科研产出
基于CNN和Transformer的绿豆干旱胁迫识别模型
《江苏农业学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为了解决传统绿豆干旱胁迫识别方法存在识别率低、时效性差的问题，本研究建立了基于卷积神经网络(CNN)和转换器(Transformer)的绿豆干旱胁迫识别模型Mungbean-droughtNet。该模型采用双分支结构，利用全局特征提取模块(GFEM)分支和局部特征提取模块(LFEM)分支分别从输入图像提取局部特征和全局特征。最后利用多层感知器(MLP)模块将局部特征和全局特征进行融合，实现分类。在实际数据分析中，共采集14 536张干旱胁迫下的绿豆叶绿素荧光图像，分为HR、R、MR、S、HS和对照6类。利用Mungbean-droughtNet模型对叶绿素荧光图像数据集进行分析，结果表明，Mungbean-droughtNet模型对测试集中叶绿素荧光图像的平均识别准确率为95.57%,平均精度为98.18%,平均召回率为98.40%,平均F1分数为98.28%。和目前先进模型EfficientNetV2和Swin Transformer相比，Mungbean-droughtNet模型准确率分别提高了3.56个百分点和2.62个百分点，表现出更强的鲁棒性和更好的识别效果。本研究结果为绿豆干旱胁迫研究和耐旱基因挖掘提供了基础。
关键词： 绿豆 干旱胁迫 卷积神经网络 转换器 图像识别 叶绿素荧光图像
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长链非编码RNA(lncRNA)在甘蓝型油菜分枝角度调控中的功能分析与预测
《作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：分枝角度是影响油菜种植密度和机收效率的关键株型性状,适度紧凑的株型结构有利于提高油菜种植密度、降低机收损失。本研究以2个分枝角度差异大的株系为材料,对抽苔期幼嫩分枝进行链特异性RNA-seq。分析表明, 6305个基因在2个株系间差异表达,包括FUL、SGR5、SGR6、SGR9、AXR1、ARG1、PIN1和PIN5等分枝角度相关途径基因在油菜中的同源拷贝, GO富集通路包括色氨酸、生长素和磷脂酰肌醇等重力反应相关物质的合成、代谢通路。基于转录组数据,鉴定了4467个在分枝中活跃表达的lncRNA,包括3460个lincRNA、778个lncNAT和229个ilncRNA。50.3%的lncRNA包含转座子序列,其中Gypsy和Copia家族LTR逆转座子是2种主要插入类型。分析发现, 1713个lncRNA在2个株系间差异表达,比较与50个分枝角度关联位点的位置关系, 37个差异lncRNA落在26个关联位点的置信区间内。利用本研究和已公开的共计103份分枝转录组数据进行表达相关性分析,共鉴定了17,782个lncRNA-基因间靶向关系,包括1003个lncRNA和4592个基因,靶向基因包括LAZY1、SGR5、FUL1、WRKY40等分枝角度已知基因在油菜中的同源拷贝。本研究结果有助于解析lncRNA在油菜分枝角度调控中的作用,为今后分子调控机制的研究奠定了基础。
关键词： 甘蓝型油菜 株型 分枝角度 长链非编码RNA 转录组
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猪XCR1/FMDV双特异纳米抗体融合蛋白的制备与鉴定
《中国农业大学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为通过将FMDV抗原靶向提呈至猪DC细胞进而提高疫苗免疫效力，本研究利用原核系统表达了猪XCR1目的蛋白，以该蛋白为免疫原免疫羊驼，提取其外周血淋巴细胞的总m RNA并反转录为c DNA，构建噬菌体展示纳米抗体文库，经过3轮亲和筛选获得猪XCR1特异性纳米抗体；利用SOE-PCR技术将该纳米抗体和猪O型FMDV特异性纳米抗体Nb205连接，构建XCR1/FMDV双特异纳米抗体融合蛋白。结果表明：1)成功原核表达猪XCR1目的蛋白，SDS-PAGE和Western blot结果显示，其相对分子量大小约35 ku，符合预期。2)羊驼血清效价为1∶64 000，满足建库要求；构建的噬菌体展示文库库容量约为1.91×108 CFU/m L，插入率为91.3%，多样性好；经3轮亲和筛选成功获得了纳米抗体Nb75，间接ELISA结果显示该纳米抗体能特异性与XCR1结合。3)利用SOE-PCR技术成功构建XCR1/FMDV双特异纳米抗体融合蛋白Nb75-205;SDS-PAGE和Western blot显示，该蛋白在大肠杆菌中可溶性表达，且呈现二聚体结构，间接ELISA结果显示Nb75-205能同时与XCR1目的蛋白和FMDV抗原结合。综上，本研究采用噬菌体展示技术成功获得猪XCR1特异性纳米抗体，并构建XCR1/FMDV双特异纳米抗体融合蛋白Nb75-205，且该蛋白为天然二聚体结构，与XCR1目的蛋白和FMDV抗原均具有较好的结合活性，为进一步开展FMDV抗原的猪XCR1靶向提呈研究奠定基础。
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堆肥腐植酸吸附铵态氮和氨气的性能与机理
《农业环境科学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为探讨堆肥腐植酸对NH4+与NH3的吸附效果及机理，提取并纯化农业废弃物堆肥胡敏酸（C-HA）和富里酸（C-FA），并与商品胡敏酸（B-HA）、富里酸（B-FA）吸附NH4+与NH3效果相比较，借助元素分析仪、扫描电镜、比表面积分析（BET）、傅里叶红外光谱（FTIR）等对腐植酸理化性质进行表征，进行了动力学吸附试验和等温吸附试验。结果表明：商品腐植酸和堆肥腐植酸的比表面积和总孔容均较小，孔隙结构不发达。C-HA的总酸性基团和酚羟基含量分别比B-HA高出27.1%、14.1%。吸附NH4+或NH3以后，羟基对应的峰强明显变小。C-HA、B-HA对NH4+的最大吸附量分别为5.347、5.099 mg·g-1，吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，表明此吸附过程为单分子层吸附并受化学吸附控制。C-HA、B-HA、C-FA、B-FA对NH3的吸附容量分别为38.98、23.17、57.07、66.96 mg·g-1。C-HA对NH4+、NH3的吸附容量高于B-HA，这主要与其较高的酚羟基、羧基等含氧酸性官能团的含量有关。研究表明，堆肥腐植酸具有作为NH4+和NH3的吸附材料的潜力。
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水生植物对浮游菌群和中华绒螯蟹肠道菌群结构与功能的影响
《淡水渔业 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为理清蟹塘水生植物对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)生态养殖的微生态学贡献，实验设置伊乐藻(EN)、浮床蕹菜(IA)和浮床水稻(OS)三种水生植物处理，并对螃蟹产量、水体质量、浮游菌群和肠道菌群进行分析。结果显示：水生植物对螃蟹产量和水质均有显著影响，其中IA处理螃蟹产量较高且水质显著提升。水生植物同时显著改变了浮游菌群与肠道菌群相对丰度，浮游菌群中α-变形菌门、γ-变形菌门和放线菌门是主要类群(>10%);肠道菌群中软壁菌门和厚壁菌门为主要类群(>10%)。值得注意的是，IA处理肠道菌群具有更高的潜在有益菌和更低的潜在致病菌。同时，水生植物也显著改变浮游菌群和肠道菌群生物多样性，其中IA处理α多样性指数高于其余处理，群落更稳定。降维分析表明水生植物处理后浮游菌群分组差异明显，且水体pH和硝态氮是主要环境驱动因子。PICRUSt2功能预测揭示水生植物对浮游菌群的影响主要涉及微生物碳氮和能量代谢，而对肠道菌群的影响主要涉及蛋白质输出与同源重组。结果表明，蟹塘水生植物对浮游和肠道菌群的结构和功能均产生了显著影响，有必要进一步优化蟹塘水生植物，以提升中华绒螯蟹生态养殖水平。
关键词： 中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis) 水生植物 肠菌菌群 浮游菌群 水体质量
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球磨处理对大米蛋白分子结构的影响与促进大米蛋白酶解制备抗氧化肽
《食品工业科技 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为改善大米蛋白的溶解度、抗氧化活性等功能性质，本研究首先采用球磨对大米蛋白进行处理，通过测定球磨处理后大米蛋白的粒径、分子量、游离巯基含量和表面疏水性，并分析其表观形态和二级结构，研究球磨处理对大米蛋白分子结构的影响。在此基础上，采用球磨联合酶解对大米蛋白进行处理，对球磨联合酶解处理后大米蛋白的溶解度、水解度和体外抗氧化活性进行分析。结果表明：随着球磨时间的延长，大米蛋白的粒径呈减小趋势；蛋白质的亚基组成无明显变化；游离巯基含量呈先升高再降低的趋势，且在球磨处理10 min时达最大值（3.32μmol/g）；表面疏水性呈显著上升趋势（P<0.05）；扫描电子显微镜结果显示球磨处理使大米蛋白破裂为碎片状颗粒。此外，与未经过球磨直接水解的大米蛋白相比，球磨联合酶解制备的大米抗氧化肽水解度和溶解度显著增加（P<0.05），水解度由6.5%增加到11%，抗氧化能力增强。上述结果表明，球磨预处理可显著改变（P<0.05）蛋白质的分子结构，促进了大米蛋白的水解，有利于抗氧化肽的制备。
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秸秆基质块育秧过程中酚酸释放规律及自毒作用消减
《中国农业大学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为解析秸秆基质块育秧过程中酚酸类化合物释放规律及其对水稻的生物毒性，探明锰氧化物用于消减酚酸，提升育秧质量的可行性。以秸秆基质块和“南粳46”水稻为研究对象，进行育秧试验，通过液质联用方法测定秸秆基质块育秧过程中酚酸类化合物的动态变化，确定育秧过程释放的主要酚酸及含量，并采用发芽试验检测主要酚酸的生物毒性；同时，选择二氧化锰作为添加剂，检测其对酚酸的去除效果及对秸秆基质块育秧质量的提升。结果表明：1)15 d育秧周期内，秸秆基质块产生的总酚酸质量浓度随着育秧天数的增加呈先升高后降低的趋势，第10天总酚酸质量浓度最高，可达328 mg/L，出苗期（0～3 d）对香豆酸含量最高，阿魏酸次之，二者在主要酚酸中合计所占比例约95%;2）对香豆酸质量浓度达到200 mg/L，阿魏酸质量浓度达到350 mg/L时，水稻种子发芽指数均会显著降低；3）二氧化锰降解对香豆酸和阿魏酸的效果与底物浓度呈负相关，100 mg/L对香豆酸和阿魏酸降解率分别为49.9%和69.9%，浓度为300 mg/L时，二者降解率分别为25.8%和32.2%;4）秸秆基质块中添加二氧化锰能有效提升水稻育秧质量，株高、茎粗、地上部和地下部干重均显著增加，当添加量为0.025%时育秧质量即可达到商品基质水平。综上，秸秆基质块育苗前期释放的最主要酚酸为对香豆酸和阿魏酸，二氧化锰对二者有良好的降解效果，秸秆基质块中添加二氧化锰可显著提升水稻育秧质量。
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基于重组自交系群体的小麦株高QTL分析
《麦类作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为了挖掘更多与小麦株高相关且适合标记辅助育种需求的QTL,采用长江中下游麦区骨干亲本扬麦158和西风配制重组自交系群体，使用55K芯片技术分析群体基因型并构建遗传连锁图，联合4个年度群体株高表型资料，对影响群体株高的QTL进行分子定位。结果表明，群体遗传连锁图含有3 830个SNP标记，覆盖2 784.9 cM,标记间平均距离0.7 cM;21条染色体共定位了39个可重复的与株高相关QTL,其中18个QTL为2个年度可重复定位，8个QTL为3个年度可重复定位，13个QTL为4个年度可重复定位，单个QTL可解释3.2%～13.6%的株高表型变异。4个年度可重复定位的QTL分别来自西风的1B、1D、4A、4B、4D、5A、5B、7A染色体以及扬麦158的3A、3D、6A、7B、7D染色体，其中扬麦158贡献的QPh·jaas-3A.3和QPh·jaas-7B.1分别解释8.4%～13.4%以及9.1%～13.1%的株高变异。这些株高QTL位点有望为长江中下游麦区小麦分子标记辅助育种提供帮助。
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细胞学结合转录组分析发掘绿豆花瓣开放及衰老关键基因
《南京农业大学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：[目的]本研究目的在于分析绿豆花开放过程中的细胞学变化，结合转录组学发掘调控绿豆花开放过程中的关键基因，并探究其分子机制。[方法]以‘苏绿1号’为研究对象，对花开放过程中各时期的花瓣进行细胞学观察，根据结果锁定花瓣衰老的关键时期，对该时期的花瓣进行转录组测序，根据前后时期表达量变化以及功能注释挖掘关键基因，最终通过烟草及拟南芥的遗传转化试验验证功能。[结果]细胞学试验显示在B2至B4期，绿豆表皮细胞膨大，细胞壁变薄，叶绿体降解，迅速进入程序性死亡，细胞结构崩坏。转录组分析结果检测到细胞壁合成和代谢以及细胞壁松弛和细胞扩张相关基，并鉴定到10个NAC(NAM/ATAF1/2/CUC2)家族基因表达量的强烈变化，qPCR检测发现其中VrNAC72b是一个在花瓣中特异表达的基因，并且表达量在B3和B4期迅速升高。在烟草中瞬时表达VrNAC72a/b导致叶片黄化，在拟南芥中过表达VrNAC72b也会导致阳性植株的叶片提前衰老，NBT和DAB染色显示阳性植株各组织中的活性氧含量升高。[结论]绿豆开花过程中细胞膨大并迅速死亡，导致花瓣张开并随后凋落，此过程中大量细胞壁相关基因参与，并且NAC家族基因也起到重要作用，其中VrNAC72b表达量发生显著变化，并引起花瓣细胞的程序性死亡。
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热休克蛋白100家族ClpL对猪链球菌2型应激和致病性的影响
《微生物学通报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【背景】酪蛋白水解蛋白酶L(caseinolytic protease L, ClpL)是热休克蛋白100 (heat shock protein 100, HSP100)家族成员，参与多种细胞内生物学过程包括应激耐受反应、长期存活、毒力和抗生素抗性等，在病原菌的致病过程中发挥重要作用。【目的】阐明HSP100/ClpL对猪链球菌2型(Streptococcus suis type 2)强毒株的应激耐受和毒力的影响。【方法】利用温敏自杀质粒pSET4s构建了SsClpL基因缺失株ΔclpL；利用大肠杆菌-猪链球菌穿梭质粒pSET2构建了互补株CΔclpL；比较亲本株SS2-1、ΔclpL和CΔclpL在各种应激环境(高温、氧化性应激和酸应激)和血液中的生存能力；利用小鼠感染模型和体内竞争试验评价clpL缺失前后细菌的毒力变化。【结果】clpL缺失后，SS2在各种应激环境中的生存能力明显减弱；同时在猪全血中的存活能力也显著降低；对BALB/c小鼠的致病力有所降低，在体内的定殖能力明显降低。【结论】SsClpL与猪链球菌的应激耐受和致病性密切相关。
关键词： 猪链球菌2型 热休克蛋白100家族ClpL 应激耐受 致病性
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