科研产出
微波土壤消毒技术与装备研究进展
2025
摘要：土壤消毒是防治土传病虫害的有效措施，但传统化学方法存在生态环境与健康风险，亟需推动绿色物理防控技术发展。该研究系统综述了微波土壤消毒技术的研究进展，此技术通过微波辐射的热/非热效应协同作用实现土壤害虫及病原菌灭活，具有环保优势。该研究首先分析了不同频段（915、2450 MHz）微波的穿透特性及其在深层/浅层消毒中的应用差异；进而从微波-土壤互作机制角度，总结了工作参数（频率、功率等）与土壤物理特性对电磁场分布及消毒效果的影响规律，阐述了微波处理对土壤理化性质和微生物群落的调控效应。在装备研发方面，详细对比了国内外微波消毒设备的核心部件技术差异，指出中国在高功率微波发生器、智能控制系统等关键部件上的技术短板。针对当前存在的能效转化率低、深层消毒不均、生态安全性评估不足等瓶颈问题，提出未来应重点突破的研究方向：1）微波-土壤相互作用机理与非热效应机制研究；2）深层均匀高效消毒与能效优化技术研究；3）高功率微波发生器等核心部件与智能化控制系统研发。该文为微波土壤消毒技术的优化升级提供了理论参考和技术路线指引。
关键词： 农业机械 土壤消毒 土传病虫害 微波处理技术 绿色防控
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青花菜新品种碧绿163的选育
《中国蔬菜 》 2025 北大核心
摘要：碧绿163是以细胞质雄性不育系CMS02为母本，以DH系06为父本配制而成的青花菜一代杂种。中熟，定植至采收约75 d（天），生长势强，叶色深绿；花球紧实、近半圆球形、绿色，花蕾粒细，低温不变紫；单球质量约0.45 kg,VC含量1 035 mg·kg-1（FW），蛋白质含量3.38%，钙、钾、镁、铁、锰、锌含量分别为450.3、2 597.8、221.7、5.12、1.99、4.76 mg·kg-1（FW），田间对病毒病和黑腐病的抗性与对照优秀和耐寒优秀相当，产量约为1 300 kg·（667 m2）-1，适合北京、河南、河北、江西等地秋季栽培。
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桃骨干亲本'Okubo'与'Legrand'全基因组组装与分析
《农业生物技术学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：桃(Prunus persica)是蔷薇科果树遗传学和基因组学研究的模式植物之一。我国是桃的原产地，拥有最为丰富的桃种质资源。骨干亲本在育种中起着重要作用，其基因组序列可为优异性状形成的遗传机制的解析奠定基础。为了解桃骨干亲本基因组基本信息，本研究对千余份桃品种资源系谱记录进行分析，明确了日本品种'Okubo'('大久保')与美国品种'Legrand'('丽格兰特')是重要的骨干亲本，展示了其品种间传代关系；通过Oxford Nanopore Technologies (ONT)三代结合Illumina二代测序技术进行测序和组装，获得'Okubo'和'Legrand'基因组Okubo v1.0和Legrand v1.0，大小分别约为238.19和238.57 Mb,Contig N50分别为9.95和14.97 Mb，染色体挂载率分别为99.71%和99.32%,GC含量分别为37.55%和37.57%；基因组质量评估值基准通用单拷贝直系同源基因(benchmarking universal single-copy orthologs, BUSCO)都为98.8%，长末端重复组装指数(long terminal repeat assembly index, LAI)值分别为29.13和27.46，二代序列比对率分别为99.30%与99.85%。通过基因组重复元件注释，Okubo v1.0和Legrand v1.0分别共鉴定出重复序列为47.01%和52.15%，其中逆转录元件分别占20.20%和18.95%,DNA转座子分别占11.73%与11.75%；采用从头预测、同源比对和转录组数据相结合的策略，分别注释出23 503和22 062个基因，其中81.04%和81.03%有功能注释。比较基因组学分析发现，Okubo v1.0和Legrand v1.0与参考基因组Lovell v2.0的共线性比例分别为91.83%和89.36%，变异区分别为20.71与16.36 Mb，分别包含2 319和1 493个基因，这些基因主要涉及结合作用、催化活性和代谢过程等方面的功能。本研究通过系谱分析鉴定了桃骨干亲本，并将其中2个重要品种进行了基因组深度测序、高质量基因组组装、基因注释和与参考基因组比较基因组学研究，为桃物种泛基因组学研究提供骨架基因组，有利于促进多种重要农艺性状遗传解析和改良及蔷薇科家族比较基因组研究。
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昆虫感觉神经元膜蛋白(SNMPs)功能研究进展
《昆虫学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane proteins, SNMPs)是一类在昆虫中特有的膜蛋白，一般具有2个典型的跨膜结构域，也是CD36家族的重要成员之一。目前，昆虫SNMPs已扩展了5个亚家族类型，即SNMP1, SNMP2, SNMP3, SNMP4和SNMP5,分别在不同昆虫种中表现出不同的表达模式。在昆虫触角和嗅觉感觉神经元(olfactory sensory neurons, OSNs)中表达的SNMP1亚家族基因被广泛研究，已在不同昆虫中证实SNMP1在昆虫信息素感知中发挥重要作用；SNMP2亚家族基因广泛的表达模式也暗示了其在嗅觉和味觉中发挥作用；在鳞翅目(Lepidoptera)昆虫中肠中特异性表达的SNMP3亚家族基因，可能在昆虫消化和免疫等方面发挥功能；对于鞘翅目(Coleoptera)昆虫特有的SNMP4和SNMP5亚族基因，可能参与昆虫更多生命活动。过去几十年，尽管SNMPs在昆虫嗅觉系统中起着至关重要的作用，但SNMP1与其他受体蛋白的作用机制仍不明确。此外，对于其他SNMPs亚家族成员的具体功能和作用机制，尤其是在非模式昆虫中的研究仍然有限。本文总结和讨论了SNMPs各亚家族基因的多样化表达模式，SNMPs可能在昆虫生理活动中发挥的多种生理和生物学功能，以及分子生物学、分子遗传学、异源细胞表达系统、酵母双杂交等方法和技术在当前昆虫SNMPs功能研究中的应用，为今后昆虫SNMPs功能研究提供参考。最后，提出了如下研究重点展望：(1)深入开展SNMP1与昆虫信息素的关系的研究有助于开发新型信息素诱捕剂的应用；(2)未来利用人工智能和蛋白结构解析有助于揭示SNMPs与其他受体蛋白互作参与气味识别的机制；(3)进一步开展昆虫SNMPs其他亚家族在味觉、消化、免疫以及生存发展等方面的研究，有助于我们深入理解昆虫的基本生物学特性，还可能为害虫管理提供新的策略和方法。
关键词： 昆虫 感觉神经元膜蛋白 表达模式 蛋白结构 气味识别
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萝卜NWB-CMS育性恢复基因的遗传分析及初步定位
《园艺学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：萝卜（Raphanus sativus L.）NWB细胞质雄性不育NWB-CMS是一种不同于Ogura-CMS的不育源，目前已经广泛应用于萝卜杂交育种。以10份东亚大长萝卜（R. sativus var. hortensis L.）和6份欧洲小萝卜（R. sativus var. sativus L.）为父本，对NWB-CMS进行遗传测试，解析NWB-CMS育性恢复的遗传规律，并在此基础上对育性恢复基因进行初步定位。结果表明，欧洲小萝卜普遍能够恢复NWB-CMS的育性，且不同品种包含的育性恢复基因数量不同，至少存在3个育性恢复基因。其中恢复系“KP”的育性恢复受两对显性上位性主基因加微效基因控制。利用混合群体分离分析，将育性恢复基因定位在Chr1:32.5～33.7 Mb(Rfn1.1)、Chr 9:12.2～13.3 Mb(Rfn9.1)和Chr4:16.7～18.6 Mb(Rfn4.1)、31.9～33.1Mb(Rfn4.2)、34.3～37.9 Mb(Rfn4.3)范围内。对Rfn4位点进一步定位和分析发现，3个定位区间之间可能存在染色体大片段重复和倒位等结构变异。针对该位点开发的Rf-118等分子标记可用于雄性不育系的辅助选育和辅助追踪Rfn4位点，便于筛选和定位其他育性恢复基因位点。
关键词： 萝卜 NWB细胞质雄性不育 育性恢复 基因定位
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基于多指标分析的小麦芽苗期耐盐性综合评价
《山东农业科学 》 2025
摘要：芽苗期耐盐性评价是筛选小麦耐盐种质材料的重要基础。本试验以8个小麦品种为材料，测定其具有代表性的14项芽苗期指标，并基于耐盐系数对其进行主成分分析，根据特征值>1的原则提取出苗期生物量及根系特征主成分、芽苗期表型特征主成分、细胞膜稳定性主成分及根部K+流速状态主成分，该4项综合指标的累计贡献率达80.896%,涵盖了绝大多数指标信息。通过各指标载荷值可知，小麦胚芽长及苗期根鲜重、相对电导率和根部K+平均流速可作为小麦芽苗期耐盐性鉴定主要指标。同时通过隶属函数值对8个小麦品种芽苗期的耐盐性进行排序，依次为冀麦32>德抗961>京411>晋麦47>3D232>薛早>河农6425>中国春。该结论可为这些品种在耐盐性小麦品种选育及其耐盐机理分析中的应用提供重要参考。
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京津冀地区设施蔬菜土壤镉累积风险与粪肥镉输入阈值研究
《中国农业气象 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：设施蔬菜土壤中重金属过量累积，影响生态环境与农产品质量安全。为明确遏制设施农业土壤中重金属过量积累的输入阈值，本文通过野外调查采样与文献数据收集，分析2023年京津冀地区设施蔬菜土壤和粪肥中6类重金属铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）和铅（Pb）的含量状况；基于2005-2025年京津冀畜禽粪肥相关文献，明确常见设施叶类和瓜果类蔬菜种植中粪肥重金属Cd的输入阈值，以期为减少设施蔬菜种植中土壤重金属积累提供参考。结果表明：（1）京津冀地区设施蔬菜土壤中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb平均含量分别为74.4、26.6、26.8、97.7、0.3和21.3mg·kg-1，均未超过国家标准（GB 15618-1995）规定的背景值。土壤重金属累积指数≥1时，镉含量超过背景值样本量占所有取样点的61.4%；土壤重金属累积指数≥2时，镉含量超过背景值的点位占比为10.0%，远高于其他5种重金属的金属累积指数，表明该种植区土壤重金属Cd累积最严重。（2）设施蔬菜种植中施用粪肥的重金属Cr、Ni、Cu、Zn和Pb含量均超过农业行业标准（NY 525-2021）规定的标准值，镉含量未超过相应标准值。（3）基于2005-2025年京津冀地区设施蔬菜中施用粪肥中关于重金属Cd的相关文献显示，随着设施种植年限增加，粪肥中Cd含量显著降低，由8.2mg·kg-1降到0.5mg·kg-1，表明粪肥中Cd含量得到良好的控制。以京津冀地区叶类蔬菜白菜和芝麻菜为代表，当粪肥施用量为15000kg·hm-2时，粪肥中重金属控制阈值分别是0.240mg·kg-1和0.378mg·kg-1；瓜果类蔬菜以黄瓜为代表，基于环境容量控制，明确了不同粪肥施用量及施用年限下重金属Cd输入阈值，土壤污染等级在清洁水平，粪肥施用量为15000kg·hm-2时，Cd在施用年限为20a、30a和50a输入阈值为0.60、0.40和0.24mg·kg-1，即低于该阈值情况下粪肥连续施用20a、30a和50a可保证不超过其管控目标值。研究结果可为京津冀地区设施蔬菜土壤重金属源头管控提供重要参考。
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北京市昌平区农田土壤重金属健康风险评估及来源解析
《农业环境科学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为构建地区土壤环境质量监测网络，提升土壤质量监管能力，突破农业健康发展的瓶颈约束，把控农田污染影响，推动农业绿色可持续发展，本研究于2018—2022年对北京市昌平区64个采样点采集土壤表层样本320份，监测土壤中8种重金属元素（Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn）含量。采用单因子指数（Pi）法、内梅罗综合指数（P）法以及潜在生态风险指数（RI）法对区域内土壤环境质量进行评价，并结合UNMIX溯源模型解析研究区土壤重金属来源。结果显示：研究区重金属潜在生态风险低，但个别重金属存在富集现象，Hg、Cr、Zn的平均含量达到地区背景值的2.4、1.9、1.7倍；研究区重金属来源主要有工业源、母质源、农业源以及交通源，各部分整体占比分别为40%、39%、10%和11%;Cd与Cu、Zn这3类重金属元素在来源、迁移途径中可能存在协同作用。研究表明，不合理的农业活动和大流量的交通运输活动影响了研究区重金属富集特征。
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基于地理过程的土壤侵蚀分区模型构建与应用
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤侵蚀分区对指导侵蚀治理具有重要作用,传统基于区域多元变量单时间截面特征的土壤侵蚀分区仅刻画某个时间截面状态,不能揭示其变化过程,难以指导土壤侵蚀分区治理.为揭示土壤侵蚀过程与演变规律,提升分区结果的准确性,该研究构建了一种基于地理过程相似性和异质性的土壤侵蚀分区模型(geographical process regionalization of soil erosion,GPR-SE),用于地理过程特征提取与聚类分区.首先,基于卷积自编码器(convolutional auto-encode,CAE)提取空间特征、长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)捕捉时序特征,融合生成空间时序特征表征地理过程.然后,采用轮廓系数(silhouette index,SiL)和戴维森堡丁指数(davies-bouldin index,DBI)优选K-means、模糊C均值(fuzzy c-means,FCM)和自组织特征映射网络(self-organizing feature map,SOFM)最佳聚类分区方法.最后,以中国东北典型黑土区海伦市为研究区,基于优选的聚类算法,开展了基于GPR-SE的土壤侵蚀过程分区,并利用随机森林(random forest,RF)识别各分区差异的主导因素,量化要素与特征重要性.结果表明:1)当聚类数为5时,K-means算法表现最优,实现了分区结果组间差异最大化与组内差异最小化.2)土壤侵蚀过程因子(降水、温度)是影响GPR-SE分区分异的主导因素,贡献率分别为 25.08%、21.65%,地貌类型(贡献率 14.05%)和土壤侵蚀模数(贡献率 11.95%)次之.3)按照土壤侵蚀过程因子,研究区可分为低降水-中温-中侵蚀区、低降水-低温-轻侵蚀区、低降水-高温-重侵蚀区和低降水-低温-中侵蚀区 4种土壤侵蚀类型区.提出的基于地理过程的土壤侵蚀分区方法,为土壤侵蚀分区治理提供一种可靠思路,具有一定的应用潜力.
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