科研产出
水稻黄绿叶突变体w08(YGL)基因精细定位与功能分析
《科学通报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：水稻黄绿叶突变会显著影响水稻产量和稻米品质.研究黄绿叶突变体叶绿素变化机理对选育高光效品种,促进水稻增产具有重要意义.本研究以甲基磺酸乙酯（ethylmethylsulfone, EMS）诱变处理粳稻云引（YY）后发现的一个黄绿叶突变体w08（YGL）为材料,研究叶色突变对主要农艺性状、叶绿素含量、光合参数变化、水稻生理及亚显微结构的影响,并对该突变性状进行遗传分析、基因定位和功能验证.研究表明,突变体全生育期均表现为黄绿色.与野生型云引（YY）相比,突变体w08单株有效穗、结实率、千粒重分别降低46.7%、50.1%和18.3%,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量分别下降41.2%、98.7%、17.5%.光合速率检测结果表明,突变体净光合速率（Pn）显著降低,而细胞间CO2（Ci）显著增加.对叶片叶绿体进行超微结构电子显微镜观察,结果发现,叶绿体内的类囊体基粒片层数目在突变体中明显减少.遗传分析结果表明,突变体黄绿叶性状为单基因遗传,受一对隐性核基因控制.利用突变体与雷蒙特（Lemont）杂交构建F2遗传群体,将该基因定位在10号染色体长臂GL8和T258两个标记之间,物理距离为60.2 kb,该区间包含14个候选基因.基因测序发现,该区间内的编码叶绿素酸酯氧化酶1（chlorophyllide a oxygenase1）蛋白的候选基因OsCAO1编码区CDS序列第957位碱基发生突变,形成一个终止密码子,使蛋白翻译提前终止.通过构建过表达和敲除载体进行转基因功能验证,进一步证实了OsCAO1基因功能.分析突变体中的激素含量和分蘖调控相关基因的表达,结果表明,突变体中水稻分蘖相关基因表达水平明显下降,生长素合成基因表达水平显著提高,水稻分蘖芽的生长素含量显著提高,从而证实OsCAO1基因突变抑制了水稻分蘖生长,使单株有效穗显著减少.
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基于YOLO v5和多源数据集的水稻主要害虫识别方法
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对水稻稻纵卷叶螟和二化螟成虫图像识别中自动化程度较低的问题,引入目标检测算法YOLO v5对监测设备和诱捕器上的稻纵卷叶螟和二化螟成虫进行识别与计数.依据稻纵卷叶螟和二化螟的生物习性,采用自主研发的水稻害虫诱集与拍摄监测装置,自动获取稻纵卷叶螟和二化螟成虫图像,并与三角形诱捕器和虫情测报灯诱捕拍摄的稻纵卷叶螟和二化螟成虫图像共同构建水稻害虫图像数据集;采用左右翻转、增加对比度、上下翻转的方式增强图像数据集;对比了不同训练模型对三角形诱捕器和监测设备诱捕拍摄的水稻害虫图像的检测性能,并对比稻纵卷叶螟成虫不同训练样本量对识别结果的影响,用精确率、召回率、F1值、平均精度评估各模型的差异.测试结果表明,测试集图像为三角形诱捕器和监测设备诱捕拍摄虫害图像时,稻纵卷叶螟识别的精确率和召回率分别达到91.67%和98.30%,F1值达到94.87%,二化螟识别的精确率和召回率分别达到93.39%和98.48%,F1值达到95.87%.不同采样背景、设备构建的多源水稻害虫图像数据集可以提高模型对水稻害虫识别的准确性.基于YOLO v5算法设计的水稻害虫识别计数模型能够达到较高的识别准确率,可以用于稻纵卷叶螟和二化螟成虫的田间种群监测.
关键词： 水稻 稻纵卷叶螟 二化螟 深度学习 YOLO v5 自动识别
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基于生物脱腥的扇贝挥发性风味成分解析
《中国食品学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：目的:解析扇贝微生物发酵对其主要挥发性风味成分的影响,阐明生物脱腥作用机制.方法:结合臭氧减菌预处理,分别采用单菌(乳杆菌RP38)和混菌(乳杆菌RP38+酿酒酵母JJ4)对扇贝进行生物脱腥,顶空固相微萃取与气-质谱联用(HS-SPME-GC-MS)法解析挥发性风味成分,通过多元统计学方法及相对气味活度值(ROAV)法明确生物脱腥扇贝的主体风味活性成分.结果:臭氧处理使菌落总数降低约1个数量级,减少48.4%的挥发性盐基氮(TVB-N),对风味影响不大.扇贝生物脱腥前、后的差异风味由醛类和醇类物质构建,生物发酵主要降解低级饱和醛类和烯炔类,增加不饱和脂肪醛、醇类和酮类物质.主成分分析显示:单菌发酵特征产物为正庚醇、红没药醇和(2E)-2-壬醛等,混菌发酵特征产物为1-戊醇、苯甲醛、反-2-辛烯醛和新铃兰醛等,混菌发酵带来更丰富多样的挥发性风味成分.ROAV分析表明:扇贝主体挥发性风味活性成分是正辛醛、(2E)-2-壬醛、壬醛、1-壬醇、庚醛和癸醛,正庚醇、2-壬酮、(2Z)-2-庚烯醛和反-2-辛烯醛是生物脱腥后风味的重要修饰成分.结论:臭氧处理能较好地保持扇贝鲜度;生物脱腥主要通过降解腥味特征的低级醛类物质,生成清新特征的不饱和醛类和醇类成分;混菌发酵可实现脱腥增效.
关键词： 扇贝 生物脱腥 挥发性成分 相对气味活度值 气-质谱联用 臭氧处理
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质子转移反应-飞行时间质谱法鉴定6种家畜原乳气味物质及特征分析
《分析化学 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：家畜乳气味物质主要包括酸类、酯类、酮类、醛类和烷烃类等,但原乳气味物质的具体构成可能与物种、饲草料及代谢异常等复杂因素有关.本研究采集蒙古马、双峰驼、荷斯坦牛、萨能山羊、麦洼牦牛和摩拉水牛6种原乳样品共53份,用质子转移反应-飞行时间质谱检测鉴定乳的气味物质,进行多变量统计分析观察6种原乳以其气味物质自然聚类的特征.构建SIMCA和PCA-Class判别模型,评价气味鉴定家畜原乳物种、地区(地方品种)真实性的可行性.在蒙古马、双峰驼、荷斯坦牛、萨能山羊、麦洼牦牛和摩拉水牛乳中分别鉴定出27、23、16、21、21和18种气味物质,主要为酮类、酸类、醛类、醇类和含硫化合物等.多变量统计分析结果表明,6种家畜原乳以物种聚类,并且距离符合物种分类学规律,蒙古马乳和双峰驼乳均以产地分开聚类,同产地阿拉善驼和新疆驼乳聚类分离,但不影响地区聚类.对6种家畜原乳物种来源的判别,SIMCA和PCA-Class模型外部验证正确率分别为92.72% 和98.38%;对不同地区和品种的蒙古马乳和双峰驼乳外部验证准确率大于83.00%.本研究结果表明,原乳气味质谱指纹建模可用于判别物种、地区/地方品种,为家畜乳物种、地区/地方品种的真实性判别提供新的策略和方法.
关键词： 原乳 质子转移反应-飞行时间质谱 气味物质 主成分分析 偏最小二乘判别 软独立建模分类
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基于GC-Cascade R-CNN的梨叶病斑计数方法
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高梨叶片病害发生程度诊断的效率和准确性,本文提出基于全局上下文级联R-CNN网络(Global context Cascade R-CNN,GC-Cascade R-CNN)的梨叶病斑计数方法.模型的主干特征提取网络嵌入全局上下文模块(Global context feature model,GC-Model),建立有效的长距离和通道依赖,增强目标特征信息.引人特征金字塔网络(Feature pyramid network,FPN)融合浅层细节特征和深层丰富语义特征.使用ROI Align替换ROI Pooling进行区域特征聚集,增强目标特征表达.最后利用多层级联网络对目标区域进行边框回归和分类,完成病斑计数任务.在梨叶病斑图像测试中,模型的各类病斑平均精确率均值(Mean average precision,mAP)达89.4%,检测单幅图像平均耗时为0.347 s.结果表明,模型能够有效地从梨叶片病害图像中检测出多类病斑目标,尤其对叶片炭疽病斑检测效果提升显著;不同种类梨叶片病害病斑计数值与真实值回归实验决定系数R2均大于0.92,表明模型病斑计数准确率较高.
关键词： 梨树叶片 病斑计数 级联网络 全局上下文特征 注意力机制 小目标检测
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水稻OsSH3P2短肽多克隆抗体的制备和鉴定
《科学通报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：特异性抗体的成功制备是研究蛋白功能的重要环节,目前短肽抗体制备技术在动物中的应用 日益成熟,然而该项技术在植物中的应用甚少.本研究通过分析水稻OsSH3P2蛋白的抗原表位、亲水性以及同源蛋白氨基酸序列,同时利用RoseTTAFold系统进行蛋白模型预测.选取了3条序列特异、亲水性高、具有抗原表位和不同肽链结构的氨基酸序列,通过人工合成短肽抗原、偶联KLH载体蛋白后,免疫新西兰大白兔制备得到相应多克隆抗体.经酶联免疫吸附测定检测获得了3份Anti-OsSH3P2-1#、Anti-OsSH3P2-2#、Anti-OsSH3P2-3#高效价短肽多克隆抗体血清.用免疫印迹(Western blotting)方法对OsSH3P2原核重组蛋白和植株内源的OsSH3P2蛋白进行检测,以进一步确定短肽抗体的特异性.结果显示,由不含α-螺旋和β-折叠结构的肽段作为抗原,免疫制得的Anti-OsSH3P2-1#短肽多克隆抗体能有效识别OsSH3P2蛋白,且不受同源蛋白干扰,说明该抗体具有较高的免疫特异性.OsSH3P2短肽多克隆抗体的成功制备,为进一步挖掘OsSH3P2生物学功能奠定基础,且为植物短肽抗体制备提供新的思路.
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水化氯铝酸钙与传统钝化剂降低土壤镉生态及健康风险的对比研究
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对红壤、棕壤、褐土、黑土4种中国典型的Cd污染土壤，应用Ca（OH）2、Ca（H2PO4）2以及层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxides,LDHs）、水化氯铝酸钙（Ca Al-Cl LDH）开展钝化修复，并从土壤Cd的生态风险和健康风险角度进行修复效果对比研究。分析钝化剂对土壤p H值、土壤Cd的赋存形态以及土壤Cd直接经口摄入的生物可给性的影响，并对修复机理进行深入探究。结果表明，在Ca（OH）2、Ca（H2PO4）2和Ca Al-Cl LDH各自相对最优施用量下，3种钝化剂均可显著降低土壤Cd的活性系数（P＜0.05），平均降幅分别为16.1%、56.9%和29.2%，可降低土壤Cd的作物吸收量及Cd对周边生态环境的风险。此外，施用Ca Al-Cl LDH能显著且更为有效地降低土壤Cd的生物可给性（P＜0.05）及Cd对人体的健康风险，在胃和小肠阶段的平均降幅为19.2%和33.0%，其中胃阶段分别达到施用Ca（OH）2和Ca（H2PO4）2的3.11和1.99倍，小肠阶段为5.99和2.72倍。该研究为Cd污染土壤钝化修复剂的开发、改进和选择提供了科学依据和参考。
关键词： 土壤 污染 修复 镉 层状双金属氢氧化物 赋存形态 生物可给性
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Fe2O3-TiO2/UV/O3+PSAF协同处理猪场废水效果及其除碳脱氮机制
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现低碳高氨氮猪场废水深度除碳脱氮,该研究提出了 Fe2O3-TiO2/UV/O3+PSAF组合处理工艺技术。应用响应面法确立了组合工艺的最优工况条件,采用三维荧光和紫外-可见吸收光谱分析了有机物的荧光和分子结构变化特征,并结合碳、氮形态变化探明了其协同处理特性及除碳脱氮机制。结果表明,Fe2O3-TiO2投加量为1.06 g/L、O3流量为3.02 g/h、曝气时间为90.75 min、聚硅酸铝铁（PSAF）用量为833.29 mg/L,COD及NH3-N去除效果最好,试验值与预测值偏差0.75%和0.56%,拟合性良好;组合工艺对猪场废水中的溶解性微生物代谢产物和类腐殖质处理效果显著,溶解性有机碳和总溶解性氮去除率分别达77.7%和82.6%,协同因子分别为1.11和1.50。其中,Fe2O3-TiO2/UV/O3对类腐殖质削减效果显著,O3和·OH协同氧化类腐殖质、NH3-N为小分子物质、NO3--N和N2 （N2转化率达39.71%）,提高了富氧官能团的数量,促进了氮素的转化和矿化,利于PSAF对小分子物质和NO3--N等污染物的去除,组合工艺协同互补作用明显。研究结果为深度处理低碳高氨氮有机废水提供一种新思路。
关键词： 废水 猪场 光催化臭氧氧化 混凝 3DEEMs UV-Vis DOC TDN DOM
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福州3个鲜食橄榄品种(系)的果实品质特征与香气组分分析
《食品科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究鲜食橄榄的果实品质特征和香气组分,为橄榄鲜食品质性状育种提供理论基础。以福建福州主栽的鲜食橄榄品种(系)‘灵峰’、‘闽清2号’和‘清榄1号’为材料,对其果实品质指标和香气组分进行研究和综合评价。结果发现,鲜食橄榄品种(系)间的果实总酸、总糖、总多酚、粗多糖、可溶性固形物等12项品质指标存在显著差异,基于固酸比和糖酸比评价其品质优劣排序依次为‘灵峰’>‘闽清2号’>‘清榄1号’;基于品质指标利用主成分分析法共提取2个主成分,建立的鲜食橄榄果实品质特征评价模型为f_(品质)=0.686f_1+0.314f_2,品质特征综合排名由高到低依次为‘灵峰’>‘清榄1号’>‘闽清2号’。基于香气组分分析从鲜食橄榄果实中检测出35种香气物质,以烯烃类为主,还有少量醇类、酚类、酯类和其他化合物,且所有品种(系)均包含较高含量的石竹烯;其香气物质可归为2类主成分,综合评价模型为F_(香气)=0.597F_1+0.403F_2,香气风味优劣综合排序为‘清榄1号’>‘闽清2号’>‘灵峰’。根据系统聚类结果,‘灵峰’与‘清榄1号’的品质特征较为一致,而‘闽清2号’与‘清榄1号’的香气物质组分相似度更高。研究结果表明,鲜食橄榄品种(系)间的果实品质特征和香气组分差异较大,其鲜食品质的准确评价需充分结合模型评估和感官评定;此外,烯烃类化合物是构成橄榄香气组分骨架的主要物质,其中石竹烯可能是鲜食橄榄特征香气的重要成分之一。研究结果为鲜食橄榄产业的发展提供科学参考。
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