科研产出
H9亚型禽流感病毒mRNA疫苗的构建与效力评价
《畜牧兽医学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：H9亚型禽流感（avian influenza, AI）对养鸡业尤其肉鸡产业危害巨大，灭活疫苗不能有效阻止病毒在鸡上呼吸道感染复制，有必要研究H9亚型禽流感病毒（avian influenza virus, AIV）血凝素（hemagglutinin, HA）基因的mRNA疫苗。参考GenBank 2022年公开的HA基因序列，优化HA全长（HA）和HA胞外区（HAe）序列，连接至pUC57载体构建体外转录模板，经体外转录、加帽、纯化，采用脂质纳米颗粒（Lipid nanoparticles, LNP）包封mRNA,并转染人胚肾细胞（293T）、仓鼠肾细胞（BHK-21）和鸡胚成纤维细胞（DF-1）,Western blot检测HA表达。20只3周龄SPF鸡，随机分成4组，每组5只，分别经腿部肌肉接种0.3 mL PBS、25μg HA mRNA LNP、25μg HAe mRNA LNP和0.3 mL H9亚型AI灭活疫苗。免疫后4周采集血清，检测血凝抑制（hemagglutination inhibition, HI）抗体，每只鸡滴鼻点眼H9N2亚型AIV 0.2 mL(含106.0 EID50),攻毒后5日采集咽喉拭子和外周血单个核细胞，分别检测病毒分离情况及IFN-γ、IL-4的表达水平，观察气管组织病理学变化。Western blot结果显示两种mRNA HA蛋白均成功表达，经LNP包封后可有效在细胞内完成翻译。HA mRNA LNP和HAe mRNA LNP免疫SPF鸡后HI抗体效价（log2）平均值分别为5.6和3。H9亚型AI灭活疫苗免疫后HI抗体效价（log2）平均值为9.8,极显著高于2个mRNA LNP组（P<0.01）。非免疫对照、HA mRNA LNP、HAe mRNA LNP和H9亚型AI灭活疫苗组病毒分离结果分别为5/5、1/5、4/5和2/5。HA mRNA LNP组IFN-γ表达水平显著高于其他组（P<0.05）,HAe mRNA LNP组IL-4表达水平显著低于其他组（P<0.05）。气管组织病理学变化结果表明HA mRNA LNP和H9亚型AI灭活疫苗免疫可有效减轻H9亚型AIV对SPF鸡气管上皮细胞的损伤。构建的H9亚型AIV HA全长mRNA疫苗免疫鸡能提供有效保护，而HA胞外区mRNA疫苗不能提供有效的免疫保护。
关键词： H9亚型 禽流感病毒 mRNA疫苗 LNP 免疫保护
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河南省典型农区近地表大气氨时空分布特征及主要影响因素
《中国农业科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】农田氨挥发是大气颗粒物中铵盐的主要来源之一，对城市和农村空气质量有密切影响。对河南省典型农区近地表大气氨浓度时空变化特征及关键影响因素进行系统研究，为农田区域大气颗粒污染物的针对性治理提供科学依据。【方法】选取河南省10个代表性农田区域（小麦-玉米轮作区），利用被动法，开展为期两年的近地表大气氨浓度监测与驱动因素研究。【结果】从时间上（季节性）来看，不同季节近地表大气氨浓度差异较大，其中夏季近地表大气氨平均浓度最高，为12.0μg N·m-3，其次为春季和秋季，均值分别为10.8和8.9μg N·m-3，冬季最低，均值仅为6.7μg N·m-3。从空间上来看，豫东开封农田区域氨浓度最高，其年平均氨浓度可达14.7μg N·m-3，其次为豫北新乡和安阳，其年均大气氨浓度分别为12.5和11.0μg N·m-3，再次为豫中郑州和豫北的焦作，其近地表大气氨浓度分别为10.9和10.6μg N·m-3，而豫西的洛阳、平顶山、豫南许昌、漯河和黄泛区（周口）的近地表大气氨浓度较低，其数值介于7.9—9.6μg N·m-3之间。从土壤类型来看，不同土壤类型近地表大气氨浓度存在明显不同，其中潮土近地表大气氨浓度最高，为11.0—14.7μg N·m-3，褐土和黄褐土区其氨浓度介于9.0—9.6μg N·m-3之间，砂姜黑土和黄棕壤农田区域氨浓度较低，为8.06—8.11μg N·m-3。不同区域的近地表大气氨浓度高低是多重因素共同作用的结果，其中氮肥施用量和土壤p H与近地表大气氨浓度存在显著的正相关关系，降雨量与近地表大气氨浓度存在显著的负相关关系，几种因素的交互作用导致河南省农田系统近地表大气氨浓度差异较大。【结论】基于以上研究结果，降低施氮量有助于系统性降低河南省农田区域近地表氨浓度；豫北和豫东农田区是重点关注区域。
关键词： 小麦-玉米轮作区 大气氨浓度 时空分布 被动采样 线性相关性分析 反距离法 河南省
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美国NSF生物科学领域探索性项目研究布局及对我国科研资助的启示
《中国生物工程杂志 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：国家前瞻探索性项目布局对于科技战略导向和重大科技创新突破具有重要意义。基于美国国家科学基金会(National Science Foundation, NSF)资助的早期概念探索性项目(early-concept grants for exploratory research, EAGER),从多维度对生物科学领域的研究布局和探索性研究方向进行分析，旨在为我国科研项目布局和科研方向提供借鉴。结果显示，NSF在2014-2023年期间共资助了507项生物科学领域早期概念探索性项目，并且呈现逐年减少趋势，受资助项目的主要特点为：资助时长多为2～3年，占总资助项目的42.2%,其中将近3/4的项目获得了延续资助；累计资助总额约1.2亿美元，平均每项投入约23.5万美元；资助学科来自生物基础设施、环境生物学、新兴前沿、整合与系统生物学以及分子和细胞生物学，其中环境生物学资助数量最多，占比33.9%,整合与系统生物学资助金额最高，约4 424.8万美元；资助方向包括交叉生物学行为、种群与群落生态学、植物基因组研究、遗传机制以及系统和合成生物学，其中以植物基因组研究资助密度最高，资助方向重点集中在种群与群落生态学、遗传机制和分子生物物理学；2021-2023年新增项目方向包括全球风险投资基金、创新-生物信息学、生命系统物理学，其中神经科学教育、量子生物学、遗传模型的资助金额超过30万美元。从早期概念探索性项目的管理机制、资助领域和研究布局、学科交叉合作方式等方面，提出我国在科研资助方面可借鉴的经验。
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鸭瘟病毒TaqMan荧光定量PCR检测方法的建立及应用
《畜牧兽医学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为建立一种鸭瘟病毒（duck plague virus, DPV）TaqMan荧光定量PCR快速检测方法，基于DPV US6基因保守序列设计特异性引物和探针，构建重组质粒DPV-US6标准品，对方法敏感性、特异性和重复性进行评价，并应用于DPV在鸡胚成纤维细胞（CEF）上增殖及人工感染鸭器官组织上分布规律研究。结果显示，成功建立了DPV TaqMan荧光定量PCR检测方法，该方法最低检测限可以达到10 copies·μL-1,与番鸭细小病毒、鸭圆环病毒、鸭坦布苏病毒、鸭呼肠孤病毒、H9N2亚型禽流感病毒、鸭甲型肝炎病毒（I型和III型）和鸭衣原体均无交叉反应，批间和批内变异系数均小于2.0%。DPV-AX株感染CEF细胞后，病毒核酸拷贝数检测结果表明，4～8 h病毒增殖缓慢，12～60 h迅速上升，60 h达到最高峰，72～144 h逐渐下降，与TCID50法测定的病毒滴度相比，两种检测方法具有良好相关性，可实现拷贝数替代TCID50。DPV人工感染鸭组织脏器的病毒载量分布检测表明，肝脏中的病毒载量最高。本试验建立的检测方法为研究DPV-AX株在CEF上的增殖规律提供工具。
关键词： 鸭瘟病毒 US6基因 TaqMan探针 荧光定量PCR 增殖规律 人工感染
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基于区块链的食品供应链跨域追溯监管数据共享方法研究
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：食品安全追溯体系的广泛应用，一方面能够降低监管部门信息获取成本，提升监管效率，另一方面也能倒逼企业提高安全意识，主动进行风险控制。然而，由于不同食品监管部门技术和管理的原因，食品供应链中的监管数据分散、各监管域之间缺乏信任、数据难共享。针对上述问题，利用区块链技术在身份验证和权限管理方面的去中心化、不可篡改等优势，提出了一种面向食品供应链的跨信任域监管数据共享方法。首先通过引入Schnorr签名算法实现跨域身份认证，其次在基于属性的访问控制(Attribute-based access control, ABAC)基础上加入属性映射机制，实现食品供应链追溯监管数据的动态细粒度访问控制，最后基于Hyperledger Fabric开发食品供应链跨域安全传输原型系统，并进行了性能测试。结果表明，当交易负载数为300条时，跨域监管数据共享方法中的策略写入最小时延为0.56 s,最大吞吐量为113个/s;当交易负载数为600条时，策略决策最小时延为0.01 s,最大吞吐量为414个/s。本研究提出的食品供应链跨域监管数据共享方法性能良好，为实现食品供应链监管数据跨域共享提供新的方法和思路。
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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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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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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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基于机器视觉的露地甘蓝无人化采收作业质量检测模型
《河南农业科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：采收后甘蓝质量精准识别是实现露地甘蓝无人化采收作业质量检测的前提,为解决采收甘蓝质量识别过程中存在的采收背景环境复杂、运输装置运行速度快导致甘蓝特征难以获取、对小目标识别精度不足的问题,提出一种基于YOLOv8s的轻量化采收作业质量检测方法.首先,采用RepVGG模块替换Backbone层中部分Conv模块,增强原始模型特征提取能力的同时减少模型参数量;其次,引入CBAM卷积注意力模块抑制复杂背景中的非关键特征信息,使模型更加关注采收的成熟甘蓝质量;最后,在Head层中增加下采样为4的小目标检测头P2,增强模型对多尺度甘蓝的检测能力.结果表明,改进的模型相较于原始YOLOv8s模型,准确率、召回率和mAP50:95(IoU在0.50~0.95阈值的平均精度)分别提高2.5、0.9、1.9百分点.与常见的目标检测模型相比,在甘蓝采收作业数据集上的检测结果也具有明显优势.改进的模型能够准确识别露地甘蓝无人化采收作业的质量,可为远程调控机具作业参数提供数据支撑,为露地蔬菜自主无人精准作业的研究和应用提供理论参考.
关键词： 露地甘蓝 采收质量检测 无人化作业 改进YOLOv8s 目标检测 卷积注意力机制
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