段(400~1000 nm)的光谱反射率与冬小麦全氮含量之间具有较强的相关性,除了735.5 nm外其他波段光谱反射率与全氮含量之间的相关系数均大于0.5;(2)基于XGBoost算法构建的拔节期冬小麦全氮含量无人机高光谱遥感反演模型具有较高的反演精度(R2=0.76,RMSE=2.68);(3)基于XGBoost算法的冬小麦全氮含量反演模型可以获取不同土壤肥力条件下田块尺度的全氮含量空间分布图,总体上呈现较为显著的空间差异.该研究可为冬小麦精准定量追肥提供一定的科学依据,也为发展无人机高光谱遥感的精准农业应用提供了参考.
关键词： 冬小麦全氮含量 无人机高光谱 XGBoost 遥感反演
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猪粪厌氧发酵的有机酸代谢与微生物群落相关性分析
《分析化学 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：有机酸代谢和微生物菌群结构稳定性是维持厌氧消化系统高效运行的关键.为研究该理化物质代谢与微生物群落变化之间的关系,本研究以猪粪发酵体系为例,设置3个搅拌梯度(0、80和200 r/min),分别代表无搅拌、适度搅拌和过度搅拌条件,监测猪粪厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸等理化性质的变化,再结合高通量测序技术,进一步分析微生物种群多样性变化.结果表明,发酵体系以厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和广古菌门(Euryarchaeota)为优势菌.适度搅拌可在一定程度上促进微生物分解有机质的效率,形成稳定高效的微生物群落,其中,总固体、挥发性固体和化学需氧量去除率分别达到79.15%、63.63%和87.89%.有机质分解代谢产物以乙酸和丙酸为主,其浓度与拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度呈正相关性,与变形菌门(Proteobacteria)呈负相关性.过度搅拌使产氢产乙酸菌(如互养菌门(Synergistetes))丰度增加,引起耗氢产乙酸菌酸杆菌门(Acidobacteria)丰度随之增加,导致乙酸和丙酸浓度分别提高21.09%和6.44%,氢营养型产甲烷菌甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)丰度随之增加31.95%,但甲烷产量反而下降,说明过度搅拌显著提高了乙酸和丙酸浓度,促进产甲烷途径由乙酸裂解型向低效的乙酸氧化产甲烷转化.本研究结果对于理解猪粪厌氧消化过程的有机酸代谢与产甲烷途径的调控具有重要的参考意义.
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店埠河农业小流域水体溶解性有机质三维荧光光谱的平行因子分析
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：店埠河农业小流域是巢湖的主要水源地之一,研究该流域水体溶解性有机质(DOM)组分及来源对了解巢湖水生生态系统至关重要.本研究结合水体的三维荧光光谱,利用平行因子分析(PARAFAC)方法对测定的三维荧光光谱矩阵进行拉曼及瑞利散射校正、组分提取等相关处理,实现对店埠河农业小流域水体DOM的分析,包括三维荧光光谱特征分析、三维荧光组分比例分析、三维荧光特征参数分析以及荧光特征与水质参数的相关性分析,以探究该流域水体DOM的组分及来源.实验结果显示:店埠河农业小流域水体DOM包含两个有效的荧光组分,分别为类蛋白质物质(类色氨酸组分)和类腐殖质物质(类富里酸组分),荧光组分比例表明类色氨酸组分是该流域水体DOM的主要组成部分;水体的荧光指数FI、自生源指标BIX以及腐殖化指标HIX指明该水体中DOM具有强自生源特性和弱腐殖化特征,其内源主要来源于藕塘内部植物及水体其他微生物代谢活动,外源来自于生活污水及养殖饲料的输入,其中内源为水体DOM来源的主要贡献;溶解性有机碳(DOC)与DOM中类色氨酸组分C1呈现极显著正相关,类蛋白质荧光组分可用于该流域水体的DOC动态追踪;pH值与类富里酸组分C2呈现正相关,故水体pH值和类富里酸组分同步增加,说明该流域内水体碱化会伴随着溶解性有机质中类腐殖质物质的增加;溶解氧(DO)与类色氨酸组分C1呈现负相关,说明类色氨酸组分受到水体溶解氧含量的影响.该研究示踪了店埠河农业小流域水体DOM的荧光特征及其组分来源响应机制,可以更好的理解其在生态系统的功能及其环境地球化学循环过程,从而为该流域环境综合治理提供一定的科学依据.
关键词： 店埠河农业小流域;溶解性有机质(DOM);三维荧光光谱(EEMs);平行因子分析(PARAFAC)
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三肽的锌螯合活性及定量构效关系分析
《高等学校化学学报 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：人工化学合成了51条三肽,测定了其锌螯合活性,形成待测数据库.分别采用18种氨基酸描述符对三肽序列进行表征,利用偏最小二乘法进行统计分析.结果表明,3种氨基酸描述符对应的定量构效关系(QSAR)模型的相关系数达到建模要求,描述符分别为FASGAI,Z和C,其中描述符FASGAI最优,R~2=0.8225,Q~2=0.5818,RMSEE=0.1628,Q~2ext=0.6760,RMSEP=0.2499.进一步分析描述符FASGAI所构建的模型发现,在三肽序列中,氨基酸位置对三肽锌螯合活性的影响力大小顺序为N_3>N_2>N_1,同时,多肽各位置上氨基酸残基的立体属性主要影响其螯合活性.
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云南元江普通野生稻穗颈维管束和穗部性状的QTL分析
《遗传学报 》 2005 SCI 北大核心 CSCD
摘要：以云南元江普通野生稻为供体亲本 ,籼稻品种特青为轮回亲本构建高代回交群体 ,用SSR标记构建连锁图谱 ,在第 1、2、3、4、7和 1 0染色体上定位到 7个控制穗颈大维管束数的QTL ,在第 1、2、3、4和 8染色体上定位到5个控制穗颈小维管束数的QTL ,在第 1 1和 1 2以外的 1 0条染色体上 ,共定位到 1 5个控制穗一、二次枝梗数和穗颖花数QTL。来自野生稻的等位基因大多表现负效 ,能显著减少群体的穗颈维管束数、枝梗数和颖花数 ,说明从野生稻演化成栽培稻的过程中 ,可能淘汰了一些对产量不利的QTL ,保留了有利的QTL。相当一部分控制穗颈维管束数、枝梗数及颖花数的QTL在染色体上成簇分布或紧密连锁 ,且加性效应的方向一致 ,从理论上解释了这些性状表型显著相关的遗传基础 ,同时也说明在人工选择或自然选择下 ,这些性状可能存在平行进化或协同进化的关系
关键词： 普通野生稻 维管束 穗枝梗数 颖花数 数量性状基因座(QTL)
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云南元江普通野生稻株高和抽穗期QTL定位研究
《遗传学报 》 2004 SCI 北大核心 CSCD
摘要：以云南元江普通野生稻为供体亲本 ,在特青的遗传背景下构建了一套BC3 高代回交群体。利用 117个SSR标记分析 383个BC3 F2 株系的基因型 ,采用单标记分析法对控制元江普野株高和抽穗期的QTL进行分析。在北京和合肥两个地点试验结果表明 ,控制株高的QTL分布在第 1染色体上 ,在RM 10 4附近有一个QTL ,与sd 1位置相当 ,其对表现型变异的贡献率在两个地点分别为 2 7%和 2 8% ,其加性效应值分别为 2 6 2 4cm和 2 6 2 8cm,来自野生稻的等位基因显著提高回交群体的株高 ;在第 1、3、7、8、11染色体共检测到 6个控制抽穗期QTL ,其中第 8染色体RM 2 5附近控制抽穗期的QTL在两个地点的贡献率分别为 13%和 15 % ,加性效应值为 4 6 0d和 3 6 5d ,来自野生稻的等位基因使回交群体抽穗期延迟
关键词： 普通野生稻 亚洲栽培稻 株高 抽穗期 QTL 高代回交群体
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玉米pepc基因在杂交转育的转基因水稻后代中的传递和表达特征
《遗传学报 》 2004 SCI 北大核心 CSCD
摘要：在合肥、海南两地以高光效转玉米pepc基因水稻为父本 ,与培矮 64S、2 3 0 2S、2 3 0 4S、2 3 0 6S、512 9、0 2 42 8、皖粳97和双九A等 8个受体杂交 ,转育转pepc基因水稻新种质材料。至 2 0 0 2年已转育成一批转pepc基因水稻品系 ,对这些材料世代跟踪研究显示 :(1)玉米pepc基因以一个显性基因稳定传递给后代 ,符合孟德尔分离规律 ,自交F2 呈3∶1分离 ,BC1为 1∶1分离 ;(2 )玉米pepc基因在杂交转育的转基因水稻中高水平表达 ,与受体亲本相比 ,PEPC活性提高 3 7～ 17 4倍 ,表达水平与受体亲本和转基因拷贝数有关 ,来源相同的世代间有相似的表达水平 ,但同一世代不同个体间表达水平有差异 ,这可能与其位置效应、拷贝数和环境条件有关 ;(3 )杂交后代结实率不高 ,容易产生异交结实导致转基因材料混杂分离。采取抗生素催芽初筛、PCR分析抽检、PEPC活性测定和田间表型观测的转玉米pepc基因水稻选育筛选体系 ,辅之以受体为轮回亲本适当回交可有效地控制。利用该途径已育成 3个稳定的高表达的转玉米pepc基因水稻品系H1596、H1597和Y14 70 ,说明通过常规杂交转育的方法 ,可以培育实用的稳定高表达的转玉米pepc基因水稻品种
关键词： 转基因水稻 玉米pepc基因 遗传方式 PEPC活性表达
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水稻苯达松敏感致死基因的RAPD标记和SCAR标记(英文)
《Acta Botanica Sinica 》 2003 SCI 北大核心
摘要：利用RAPD技术对水稻品种农林 8号 (含苯达松抗性基因Ben)和其突变体农林 8号m (含苯达松敏感致死基因ben)进行标记 ,从 36 0个 10bp寡核苷酸随机引物中筛选出 5个引物产生的 7个RAPD标记。经对多态性标记的克隆和序列分析 ,再设计PCR引物 ,将其中 4个RAPD标记OPG18/ 94 3、OPG18/ 972、OPD10 / 12 4 8和OPF0 3/ 1198转化成SCAR标记SCAR/G18/ 883、SCAR/G18/ 890、SCAR/G18/ 919/ 94 8、SCAR/D10 / 12 37、SCAR/F0 3/ 1186。通过对农林 8号×农林 8号mF2 分离群体 32 0个单株的连锁分析及在 1对含ben基因的近等基因系H12 1和Hben12 1中验证 ,标记SCAR/G18/ 883、SCAR/G18/ 890、SCAR/G18/ 919/ 94 8与Ben或ben基因共分离 ,SCAR/D10 / 12 37与Ben基因的遗传距离为 (14 .8± 2 .1)cM。经Southernblotting分析并结合F2 代分离比例表明 ,标记OPG18/ 94 3、OPG18/ 972及其转化的SCAR标记在基因组中为单拷贝序列 ,且OPG18/ 94 3和OPG18/ 972为一对等位STS位点。这是首次报道与ben或Ben基因相连锁的分子标记。本研究为利用分子标记辅助ben基因的转育及利用图位克隆技术分离ben基因提供了有用的分子标记。
关键词： 水稻 苯达松敏感致死基因 RAPD标记 SCAR标记
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