科研产出
禽舍免疫消毒机器人设计与试验
《农机化研究 》 2025 北大核心
摘要：针对现代集约化笼养禽舍免疫消毒劳动强度大、作业效率低、雾化液滴均匀性差等问题,研制了禽舍免疫消毒机器人.研究了基于视觉纯追踪算法的履带式移动平台导航方法,实现机器人在笼架间自动巡线导航;同时,设计了基于超声压电微孔雾化技术的低应激喷嘴,实现消毒免疫试剂的均匀喷洒.在禽舍内对机器人关键部件和整体性能进行试验,结果表明:移动平台可满足0.6 m/s速度范围内自动巡线导航,其在水泥路面和钢格板路面最大偏移量分别为36.1 mm和53.5 mm;雾化喷嘴可满足雾化流量与雾滴粒径大小的自动调控,在距离喷嘴 1.0m区域处的笼具内雾滴粒径变化范围为25.18~103.98 μm,雾滴沉积密度变化范围为 33~353 个/cm2,符合禽舍免疫消毒喷雾作业要求指标.研究结果可为实现高效、精准、自动化禽舍免疫消毒作业提供技术支撑.
关键词： 农业机器人 禽舍养殖 免疫消毒喷雾 自主导航 微孔压电雾化
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多组学联合解析红色玫瑰香型葡萄品种转色过程中单萜和花色苷积累规律
《中国农业科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分别从代谢和转录水平解析葡萄果实转色过程中单萜和花色苷积累规律，探讨花色苷和单萜时空合成机制，为鲜食葡萄果实单萜化合物和花色苷合成调控提供理论依据。【方法】以‘瑞都红玉’葡萄果实为试材，于转色前5 d开始取样，直至转色40 d后结束。采用常规方法测定果实样品可溶性固形物及可滴定酸含量；利用顶空固相微萃取结合气相色谱与质谱联用技术（HS-SPEME-GC-MS）测定果实中单萜类组分和含量的变化；用分光光度计法测定葡萄果实总类黄酮、总花色苷的含量；同时，采用转录组测序和实时荧光定量PCR技术分析花色苷以及单萜化合物合成途径中关键基因的表达变化。【结果】随着葡萄果实转色过程的推进，‘瑞都红玉’果实中25种游离态和结合态单萜化合物主成分存在波动。大部分游离态单萜在转色20 d开始大量合成，至转色35—40 d达到最高水平。结合态单萜含量在转色30 d达到最高水平。结合态单萜含量高于游离态。而类黄酮在果实转色前已经大量合成积累；花色苷的合成伴随着果实转色启动，到转色20 d含量达到最高水平，随后略有下降。转录组测序共鉴定差异表达基因5 836个，不同发育时期间的差异表达基因数量不同，差异表达基因在苯丙氨酸合成、类黄酮合成和单萜合成等通路富集。其中，与单萜合成途径相关的差异表达基因14个，与花色苷合成途径相关的差异表达基因11个，这些基因表达模式分别与单萜和花色苷合成积累相一致。进一步相关性分析，筛选到24个转录因子与多个单萜和花色苷合成途径基因表达显著相关。【结论】红色玫瑰香型葡萄果实花色苷的合成启动早于香气化合物单萜的合成，两类化合物合成存在时空上的调控过程。单萜和花色苷积累与其合成途径中多个关键酶基因表达具有紧密相关性，它们的合成受各个基因转录水平的调控。
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破壁松花粉对镉中毒大鼠的保护作用
《食品工业科技 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：目的：研究破壁松花粉对镉中毒大鼠的保护作用。方法：雄性SD大鼠50只，随机分为对照组、模型组、松花粉低、中、高剂量组。模型组和松花粉各干预组每日腹腔注射氯化镉（0.2 mg/kg体重），松花粉低、中、高剂量组大鼠每日喂饲破壁松花粉1、2、3 g，持续28 d。观察并检测大鼠血液、肝脏、肾脏、股骨、睾丸、粪尿中镉、锌含量、相关理化指标与基因表达水平，以及组织形态学变化。结果：与对照组相比，模型组大鼠睾丸指数显著下降（P<0.05），血清、股骨、肝、肾、睾丸中镉含量均显著增高（P<0.05），大鼠肾脏和睾丸产生严重的组织形态学改变。松花粉各给药组可不同程度改善肾和睾丸的病理损伤，高剂量组效果优于低中剂量组。与模型组相比，高剂量松花粉干预后可显著提高染毒大鼠血清超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）水平，降低脂质过氧化物（Lipid Peroxidation,LPO）水平（P<0.05），上调睾丸核转录因子E2相关因子2(Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2,Nrf2)、血红素加氧酶1(Heme Oxygenase 1,HO-1)和B细胞淋巴瘤/白血病-2基因（B-cell lymphoma-2,Bcl-2）表达水平，下调半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)基因表达（P<0.05），增加镉在粪尿中排出，显著减少镉在大鼠体内蓄积，增加锌水平（P<0.05）。结论：破壁松花粉可通过激活Nrf2/HO-1通路，提高机体抗氧化能力，同时增加锌的摄入，促进镉排出，有效降低镉对机体损害。
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利用纤维素降解菌提高秸秆还田效率的研究进展
《中国生态农业学报(中英文) 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：中国农业的繁荣发展产生了多样且数量庞大的秸秆资源。作为丰富的可再生生物资源之一,秸秆具备数量众多、种类繁多和分布广泛的特性。然而,如何高效利用秸秆资源已经成为一个亟待解决的问题,而秸秆还田目前就是一种有效的解决策略。自然环境下,秸秆的分解速度非常缓慢,其长期积累可能导致土壤肥力降低,严重的情况下会影响作物产量。大量研究表明,利用微生物处理秸秆是加速秸秆分解的有效方法。纤维素降解菌在这一过程中发挥关键作用,其高效的降解能力显著提升了秸秆还田效率,同时可减少土传病害的发生。本文聚焦于纤维素降解菌在提升秸秆还田效率中的核心作用,概述了纤维素降解菌的主要种类,并探讨了其在不同秸秆还田方式中的关键作用,主要是在直接还田和堆肥腐熟还田方面的研究现状及进展。同时,总结了在秸秆还田降解过程中通过添加微生物菌剂,对土壤理化性质、微生物群落动态变化以及土传病害等方面的影响。研究表明,多种细菌和真菌能够高效降解纤维素,但多集中于单一菌株的筛选与优化方面的研究。当前,利用高效纤维素降解菌株构建复合菌系,探索纤维素降解机制以发掘高效菌株,以及利用分子生物学手段强化菌株降解效能,明确其产酶基因,结合菌群互作关系分析,解析纤维素降解菌在生态系统中的功能模式,以实现秸秆高效降解与资源转化。然而,复合菌系的构建、土壤微生物群落的动态变化以及纤维素降解菌在土传病害防控中的作用机制等方面仍需深入探索。未来可深度融合生物信息学技术,定向优化纤维素降解菌,为秸秆还田的高效实施提供理论与技术支撑,为构建复合菌系,深入解析土壤微生物群落动态变化及防控土传病害机制提供思路和策略,以期提高秸秆还田效率,促进农业可持续性发展。
关键词： 秸秆还田 纤维素降解菌 微生物菌剂 堆肥腐熟 生防菌
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基于代谢组学的容德小黑鸡蛋黄和北京油鸡蛋黄特征品质分析
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为明确不同产地特色鸡蛋的品质差异，本研究采用代谢组学技术，利用超高效液相色谱-串联质谱、气相色谱等方法，对培育品种容德小黑鸡蛋黄与地方品种北京油鸡蛋黄品质进行全面分析，结果表明，两种鸡蛋蛋形指数、蛋壳强度、蛋质量、哈氏单位、蛋壳厚度、蛋黄质量、蛋黄粗蛋白及蛋黄粗脂肪等指标均无显著差异。容德小黑鸡蛋黄（RDY）与北京油鸡蛋黄（BJY）的差异代谢物共293种，变量投影重要性值最大的是胡椒内酰胺A(P<0.05)，可作为区分2种鸡蛋黄潜在的标志性代谢物；京都基因与基因组百科全书通路分析显示2种蛋黄的差异代谢通路共5条，包括甘油磷脂代谢、亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢、甘油脂代谢和花生四烯酸代谢，这些通路可通过代谢途径的重叠、信号传导及能量代谢影响脂肪酸种类和含量。甘油脂代谢通路、甘油磷脂代谢通路中1,2-二酰-sn-甘油-3-磷酸（1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,PA）上调，促进了肉豆蔻酸、油酸、棕榈油酸、神经酸的积累，使其含量在RDY中显著高于BJY(P<0.05)。甘油磷脂代谢通路中PA上调，细胞会优先利用硬脂酸参与磷脂合成，从而减少硬脂酸的积累，使得RDY中硬脂酸含量显著低于BJY(P<0.05);RDY中亚油酸含量显著低于BJY(P<0.05)，而亚油酸是必需脂肪酸，作为亚油酸代谢通路的底物，其含量降低导致RDY亚油酸代谢通路中9(S)-羟基十八碳二烯酸下调。本研究可为河北省特色鸡蛋品牌建设与产地溯源提供数据支撑。
关键词： 蛋黄 代谢组学 超高效液相色谱-串联质谱 气相色谱 京都基因与基因组百科全书通路分析
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小麦PHY基因家族鉴定及热胁迫下表达分析
《中国农业科技导报(中英文) 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：植物光敏色素（phytochrome, PHY）不仅是光感受器接收光信号，还能够作为温度传感器响应环境温度的变化。为鉴定小麦PHY基因，采用生物信息学方法在小麦全基因组中进行鉴定，并对其理化性质、系统进化、基因结构、蛋白保守结构域、启动子顺式作用元件和基因表达特性等进行综合分析。结果表明，在小麦全基因组中共鉴定出9个TaPHY基因，随机分布在小麦6条染色体上；亚细胞定位预测这些蛋白均定位于细胞核内。系统进化分析将这9个TaPHY基因划分成3个亚类，同一亚类基因的结构和蛋白保守结构域相似度较高，推测其功能相似。顺式作用元件分析显示，TaPHY基因启动子区域存在多种光响应、激素响应顺式作用元件。此外，组织表达分析发现，不同TaPHY基因的表达丰度存在显著差异。结合耐热筛选和荧光定量检测发现，在热胁迫诱导下TaPHYA1和TaPHYC2的表达量先下调后上调，其他基因则呈现不同程度的下调表达趋势，推断TaPHY基因可能参与调控小麦耐热性。相关性分析表明，在耐热材料1-2-3中，TaPHYA3的表达与H2O2含量呈显著负相关；TaPHYC1的表达与超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活性呈极显著正相关；TaPHYC3的表达与SOD活性呈显著正相关。上述研究结果为深入解析TaPHY参与热胁迫响应机制提供了试验依据，也为小麦耐热品系筛选提供了重要功能基因资源。
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氮肥与生长调节剂对猫尾草春季分蘖生殖转化的影响
《中国草地学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：以岷山猫尾草为研究对象,通过田间施氮与叶面喷施生长调节剂,研究猫尾草春季分蘖茎尖内源激素含量变化及其对生殖转化的影响.结果表明:猫尾草春季分蘖生殖转化的关键期为3叶龄,分蘖形成初期,茎尖生长素与脱落酸含量相对较低且稳定,但赤霉素含量随叶龄增长快速上升,细胞分裂素含量明显降低.茎尖内源激素对猫尾草春季分蘖生殖转化有重要影响,赤霉素和细胞分裂素配施氮肥可有效提高春季分蘖茎尖活性赤霉素与细胞分裂素含量,其中,20 mg/L赤霉素配施40mg/L 细胞分裂素,以及20 mg/L赤霉素+80 mg/L细胞分裂素+90 kg/hm2氮肥配施,均可显著增加茎尖活性激素含量.另外,氮肥与生长调节剂配施可以显著增加茎尖活性赤霉素GA3含量,提高春季分蘖生殖转化率,其中,施氮180 kg/hm2+40 mg/L赤霉素+40 mg/L细胞分裂素配施对猫尾草春季分蘖生殖转化的调控效果显著.综上,氮肥与生长调节剂合理配施可显著增加猫尾草茎尖活性激素含量,有效提高春季分蘖生殖转化率.
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基于结构光反射成像和YOLO v7-CA的柑橘早期腐烂检测方法
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：由于早腐区域在水果表面难以用肉眼直接观测,检测由真菌感染引起的柑橘早期腐烂成为柑橘产业面临的主要难题.为此开发一种基于可见LED结构光源的结构光反射成像系统,并提出结合螺旋相位变换(SPT)的解调方法.在解调原始图像过程中,使用3种不同的解调方法(三步相移法、二相SPT和一相SPT).通过解调相移模式图像,可以得到直流分量(DC)和交流分量(AC)图像.与DC图像相比,AC图像和比值(RT)图像(AC/DC)可以清晰地显示早腐区域.在实际检测中,果梗会被误判为腐烂区域.针对柑橘早腐区域和果梗之间存在易误判的问题,提出一种基于YOLO v7的改进模型(YOLO v7-CA),即在YOLO v7模型骨干网络中引入坐标注意力机制(Coordinate attention,CA),从而提高模型对早腐区域的关注度.YOLO v7-CA模型结合二相螺旋相位变换(SPT)下的RT图像对柑橘早腐区域和果梗取得较好的检测结果.采用不同年份的早腐柑橘进行试验,检测精度达到98.5%.该研究为柑橘早期腐果检测提供了参考.
关键词： 柑橘 早期腐烂 结构光反射成像 YOLO v7 CA
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小麦籽粒类胡萝卜素含量近红外快速检测
《麦类作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：小麦籽粒类胡萝卜素含量关系到小麦制品的颜色外观和商品价值,是小麦育种过程中的重要指标之一.目前检测小麦籽粒类胡萝卜素含量的方法主要有紫外分光光度法、薄层色谱法、高效液相色谱法等化学方法,成本高且耗时耗力.为实现小麦籽粒类胡萝卜素含量的快速无损预测,将近红外光谱技术与化学计量技术相结合,利用留出法(hold-out method,HOM)、K折交叉验证(K-fold cross-validation,KFCV)和时间序列划分(time series split,TSS)3 种样本集划分方法,Savitzky-Golay 平滑(Savitzky-Golay smoothing,SG)、多元散射校正(multivariate scatter correction,MSC)、标准正态变量变换(standard normal variable trans-formation,SNV)和趋势校正(trend correction,TC)4种光谱预处理方法,方差阈值特征选择(variance thresh-old feature selection,VTFS)、SelectKBest 特征选择(SelectKBest feature selection,SKB)、递归特征消除(re-cursive feature elimination,RFE)分别与主成分分析(PCA)算法融合的3种特征选择方法,建立偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)、支持向量机回归(support vector machine regression,SVR)、梯度提升回归(gradient boosting regression,GBR)三种模型,比较分析了不同模型预测精度.结果表明,样本集最佳划分方法为留出法,光谱最佳预处理方法为SG预处理,最佳特征选择方法为PCA-SKB,最优模型为PCA-SKB-GBR,校正集和预测集决定系数R2分别为0.99和0.89,均方根误差RMSE分别为0.03和0.34μg·g-1,剩余预测偏差RPD为3.01.因此,基于留出法划分样本集、SG光谱预处理和PCA-SKB特征选择方法,建立PCA-SKB-GBR模型,可实现小麦籽粒类胡萝卜素含量快速高效预测.
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碳碳双键调控植物油基控释肥膜材性能的机制
《植物营养与肥料学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：[目的]植物油碳碳双键是形成羟基的前体,探究不同植物油中的碳碳双键对多元醇理化性质的影响,并通过表征测试以其合成的多元醇制备的聚氨酯包膜的结构和性能,来表征碳碳双键、多元醇理化性质和聚氨酯包膜性能之间的关联性,从而揭示碳碳双键对于包膜性能的调控机制.[方法]供试原始材料为亚麻籽油(LO)、大豆油(SO)、橄榄油(OO)和棕榈油(PO),采用环氧开环法合成了 4 种植物油多元醇,依次标记为LOP、SOP、OOP、POP;在包衣机内将上述多元醇与异氰酸酯在尿素颗粒表面进行原位固化成膜(分别记为LPU、SPU、OPU和PPU),制备了 4 种植物油基包膜尿素,分别标记为LPCU、SPCU、OPCU、PPCU.分析了植物油多元醇的羟值、酸值、黏度等指标,借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法,表征了多元醇及膜材微观结构.采用水泡法和土培法测试了包膜尿素的氮素累积释放率.最后,采用LPCU进行了快菜盆栽试验.[结果]LO、SO、OO和PO的C=C数量分别为5.71、4.26、4.29 和 1.97,改性后,4 个产物的FTIR均显示出 3500 cm-1 附近的羟基伸缩振动峰和1H NMR在3.60 ppm处与羟基相邻的亚甲基质子峰,表明成功合成了 4 种植物油多元醇.LOP、SOP、OOP、POP的羟值依次为 194、137、141、132 KOH mg/g,官能度分别为 4.4、3.6、3.8、2.6,黏度分别为 1431、2016、2858、746 mPa·s.植物油多元醇与异氰酸酯反应生成的聚氨酯膜在 1250~1000 cm-1 的C―O伸缩振动峰表现出明显的差异,LPU、SPU、OPU、PPU 4 个膜中C―O拟合峰面积百分比分别为 18.15%、15.43%、11.03%和10.70%,而C=O拟合峰面积百分比分别为 4.20%、4.15%、3.53%和 3.46%.以上 4 个膜材制备的包膜尿素LPCU、SPCU、OPCU和PPCU的初始释放率分别为 1.7%、1.9%、1.0%和 2.4%,均低于 2.5%,表明包膜均匀完整,养分释放期依次为 56、35、35、14 天,只有PPCU控释性能未达到要求.盆栽试验结果表明,相较于施 3g尿素,施植物油基包膜尿素LPCU 2.17 g(减氮 30%)不减产.[结论]植物油中的碳碳双键含量和位置,影响着改性后植物油多元醇的理化性质以及形成的聚氨酯膜的结构和功能,共轭三烯烃、双烯烃碳碳双键含量高的植物油改性后的羟值高,接枝羟基后制备的控释膜材交联密度高,包膜尿素控释效果好.但是能够形成优质膜材的植物油碳碳双键数量的低限,以及不同位置碳碳双键的数量低限还需要研究.同时,提高改性植物油羟值的工艺也还需进一步探索.
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