科研产出
Ⅱ类CRISPR/Cas系统及其在细菌合成生物学中的应用
《畜牧兽医学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：CRISPR/Cas系统是一种广泛存在于细菌和古细菌中的适应性免疫系统，通过RNA介导的核酸内切酶靶向识别并切割特定的核酸片段，以抵御外来核酸入侵。根据效应蛋白复合物的组成不同，CRISPR/Cas系统可分为两大类：Ⅰ类CRISPR/Cas系统利用多个Cas蛋白组成的效应复合物与crRNA共同作用来发挥靶链切割功能，而Ⅱ类CRISPR/Cas系统则由单个多结构域蛋白组成效应子模块。其中，单一组分效应蛋白介导的Ⅱ类CRISPR基因编辑技术相对简便，近年来已被广泛应用于细菌基因表达调控、遗传修饰、代谢途径优化以及病原微生物检测等合成生物学相关领域。根据Cas效应蛋白核酸酶结构域的差异，Ⅱ类系统又可进一步分为Ⅱ型、V型和VI型三个亚型，不同亚型的系统在细菌合成生物学中的应用也存在差异。本文综述了Ⅱ类CRISPR-Cas系统的免疫学机制、分类与特点，及其在工业细菌中的应用现状与最新进展，旨在为未来细菌合成生物学研究中选择、优化和探索更多的CRISPR/Cas系统提供参考。
关键词： CRISPR/Cas系统 细菌 基因编辑 合成生物学 效应蛋白
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葡萄VvWRKY53的分子特性与表达模式分析
《中国农业大学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为探究VvWRKY53生物学功能，以葡萄品种‘无核白’为材料，利用逆转录PCR技术（Reverse transcription-PCR, RT-PCR）成功克隆获得一条CDS长为453 bp的葡萄WRKY53基因。利用生物信息学手段对该基因及其编码蛋白的序列特征进行分析，利用烟草瞬时表达方法对候选蛋白进行亚细胞定位分析，通过实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR, qRT-PCR)技术检测该转录因子在喷施水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）4种激素，几丁质（chitin）和鞭毛蛋白（flg22）2种激发子以及可可毛色二孢菌接种后的表达模式，利用酵母系统确定其转录活性。结果表明：VvWRKY53编码蛋白质分子质量为18.1 ku，理论等电点（pI）为9.67。亚细胞定位结果显示VvWRKY53蛋白定位于烟草细胞核。系统进化树结果表明该转录因子与拟南芥AtWRKY45、AtWRKY75蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明SA、MeJA和ACC喷施‘无核白’葡萄叶片后，VvWRKY53基因的相对表达水平均发生变化；ABA喷施后，该基因相对表达量逐渐上升；chitin和flg22处理均能快速诱导该基因的相对表达。可可毛色二孢菌接种‘夏黑’半木质化枝条后，VvWRKY53基因的相对表达持续上调；在酵母中证实VvWRKY53具有转录激活活性。综上，葡萄转录因子VvWRKY53在可可毛色二孢菌侵染的过程中发挥作用。
关键词： 葡萄 可可毛色二孢 WRKY转录因子 生物信息学分析 基因表达
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不同花球颜色的花椰菜自交系转录组分析
《北方园艺 》 2025 北大核心
摘要：以不同花球颜色的花椰菜高代自交系P535(紫花)和W535(白花)为材料，选取结球期花球组织样本，采用转录组测序分析，研究了2种材料间差异表达基因及作用通路，以期进一步解析花椰菜花球颜色形成的遗传基础。结果表明：P535与W535间存在291个差异表达基因，其中102个基因在P535中表达上调，189个基因P535中表达下调。GO富集分析和KEGG富集分析发现差异表达基因主要集中于黄酮生物合成、类黄酮生物合成、异黄酮合成、花青素合成等通路。对差异表达基因进行同源分析发现13个花青素合成相关基因在P535中显著上调，其中包含一个MYB转录因子BoPAP1,推测是BoPAP1的表达上调进一步促进了花青素合成结构基因的表达，群体基因型鉴定证明了BoPAP1变异与花色变化的相关性。序列分析发现BoPAP1启动子的变异与前人报道变异不同，可能是花椰菜中调控紫色花球建成的新的自然变异。
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基于核心专利识别视角的作物生物育种核心技术研究
《中国农业科技导报(中英文) 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：生物育种是种业创新的核心，是种源核心技术攻关的重要手段。明晰作物生物育种核心技术，对我国战略性部署育种技术研发、破解种源“卡脖子”、实现种业现代化以及建设种业强国具有指导意义。基于Derwent Innovation专利数据库，围绕核心技术特征构建核心特征测度指数，结合专家智慧识别作物生物育种领域核心专利，通过计量分析和文本挖掘，从研发机构、布局区域和技术分布视角分析领域核心专利布局概况，洞察作物生物育种核心技术研发热点和重点演变趋势，经专家研判识别出五大作物生物育种核心技术主题，并结合我国作物生物育种核心技术发展现状，基于转基因技术和基因组编辑技术对我国未来生物育种研发与产业化进行了展望。
关键词： 生物育种 核心专利 熵值法 核心特征测度指数 核心技术 文本挖掘
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无人机撒施装置结构设计与试验
《农机化研究 》 2025 北大核心
摘要：针对作物在生长中后期通过性差和追肥肥效利用率低的问题，以多旋翼无人机作为载体，基于空气力学原理，结合水稻种植和施肥农艺要求，设计了一种适用于无人机搭载的气力式对行精准施肥装置，探索精准对行、变量可控的高效施肥作业新模式。施肥装置可以实现无人机追肥作业的对行变量施肥和排肥量精准调控。为检测无人机施肥装置的作业性能，对不同转速下单个排肥器的排肥稳定性、6行施肥单体的各行一致性和施肥量偏差进行试验研究。结果表明：在转速水平为10～60 r/min条件下，施肥装置行间一致性变异系数最大为3.85%,排肥量稳定性变异系数最大为3.34%;在预设施肥量为250 kg/hm2条件下，施肥量偏差控制在4.32%以下，施肥装置总体稳定性较高，可为无人机撒播装置进一步研究提供参考。
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丘陵山地水稻机械化技术研究现状与展望
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：作为丘陵山地种植历史最久、种植面积最广、产量最高的农作物，水稻耕种收综合机械化水平的提升对于推进整个丘陵山地农业机械化全程全面高质量发展意义重大。该文以丘陵山地水稻机械化关键技术为“切口”，在梳理国内丘陵山地的特征与丘陵山地水稻机械化发展现状的基础上，围绕水稻耕、种、收等主要环节的生产机械化开展技术前沿与态势分析，剖析国内外水稻机械化技术装备研发差距，提出不同环节下国内丘陵山地水稻机械化发展面临的挑战，并展望未来丘陵山地水稻机械化发展态势，以期为推动水稻全程全域生产机械化水平提升、补齐丘陵山地农机化发展短板、建设现代农业强国提供新思路、新方向。研究表明：1)2022年国内丘陵山地水稻耕种收综合机械化率为80.8%，并且在不同的环节间、地区间发展不平衡不充分；2）与先进国家相比，国内的水稻耕种收机械研发与应用起步较晚、基础不牢、产品的综合性能不高，特别是针对丘陵山地的轻量、高效、高稳定性的水稻耕种收机械相对匮乏，发动机高功率低排放设计制造技术、刀具抗损降耗优化设计技术、车架轻量化设计技术等关键技术仍有待进一步攻克；3）轻量化、智能化、绿色化等是未来国内丘陵山地水稻生产作业装备发展方向与趋势。
关键词： 丘陵山地 水稻机械化 关键技术 主要挑战 未来趋势
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杏与扁桃属间远缘杂交后代的SSR标记亲子鉴定
《中国果树 》 2025 北大核心
摘要：杏（Armeniaca vulgaris）与扁桃（Amygdalus communis）进行远缘杂交育种，开放式授粉获得的杂种纯度较低，为了提高育种效率，需要在苗期对杂交子代进行鉴定。以母本为龙王帽、父本不完全确定的3个疑似来源于杏与扁桃远缘杂交的子代个体为对象，选用了15个多态性和扩增效率较高的SSR(Simple Sequence Repeat)位点，通过荧光修饰引物结合毛细管电泳分型技术，对3个亲本和3个子代进行基因分型，并计算了等位基因频率、亲权指数和亲子关系概率（RCP）。结果发现，15个SSR位点在6份材料中共检测到78个等位基因，各位点的等位基因数介于4～7个之间。子代A1和B1与其疑似亲本间的累积RCP值均高于99.99%，并由此断定远缘杂交后代A1是来源于父本蒙特瑞（Monterey）扁桃，而辛普森（Thompson）是子代B1的真实父本。15个位点中子代B2均未出现其假定父本扁桃2号的等位基因，从而排除它们之间有亲缘关系。亲子鉴定结果与聚类分析显示的亲缘关系相符合。另外，通过分析SSR位点的数量与累积RCP值之间的关系发现，基于这些SSR位点对杏与扁桃远缘杂交后代进行亲子鉴定时，需要选用9个以上的位点。此方法可用来鉴定杏与扁桃属间远缘杂交后代的所有个体。
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外源硒代蛋氨酸添加和亏缺灌溉对番茄果实品质的影响
《中国蔬菜 》 2025 北大核心
摘要：为研究外源硒代蛋氨酸添加和亏缺灌溉对番茄果实品质的影响，以京彩8号为试验材料，分析了水分亏缺处理和硒代蛋氨酸添加对成熟番茄果实外观品质、风味品质、单株产量、抗氧化酶活性及相关基因表达的影响。结果表明：在W0(水分充足)条件下，Se1(添加硒代蛋氨酸)处理会显著加深番茄果实颜色，提高CAT活性；增加单株产量、可溶性固形物和VC含量，显著减少可滴定酸含量；在W1(水分亏缺)条件下，Se1(添加硒代蛋氨酸)处理会增加单株产量和果实可溶性固形物含量，显著减少SOD活性，减少VC含量、降低POD和CAT活性；在基因表达层面，参与类胡萝卜素和糖代谢相关基因及抗氧化防御相关基因的表达存在差异。因此，外源硒代蛋氨酸添加不仅有利于提升亏缺灌溉下番茄果实品质，也有助于缓解亏缺灌溉对植株产量的负面作用。
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基于AIC-YOLOv11n模型的砀山梨多表面缺陷检测方法
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对实际应用场景中砀山梨表面缺陷检测实时性要求较高，边缘设备计算能力受限等问题，以提高砀山梨表面缺陷检测精度并对模型进行有效轻量化为前提，该研究提出一种基于改进YOLOv11n的AIC-YOLOv11n模型。首先，在主干网络中引入Adown下采样模块，减少模型浮点计算量和参数量提高网络提取特征能力；其次，使用融合了倒置残差块注意力机制（inverted residual mobile block,iRMB）的C2PSA-iRMB模块替换原主干网络中的C2PSA模块，在保持模型轻量的同时捕捉和利用长距离依赖；然后，将原模型的颈部结构替换为跨尺度特征融合模块（cross-scale feature fusion module, CFFM）融合不同尺度特征以提高模型对小尺度对象的检测能力。试验结果表明，采用AICYOLOv11n模型能够对砀山梨的多种类表面缺陷进行有效检测，在测试集上的精确度为92.5%，召回率为87.5%，平均精度均值mAP0.5和mAP0.50～0.95分别为92.7%和70.5%，相较于原YOLOv11n模型分别提高0.3、5.5、5.1、2.4个百分点；模型浮点计算量为4.3 G，参数量为1.46 M，模型大小为3.11 MB，分别相较于原模型下降31.7%、43.4%、40.5%；最大显存占用量为4.83 GB，帧率为120.1帧/s，计算资源占用少且推理速度满足表面缺陷检测实时性要求。研究结果可为砀山梨表面缺陷在线检测提供模型参考。
关键词： 砀山梨 机器视觉 缺陷检测 YOLOv11 轻量化 注意力机制 模型部署
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