科研产出
红望天眼金鱼皮肤变色机制的转录组学分析
《大连海洋大学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为了探索红望天眼金鱼Carassius auratus的变色机制,采用RNA-Seq高通量测序技术,对红望天眼金鱼(145日龄,体长6 cm)由灰色、过渡色到橙红色3个变色阶段进行了转录组学分析.结果表明:共得到过滤后碱基量57.8 Gb,构建了新转录本并预测新基因1629个,在两两组比较的差异表达基因群中分析出3个变色组共有差异表达基因25个;差异表达基因的GO功能富集和KEGG通路富集分析显示,差异基因主要富集到免疫反应、细胞增殖与凋亡和黑色素等相关通路;根据转录组比较分析结果和实际生产经验观察积累,初步推测红望天眼金鱼变色的生理机制是红望天眼金鱼变色初期黑色素细胞大量增殖,期间发生免疫炎症反应,随后黑色素细胞开始逐渐凋亡,同时其他色素细胞则逐渐增殖分化,直至完全取代黑色素细胞,完成变色过程.本研究初步分析出了红望天眼金鱼的皮肤变色机制,研究结果可为进一步开展调控金鱼变色的功能基因试验和金鱼变色的分子机理研究提供科学参考.
关键词： 红望天眼金鱼 体色变迁 转录组测序 差异表达基因 信号通路
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纳米材料在缓控释肥中的应用研究进展
《植物营养与肥料学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：缓控释肥料是采用物理、化学或物理化学的方法对速效性化肥进行改性,从而实现养分缓慢释放或控制释放的新型肥料,不仅能满足植物整个生长期的养分需求,还可以提高肥料利用率、降低环境风险,是农业绿色发展的重要保障.纳米材料具有尺寸小、表面积大以及界面效应显著等特性,其在缓控释肥中的应用已成为当前缓控释肥料领域的研究热点.本文分别综述了纳米氧化物、纳米纤维素、纳米碳和纳米粘土等主要纳米材料在缓控释肥中的添加技术和应用效果.物理共混、化学接枝、浸渍吸附等是纳米材料改性缓控释肥的常用技术手段,纳米材料发挥的最重要功能是疏水性、吸附性、保水性、环境响应性和自修复性.纳米材料表面丰富的官能团、物理交联点或微纳米凸起的形成等是提高缓控释效果的关键因素.拓展天然有机纳米材料、探寻简单高效的改性方法、明确相应缓控释肥的养分释放及性能调控机制是今后研究的重要方向.
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改进YOLOv5测量田间小麦单位面积穗数
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：单位面积穗数是决定小麦产量的主要因素之一。针对人工清点小麦穗数的方法容易受主观因素影响、效率低和图像处理方法鲜有进行系统部署等问题，提出一种注意力模块（Convolutional Block Attention Module,CBAM）与YOLOv5相结合的CBAM-YOLOv5网络结构，通过对特征图进行自适应特征细化，实现更准确的单位面积穗数测量。该研究以本地采集小麦图像数据和网络公开小麦图像数据为数据集，设置输入图像分辨率为1 280，得到CBAM-YOLOv5模型，可以达到0.904的F1分数和0.902的平均精度，测试集计数的平均相对误差为2.56%，平均每幅图像耗时0.045 s，综合对比，CBAM-YOLOv5模型具有显著优势。模型放置于服务器，结合手机端软件和辅助装置，形成单位面积穗数测量系统，实现育种小区麦穗图像实时采集、处理和计数，计数的平均相对误差为2.80%，抗环境干扰性强。该研究方法与装置可以实现田间小麦单位面积穗数的实时在线检测，降低主观误差，具有较高的准确率及较强的鲁棒性，为小麦单位面积穗数快速、准确估测提供一种新的技术和装备支撑。
关键词： 模型 小麦 单位面积麦穗数 深度学习 YOLOv5 CBAM
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大气微塑料的分析方法、赋存特征和迁移规律研究进展
《环境化学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：微塑料可以进入土壤、淡水、海洋和大气环境,并在不同环境之间动态循环.近期许多研究表明微塑料可以随大气运动进行远距离运输.本文通过文献调研,对大气中微塑料常用的分析方法、物理化学特征、污染来源和迁移规律进行系统性的梳理.结果表明,目前微塑料的表征手段以光谱分析辅助视觉分析法为主.研究区域集中在大型城市及其近郊,形状以纤维和碎片为主,大小主要分布在500 pm以下,颜色以黑、白、透明为主,化合物类型与环境中污染物来源直接相关.大气微塑料的主要来源是纺织品和大块塑料的老化破碎,研究中主要采用HYSPLIT后向轨迹模型,利用气象数据计算污染物迁移路径,来推测其排放源.目前对于大气微塑料研究刚刚起步,研究体系尚未确立,急需确立采样方式和定量分析标准规则,建立高效、低成本的研究方法.
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刺芹侧耳软腐病病原菌分泌系统组成、蛋白互作分析及效应蛋白预测
《农业生物技术学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：软腐病是刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)(商品名:杏鲍菇)的主要病害,北京欧文氏菌(Erwinia beijingensis)是该病的病原菌,目前该病原菌的致病机理尚不明确.本研究采用三代Nanopore与二代Illumina平台结合的方法获得了北京欧文氏菌的全基因组信息(0 gap),并进行了基因功能注释和分泌系统组成分析.在STRING网站(https://www.string-db.org/)预测了分泌系统蛋白的相互作用并绘制了蛋白互作网络;用SecReT6和Effectivet3软件预测了分泌的效应蛋白.北京欧文氏菌基因组大小为4.11 Mb,GC含量为50.17%,具有编码基因3815个.北京欧文氏菌具有Ⅰ型(typeⅠsecretion system,T1SS)、Ⅲ型(T3SS)、Ⅳ型(T4SS)和Ⅵ型分泌系统(T6SS).T1SS由3个蛋白组成,包含内膜(inner membrane,IM)蛋白、膜融合蛋白(membrane fusion protein,MFP)和外膜(outer membrane,OM)蛋白,其中2对蛋白之间具有相互作用,推测分泌36个效应蛋白.T3SS包括9个保守的Hrp(hrp conserved,Hrc)蛋白和11个过敏反应与致病性(hypersensitive response and pathogenicity,Hrp)蛋白,组成88个蛋白互作对,预测分泌154个效应蛋白.T4SS包括9个毒性蛋白B(virulence B,VirB)蛋白,组成21对蛋白的相互作用关系,推测分泌11个效应蛋白.北京欧文氏菌具有2个T6SS,T6SS-1由13个T6SS蛋白和11个未知蛋白组成,形成104个蛋白互作对,T6SS-2包括11个蛋白和8个未知蛋白,组成55个蛋白互作对,SecReT6软件预测T6SS分泌6个效应蛋白.58个分泌系统基因在病原菌侵染宿主前、后均具有表达,其中34个基因具有显著的表达差异.本研究从基因组层面上解析了北京欧文氏菌分泌系统的组成、蛋白互作和分泌的效应蛋白,为该菌致病相关基因的解析提供了基础数据,为深入解析其致病机理提供理论依据.
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TLBO-ELM模型的番茄灰霉病高光谱潜育期诊断
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：番茄叶片在感染病害后首先发生的是内在生理反应,肉眼无法观察到.叶片从被感染到出现肉眼可见病斑期间,称为叶片病害潜育期.为了实现番茄叶片表面未见明显病斑的灰霉病潜育期诊断,对接种样本进行叶片编码、跟踪、采集所有编码叶片样本1~8d连续高光谱图像数据,建立番茄叶片样本时序高光谱数据集.采用跟踪的叶片样本出现肉眼可见病斑前几天同一位置区域的高光谱数据作为潜育期感兴趣区域进行检测分析.为了建立番茄叶片灰霉病潜育期诊断和不同病斑等级分类模型,采用基于教学优化算法(TLBO)优化极限学习机(ELM)的分类模型进行建模.通过TLBO算法优化ELM的输入权值和隐藏层的偏差,提高模型分类性能.利用高光谱成像系统在近红外高光谱波段388~1006 nm波段获取五个等级的感兴趣区域进行数据建模,共采样213个高光谱数据,其中,健康类(56个)、潜育期类(42个)、小病斑类(43个)、大病斑类(39个)和严重类(33个).通过对比不同的光谱预处理方法,采用效果最好的小波滤波变换(DWT)对样本数据中每类数据分别滤波.DWT滤波后,在610~840 nm波段间五个等级光谱曲线能区分明显,共包含91个波长,波长数量较多.因此,采用竞争性自适应重加权抽样法(CARS)对采用DWT预处理后的光谱数据在610~840 nm波段重复3次优选特征波长,合并去除重复项后得到9个特征波段:694,696,765,767,769,772,778,838和840 nm.最后分别选取全波段FC、610~840 nm波段、C A RS提取的9个特征波段建立3个分类模型FC-TLBO-ELM,DWT-TLBO-ELM,DWT-CARS-TLBO-ELM进行对比,其中DWT-CARS-TLBO-ELM检测精确度最高达100%,潜育期召回率100%,利用时间最短为0.0689 s,表明该模型可以实现番茄灰霉病潜育期高精度诊断和灰霉病病害程度高精度分类,为番茄灰霉病早期防治、精准施药提供理论依据.
关键词： 时序高光谱数据 灰霉病程度分类 潜育期诊断 极限学习机 教学优化算法
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基于流式细胞术的黄瓜霜霉病菌孢子囊计数研究
《植物病理学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为病原菌时空流行动态监测及病害预测模型构建提供病原菌快速计数方法,以卵菌中代表——葫芦科霜霉病病原菌古巴假霜霉菌(Pseudoperonospora cubensis)为例,研究了孢子囊悬浮液的荧光染色方法和基于流式细胞术计数方法.研究表明EDTA和SYBR Green Ⅰ的联合作用能够对孢子囊进行荧光标记.对SYBR Green Ⅰ染色剂的最佳染色条件进行研究,结果表明在染色时间相同时,荧光染色剂浓度越高,染色效果越好;同一浓度荧光染色剂,随着染色时间的增加,孢子囊染色率增加.使用流式细胞术对荧光染色的孢子囊进行计数,并与显微镜血球计数板计数结果进行比较,结果显示:流式细胞仪计数结果与显微镜血球计数板计数结果得到的孢子囊浓度没有显著差异(P<0.01),对两种方法获得的孢子囊浓度取对数后进行相关性分析,显示流式细胞仪测定的孢子囊浓度与显微镜血球计数板计数得到的孢子囊浓度高度相关,相关系数为0.993 4,表明流式细胞术可以应用于古巴假霜霉菌孢子囊的计数.
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小麦光温敏核雄性不育系开颖和柱头外露特征及其对异交结实能力的影响
《麦类作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为明确小麦光温敏核雄性不育系的开颖、柱头外露特征及其异交结实能力,在小区制种条件下考察了 4个不育系的开颖、柱头外露小花数和异交结实粒数,并分析了开颖率、柱头外露率与异交结实率的关系.结果表明,供试不育系的开颖率为18.10%~86.28%、柱头外露率为28.68%~67.33%,其中BS366为高开颖率低柱头外露率类型,BS206为中开颖率高柱头外露率类型,BS212为低开颖率中柱头外露率类型,BS1453为低开颖率低柱头外露率类型.供试不育系柱头外露小花和开颖小花的异交结实率分别为59.39%~65.62%和26.16%~55.54%,二者平均异交结实率相差23.46个百分点,表明柱头外露小花异交结实能力高于开颖小花,且不育系间的差异较小.供试不育系的异交结实率在23.58%~53.16%之间,各不育系间差异显著;开颖小花异交结实粒数占总异交结实粒数的平均比例为50.55%,柱头外露小花异交结实粒数占总异交结实粒数的平均比例为68.47%.开颖率、柱头外露率与异交结实率呈极显著正相关,相关系数分别为0.719和0.372,开颖率与柱头外露率也呈极显著正相关(r=0.467).因此,高开颖率或高柱头外露率的不育系均可获得较高的异交结实率,但柱头外露率较高的不育系异交结实率也较为稳定.在育种实践中,应首先注重选择不育系的开颖率,其次加强柱头外露性状选择,以便有效而稳定地提高异交结实率.
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月季中R2R3-MYB基因RhMYB113c调控花青素苷合成
《园艺学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：以月季红色花品种'卡罗拉'(Rosa hybrida'Carola')为材料,从其花瓣cDNA中克隆到1个R2R3-MYB基因,命名为RhMYB113c.其开放阅读框为699 bp,编码233个氨基酸.蛋白多重序列比对分析发现RhMYB113c含有R2和R3结构域.系统进化树分析表明,RhMYB113c与花青素苷合成激活因子AtMYB114、AtMYB113、AtMYB75、AtMYB90亲缘关系最近.组织特异性表达检测发现,RhMYB113c主要在'卡罗拉'花瓣和花柱中表达,在白色花品种'白缎'所有组织中均不表达.不同花发育时期的基因表达显示,RhMYB113c在'卡罗拉'未着色花瓣中不表达,在盛花期花瓣中高表达,而在白色品种的每个时期均不表达.酵母双杂交和烟草瞬时表达试验证实RhMYB113c调控花青素苷的合成,从而影响月季红色花瓣着色.
关键词： 月季 花瓣 RhMYB113c基因 花青素苷合成
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烟粉虱味觉受体基因BtabGR1和BtabGR2的克隆与表达模式分析
《中国农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]烟粉虱(Bemisia tabaci)为世界性分布的重要农林入侵害虫,寄主植物种类众多,但对不同寄主植物存在嗜性差异,而味觉受体(gustatory receptor,GR)基因在其取食选择等行为中发挥重要作用.本研究通过克隆烟粉虱味觉受体GR1和GR2基因,明确其在烟粉虱不同发育期和成虫不同组织中的表达特性,为基因功能的深入研究提供依据.[方法]从烟粉虱MED隐种成虫头部转录组中筛选获得味觉受体基因序列,利用巢式PCR技术克隆获得两个味觉受体基因的完整开放阅读框(open reading frame,ORF)序列,两个基因分别命名为BtabGR1和BtabGR2,运用生物信息学软件对其编码氨基酸序列特征、结构域等信息进行预测,基于邻接法构建BtabGR1、BtabGR2与其他半翅目昆虫味觉受体基因的系统进化树,并利用实时荧光定量PCR方法分析两个基因在烟粉虱不同发育期(卵、1-4龄若虫和雌、雄成虫)和雌、雄成虫不同组织(头、胸、腹、足)中的表达情况.[结果]克隆获得BtabGR1和BtabGR2基因序列(GenBank登录号:OL845904和OL845905),完整开放阅读框为1 287和1 344 bp,分别编码428和447个氨基酸,预测蛋白分子量为48.54和51.50 kD,理论等电点为8.85和8.74,具有4个和6个跨膜结构域.氨基酸序列比对和系统进化分析结果显示,BtabGR1和BtabGR2与其他半翅目昆虫GR28b和GR43a-like基因亲缘关系较近.发育期表达谱分析表明,BtabGR1和BtabGR2在烟粉虱的不同发育历期均有表达,其中BtabGR1在成虫中表达量高于其他发育期,而BtabGR2在卵中的表达量最高;组织表达谱结果表明,BtabGR1和BtabGR2在烟粉虱雌、雄成虫不同组织中均有表达,且均在成虫头部高表达.[结论]BtabGR1和 BtabGR2具有昆虫味觉受体基因的典型特征,二者均在烟粉虱成虫头部高表达,推测两基因在烟粉虱寄主植物适应过程中发挥重要作用,可作为烟粉虱新型防控措施的潜在靶标.
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