检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：王晶东北林业大学

学位级别：博士

紫外线诱导植物花青素生物合成是植物光形态建成的一种反应,由光受体及相应信号分子调控。前期研究发现:芜菁肉质根表皮花青素合成除受到已知光受体信号途径调控外,还受UV-A单色光和蓝光+UV-B复合光的诱导。同时这种花青素的积累还存在... 详细信息

紫外线诱导植物花青素生物合成是植物光形态建成的一种反应,由光受体及相应信号分子调控。前期研究发现:芜菁肉质根表皮花青素合成除受到已知光受体信号途径调控外,还受UV-A单色光和蓝光+UV-B复合光的诱导。同时这种花青素的积累还存在蓝光+ UV-B诱导的增益效应。为研究非模式植物芜菁对UV-A和蓝光+UV-B的响应,本论文利用RNA-seq数据分析了不同短波光诱导后津田芜菁中转录水平的变化。同时对本实验室前期制作的两个具有花青素合成非依光型特性的EMS突变体进行遗传分析和突变基因定位,获得以下主要结果:1.不同短波光诱导津田芜菁差异表达基因RNA-seq分析为研究不同短波光诱导花青素合成的信号传递和转录调控,本研究利用RNA-seq数据分析了野生型津田芜菁肉质根表皮照射UV-A和blue + UV-B后的基因表达谱。对41991个已知基因分析,其中有754个基因受UV-A特异诱导,包括3个花青素合成结构基因F3H1、ANS。花青素合成途径的早期结构基因PAL、C4H和转录因子TT8、PAP1受UV-A和蓝光+UV-B共同的调控。GO富集分析说明,花青素合成途径与ROS途径和含硫氨酸生物合成途径共表达。RNA-seq数据分析的结果为研究芜菁对UV-A和蓝光+UV-B的转录水平响应特性和遗传背景提供了非常有价值的信息。***诱变全紫色突变体R15的鉴定、遗传分析与基因定位:全紫色突变体R15是经过多代自交筛选获得的表型稳定的EMS突变体,其肉质根表皮在黑暗条件下有花青素合成;定量PCR结果表明在光照与黑暗条件下花青素相关基因PAL、CHI、F3H1、UFGT、OMT和调节基因MYBL2表达量均上调。利用HPLC比较野生型与突变体R15中花青素类化合物的组成成分表明,突变体R15在黑暗条件下有花青素合成是由于花青苷积累量增加造成的。遗传分析BC3F2代群体发现,野生型与突变型分离比符合3:1,说明R15的突变性状是由隐性单基因控制的质量性状;利用高通量测序和MutMap分析,将突变体R15的突变区间定位于A01染色体27.508 M-28.622M处,并鉴定了位于PIP5K6基因5'UTR区的两个功能SNP突变导致光响应元件GAG-motif缺失。定量PCR结果表明,光照条件下,光抑制因子PIP5K6基因在突变体R15中上调表达,且初步证明PIP5K6基因为R15的突变候选基因。***诱变全白色突变体W68的鉴定、遗传分析与基因定位全白色突变体W68是经过多代自交筛选获得的表型稳定的EMS突变体,其肉质根表皮在有光照条件下无花青素合成。定量PCR结果表明花青素合成结构基因CHS、DFR和调节基因TT8表达量均下调。对3次回交群体遗传分析发现,野生型与突变型分离比均符合3:1,说明W68的突变性状是由隐性单基因控制的质量性状。利用高通量测序和MutMap分析,将突变区间定位于A 07染色体16M-20M内,突变候选基因为AAR2同源蛋白基因,其第六个外显子上的第486位核苷酸,其编码氨基酸由脯氨酸Pro(CCT)突变为组氨酸His(CAT)。基因表达分析表明AAR2同源蛋白基因可以受UV-A诱导,且初步证明AAR2同源蛋白基因为突变体W68的候选基因。以上结果表明紫外线诱导芜菁肉质根表皮花青素合成存在UV-A和蓝光+UV-B两种不同的信号途径。通过EMS诱变获得的两个突变体R15和W68均具有花青素合成非依光型的特性。因此,R15和W68中鉴定的突变可能参与依光型花青素合成过程,并最终为解析UV-A和蓝光+UV-B诱导的植物花青素合成途径奠定了基础。

关键词：芜菁花青素突变体 UV-A blue+UV-B

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基于NGS的Bacillus thuringiensis基因组和毒蛋白分析及毒蛋白信息平台构建

基于NGS的Bacillus thuringiensis基因组和毒蛋白分析及毒蛋白信...

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作者：刘盼盼东北林业大学

学位级别：博士

苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）是一种需氧,能够形成孢子的革兰氏阳性菌,在孢子形成的期间能够产生昆虫病原细菌伴孢晶体蛋白或δ-内毒素。这些Cry蛋白对多种害虫具有毒性,例如鳞翅目,鞘翅目,双翅目和线虫。苏云金芽孢杆... 详细信息

苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）是一种需氧,能够形成孢子的革兰氏阳性菌,在孢子形成的期间能够产生昆虫病原细菌伴孢晶体蛋白或δ-内毒素。这些Cry蛋白对多种害虫具有毒性,例如鳞翅目,鞘翅目,双翅目和线虫。苏云金芽孢杆菌被认为是最成功的微生物杀虫剂。此外,Bt毒素基因也已被有效地用于增强对昆虫害虫的抗性转基因作物。在过去的几十年里,Bt及其毒素是研究最多一种生物杀虫剂。然而,一些害虫正在逐渐地或已经对常用的基于苏云金芽孢杆菌的杀虫剂产生了的耐性,从而在某种程度上削弱了Bt类的杀虫剂的功效。因此,迫切的需要寻找具有不同的作用模式和特异性的Bt菌株和毒素蛋白,从而能够延续和提升这种细菌的杀虫活性。随着第二代测序技术的发展和新的组学概念的提出,更多的苏云金芽孢杆菌完成了全基因组测序和蛋白质组的质谱分析,为大规模高效率地识别新的菌株和新的毒素蛋白提供了前所未有的机遇。然而整合并且挖掘这些高通量的数据对于实验生物学家而言是一个重要挑战,因此有必要开发面向实验科学家的精确高效的数据库平台以及分析软件,系统的识别新的Bt毒蛋白。通过结合基因组比较分析能够更加深入了解芽孢杆菌属物种之间的基因组多样性以及不同的Bt亚种菌株之间的多样性,对深入理解苏云金芽苞杆菌的基因组特征和基因功能具有重要的意义。本实验室首先对从不同地域分离得到的6个Bt分离株进行全基因组测序,在该研究中,基于2016年6月之前公开的苏云金芽孢杆菌的基因组作为参考基因组,利用改进后的组装程序对scaffolds进行进一步的组装排序,构建了这6种菌株的基因组草图,并对基因组中的编码基因和蛋白质进行了预测和功能注释。通过功能注释分析,我们发现菌株中平均有56.3%的CDS能注释到相应的功能区域,通过对这6种苏云金芽孢杆菌分离株的基因组结构的分析,构建了Bt分离株基因组草图,和相应的基因组特征的分析,可以为后续的毒蛋白的识别提供一定的理论基础。其次,本研究中着重对比较感兴趣的苏云金芽孢杆菌菌株S2160-1的预测基因进行了功能分析,为后续的毒蛋白的识别奠定一定的理论依据。毒理试验表明S2160-1具有较高的灭蚊活性,为了识别和研究S2160-1菌株中的毒蛋白,将预测到的Bt S2160-1编码蛋白质与从公共资源中获取的653条毒蛋白氨基酸序列构建的数据库进行比对（e-value=0.00001）。S2160-1基因组中识别到了 46个候选毒蛋白基因。为了进一步对这些候选毒蛋白编码基因进行筛选,对这些预测毒蛋白进行了一级结构、二级结构和三级结构的分析。理化性质分析结果表明,这些预测毒蛋白长度变化范围在42～1216个氨基酸,蛋白质分子质量在4.86 kDa和137.28 kDa之间,蛋白质的等电点在4.3和10.06之间,其中pH大于7的蛋白质有16个。三级结构域和PFAM功能结构域分析结果表明,在质粒基因组中有13个候选毒蛋白具有典型内毒素结构域:Endotoxin N,EndotoxinM,deltaendotoxinC。因而推测,在Bt S2160-1菌株中可能具有13个编码毒蛋白基因,为了研究这些毒蛋白与已知的Bt毒蛋白之间关系,将11个已知的Bt菌株的90个编码毒蛋白基因与S2160-1的13个候选毒蛋白进行MEGA进化分析。通过进化分析,可以为S2160-1候选毒蛋白基因进行国际命名提供一定的参考价值,为候选毒蛋白的功能分析提供一定的理论基础。其次,为了比较这6种苏云金芽孢杆菌与其他已知的菌种和亲缘关系比较近的菌株间的关系,基于芽孢杆菌的三种不同的细菌菌种,基于公众发表的可获得的完整基因组序列。用于分析的菌株包括17个苏云金芽孢杆菌基因组,其中11个是从公众数据库中获得的,13个蜡状芽孢杆菌和8个炭疽杆菌的基因组。除了对每一种菌种进行了泛基因组和核基因组的分析外,还研究了包括17个苏云金芽苞杆菌、炭疽杆菌参考基因组和蜡状芽孢杆菌参考基因组的芽孢杆菌属的泛基因组和核基因组。事实证明在分析的三种菌种中所必须的基因的数目以及平均基因的数目相差不大,也进一步说明了这三种物种的亲缘关系比较近。但是也存在这一定的差异,通过基因组一致性分析表发现苏云金芽孢杆菌中,基因组的一致性得分与炭疽杆菌和蜡状芽孢杆菌相比较,整体是处于偏低的状态的,这也从另一个方面说明苏云金芽孢杆菌菌种对应的泛基因组和核基因组曲线变化比其余两种菌种的泛基因组和核基因组的曲线变化趋势强烈的原因。对苏云金芽孢杆菌和炭疽杆菌的核基因和泛基因进行直向同源的聚类组（COG）类的分布情况的不同再次对他们的泛基因组和核基因组进行比较分析。这项研究说明如何可已利用生物信息学工具对广泛的基因组进行简单比较的方法,通过已知的信息来深入的了解未知的现象。最后,本研究汇总了苏云金芽孢杆菌的公布的全基因组测序相

关键词：苏云金芽孢杆菌生物信息学毒蛋白基因组比较质谱全基因组测序

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蛙病毒胁迫下东北林蛙转录组分析及两种中药制剂作用研究

蛙病毒胁迫下东北林蛙转录组分析及两种中药制剂作用研究

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作者：汪环东北林业大学

学位级别：博士

近年来,由蛙病毒引起的两栖类、鱼类和爬行类动物疾病已在全球范围内普遍流行,由于其宿主种类广泛、发病率和死亡率高,蛙病毒也是造成多种两栖动物的种群数量突然下降,甚至灭绝的重要原因。蛙病毒属可感染的宿主类型广泛,可感染鱼类、... 详细信息

近年来,由蛙病毒引起的两栖类、鱼类和爬行类动物疾病已在全球范围内普遍流行,由于其宿主种类广泛、发病率和死亡率高,蛙病毒也是造成多种两栖动物的种群数量突然下降,甚至灭绝的重要原因。蛙病毒属可感染的宿主类型广泛,可感染鱼类、爬行类以及两栖类动物等多种经济及药用动物,给这些动物的野外种群和养殖产业带来了严重的危害,并且,蛙病毒感染后发病迅速、病程短,一旦发病死亡率可达到100%,值得注意的是,目前世界上还尚未开发出针对蛙病毒有效的治疗办法。鉴于蛙病毒感染的严重危害,世界动物卫生组织(OIE)已将蛙病毒感染列入必须通报的名单中。而中国作为世界上两栖类资源最为丰富的国家之一,目前已经在大鲵、东北林蛙等一些珍贵物种中检出蛙病毒的感染病例,因此在蛙病毒引起全球两栖类种群数量急剧下降的国际背景下,中国两栖类种群防治蛙病毒的防治工作也亟待更加广泛地发展起来。本研究利用病理学、细胞学、分子生物学以及高通量测序等技术手段,针对中国黑龙江地区东北林蛙所携带的蛙病毒开展了一系列的研究,从病毒的分离培养等特性研究,到东北林蛙感染蛙病毒后体内发生的转录组学分析,最后有针对性地对两种抗病毒中药制剂对于蛙病毒感染的体内外作用进行了研究;不仅充分了解了中国黑龙江地区东北林蛙携带的蛙病毒特性,并为研究蛙病毒感染引起的宿主免疫反应补充了转录组学研究,为诊断、防治蛙病毒奠定了基础,对于保护本地区冷血脊椎动物种群的生态健康具有重要的意义。1.东北林蛙野外种群携带的蛙病毒分离及培养利用本研究建立的蛙病毒PCR和LAMP快速检测方法,对中国黑龙江地区蛙病毒曾出现过的区域进行了东北林蛙野外种群蛙病毒的分布调查,选取了鹤北、黑河和东方红林场共3个采样地,检测了林蛙肝脏组织样本511份,得到了 5份蛙病毒阳性样本。再根据OIE标准推荐的蛙病毒分离及鉴定方法,对检测到的蛙病毒进行了鉴定和分离:针对阳性样本的测序结果,利用蛙病毒MCP基因进行了多序列比对及系统发育进化树分析,发现检测得到的阳性样本与FV3序列一致性为99%,在分类地位上更近,确认该阳性样本属于蛙病毒属病毒;利用EPC细胞系对该病毒进行了分离和研究,经细胞培养和病毒滴度测定,得到了滴度为107.231 TCID50的蛙病毒;在电镜下观察到了大量蛙病毒粒子,镜下蛙病毒粒子呈六边形,大小在140～190nm之间,并且在细胞中可观察到蛙病毒粒子复制中的形态:在细胞质中可见其病毒装配区,其中可见等待装配的病毒囊膜,装配完成的病毒粒子在细胞中呈整齐的晶格状排列,并可观察到部分成熟的蛙病毒粒子以出芽方式从细胞中释放。2.蛙病毒胁迫下东北林蛙肝脏的转录组研究利用高通量转录组测序和De Novo转录本拼接技术,首次得到了东北林蛙肝脏的转录本信息,共153,979条基因序列,并对这些基因进行了基因注释及对应的生物功能分类;通过比较转录组学,对蛙病毒胁迫下东北林蛙体内的差异表达基因及其参与的信号通路进行了分析,共得到了 58个差异表达的基因,包括了部分重要的免疫相关基因MHC-Ⅰ、TGFBR2和PARP等,以及这些差异基因参与的41条信号通路,其中包括MARP通路、TGF-β通路、抗原加工和递呈通路等重要的免疫相关通路;在实验室独立感染实验中,利用qPCR的方法对蛙病毒胁迫下东北林蛙肝脏转录组的结果进行了验证,选取了 6个差异表达基因,对其mRNA的表达变化进行了验证,结果符合转录组的结论,证明本研究的转录组结果可信;并且,对发现的3个免疫相关基因在蛙病毒感染的不同时间点和不同组织中的mRNA表达变化进行了研究和分析。通过上述研究,对东北林蛙感染蛙病毒后体内发生的免疫应答及信号通路变化情况有了深入的了解,为研究蛙病毒感染宿主的机制以及引起的免疫反应提供了研究思路和基础。3.两种常用抗病毒中药制剂的抗蛙病毒作用研究由于目前尚未发现有效的防治蛙病毒的药物,本研究利用建立的蛙病毒体内和体外感染模型,对两种抗病毒中药制剂(黄芪多糖和板蓝根注射液)的抗蛙病毒效应进行了评估。在蛙病毒感染EPC细胞的体外模型中,利用CCK8和细胞凋亡流式检测的方法,对两种药物的不同浓度及不同方式(预防和治疗)的抗病毒效应进行检测,结果发现,较高浓度(30mg/mL)的板蓝根注射液以预防和治疗两种方式干预后,EPC细胞的存活数增加,并且凋亡率明显下降,而黄芪多糖注射液干预后,EPC细胞的存活数量未增加,细胞凋亡率增加;而在实验室动物感染实验中,利用qPCR检测林蛙体内的蛙病毒载量变化以及相关免疫基因的mRNA变化,结果发现,板蓝根注射液在治疗蛙病毒感染中,显著降低了组织内蛙病毒的感染载量,而黄芪多糖注射液在预防组和治疗组都显著降低了蛙病毒的感染载量;在免疫基因mRNA表达检测中,板蓝根使得大多数的免疫因子表达增加,而黄芪并未出现增强免疫因子表达的作用。

关键词：东北林蛙蛙病毒转录组板蓝根黄芪多糖

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犬瘟热时空动力学及黑龙江省东部地区犬瘟热风险预测

犬瘟热时空动力学及黑龙江省东部地区犬瘟热风险预测

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作者：王昊宁东北林业大学

学位级别：博士

犬瘟热(Canine distemper,CD)是由犬瘟热病毒(Canine distemper virus,CDV)所引起的多宿主、高发性、接触性及致死性传染病,全世界范围内均有分布。该病的发病率高,传染性强,更易继发其他病毒、细菌的二次感染,继发感染死亡率高达80%。... 详细信息

犬瘟热(Canine distemper,CD)是由犬瘟热病毒(Canine distemper virus,CDV)所引起的多宿主、高发性、接触性及致死性传染病,全世界范围内均有分布。该病的发病率高,传染性强,更易继发其他病毒、细菌的二次感染,继发感染死亡率高达80%。犬科动物是犬瘟热的主要宿主,犬瘟热很容易通过许多犬科动物,例如狗和狐狸等的携带传播,引发大规模的犬瘟热疫情。黑龙江省东部地区河流众多,水量充沛,植被覆盖率高,是野生动物良好的繁育和栖息的场所,具有丰富的野生动物资源。犬瘟热疫情的流行对当地野生动物种群健康造成巨大威胁。为了系统的了解犬瘟热在该地区的生物安全风险,本研究首先通过MaxEnt模型探究犬瘟热在黑龙江省东部地区的高发区域分布及各类环境因子与犬瘟热爆发之间的关系,寻找影响犬瘟热爆发的环境因素;其次通过对犬瘟热病毒进行时空动力学研究,总结分析犬瘟热的传播规律及进化特点;最后,结合野生动物精液病原监测方法于2018年分别在黑龙江省东部地区的各地市对狐狸精液进行随机采样,通过病毒宏基因组分析技术评估该地区犬瘟热流行的风险,验证前期风险评估的可靠性,为该地区犬瘟热的预防和控制提供理论和依据。主要研究结果如下:1.黑龙江省东部地区影响犬瘟热易感野生动物分布的主要环境因素为,昼夜温差与年温差比值(bio3,贡献率60.1%)、11月最高温(tmax11,贡献率21.8%)和11月降水量(pre11,贡献率18.1%),其中以bio3对其分布影响最大。CDV易感野生动物分布概率自东向西、自北向南逐步降低,以佳木斯东部地区分布概率为最高;2.黑龙江省东部地区影响犬瘟热分布的主要环境因素为,最热月份最高温(bio5,贡献率58.3%)、1月降水量(prec1,贡献率28.8%)和8月最高温(tmax8,贡献率12.9%),其中以bio5对其分布影响最大。犬瘟热分布概率自西向东、自南向北逐步降低,其中以牡丹江地区分布概率最高;3.通过将黑龙江省东部地区易感野生动物适宜分布图和黑龙江省东部地区犬瘟热分布风险图进行叠加,获得黑龙江省东部地区犬瘟热分布数据,其中高风险分布区域位于黑龙江省东部的中部区域;4.全球犬瘟热贝叶斯系统发生生物地理学分析表明,美国是犬瘟热的起源地,并于1933年扩散到欧洲;犬瘟热病毒向中国扩散的两个渠道为欧洲-中国和美国-中国;利用该技术对中国犬瘟热病毒2种主要基因型(1型和11型)的扩散进行分析表明,贵州是中国犬瘟热病毒(1型)的起源地,于1964年传至北京,随后又开始了在全国范围内的进一步扩散。宿主间传播概率分析表明,犬科动物是犬瘟热的主要传染源;5.依据前述犬瘟热风险分布数据,将研究区域划分为高风险和低风险两个不同风险区域,分别利用养殖狐狸精液构建高风险文库和低风险文库,通过Miseq高通量测序和生物信息学技术对病毒组成进行分析。结果显示,2个文库中一共包含了 13个科24种真核病毒:小RNA病毒科(52.18%)、Smacoviridae科(18.64%)、细小病毒科(5.56%)、Genomoviridae 科(5.3%)、小双节 RNA 病毒科(4.69%)、圆环病毒科(4.34%)、囊泡病毒科(3.82%))、痘病毒科(2.3%)、Baculoviridae 科(1.55%)、疱疹病毒科(0.73%)、未分类病毒科(0.4%)、反转录病毒科(0.38%)、指环病毒科(0.12%)。低风险文库(Fox1)和高风险文库(Fox2)的病毒种类组成相似,但是检出的病毒序列数目有较大差异,其中高风险文库检出的病毒序列量是低风险文库的1.58倍。两文库内均未检出犬瘟热病毒,但其他病毒均不同程度检出,说明目标区域当前养殖狐狸的犬瘟热生物安全风险较低,但鉴于犬瘟热继发感染的高致死率,因此目标地区的犬瘟热风险依然较高。

关键词：犬瘟热风险分析疾病空间动力学病毒宏基因组学狐狸精液

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高压断路器机械振动信号特征提取及故障诊断研究

高压断路器机械振动信号特征提取及故障诊断研究

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作者：刘明亮东北林业大学

学位级别：博士

我国发电装机容量和发电量均为世界第一,且近些年仍然在不断增长。在电力系统容量增长的情况下,必然导致高电压开关等设备数量增加。高压断路器在区域性电网中是最重要的开关设备之一,具有保护、隔离功能,在电力系统中承担着控制和保护... 详细信息

我国发电装机容量和发电量均为世界第一,且近些年仍然在不断增长。在电力系统容量增长的情况下,必然导致高电压开关等设备数量增加。高压断路器在区域性电网中是最重要的开关设备之一,具有保护、隔离功能,在电力系统中承担着控制和保护双重任务,其安全可靠运行具有至关重要的作用。高压断路器的机械振动信号含有丰富信息,包含大量的设备状况。在高压断路器操作过程中监测断路器动作过程中的机械振动信号,能识别出断路器的机械故障种类或机械状态。黑龙江地区冬季酷寒,高压断路器工作条件恶劣,个别故障时有发生,而为了保证用电安全,断路器动作频率非常低,检修数据有限,造成诊断模型难以建立;另外高压断路器台间差异大,以固定断路器建立的模型普适性差,需提高模型的泛化能力。本文针对ZW32-12型真空高压断路器振动信号采集与故障诊断问题进行了研究。搭建了信号采集平台,提出了基于小波包-关联维数、EEMD（总体平均经验模态分解,Ensemble Empirical Mode Decomposition）-特征熵的高压断路器特征提取理论方法并进行了仿真分析,采用神经网络和支持向量机对特征量进行识别,考察特征量的有效性和泛化性。论文的主要工作和成果如下:（1）搭建了高压断路器信号采集平台。该平台在搭建过程中充分考虑了寒区冬季寒冷的特点,选用的传感器考虑了温度特性。平台主要采集高压断路器操动机构机械振动信号,并同时能够采集行程/速度信号、合分闸线圈电流信号以及断路器开断电流信号等;平台控制管理系统软件由C++ Builder结合Matlab开发,现场测试硬件电路由DSP（数字信号处理器,Digital Signal Process）及外设电路组成,管理单元和现场测试单元间的数据由CAN（控制器局域网络,Controller Area Network）,总线传输。（2）建立了基于小波包-关联维数的高压断路器特征向量提取模型。先对去噪后的振动信号进行三层小波包分解,然后将分解后的信号系数进行重构;利用时延法重构相空间,由C-C算法确定延迟时间,改进的虚假临近法确定嵌入维数;然后利用G-P（Garsesrger-Procacai）算法计算关联维数;最后将得到的关联维数作为识别的特征向量。同时进行了仿真与实际应用分析,在断路器自身润滑不足时间延迟、螺丝松动和缓冲器弹簧无效超行程三种故障状态下验证。试验结果表明,通过该方法能够有效地获取高压断路器振动信号的特征。（3）建立了基于EEMD-特征熵的高压断路器特征向量提取模型。先对降噪后信号进行EEMD分解,挑选主要的前4个本征模态函数IMF（Intrinsic Mode Function）,进行Hilbert变换,得到各自解析信号并求取各自解析信号的包络;然后对各解析信号包络沿时间轴等分成m段,计算各段能量并归一化,最终得到EEMD-特征熵向量。分别采用了 EMD（经验模态分解,Empirical Mode Decomposition）和EEMD对振动信号进行了特征提取并通过仿真实验进行比较,结果可看出EEMD解决了采用EMD时的模态混叠现象。（4）针对高压断路器动作样本少,识别模型泛化率差的特点,探索最优分类方法。将小波包-关联维数,EEMD-特征熵两种特征量分别作为样本,分别采用了 BP（反向传播模型,Back Propagation）神经网络、粒子群优化的BP神经网络、RBF（径向基函数,Radial Basis Function）神经网络、小波神经网络、支持向量机（Support Vector Machine,SVM）等几种方法进行分类识别。实验室数据分类结果显示,小波包-关联维数特征量在SVM分类下,识别率最高,部分状态达到100%;EEMD-特征熵特征量在几种分类方法下识别正确率相差不大,都达到90%以上。现场识别结果中发现,由于黑龙江地区冬季气候严寒,润滑不足时间延迟、弹簧机构失效等故障容易发生。

关键词：高压断路器振动信号特征提取状态识别故障诊断

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联合序列二次规划及高程步长校正的机载LiDAR建筑物点云三维模型重建

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地球信息科学学报 2025年第5期27卷 1163-1178页

作者：张腾王竞雪谢潇臧东东辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院湘潭大学自动化与电子信息学院中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁省环境计算与可持续发展重点实验室

【目的】基于模型驱动的机载LiDAR建筑物点云三维模型重建依赖于建筑物点云与预定义基元间的拟合，受建筑物点云密度不均与噪声影响，基元拟合过程中在结构细节上极易产生误差，导致模型重建结果的精度较低。为提高模型重建的精度，本... 详细信息

【目的】基于模型驱动的机载LiDAR建筑物点云三维模型重建依赖于建筑物点云与预定义基元间的拟合，受建筑物点云密度不均与噪声影响，基元拟合过程中在结构细节上极易产生误差，导致模型重建结果的精度较低。为提高模型重建的精度，本文提出了联合序列二次规划及高程步长校正的机载LiDAR建筑物点云三维模型重建方法。【方法】首先，建立一个含有经典屋顶结构的基元库，包含简单屋顶、复杂屋顶以及阶跃型屋顶，并结合各屋顶面片间的邻接关系与脊线属性构建邻接矩阵，根据邻接矩阵在基元库中选取最佳匹配的基元；其次，通过序列二次规划算法计算基元形状参数，获得在全局最佳拟合状态下的参数配置，得到初始的建筑物三维模型，通过旋转、平移建筑物模型来校正其与建筑物点云在三维空间中的相对位置；最后，利用城市地理标记语言(City Geography Markup Language, CityGML)储存结构清晰、拓扑正确的建筑物三维模型。【结果】选取Building3D数据集中10组经典的建筑物点云用于建筑物三维模型重建实验，将本文方法与现有相同基于模型驱动方法的重建结果进行对比，并使用经典的精度评定指标对结果进行定量分析。所选用实验数据对应的目标函数平均值为0.32 m，相较于对比方法精度提升0.03 m，建筑物基元与建筑物点云的水平平均偏差为0.10 m，竖直平均偏差为0.04 m。【结论】本文通过序列二次规划算法求得的最佳形状参数可构建拓扑完整，形状规则的建筑物三维模型；以屋顶点云平均点间距为步长的高程梯度校正可以有效提高建筑物三维模型重建精度。

关键词：三维模型重建基元库建筑物基元拟合精度序列二次规划算法模型驱动机载LiDAR建筑物点云

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毛果杨PtrOBP1调控次生细胞壁形成的分子机制研究

毛果杨PtrOBP1调控次生细胞壁形成的分子机制研究

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作者：张洋东北林业大学

学位级别：博士

Dof基因家族是植物特有的一类转录因子,在植物的许多生物过程中发挥着重要作用。OBP1是Dof家族D2亚族成员,前期实验发现OBP1在草本植物次生细胞壁形成过程中有生物学功能。本研究通过对毛果杨Dof基因家族生物信息学分析和RNA-Seq数据分... 详细信息

Dof基因家族是植物特有的一类转录因子,在植物的许多生物过程中发挥着重要作用。OBP1是Dof家族D2亚族成员,前期实验发现OBP1在草本植物次生细胞壁形成过程中有生物学功能。本研究通过对毛果杨Dof基因家族生物信息学分析和RNA-Seq数据分析,选出与At OBP1同源的Ptr OBP1基因作为研究对象,对其基本特性、次生细胞壁(secondary cell wall,SCW)形成中的生物学功能及分子机制进行解析,主要研究结果如下:(1)经过生物信息学分析,鉴定出45个毛果杨Dof家族成员,可分为8个小亚族,不均等分布于毛果杨19条染色体上。RNA-Seq和q RT-PCR结果表明18个Dof家族成员在毛果杨茎部发育过程中存在差异性表达,其中Ptr OBP1在木质部表达水平最高。(2)PtrOBP1蛋白定位于细胞核中,且具有转录自激活活性,其转录激活结构域在蛋白质的C端,能够特异性的识别AAAAGG-motif、SNBE和SMRE三种元件。(3)通过毛果杨的遗传转化获得了20个p ROKII-Ptr OBP1过量表达转基因株系和21个p ROKII-Ptr OBP1-RNAi抑制表达转基因株系。通过转基因杨树生长表型和次生性状分析发现,过量表达Ptr OBP1一方面可以通过提高木质素含量,降低半纤维素含量,使得次生细胞壁加厚,另一方面,可以通过抑制纤维细胞的伸长导致植株矮小。(4)通过转录组测序,从过量表达Ptr OBP1转基因杨树中鉴定出3 592个差异表达基因,其中包含373个转录因子,分属MYB、WRKY、ERF等39个转录因子家族。通过进一步分析,鉴定出14个Ptr OBP1可能调控的与次生细胞壁形成相关的下游靶基因,包括次生细胞壁生物合成有关基因(Ptr PAL4、Ptr CAld5H2、Ptr GT8F和Ptr GT47C),赤霉素生物合成有关基因(Ptr GA2ox A、Ptr GA20ox2A和Ptr GA20ox2B)和转录因子(Ptr ERF110、Ptr LBD30、Ptr MYB108、Ptr SND1-A1、Ptr SND1-B2、Ptr MYB152和Ptr MYB156)。(5)酵母单杂交和染色体免疫共沉淀结果显示Ptr OBP1蛋白可以通过特异性识别AAAAGG-motif、SNBE和SMRE三种顺式作用元件,与预测的14个靶基因的启动子序列相结合,调控下游靶基因的表达。效应载体与报告载体共转化和毛果杨雌二醇诱导实验结果验证了Ptr OBP1与14个下游靶基因间的调控关系。Ptr OBP1基因可以激活Ptr PAL4、Ptr CAld5H2、Ptr GA2ox A、Ptr ERF110、Ptr MYB108、Ptr SND1-B2和Ptr MYB152基因的表达,抑制Ptr GT8F、Ptr GT47C、Ptr GA20ox2A、Ptr GA20ox2B、Ptr LBD30、Ptr SND1-A1和Ptr MYB156基因的表达。综上所述,提出了PtrOBP1分子调控机制模型。Ptr OBP1基因调控毛果杨SCW形成的分子机制总结如下。第一方面,Ptr OBP1基因可以直接调控SCW生物合成有关基因来影响次生细胞壁的形成,最终导致次生细胞壁加厚,限制细胞膨胀,造成植株矮化;第二方面,Ptr OBP1基因可以通过调控与SCW形成有关的转录因子来影响次生细胞壁的形成;第三方面,Ptr OBP1基因可以通过调控赤霉素生物合成有关基因来影响次生细胞壁的形成和纤维细胞的伸长。本研究鉴定出了一个重要的参与毛果杨次生细胞壁形成的转录因子,并初步解析了其分子机制。本研究的完成对通过基因工程改善树木木材质量具有重要意义。

关键词：毛果杨 PtrOBP1基因转录调控生物学特征次生细胞壁

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吉林省东北虎重点分布区多尺度野猪损害空间分布预测

吉林省东北虎重点分布区多尺度野猪损害空间分布预测

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作者：孔维尧东北林业大学

学位级别：博士

本研究全面汇总了 2012年以来吉林省雪地调查、相机监测和东北虎损害信息,确定了东北虎重点分布范围;收集东北虎重点分布区野猪损害补偿案卷,分析野猪损害的类型、损害强度、发生频率和时空变化格局;采用最大熵模型预测了野猪损害分布概... 详细信息

本研究全面汇总了 2012年以来吉林省雪地调查、相机监测和东北虎损害信息,确定了东北虎重点分布范围;收集东北虎重点分布区野猪损害补偿案卷,分析野猪损害的类型、损害强度、发生频率和时空变化格局;采用最大熵模型预测了野猪损害分布概率,探讨取样偏差校正,模型复杂性调整对提高模型预测表现的作用,评估模型检验参数的检验效力和适用范围;根据预测综合表现最优模型确定了野猪损害分布概率,分析了环境因子对野猪损害的影响以及尺度效应。采用广义线性模型分析了野猪损害量与损害概率、种群丰富度、捕食压力的关系,并根据东北虎种群分布格局提出了保护管理意见。研究结果表明,吉林省东北虎主要分布于大龙岭分布区,该区域东北虎信息占全省记录的90%以上。雪地调查获得的东北虎分布信息远低于相机监测,东北虎损害信息可以在监测空白区提供有效补充。野猪毁损玉米案件数量比例高达损害农林作物案件总数的97.82%,补偿金额比例为46.65%。野猪对玉米为正选择,对大豆表现为负选择,强烈回避水稻。2014年～2017年野猪相对丰富度与农作物损害量变化趋势并不一致,丰富度的升高并不意味着损害量的上升。取样偏差校正和复杂性调整能有效降低最大熵模型的过度拟合,最优复杂性组合的调控系数高于Maxent默认值,复杂性调整与中等距离的空间筛除有助于提高模型预测表现。AUCtrain是较差的模型评估参数,受伪不出现假设影响,AUCtest会随过度拟合的消除而降低,采用MSS阈值进行模型评估时要综合考虑遗漏误差和预测面积。预测表现最优的模型是采用建模数据最小间隔1000m,函数模式选用线性模型和指数模型(LQ),调控系数为2的模型,检测数据计算敏感度与特异性加和最大(MSStest)阈值为0.29,预测野猪损害高发区占农田面积的33.15%,遗漏误差为0.1679。模型贡献率较高的因子包括森林比例(43.09%),林缘距离(17.26%),道路密度(13.55%),混交林比例(4.73%),坡度(4.11%)以及河流密度(3.46%)。森林比例、混交林比例与损害概率正相关,林缘距离、道路密度、坡度与损害概率负相关,河流密度在低值区间与损害概率正相关,中高值区间负相关。家域尺度的环境特征对野猪损害分布概率影响更大,相同的环境资源在家域和觅食地的尺度对野猪损害的影响存在差异。野猪损害量与损害概率、种群丰富度、捕食压力具有显著的广义线性关系。损失量与损害概率正相关,与捕食压力负相关,与种群丰富度响应关系不稳定。低损害年份野猪损害量与种群丰富度负相关,一般年份与种群丰富度正相关。

关键词：东北虎野猪损害多尺度最大熵模型模型优化

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球孢白僵菌菌株BbSBM03对赤松梢斑螟幼虫杀虫活性及机制研究

球孢白僵菌菌株BbSBM03对赤松梢斑螟幼虫杀虫活性及机制研究

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作者：郭鸿儒东北林业大学

学位级别：博士

赤松梢斑螟（Dioryctria sylvestrella）是严重危害松科植物的钻蛀害虫之一。辽阔的松林面积与隐蔽的生活环境使其防治难度很大,亟需在高效、可持续的生物农药防控技术上有所突破。本研究从采用改进寄主诱饵陷阱法,从林间土壤中分离得... 详细信息

赤松梢斑螟（Dioryctria sylvestrella）是严重危害松科植物的钻蛀害虫之一。辽阔的松林面积与隐蔽的生活环境使其防治难度很大,亟需在高效、可持续的生物农药防控技术上有所突破。本研究从采用改进寄主诱饵陷阱法,从林间土壤中分离得到野生球孢白僵菌Beauveria bassiana菌株BbSBM03开始开展如下研究,具体如下: （1）用与幼虫形态相似、生活环境相同且更易大量采集的同属昆虫-冷杉梢斑螟（Dioryctria abietella）幼虫作诱饵,在人工红松林土壤中诱集、分离鉴定,获得了球孢白僵菌菌株BbSBM03。在18℃下与实验室其他四株菌株相比,BbSBM03孢子粉配制1×10～8孢子/m L的悬浮液对冷杉梢斑螟三龄幼虫的LT50为6.05d、对赤松梢斑螟三龄幼虫半致死时间LT50为5.76d,击倒速度均最快,且10日内接种后累计死亡率均达100%,毒力较高;浓度低至1×10～4孢子/m L的孢子悬浮液,12d后也能导致被侵染幼虫全部死亡。（2）扫描电镜观察赤松梢斑螟及其他四种幼虫的体壁微观形态可知,松科植物钻蛀害虫体壁表面光滑少毛,带有鱼鳞状纹理;观察了菌株BbSBM03孢子和5种白僵菌孢子粉剂载体粉末微粒的微观形态;观察质量比1:1时载体与孢子粉混合粉剂微粒可知,单位面积的膨润土微粒吸附白僵菌孢子数量最多、硅藻土其次,二者是白僵菌孢子粉剂的优秀载体;孢子和载体粉末均能较好地粘附在幼虫体壁上,其中凹凸棒黏土对昆虫体壁粘附性能最好。使用不同载体的混合粉剂进行毒力试验结果表明,膨润土作为载体的配方对赤松梢斑螟幼虫的半致死时间LT50最短,硅藻土其次。上述研究证明膨润土和硅藻土是白僵菌孢子粉剂的优秀载体。（3）采用转录组测序方法,获得了赤松梢斑螟幼虫空白对照组与菌株BbSBM03侵染试验组的转录本,二代转录组测序获得被注释的unigenes 23,317个;三代全长转录组测序总计获得被注释的isoforms 16,206个。赤松梢斑螟与脐橙螟的同源基因数量达11,697条,指示它们的亲缘关系较近。均在18±1℃不饲喂食物情况下,对照组3d时间点3834个基因表达量上升,13,135个基因表达量下降;接种菌株BbSBM03的试验组14,558个基因表达量上升,2107个基因的表达下调。指示菌株BbSBM03侵染诱导幼虫整体代谢水平被迫大幅上升,所有生理代谢过程中大多数基因表达量明显上升。（4）生物信息学分析,得到了体液免疫信号途径中多个功能基因CDS全长。分析了3个GNBP3家族基因,4个Mod SP家族基因,2个Spaetzle家族基因,7个Toll样受体蛋白家族基因,My D88-Tube-Pelle三聚体3个亚基的基因与Cactus-Dorsal二聚体2个亚基的基因。RT-q PCR试验证明,均不喂食的条件下对照组幼虫的饥饿不诱导Toll受体蛋白介导的体液免疫信号途径上游和中游的激活,但会激活下游Ds Cactus与Ds Dorsal基因表达量的升高;试验组饥饿但感染菌株BbSBM03的条件下,Toll受体蛋白介导的信号传递途径仍被整体激活,上述基因的表达量与未感染组相比全部升高。（5）利用转录组测序数据,对赤松梢斑螟6个抗菌肽家族（Cecropin、Moricin、Defensin、Gloverin、Attacin、Gloverin）的基因进行生物信息学分析:三代转录组数据的可变剪切分析中发现,Gloverin家族由2个较长的核基因,经3`端可变剪切（Alternative 3'splice Site,A3SS）和内含子保留（Retention intron,RI）两种不同形式的转录后修饰,最终可以形成17种氨基酸序列不同的多肽;除Defensin家族为阴离子多肽外,其余5个家族均为阳离子多肽;除Attacin家族空间结构目前没有被建立模型外,其他5个家族在目前的swiss-model数据库中均可匹配到现有的空间结构模型,它们均具有一段保守的α-螺旋结构区,可能在破坏病原体膜结构中发挥主要功能。利用RT-q PCR定量试验对二代转录组中筛选的4个Cecropin基因、2个Moricin基因、3个Gloverin基因、2个Defensin基因、1个Lebocin基因、1个Gallerimycin基因,共13个基因的表达量进行验证,结果表明赤松梢斑螟幼虫Cecropin家族的三个基因与Gloverin家族的多个基因表达量上升幅度大,它们均上升至接种初期状态的100-400倍;其次为Lebocin家族的一个基因上升至初期的80倍左右;Moricin与Gallerimycin家族表达量最高上升至初期的10-30倍,Defensin家族表达量上调幅度最小。Cecropin与Gloverin家族最可能是应对

关键词：赤松梢斑螟球孢白僵菌微观形态转录组 Toll信号途径昆虫抗菌肽解毒酶保护酶

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国产星载激光雷达全链路森林回波仿真及森林结构参数反演研究

国产星载激光雷达全链路森林回波仿真及森林结构参数反演研究

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作者：蔡龙涛东北林业大学

学位级别：博士

全波形星载激光雷达测距作为主动遥感技术,因发射波激光脉冲强穿透性,使其在估测森林结构参数方面具有其他森林资源调查方法无可比拟的优越性。如ICESat激光测高卫星在森林类型识别、树高估测和地上森林生物量估测等方面都取得了一定成... 详细信息

全波形星载激光雷达测距作为主动遥感技术,因发射波激光脉冲强穿透性,使其在估测森林结构参数方面具有其他森林资源调查方法无可比拟的优越性。如ICESat激光测高卫星在森林类型识别、树高估测和地上森林生物量估测等方面都取得了一定成果。为进一步提高森林结构参数估测精度,对全国乃至全球碳储量进行高精度估测,我国拟发射一颗全波形星载激光雷达测高卫星,该卫星的投入和使用将为全国甚至全球森林资源动态监测提供一种新的数据和技术支撑。为定量探究国产星载激光雷达回波波形在森林结构参数估测方面应用潜力。首先,需建立全链路回波仿真系统,并选用应用较为成熟的回波波形数据（如GLAS回波波形数据）对该系统的有效性进行验证。然后,利用该仿真系统,结合国产星载激光雷达载荷参数与实地调查数据,对国产星载激光雷达回波波形进行模拟仿真。最后,基于国产星载激光雷达仿真波形分别对森林类型、森林最大冠层高和地上森林生物量进行识别和估测研究。主要研究内容为:（1）为构建光斑内地面信息三维模型,引入了有限元原理,实现了林木和地形的三维模型构建。依据光斑内林地地形无规律分布特点,结合有限元原理,建立了随机地形,完成了林分内实际地形的高精度三维建模。考虑星载激光雷达激光脉冲受大气散射、吸收和折射影响,加入了激光脉冲辐射传输模型,实现了星载激光雷达回波波形高精度模拟仿真。（2）为验证本研究所建全链路回波仿真系统的有效性,选用应用较为成熟的GLAS波形数据作为验证数据,与GLAS仿真波形进行相关性分析。研究结果显示GLAS发射波仿真波形与实测发射波波形皮尔逊相关性系数均值为0.96;GLAS回波仿真波形与实测回波波形皮尔逊相关性系数最大值为0.95,平均值为0.77。上述研究结果表明本研究建立的回波仿真系统能够实现星载激光雷达回波波形高精度模拟仿真,可用于国产星载激光雷达回波波形模拟仿真。（3）为提高国产星载激光雷达回波波形在森林类型识别方面精度,研究中结合回波仿真原理与林分冠层特征对国产星载激光雷达回波波形进行了理论分析,提出了与森林类型相关的波形特征参数R-cafit1-47、K1-47,并与其他森林类型相关的波形特征参数联合,建立多种波形特征参数组合,用于森林类型识别。波形特征参数组合Rcafit1-47、K1-47对针叶林和阔叶林森林类型识别时,森林类型总体识别精度为92.86%;对针叶林、阔叶林和混交林森林类型识别时,森林类型总体识别精度为75.68%。波形特征参数最优组合Rcafit1-47、K1-47、AGS、SGS对针叶林和阔叶林进行森林类型识别时,森林类型总体识别精度为96.43%;对针叶林、阔叶林和混交林森林类型识别时,森林类型总体识别精度为81.08%。上述研究结果表明国产星载激光雷达回波波形在针叶林和阔叶林森林类型识别方面优势较为明显,但在针叶林、阔叶林和混交林森林类型识别方面精度较低。（4）为提高森林最大树高估测精度,本研究基于森林冠层结构特征,对国产星载激光雷达回波波形进行分析,提取与森林冠层高相关的波形特征参数leadcor（校正后的波形前缘长度）和trailcor（校正后的波形后缘长度）,并与其他波形特征参数联合,建立多种树高估测模型,对森林最大树高进行估测。研究结果显示W1、TS参数组合森林最大树高建模精度最高,0～10°、0～20°和0～30°条件下森林最大树高估测精度Adj.R2 分别为 0.88、0.83 和 0.73,RMSE 分别为 1.04m、1.76m 和 1.62m。针叶林、阔叶林和混交林树高估测精度adj.R2分别为0.79,0.83和0.80,RMSE分别为1.60m,1.07m和0.92m。上述研究结果表明国产星载激光雷达在森林最大树高估测方面具有明显优势,且波形特征参数W1与TS参数联合能够明显提高森林最大树高估测精度。（5）为提高地上森林生物量估测精度,本研究基于林分冠层结构特征,对国产星载激光雷达回波波形进行分析,提取与地上森林生物量相关的冠层回波能量值参数E,并利用该参数建立地上森林生物量线性估测模型,对不同地形坡度和森林类型条件下地上森林生物量进行估测。研究结果显示地形坡度在0～10°、0～20°和0～30°条件下光斑内地上森林生物量估测精度adj.R2分别为0.94、0.92和0.91,RMSE分别为9.53 ***-2、***-2和***-2;针叶林、阔叶林和混交林光斑内地上森林生物量估测精度adj.R2 分别为 0.92、0.96 和 0.93,RMSE 分别为 11.26 ***-2、5.8 ***-2和13.61 ***-2。上述研究结果表明国产星载激光雷达回波波形在地上森林生物量估测方面具有较高优势,而且利用冠层回波能量值参数E估测地上森林生物量,能够实现地上森林生物量的高精

关键词：国产星载激光雷达回波仿真有限元原理森林类型最大树高地上森林生物量

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