科研产出
基于阿里云的无土栽培营养液信息采集系统
《中国农学通报 》 2022 CSCD
摘要：为实现对无土栽培营养液中影响作物生长的各重要因子的精准测量与控制，笔者研制了一种基于阿里云的温室无土栽培营养液信息监测系统。该系统主要包括采集模块、控制模块、云平台和应用终端4个部分。首先利用传感器实时测量营养液的电导率、酸碱度、液温、液位和含氧量等影响因子信息，然后进行数据整合处理，并通过无线通信模块传送至控制模块及阿里云平台进行数据保存，最后通过Web端实时监控营养液各信息变化。研究结果表明，该系统能够实时准确监测营养液的信息，合理反馈供给作物所需营养液信息，达到功能设计要求，而且系统成本低，具有一定的实用价值。
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砂壤土夏玉米地下滴灌土壤水分和湿润峰运移模拟及设计参数优选
《河南农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为优化地下滴灌系统，探索适宜的系统设计参数，探究了砂壤土不同滴灌带埋深对土壤水分及湿润峰运移变化规律的影响。首先通过室内试验验证HYDRUS-2D模型模拟土壤水分及湿润峰运移变化的可靠性，其次运用验证后的模型对不同滴灌带埋深下土壤水分及湿润峰运移进行预测，最后将优选的系统设计参数进行田间试验验证。室内试验模拟结果表明，砂壤土滴灌带埋深为20 cm时，整个灌溉过程中湿润峰水平运移速度和垂直下移速度相似，但在灌溉4 h后，湿润峰垂直下移速度高于水平运移速度；在灌溉6 h后，土壤水分运移到土壤表面。通过滴灌带埋深为20 cm时的实测数据对HYDRUS-2D模型进行评价。土壤体积含水量模拟值和实测值R2、ME、RMSE分别为0.98～0.99、0.90～0.93、0.029～0.032 cm3/cm3，湿润峰运移距离的模拟值和实测值R2、ME、RMSE分别为0.96～0.99、0.91～0.96、0.690～2.170 cm，实测值和模拟值的一致性较好。HYDRUS-2D模拟结果表明，滴灌带埋深为20 cm时，土壤水分垂直运移的区域为距地表0～60 cm土层，但水平方向上距滴灌带20～30 cm处的土壤体积含水量较低；滴灌带埋深为30 cm时，在土壤水分平衡后（灌溉结束后3 d），较湿润[含水量>75%FC（田间持水量）]土体距地表5～55 cm；滴灌带埋深为40 cm时，土壤水分能够向上运移到距地表10 cm处，下渗到距地表90 cm处，侧渗到距滴灌带30 cm处，较湿润（含水量>75%FC）土体距地表30～75 cm。田间试验表明，与传统地表滴灌相比，地下滴灌（滴灌带埋深30 cm、铺设间距60 cm）能够增加中下层土壤体积含水量，使夏玉米产量显著提高8.6%。综上，砂壤土夏玉米地下滴灌较适宜的滴灌带埋深和铺设间距分别为30、60 cm。
关键词： 砂壤土 夏玉米 水分运动 湿润峰运移 地下滴灌 HYDRUS-2D 设计参数
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我国葡萄白粉病菌对吡唑醚菌酯的敏感性分析
《果树学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】建立我国葡萄白粉病菌对QoI类杀菌剂吡唑醚菌酯的敏感基线，明确葡萄白粉病菌对吡唑醚菌酯的抗性水平。【方法】采用孢子萌发法测定了吡唑醚菌酯对来自我国北京、湖南、宁夏、云南、江苏5个葡萄种植地区的145株葡萄白粉病菌的EC50值，并利用荧光定量PCR法检测cytb基因上G143A的突变情况。【结果】吡唑醚菌酯对43株当年未施用过化学杀菌剂的葡萄白粉病菌菌株EC50值呈连续性单峰且符合正态分布，其均值（1.387±0.107）μg·mL-1作为葡萄白粉病菌对吡唑醚菌酯的敏感基线。采用孢子萌发法分析的结果表明，供试菌株对吡唑醚菌酯的抗性频率为45.52%，采用荧光定量PCR（G143A）法分析的结果显示供试菌株对QoI类杀菌剂的抗性频率为57.69%。在RF＞2时，采用荧光定量PCR检测结果与孢子萌发法测定结果趋势一致，Pearson相关性分析结果显示二者存在显著相关性。【结论】我国葡萄白粉病菌对吡唑醚菌酯的抗药性发生较为普遍，应注意与不同作用机制的药剂轮换使用或混用，以延缓抗药性发展。
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不同草地利用方式对河北坝上天然草地植物群落特征的影响
《草地学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：本研究以坝上天然草地植物群落为研究对象,分析了不同草地利用方式(打草场、冬牧地、公牧地)对植物群落的数量特征、物种组成、功能群特征及物种多样性的影响.结果表明:冬牧地的群落高度、物种数及物种多样性指数均最大,打草场的群落盖度显著大于放牧地(冬牧地和公牧地)且其地上生物量与冬牧地没有显著差异,同时打草场物种多样性指数与冬牧地相近,而公牧地植被群落的大多数指标均最差.此外,放牧和刈割也显著影响群落物种及功能群组成,其中禾本科累积优势度、多年生禾草的累积优势度及组成百分比在放牧地都显著高于打草场,而多年生杂草在打草场中显著高于放牧地.综上,打草场利用方式对坝上天然草地植物群落特征的影响虽然次于冬牧地,但由于家畜的选择性采食,冬牧地浪费了草地的生产潜力,因此打草场利用方式有助于坝上天然草地的可持续利用.
关键词： 草地利用方式;群落数量特征;植物功能群;物种多样性;坝上地区
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板栗CmFT基因的克隆及功能分析
《果树学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：FT（FLOWERING LOCUS T）是成花素基因。【目的】探究板栗（Castanea mollissima）CmFT的生物学功能。【方法】在板栗基因组数据库中，检索并克隆板栗FT同源基因，对其基因结构、编码蛋白进行分析。利用荧光定量PCR测定CmFT的时空表达情况。通过亚细胞定位分析CmFT在细胞中的表达位置。通过对CmFT过量表达拟南芥（Arabidopsis thaliana）的开花性状分析，验证CmFT的生物学功能。【结果】结果显示，CmFT开放阅读框长度为525 bp，编码174个氨基酸，具有保守的PEBP结构域，定位于细胞核。CmFT在叶片和茎尖均有较高表达，并且于7月在叶片中的表达水平达到峰值。在拟南芥中过表达CmFT可提高开花促进基因AtFT、LEAFY （AtLFY）、SUPPRESSOR OF CONSTANS OVEREXPRESSION 1 （AtSOC1）及开花抑制基因TERMINAL FLOWER1 （AtTFL1）和FLOWERING LOCUS C （AtFLC）的表达水平，并导致植株提前开花。【结论】CmFT为板栗开花素基因，可促进成花。
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家蝇介导的水稻基因逃逸风险评估(英文)
《昆虫学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】对转基因作物进行生态风险评估是大面积种植前的一个必要步骤，水稻Oryza sativa访花昆虫有上百种，包括家蝇Musca domestica。本研究旨在明确访花昆虫家蝇介导转基因水稻外源基因逃逸的风险。【方法】2010年，我们使用转基因水稻B1,B6和G8-7作为父本（花粉供体），用同源非转基因水稻Jiazao 935和Wuyunjing 7作为母本（花粉受体），并用家蝇作为授粉昆虫，在浙江大学华家池和长兴试验基地开展了田间种植试验，对收割的后代水稻种子进行室内种植培养，对种苗用潮霉素B和草甘膦处理进行转基因杂交种检测，对存活植株进行潮霉素和草甘膦抗性基因PCR检测，测试家蝇介导的转基因水稻外源基因逃逸频率。【结果】对浙江两个测试基地3个转基因水稻品种共计超过216 500粒后代水稻种子进行的检测及结果表明，在毗邻区域杂交种少，家蝇授粉区和无家蝇授粉区转基因水稻外源基因向非转基因水稻逃逸频率均较低（0～0.64%）。【结论】家蝇介导的转基因水稻外源基因逃逸频率较低，家蝇没有增加转基因水稻外源基因逃逸的风险。
关键词： 水稻 家蝇 基因逃逸 转基因作物 潮霉素抗性基因 草甘膦
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基于可见光谱和改进注意力的农作物病害识别
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：基于可见光谱的农作物病害自动化识别和诊断是一个具有挑战性的研究领域,但现有基于卷积神经网络进行病害识别的研究往往利用深层网络牺牲模型参数量来提高对单一农作物病害识别的准确率,从而造成硬件资源的浪费.为提高农作物病害识别的准确率且避免深层网络的使用,该研究将注意力机制引入农作物病害识别领域,提出了一种基于可见光谱和改进注意力机制的浅层农作物病害识别模型,设计了新的注意力模块SMLP和农作物病害识别模型SMLP_ResNet.利用卷积层代替全连接层设计参数量较少的残差网络(ResNet),然后利用SMLP、归一化结构(Batch Normalization)和残差模块(Res_block)得到改进的残差模块单元(SMLP_Res),其中SMLP由全局池化和多层感知机组成,建立各通道间依赖关系.多层感知机使用三层网络结构,将全局特征的通道维度提升至两倍,然后对其通道维度进行两次降维,恢复至原始维度,减少了全局特征损失.SMLP_Res可对通道中的病害特征重校准,减少对识别任务无效的冗余信息,最后构建农作物病害识别模型SMLP_ResNet,在减少模型层数同时提高其识别率.使用两个不同难度的多种植物和病害混合的公开数据集AI Challenger 2018和Plant Village验证本文模型.实验结果表明,SMLP_ResNet模型在18、50和101层时达到了较高的识别率,其中SMLP_ResNet18模型效果最佳,在两个数据集中的病害识别率分别为86.93% 和99.32%.SMLP_ResNet18的准确率不仅高于改进前的ResNet18和SENet18网络,还高于其他研究者提出的模型的准确率,且模型权重大小为48.6 MB,仅约为AlexNet网络权重的五分之一,能够在模型参数量较小的情况下实现较高的病害识别率.从Grad-CAM生成的热力图中可看出SMLP_ResNet18相比于其他模型更关注于叶片病害部位的特征,其背景信息以及叶片健康部位的权值较小.该研究所提出的SMLP_ResNet18模型实现了浅层网络下的高精度识别,提高了对叶片病害区域的辨识度,减少了背景等冗余特征的影响,适用于面向多种农作物不同病害下的高精度识别.
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小麦热激蛋白基因TaHSP90-1的克隆与表达分析
《中国农业科技导报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：热激蛋白(heat shock protein,HSPs)是一类广泛存在于植物体内的应激蛋白,在植物响应逆境过程中发挥重要作用.为进一步了解小麦HSP90-1基因并探究其相关生物学功能,搜索小麦基因组序列数据库,获得了小麦A、B、D 3个基因组上的同源序列,根据其染色体位置分别命名为TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D,通过同源克隆从12个小麦品种中得到TaHSP90-1 DNA序列.序列分析表明,TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D分别含有2 121、2 136和2 130 bp的完整开放阅读框,分别编码707、712和710个氨基酸;其蛋白序列C端均含有1个HSP90结构域,为HSP家族HSP90亚家族成员.TaHSP90-1在不同小麦品种中存在SNP位点,分别位于TaHSP90-1-B第2个内含子区域和TaHSP90-1-D启动子区域.系统进化分析表明,TaHSP90-1-A与二粒小麦处于同一分支;TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D处于同一分支.顺式作用元件分析发现,TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D启动子区域均含有干旱响应元件(MBS element)和热响应元件(HSE element).RT-PCR 结果显示,TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B 和 TaHSP90-1-D 在苗期和成熟期的叶片中表达量较高.在干旱胁迫条件下,TaHSP90-1表达量在耐旱小麦品种中较高,为旱敏感小麦品种表达量的150倍;在热胁迫条件下,TaHSP90-1在热敏感与耐热小麦品种中均上调表达,其中,TaHSP90-1-A和TaHSP90-1-D在耐热小麦品种中上调表达倍数更高.
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禽腺病毒血清4型Fiber-2蛋白在毕赤酵母中的优化表达及其免疫原性分析
《中国农业大学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为研制禽腺病毒血清4型(Fowl adenovirus serotype 4,FAdV-4)亚单位疫苗,本研究对FAdV-4的Fiber-2蛋白在毕赤酵母中的发酵工艺进行了优化.首先根据酵母密码子偏好性优化Fiber-2基因,并且构建了重组真核表达载体pPIC9K-Fiber-2.将该质粒转化至毕赤酵母GS115菌株,经不同质量浓度G418筛选获得高拷贝重组菌.随后在摇瓶中进行诱导发酵时温度、时间和甲醇浓度的优化.用优化后的条件进行发酵表达并将上清液通过镍柱纯化得到了重组的Fiber-2蛋白.最后将蛋白与ISA-201-VG油佐剂混合并免疫21日龄SPF鸡进行免疫保护性试验.结果表明:在毕赤酵母中成功且高效的分泌表达了Fiber-2蛋白,分子量约为60 ku,在摇瓶发酵中诱导的最佳甲醇浓度、时间和温度分别为1.0%、72 h和30℃.优化后发酵液上清中的总蛋白量约为50 mg/L,重组Fiber-2蛋白达到8.7 mg/L.SDS-PAGE和Western blot结果表明采用镍柱对蛋白进行纯化可得到条带单一且具有良好免疫原性的重组Fiber-2蛋白.免疫保护性试验显示,由优化后的毕赤酵母表达Fiber-2蛋白制备的亚单位疫苗免疫雏鸡后,可以诱导较高的抗体水平并提供高达100%的超强FAdV-4毒株(GD616)的攻击保护.本研究为进一步采用毕赤酵母表达的重组Fiber-2蛋白制备FAdV-4亚单位疫苗的研发奠定了基础.
关键词： 禽腺病毒血清4-型;Fiber-2蛋白;毕赤酵母;亚单位疫苗
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宜机收籽粒玉米品种冠层结构、光合及灌浆脱水特性
《作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：以京农科728等24个我国生产大面积推广的玉米品种为研究材料,比较不同类型玉米品种的冠层结构、光合及灌浆脱水特性差异,为适宜机收籽粒玉米品种选育和推广提供技术支撑.研究结果表明:(1)参试玉米品种平均机收产量、籽粒含水率、破碎率和杂质率分别为11,658.78 kg hm–2、24.66%、3.90%和0.83%.其中,以京2416为父本组配的京农科728等18个适宜机收籽粒玉米品种平均机收产量为11,802.70 kg hm–2,显著高于郑单958和先玉335,分别增产7.69%和4.45%;收获时籽粒含水率均低于28%(平均为24.61%);破碎率低于5%(平均为3.42%),均达到国家机收籽粒标准.(2)以京2416为父本组配的京农科728等18个宜粒收玉米品种穗上茎叶夹角小,株型紧凑,冠层平均透光率高,冠层光分布更合理.(3)参试品种净光合速率和叶绿素含量平均为34.10μmol CO2 m–2 s–1和8.91 mg m2,其中以京2416为父本组配的18个品种净光合速率平均为35.21μmol CO2 m–2 s–1,较郑单958和先玉335高19.60%和6.73%;叶绿素含量平均为9.87 mg m2,较郑单958和先玉335高61.54%和68.43%.(4)以京2416为父本组配的18个品种灌浆速率和生理成熟后脱水速率分别平均为0.83 g 100-grain–1 d–1和0.55%d–1,均显著高于郑单958和先玉335,表现为较低的收获时籽粒含水率.(5)相关分析表明,参试玉米品种产量与净光合速率、灌浆速率呈极显著正相关;净光合速率与茎叶夹角呈极显著负相关,与透光率、叶绿素含量呈极显著正相关;收获时籽粒含水率与破碎率、杂质率和生理成熟时籽粒含水率呈极显著正相关,与生理成熟后脱水速率呈极显著负相关,与灌浆速率呈显著负相关.由此可见,以京2416为父本组配的京农科728等18个玉米品种株型紧凑、冠层透光率高、光合能力强、籽粒灌浆和脱水速率高,可实现较低的籽粒含水率和较高的机收籽粒质量.
关键词： 机收籽粒玉米品种;冠层结构;光合特性;灌浆脱水特性
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