科研产出
低空无人机植被定量遥感:进展、挑战与展望
《遥感学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：精细时空尺度的植被监测日趋成为农、林、生态、环境等领域的重要技术手段。低空无人机植被定量遥感是精细尺度植被监测的最有效手段之一。相对于卫星遥感，无人机遥感凭借其特有的数据采集机制和数据属性，逐步形成了相对独立的技术方法体系。自2010年起，低空无人机植被定量遥感相关研究呈现爆发式增长态势，然而，现有研究对其知识体系的系统梳理仍显不足，在理论框架、技术体系、关键科学与技术问题等方面仍存在明显的碎片化特征。为此，本研究从低空无人机植被定量遥感的核心目标出发，系统梳理了其技术链条与知识体系，重点分析了其在主被动遥感数据获取、数据预处理、遥感建模、植被要素监测4个关键环节的研究现状、最新进展与现存问题，并着重从数据预处理与植被要素监测两个方面，探讨了未来研究的前沿挑战及潜在的解决路径。随着“低空经济”被纳入国家战略布局，低空无人机植被定量遥感技术凭借其独特优势，正在农、林、生态、环境、应急等领域展现出日益重要的应用价值与技术不可替代性。
关键词： 无人机定量遥感 辐射与几何预处理 统计与物理建模 超高分辨率植被参数反演 植被目标识别与量测
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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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兼容双平台的玉米糯质基因InDel功能标记开发与应用
《作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为了实现糯玉米中糯质基因变异类型的快速鉴定、了解其在现代糯玉米育种中的应用情况,本研究针对wx-D7、wx-D10、wx-124、wx-hAT 等 4 种常见的糯质基因 InDel 变异开发功能标记,以普通玉米、糯玉米、甜玉米和甜糯玉米为研究对象,通过多种分子检测平台验证糯质功能标记的特异性和有效性.结果显示,4 种 Waxy功能标记在 KASP 平台和荧光毛细管电泳平台均能够实现特异性基因分型,且能够有效区分普通玉米与糯质玉米,并确定糯玉米中Waxy基因的变异类型.针对玉米自交系,当检出特异性糯质功能标记时,可依据 4 种糯质变异类型确定待测样品的糯质基因单倍型并判断其糯质表型,对于未检测到 4 种糯质变异的玉米种质则为非糯性或糯质稀有突变.当待测样本为玉米杂交种时,可能存在隐性纯合基因型、隐性等位糯性杂合基因型、糯/非糯杂合基因型及显性纯合基因型等 4 种情况,依据糯质单倍型结果判定.在检测出的糯玉米中 85%以上为wx-D7 变异类型,表明wx-D7 为我国当前糯玉米育种中主要的应用类型.同时,在糯玉米杂交种中发现有 D7/D10 两种糯质变异类型同时存在的现象,但糯质自交系中仅存在单一的糯质变异类型,意味着在糯玉米杂交育种中可通过聚合不同类型的糯质变异实现遗传改良.本研究为糯质基因设计了一套适用于多种分子检测平台的功能标记组合,为鉴定、筛选玉米糯质性状提供了有效的方案.
关键词： 糯玉米 糯质基因 功能标记 InDel KASP 荧光毛细管电泳
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