基于SVR的多维时间序列分析及其在农业科学中的应用

【目的】建立一种基于结构风险最小、既反映样本集动态特征又体现环境因子影响的高精度非线性多维时间序列预测方法。【方法】耦合支持向量机回归(SVR)和带受控项的自回归模型(CAR),以留一法基于MS最小原则实施模型定阶和变量筛选,以一步预测法检验新模型SVR-CAR的有效性,并通过强制汰选给出各保留变量对预测的相对重要性次序。【结果】3个农业科学实例验证表明,SVR-CAR在7种参比模型中预测精度最高,且可更精细地反映样本集的非线性动态特征,依各保留变量对预测的相对重要性次序及其动态变化可赋予保留变量部分解释能力。【结论】SVR-CAR是一种基于SVR并融合时间序列分析和回归分析的非线性多维时间序列分析方法具结构风险最小、非线性、适于小样本,能有效克服过拟合、维数灾和局极小,非线性定阶和非线性筛选变量,自动选择核函数及其相应参数,泛化推广能力优异、预测精度高等诸多优点,在农业科学、生态学、经济学等领域有广泛应用前景。

基于均匀设计与支持向量回归的发酵配方优化

结合均匀设计与支持向量回归,提出了一种新的配方优化实验设计与分析方法UD-SVR.将其应用于优化产谷氨酸脱羧酶大肠杆菌诱变株的培养基配方与发酵条件,在考虑9因素时仅通过2轮28个实验,酶活性(吸光度OD630)即由初始的1.528高效提升至2.303,明显优于二次多项式偏最小二乘回归等经验风险最小参比模型.UD-SVR为多因素多水平配方优化实验设计与分析提供了一套预测精度高、指导性强、可解释性好、优化高效的整体解决方案.

基于地统计学的二化螟种群时间格局分析

对常德鼎城区1960～2001年二化螟各世代的越冬后幼虫高峰虫量的时间序列资料进行了地统计学分析．结果表明，年际间二化螟种群总虫量、第1代虫量、第2代虫量和冬后基数序列数据结构性较强。可预测性较好。特别是年际间总虫量其结构性占总变异的比例高达91．1％，可以前11年总虫量预测下年总虫量；世代间幼虫高峰虫量，年际间第1代虫量、第3代虫量和冬后基数序列数据的长期趋势较为明显，特别是冬后基数的长期趋势极为明显；世代间幼虫高峰虫量呈现3代（1年）的季节性周期．首次采用缺失某世代虫量或插入冬后基数的方法分析了各世代虫量和冬后基数对整个世代间虫量数据系列的重要程度，结果表明，各世代虫量和冬后基数单独对整个世代间虫量数据系列的影响均较小，二化螟发生量更多地受栽培制度、气候、食料和天敌等因子的影响．初步总结并建立了种群时间格局分析的地统计学方法．

二化螟种群空间格局的经典分析与地统计学比较研究

为揭示二化螟幼虫空间格局特征并阐明经典格局分析的局限性与地统计分析的优越性 ,从 2个原始样本出发 ,另构建了一系列格栅样本、随机样本和顺序样本并进行了比较研究 .结果表明 ,经典格局分析不能有效区分频次分布相同但分布型或聚集程度不同的样本 ,存在受样方大小、格栅初始点位置和样本容量大小影响等许多局限性 ,其中受格栅初始点位置影响是首次报道 ;而地统计学半变异函数能有效刻划二化螟种群空间分布格局 ,表征其聚集强度和空间异质性 ,且受样方大小、格栅初始点位置和样本容量大小的影响较小 .二化螟种群在低密度下呈随机分布 ;在高密度下呈聚集分布 ,聚集强度为 0 .10 5 6 ,空间依赖范围为 193cm .在高密度下二化螟种群空间分布存在几何异向性 ,行方向上的聚集强度 (0 .2 716 )明显高于列方向 (0 .0 86 7) ,但行方向上的空间依赖范围 (115cm)小于列方向 (2 6 4cm) .

粉纹夜蛾颗粒体病毒增效基因3′端2.5kb片段在大肠杆菌中的表达

将粉纹夜蛾Trichoplusiani颗粒体病毒增效基因 3′端 2 5kb片段插入 pQE 31中构建了重组表达载体 pQE/enhancin ,转化大肠杆菌M 15( pREP4 )在IPTG诱导下成功表达出分子量约为96kD的融合蛋白并命名为P96。初步纯化的P96显示了明显的增效活性 ,可提高棉铃虫核型多角体病毒对棉铃虫 3龄幼虫感染死亡率 2 7 4 0 %～ 34 50 % ,缩短LT50 1

二化螟种群空间格局的地统计学分析

为探明二化螟种群分布格局的空间相关性并进而为抽样估计提供依据,从一个原始样本出发,另构建了一个顺序样本和一个随机样本,采用地统计学半变异函数对上述3样本进行分析.结果表明,地统计学半变异函数克服了经典格局分析的局限性,能有效刻划二化螟种群空间分布格局,并表征其聚集强度;二化螟原始样本属聚集分布,在行方向和列方向的聚集强度均较弱,但存在几何异向性,行方向的空间连续性(0.2716)明显高于列方向(0.0867);原始样本行方向和列方向的空间依赖范围分别为1.15m和2.64m.

粉纹夜蛾颗粒体病毒重组增效蛋白的增效作用

采用时间 剂量 死亡率模型 ,分析了粉纹夜蛾 (Trichoplusiani)颗粒体病毒重组增效蛋白P96对棉铃虫 (Helicoverpaarmigera)核型多角体病毒 (HaNPV)感染棉铃虫幼虫的增效作用。结果显示 :感染后 11d ,HaNPV +P96组的LC50 值为 3.4 7× 10 3 多角体 /mL ,比HaNPV组 ( 3.89× 10 4 多角体 /mL)降低了 91.0 8% ;在 1.6× 10 4 ～ 1.6× 10 6多角体 /mL浓度范围内 ,HaNPV +P96组的LT50 值较HaNPV组缩短 0 .3～ 1.8d。

二化螟种群密度的克力格估值及其模拟抽样

为设计可靠合理的二化螟幼虫种群密度抽样方案 ,从二化螟幼虫空间分布原始总体出发 ,另构建了一个随机总体和一个顺序总体 ,采用无放回随机抽样、间隔变程以上无放回随机抽样和基于克力格估值且初始点随机的顺序抽样对 3总体进行了模拟抽样比较 .结果表明 ,间隔变程以上随机抽样对原始总体平均数的估计优于随机抽样 ,且随总体聚集程度增加 ,间隔变程以上随机抽样愈优 ;正确识别种群空间格局极为重要 ,对聚集分布总体采用随机抽样和对随机分布总体采用间隔变程以上随机抽样均将降低抽样估计精度 .针对随机抽样在应用上的局限性 ,提出了一种基于地统计学克力格估值、初始点随机的顺序抽样方案 :它以初始点随机保证随机性 ,以顺序抽样保证可操作性 ,以二化螟种群空间分布的区域变量属性保证克力格样本较调查样本对局域样本和总体的平均数估计为优 ;且聚集范围一定时 ,总体聚集强度愈大 ,克力格样本局域估计和全局估计愈优于调查样本 ;取样间隔 (以变程为标准 )极为重要 ,样方的空间布局要平衡考虑相互独立的样方对数和变程范围内的样方对数 .

基于地统计学的三化螟种群时间格局分析

为探索三化螟种群时间格局并为预测建模提供信息,对常德市鼎城区1960～1990年三化螟冬后及各世代幼虫高峰虫量的时间序列资料进行了地统计学分析,结果表明三化螟年间总虫量、第1代、第3代和越冬后虫量序列数据结构性较强,可预测性较好;世代间幼虫高峰虫量和年间第2代虫量序列数据的结构性较弱,第4代虫量基本是随机性的.三化螟虫量发生无长期趋势,间歇性发生特点较为明显;世代间幼虫高峰虫量呈现4代(1年)的季节性周期.采用缺失或插入法分析了各世代虫量和冬后基数对整个世代间虫量数据系列的重要程度,结果表明第2代和第3代虫量对整个世代间虫量数据系列有一定影响,而冬后基数和第1代、第4代虫量的影响甚微,三化螟发生量更多地受栽培制度、气候、食料和天敌等因子的影响.初步总结并建立了种群时间格局分析的地统计学方法.

昆虫病毒重组增效蛋白的广谱增效活性

室内生物测定表明 ,大肠杆菌表达的粉纹夜蛾颗粒体病毒重组增效蛋白P96可显著或极显著提高棉铃虫核型多角体病毒、苏云金杆菌和阿维菌素对棉铃虫幼虫的致死率 ,分别提高1 6 9.78%、73.90 %和 36 .0 4 % ;对苜蓿丫纹夜蛾核型多角体病毒感染甜菜夜蛾幼虫也有明显增效作用。Na2 CO3 溶解的P96对棉铃虫初孵幼虫有一定致死作用。

1990～2000年中国昆虫学文献关键词分析

通过统计分析 1 990～ 2 0 0 0年间中国 7种期刊 1 90 5篇昆虫学文献的 71 6 4个关键词 ,明确了中国昆虫学文献关键词的构成及其年度间变化 ,从一侧面勾勒了过去 1

基于碱基分子质量和π电子共振能的几种新距离在系统发育重建中的应用

为探讨基于碱基分子质量和π电子共振能的几种新距离在系统发育重建中的应用,以Kimura2-parameter距离为对照,以鸻行目16种鸟类线粒体ND6基因和Cytb基因序列为例分别进行距离矩阵邻接法建树,并结合形态学分类和核型研究结果进行比较分析.结果表明:1)E距离和I距离基因树最大程度地吻合了形态学分类结果,将灰斑鸻和鸻属的两个种聚为同一单系,将滨鹬属两个种聚为同一单系;其反对将反嘴鹬和砺鹬单独成科的观点得到核型研究结果的强烈支持;E距离和I距离的ND6树和Cytb树相互支撑性较好;E距离和I距离是系统发育重建中2种颇具潜力的新距离;2)基于E距离和I距离的ND6树和Cytb树,结合形态学分类和核型研究结果,给出了鸻行目16种鸟类的分类归属.

基于支持向量机非线性筛选水稻苗期抗旱性指标

作物抗旱性指标筛选具小样本、多指标和非线性等特点,传统的基于经验风险最小原则经线性筛选获得的综合指标及在此基础上建立的线性回归模型的合理性受到质疑;基于结构风险最小原则的支持向量机具适于小样本、非线性、泛化推广能力优异等诸多优点,但可解释性差。本文以15个水稻品种苗期反复干旱存活率为因变量,从24个形态生理指标中经支持向量回归(SVR)非线性筛选得苗高、脯氨酸、丙二醛、叶龄、心叶下倒一叶面积、抗坏血酸等6个综合指标,以此建立的SVR模型拟合精度与留一法预测精度均明显优于参比线性模型;如考虑指标测量的简易性,仅以地上部干重、心叶下倒二叶面积、根冠比、叶龄、叶鲜重、心叶下倒一叶面积等6个形态指标进行评估同样可行。为增强SVR的解释能力,基于F测验对SVR模型建立了非线性回归显著性与单因子重要性显著性的测验方法。

用扫描仪测定害虫食叶面积

传统测定叶面积的３种方法在应用上存在一定的局限性．本研究以计算机扫描仪技术和ＴｕｒｂｏＣ语言为基础，建立了一种精度高、操作简单快速、价格低廉的测定害虫食叶面积的新方法，但其适用范围有待拓展．

小菜蛾病原微生物研究进展

从细菌、病毒、真菌、原生动物和线虫等方面综述了小菜蛾病原微生物研究和应用的最新进展。

基于SVR和k-近邻群的组合预测在QSAR中的应用

为提高定量构效关系(QSAR)研究的预测精度,发展了一种新的基于支持向量机回归(SVR)非线性筛选分子结构描述符、基于k-近邻群的非线性组合预测方法.首先以均方误差(MSE)最小为原则,以留一法通过多轮末尾淘汰实施分子结构描述符的非线性SVR汰选并给出最优核函数和相应保留描述符;其次基于待测样本与训练样本保留描述符向量的欧氏距离,以不同k-近邻群子模型双重留一法预测值反映样本集的异质性;然后基于MSE最小,以留一法通过多轮末尾淘汰实施近邻群子模型的非线性SVR汰选并给出最优核函数和相应保留子模型;最后基于保留子模型以双重留一法实施组合预测.以取代苯胺和苯酚类化合物对大型溞的QSAR实例验证表明:新方法在所有参比模型中预测精度最高,且能更精细地反映描述符与化合物毒性间的非线性关系,具结构风险最小、非线性、适于小样本,能有效克服过拟合、维数灾和局极小,非线性筛选描述符和子模型,非线性组合预测,自动选择最优核函数及其相应参数,泛化推广能力优异、预测精度高等诸多优点,在QSAR研究中有广泛应用前景.

尺度与方向依赖的二化螟种群空间格局及其模拟抽样研究

为探明昆虫空间分布中可能存在的分形特征 ,在昆虫分布型经典分析方法的基础上引入尺度和方向变量 ,研究了越冬代二化螟幼虫种群空间格局及其模拟抽样精度随尺度和方向变化而变化的规律 .结果表明 ,以单株为单位 ,二化螟种群属聚集分布中的广义负二项分布 ,其分布具空间异质性 ,在同一尺度下 ,样方间变异系数和聚集程度按行、块、列依次递减 ;在相同尺度和抽样分数下 ,越冬代二化螟种群田间取样以列抽样估计精度最优 ,行抽样最差 ,块抽样居中 ,列抽样时 2× 1～ 6× 1尺度估计精度多优于 1×

粉纹夜蛾颗粒体病毒全长增效基因在大肠杆菌中的表达

利用PCR技术扩增了粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)颗粒体病毒增效基因全长片段,扩增产物用EcoRⅠ/HindⅢ双酶消化,经0.7%低熔点琼脂糖凝胶电泳纯化后插入pRSET-B中,得重组表达质粒pRSET/enhancin;但重组子生长异常,在IPTG诱导下未能明显表达目标蛋白.用PstⅠ/HindⅢ双酶消化pRSET/enhancin,电泳回收2.7kb片段后插入pQE-30中,得重组表达载体pQE/enhancin;在IPTG诱导下于35℃成功表达出分子量(Mr)约为108×103的融合蛋白并命名为P108.初步纯化的P108显示了极显著的增效活性,对棉铃虫核型多角体病毒感染棉铃虫3龄幼虫的7d致死率提高34.03%,LT50缩短1.4d;对苏云金杆菌杀棉铃虫3龄幼虫的72h致死率提高65.96%.

取整对Logistic种群模型动态的影响

不考虑环境嗓音,Logistic取整模型的种群动态是非混沌的,只会出现稳态和周期；在1＜r＜3和0＜r＜1区间,取整模型较原始模型能较快收敛到定态或者灭绝；增大K不能消除取整效应；取整模型周期长度受初值、K值和r值的影响；取整是混沌控制的一条新途径,它可能是自然种群中很少能检测到混沌的重要原因之一．

重组增效蛋白对Bt和氯氰菊酯防治棉铃虫的增效作用

前期在大肠杆菌中表达得到具有显著生物活性的含粉纹夜蛾颗粒体病毒增效蛋白C端818个氨基酸的融合蛋白P96。以毒饲料法研究P96对苏云金芽孢杆菌和氯氰菊酯杀棉铃虫敏感、抗性品系的增效作用。结果表明:P96对Bt杀棉铃虫敏感、低抗、中抗品系的增效比分别为3.34、4.72和9.82;对氯氰菊酯杀棉铃虫敏感、低抗、中抗品系的增效比分别为2.53、3.38和6.24。随棉铃虫抗性升高,P96的增效作用愈为明显。单对汰选是快速选育棉铃虫抗Bt品系的有效方法。