基于高光谱成像技术的柑橘黄龙病病情诊断及分类

【目的】柑橘黄龙病(Citrus Huanglongbing,HLB)是一种无法根治且易扩散的病害,建立柑橘黄龙病病情诊断及分类的方法,以及时发现并去除病株,防止感染其他果树。【方法】基于高光谱成像技术,利用最小噪声分离变换进行降维去噪、像元纯净指数获取纯净像元并建立训练集,通过Fisher判别法对柑橘黄龙病病情进行鉴别并分类。【结果】通过对训练集设置适当的门限值,柑橘黄龙病病情识别正确率达90%以上。【结论】利用高光谱技术进行柑橘黄龙病病情诊断具有较高的可行性。     

肇庆、云浮地区砂糖橘黄龙病PCR 快速检测技术的建立

以砂糖橘叶脉为材料,采用微量提取法提取DNA,利用柑橘黄龙病病原的特异引物对其16S rDNA 片段进行PCR 扩增,将其扩增产物纯化、回收,筛选含有黄龙病病原16S rDNA 片段的阳性克隆进行序列测定,初步建立了适用于肇庆、云浮地区砂糖橘黄龙病PCR 检测技术,并通过该技术对肇庆、云浮地区砂糖橘黄龙病的发生情况进行了初步了解。结果表明：应用16S rDNA 检测砂糖橘黄龙病在肇庆、云浮地区是可行的,肇庆、云浮地区各县砂糖橘产区均检测到感染黄龙病植株。     

柑桔黄龙病亚洲种病原(Candidatus Liberobacter asiaticus)16S rDNA 的PCR-SSCP分析

应用PCR—SSCP技术对我国柑桔主要产区、泰国和法国留尼湾等地收集到的柑桔黄龙病亚洲种病原（Candidatus Liberobacter asiaticus）16S rDNA进行了分析。PCR结果表明,不同的地区的柑桔黄龙病亚洲种16S rDNA在长度上没有明显区别。进一步的SSCP结果显示,不同地区柑桔黄龙病亚洲种16S rDNA序列在组成上也没有差异。显示来自不同地区、不同寄主品种的柑桔黄龙病亚洲种种内没有存在明显差异。     

湖北柑橘溃疡病菌的PCR鉴定及序列分析

选用引物JYF5/JYR5对湖北疑似柑橘溃疡病标本进行了PCR鉴定和确证,同时改进了DNA抽提方法,优化了PCR条件,并与南京柑橘溃疡病菌株进行分子克隆比较.结果表明,南京菌株NJ-XC分离物扩增片段与Silva等报道的相应序列相似性为99%(411/413);湖北标本菌株HB-X0扩增片段与报道的相应序列相似性为100%(413/413),二者存在一定的差异.此外发现引物JYF5/JYR5能扩增叶表的根癌土壤杆菌,其片段大小为575bp.     

基于无人机高光谱遥感的柑橘患病植株分类与特征波段提取

目的 结合传统与现代农业病虫害监测的优缺点,探索通过无人机高光谱遥感技术检测出患病的柑橘植株、通过人工田间调查方式判断其患病种类及患病程度的病虫害监测方法。方法 使用无人机获取原始高光谱图像,经过光谱预处理和特征工程后,采用连续投影算法提取对柑橘患病植株分类贡献值最大的特征波长组合,基于全波段使用BP神经网络和XgBoost算法、基于特征波段使用逻辑回归和支持向量机算法,建立分类模型。结果 基于全波段的BP神经网络和XgBoost算法的ROC曲线下面积(Area under curve,AUC)分别为0.883 0和0.912 0,分类准确率均超过95%;提取出698和762 nm的特征波长组合,基于特征波长使用逻辑回归和支持向量机算法建立的分类模型召回率分别达到了93.00%和96.00%。结论 基于特征波长建模在患病样本分类中表现出很高的准确率,证明了特征波长组合的有效性。本研究结果可为柑橘种植园的病虫害监测提供一定的数据和理论支撑。     

Evaluation of thermotherapy against Huanglongbing (citrus greening) in the greenhouse

Huanglongbing(HLB, or citrus greening) is the most destructive disease of citrus, which is associated with Candidatus Liberibacter asiaticus(Las). Few management options are available, aside from preventive measures such as removing infected plants, planting disease-free seedlings, and managing the insect vector. In this study, we assessed the efficacy of thermotherapy against HLB under controlled greenhouse conditions. A total of 60 two-year-old, graft-infected Citrus reticulata Blanco plants were used. The plants were randomly divided into three groups(45°C, 48° C, and untreated control), with five plants/replicate(rep) and four reps/treatment. The treated plants were placed in phytotrons for a 4-h treatment session, repeated once per week for three consecutive weeks. Disease remission was observed eight weeks post-treatment. Real-time PCR assays revealed that Las titers in HLB-affected seedlings were significantly reduced in both 45 and 48°C treatments four weeks after treatment, with the exception of eight plants. In contrast, Las titers in the untreated control plants increased significantly during the same period, with a maximum increase of 28-fold. Except for seven plants, Las titers in the new flushes of treated plants decreased more than 90% eight weeks after treatment. Las titers in mature leaves of treated plants decreased 56 and 60% in average at 45 and 48°C, respectively, eight weeks after treatment. The HLB symptoms and Las titer of seedings were markedly alleviated eight weeks after treatment in both 45 and 48°C treatments. Our results laid a good foundation for the further development of citrus free-disease seedling cultivation and Huanglongbing control in the field. The whole plants were replaced for scion or branch in previous as the research object in this study, and the expression of Huanglongbing symptoms combined with real-time polymerase chain reaction(PCR) were used to evaluate the effect of heat treatment in the greenhouse.     

利用荧光PCR快速检测松材线虫

利用荧光PCR从美国进境的木质包装材料中成功检出松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus).结果表明,探针检测松材线虫样品时,可产生明显的荧光信号,但空白水对照、小杆线虫(Rhabditida)、拟松材线虫(B.mucronatus)无荧光信号,表明探针有较强的特异性,且具有简单、灵敏、快速等特点.     

快速检测柑桔黄龙病病原的研究

应用ＰＣＲ技术对柑桔黄龙病病原ＤＮＡ进行体外扩增,可建立一套快速,准确,有效的检测该病原的方法,研究结果表明：ＰＣＲ技术对柑桔黄龙病病原的检测具有很强的特异性,只有感染了黄龙病病原的样品,ＰＣＲ才呈阳性反应。文章报道了应用ＰＣＲ技术能检测已带病但尚未症状的柑桔黄龙病病株,该检测技术可以对柑桔黄龙病进行早期诊断,及是地控制带病苗木的传播,这对选育无病苗木及病害的综合治理具有很高的应用价值。     

基于激光诱导击穿光谱的柑橘叶片黄龙病检测

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)结合化学计量学的方法对柑橘叶片黄龙病进行定性检测.试验结果显示:柑橘叶片中营养元素P(Ⅱ)、Mn(Ⅰ)、Si(Ⅰ)和Fe(Ⅰ)的LIBS信号强度与柑橘叶片的健康程度有直接关系,其中健康、中度感染黄龙病和重度感染黄龙病的柑橘叶片中P(Ⅱ)、Mn(Ⅰ)、Si(Ⅰ)和Fe(Ⅰ)的特征光谱强度呈...     

基于高光谱图像技术的大豆品种无损鉴别

为解决传统大豆品种检测方法存在的效率低和精度差等问题,应用高光谱图像分析技术展开大豆品种甄别研究。采集10个品种(每品种100粒,共1 000粒)大豆样本400.92~999.53 nm的高光谱反射图像,分别进行中值平滑、多元散射校正和数据标准归一化预处理去噪,提取样本图像中心30×30 pixels感兴趣区域的平均光谱曲线和标准差曲线。分别以样本平均光谱值主成分得分、标准差光谱值主成分得分及两者结合作为模型输入,基于T-S模糊神经网络和随机森林思想组合分类器构建鉴别模型。经中值平滑的光谱平均值和标准差作输入,结合随机森林思想的组合分类模型鉴别效果最佳,训练集、测试集的平均鉴别率分别达99.6%和97.6%。结果表明,采用高光谱图像技术可实现大豆品种高精度无损鉴别。     

柑桔黄龙病研究的回顾与展望

柑桔黄龙病是由一种叫做韧皮部杆菌(Candidatus Liberibacter)的病原引起的,已经确定的病原有亚洲、非洲和美洲3个种。病害通过种苗、嫁接和木虱介体等途径传播。病害可根据田间症状诊断,也可以通过血清学、电镜技术和PCR等分子生物学等技术进行鉴定。目前,柑桔黄龙病主要依靠综合防治的方法。开展病原的人工培养、抗病育种、致病机理和病害防治方法等方面的研究对揭示病原特性和病害防治等都具有十分重要的意义。     

Feature extraction of hyperspectral images for detecting immature green citrus fruit

At an early immature growth stage of citrus, a hyperspectral camera of 369–1042 nm was employed to acquire 30 hyperspectral images in order to detect immature green fruit within citrus trees under natural illumination conditions. First, successive projections algorithm (SPA) were implemented to select 677, 804, 563, 962, and 405 nm wavebands and to construct multispectral images from the original hyperspectral images for further processing. Then, histogram threshold segmentation using NDVI of 804 and 677 nm was implemented to remove image backgrounds. Three slope parameters, calculated from the pairs 405 and 563 nm, 563 and 677 nm, and 804 and 962 nm were used to construct a classifier to identify the potential citrus fruit. Then, a marker-controlled watershed segmentation based on wavelet transform was applied to obtain potential fruit areas. Finally, a green fruit detection model was constructed according to Grey Level Co-occurrence Matrix (GLCM) texture features of the independent areas. Three supervised classifiers, logistic regression, random forest and support vector machine (SVM) were developed using texture features. The detection accuracies were 79%, 75%, and 86% for the logistic regression, random forest, and SVM models, respectively. The developed algorithm showed a great potential for identifying immature green citrus for an early yield estimation.     

基于Mixup算法和卷积神经网络的柑橘黄龙病果实识别研究

目的 解决传统柑橘黄龙病果实图像识别方法依赖人工设计特征、费时费力、网络模型参数量大、识别准确率低等问题。方法 首先,采集柑橘黄龙病的果实图像,并对其进行翻转、旋转、仿射、高斯扰动等数据扩增;采用Mixup算法建立样本之间的线性关系,增强模型识别数据样本的鲁棒性;然后,迁移Xception网络在ImageNet数据集上的先验知识,提出一种基于Mixup算法和卷积神经网络的柑橘黄龙病果实识别模型-X-ResNeXt模型;最后,采用动量梯度下降优化方法,有效地减缓震荡影响,并且有效地加速模型向局部最优点收敛。结果 采用数据扩增数据集训练的X-ResNeXt模型准确率可以达到91.38%;在进行迁移学习优化后,训练时间减少了432 s,准确率提升为91.97%;结合Mixup混类数据增强进一步训练,模型准确率提升为93.74%;最后,利用动量梯度下降方法进行模型收敛优化,最终模型的准确率达到94.29%,比Inception-V3和Xception网络分别提高了3.98%和1.51%。结论 在数据量较少情况下,降低模型复杂度并迁移已有先验知识,有助于模型性能提升;Mixup混类数据增强方法有利于提高模型识别柑橘黄龙病果实图像样本的适应性,提升柑橘黄龙病果实识别模型性能;X-ResNeXt模型在准确率与召回率指标上优于经典识别模型,可为柑橘黄龙病的高精度、快速无损识别提供参考。     

柑橘黄龙病疫情运动规律与预警模型研究

为了揭示柑橘黄龙病整体疫情入侵、扩散、流行等运动规律,对柑橘木虱种群的数量消长情况进行多年多点的系统监测,同时在柑橘黄龙病果实显症期采用全境式普查方法开展疫情调查。2002-2010年连续8年的监测和普查结果表明,柑橘黄龙病疫情入侵分布呈南重北轻、东高西低的特征,其扩散趋势为自南而北逐年推进,并呈螺旋式上升。疫情长期运动一般需经历入侵上升、高位运行、受控回落周期性变化,其运动周期为10年左右,并建立时序运动模型: P=-00044N2+0056N －00698(n=9,r=09552**,r001=07977)。应用上述模型进行逐年修补,若预测下年度果园加权发病率在1%以上,则可发布预警。     

柑橘黄龙病实时荧光PCR鉴定技术研究

[目的]建立一套高效、准确的柑橘黄龙病（HLB）早期鉴定手段。[方法]根据HLBsecE基因（EF164805.1）保守区域设计引物和探针,建立HLB的TaqMan探针实时荧光PCR鉴定技术。[结果]被检测的236个柑橘苗圃样品中,有54个苗圃感染了HLB,检出率为22.9%。引物特异性好。[结论]该检测方法具有快速、灵敏、重复性好等优点,其检测灵敏度达0.01 ng。     

梅州地区柑橘黄龙病的常规PCR与实时荧光定量PCR检测技术研究与应用

本文利用TaqMan探针实时荧光定量PCR(qPCR)检测技术对梅州地区疑似柑橘黄龙病样品进行检测,并与常规PCR检测进行对比。结果表明,实时荧光定量PCR用于检测柑橘黄龙病菌结果快速、准确、可靠且无污染。采用2种方法对梯度稀释的阳性样本进行检测发现,实时荧光定量PCR的灵敏度较常规PCR更高,能够检出样品中痕量的病原菌。本研究在梅州地区建立了以实时荧光定量PCR方法进行柑橘黄龙病疑似植株的检测,可以为梅州地区提供更准确、更灵敏、快速的黄龙病检测技术。     

基于包络线法的不同树种叶片高光谱特征分析

高光谱遥感的出现使树种的精细识别成为可能,而高光谱数据具有波段多、数据量大、冗余度大等特点,利用高光谱遥感技术进行树种鉴别时,光谱特征的选择及提取是个非常重要的过程。选择了樟树Cinnamomum camphora,麻栎Quercus acutissima,马尾松Pinus massoniana和毛竹Phyllostachys pubescens 4个树种,利用包络线去除法对ASD高光谱仪实测的原始光谱数据处理,比较原始光谱和包络线去除曲线图,选择差异较大的波段用于识别不同树种,用欧氏距离法检验所选择的波段识别不同树种的效果。结果证明,利用波段较窄的高光谱数据能够挖掘出不同树种的光谱差异,实现不同树种的鉴别;包络线去除法能够有效解决高光谱数据冗余的问题,对4个树种叶片的高光谱进行波段选择,能够将有效波段减少到8个,为484 ~ 493,670 ~ 679,971 ~ 980,1 162 ~ 1 171,1 435 ~ 1 444,1 773 ~ 1 782,1 918 ~ 1 927和2455 ~ 2464 nm,并得到较理想的树种鉴别效果。图5表2参11     

基于高光谱图像技术的油菜籽品种鉴别方法研究

提出了一种采用高光谱图像技术结合人工神经网络对油菜籽品种进行鉴别的方法.采集多个品种油菜籽400～1 000 nm范围的高光谱图像数据,通过主成分分析法(PCA)获得主成分图像,确定特征波长;采用基于灰度直方图和灰度共生矩阵联合的统计方法从特征图像中提取纹理特征参数,应用人工神经网络建立油菜籽品种鉴别模型.结果表明,模型训练时品种判别率为93.75%,预测的判别率为91.67%.说明高光谱图像技术对油菜籽品种具有较好的分类和鉴别作用.     

日本柑橘黄龙病病原体电镜观察及PCR检测

对日本柑橘黄龙病病原体的形态结构进行了电镜观察,结果发现柑橘黄龙病病菌日本株系绝大多数是球形和短椭圆形,极少观察到棒状形态,直径为100～500nm,外被一层胶状物质包围,厚约10～50nm,这与其他地区发现的柑橘黄龙病病原体形态不同．PCR检测表明,以硅藻土法提取的DNA为模板,利用Ready-To-Go^TM PCR bead法可以得到理想结果。     

柑桔品种对柑桔潜叶蛾实验种群的影响

研究了 4个柑桔品种对柑桔潜叶蛾 (Phyllocnistis citrella Staiton)实验种群的影响 .结果表明 ,在各柑桔品种上柑桔潜叶蛾从卵到蛹的发育历期、存活率 ,雌成虫产卵量、产卵动态、寿命和种群生命表参数都存在明显差异 ;供试品种对潜叶蛾抗性的强弱顺序为 :福桔 >蕉柑 >雪柑 >芦柑 .福桔上潜叶蛾存活率为 2 2 .97%、产卵量 2 0 .91粒·雌 -1,均比其它 3个品种上的低 ;发育历期为 19.5 8d,比其它品种上的长 ;种群生命表参数中 ,内禀增长率为 0 .0 72 1、周限增长率为 1.0 75 d-1,均比其它品种上的低 ,世代平均历期为 2 1.5 d,比其它品种上的长 ,表明福桔对柑桔潜叶蛾抗性相对较强