南方农业学报杂志2026年第2期
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- 基于CNN-FA-RB模型和高光谱技术的采前柑橘糖度无损检测
- 陈贺, 吴赛赛, 曾志康, 柴秀娟, 何海碧, 韦莹莹, 蓝玉萍, 方辉, 李诚瑜, 莫小香,
- 【目的】基于深度学习和高光谱成像技术,建立适应果园环境的采前柑橘糖度无损检测模型,为果园柑橘的成熟度判断及智能采摘提供理论参考和技术支持。【方法】采用区域选择法和阈值分割法分别提取柑橘高光谱图像的感兴趣区域(ROI),获得柑橘果实光谱反射的有效区域并计算原始光谱;使用多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)、Savitzky-Golay平滑(SG)、小波变换(WT)、一阶导数(FD)、SGMSC组合方法等6种光谱预处理方法分别对原始光谱进行校正,利用竞争性自适应重加权采样算法(CARS)、随机蛙跳算法(RF)、联合区间偏最小二乘法(SIPLS)、相关系数法(CORR)等4种算法提取与柑橘糖度高度相关的特征波段,并与光谱预处理进行组合;在卷积神经网络(CNN)的基础上融合特征增强和残差模块,建立CNN-FA-RB模型,同时构建偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量回归(SVR)、前馈神经网络(FFNN)、CNN、AlexNet、ResNet18、SENet18等7种模型进行对比。【结果】以阈值分割法提取的ROI建模效果更优,决定系数(R2)较区域选择法平均提高了19.33%。SG+CARS组合为最佳预处理方法,提取得到的25个特征波段覆盖范围较广(399.2~963.0 nm),捕捉到糖分相关的吸收峰(C-H/O-H键振动),建立PLSR模型测试发现,R2为0.709、均方根误差(RMSE)为0.894,即能有效平滑高频噪声,筛选出与糖度强相关的特征波段。CNN-FA-RB模型的糖度检测精度最高且训练速度较快,果园环境下的R2为0.816、RMSE为0.751、平均绝对误差(MAE)为0.576、平均绝对百分比误差(MAPE)为5.616%、训练速度为13.158轮次/s,相对于CNN模型,R2提升了8.66%、RMSE下降了13.97%、MAE下降了15.79%、MAPE下降了14.32%,且训练速度提升了3.71倍。【结论】建立的CNN-FA-RB模型能克服室外环境干扰,进行精准糖度预测。阈值分割+SG+CARS+CNN-FA-RB的方案能有效实现采前柑橘糖度无损检测,为柑橘成熟度判断、机器人采摘、果园监测等场景提供技术支持。
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- 基于GF-2影像与Sentinel-2影像的农作物类型识别
- 刘珊珊, 刀剑, 郑舒元,
- 【目的】基于GF-2 PAN影像与Sentinel-2 MSI影像的融合影像,提出逐级分层提取策略的农作物类型识别方法,为复杂种植区域的农作物分类研究提供技术支撑。【方法】以云南省曲靖市麒麟区沿江街道的主要种植区域为研究区,分别获取GF-2 MSI数据、GF-2 PAN数据与Sentinel-2 MSI数据,通过不同融合方法对原始数据进行融合,基于决策树提取农作物种植区域,然后经分类波段选取、植被指数选取、基于ReliefF的纹理特征优选及基于ESP2的最优分割尺度判别筛选,确定出最优分类配置,再利用支持向量机(SVM)、随机森林分类(RF)、最邻近算法分别对提取得到的种植区域进行面向对象分类。【结果】综合融合影像评价,可选用PCA融合法及db3小波法、Sym3小波法和Coif5小波法获得的融合影像进行农作物分类操作。在最优分类特征配置(DVI+Red-3+B-信息熵+NIR-协同性+G-协同性+ B-协同性+SWIR2-协同性+R-协同性+SWIR1-协同性+G-信息熵+SWIR2-信息熵)下,基于eCognition 9.0软件,选用SVM、RF及最邻近算法对种植区域不同农作物进行分类,结果发现以Coif5小波法结合RF分类的总体分类精度最高(90.42%),Kappa系数为0.8739;不同农作物中以葡萄及其他地物的分类精度相对较高,蔬菜的分类精度次之,小麦和豆类的分类精度相对较低。【结论】经Coif5小波法融合得到的影像效果最佳,将其结合BSI、EIBI、WI2015与KT变换湿度分量构建决策树,再与ReliefF+DVI+Red-3结合RF分类器的不同农作物面向对象分类模型拥有较好的分类性能,即基于融合影像计算获得的纹理特征、光谱特征、波段特征能对复杂种植区域不同农作物进行有效识别,通过对大面积无关地物进行掩膜能减少误分现象,而红边波段及DVI的引入使得融合影像在不同农作物识别中更具优势。
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- 基于毫米波雷达的生猪呼吸频率检测方法
- 介邓飞, 王杨, 姜朋辉, 李天乐, 何金成,
- 【目的】建立基于毫米波雷达结合深度学习的非接触式生猪呼吸频率检测方法,为生猪规模化养殖提供智能化、精细化的健康监测方案,提升养殖效率及降低发病风险,推动畜牧业现代化管理的发展进程。【方法】以AWR1843BOOST雷达采集生猪呼吸雷达数据,针对多径与噪声干扰设计双对齐校准(DACM)算法进行相位对齐与解卷绕,并通过卡尔曼滤波实现信号去噪与平滑跟踪;随后构建以EfficientNetV1模型为骨干,融合CBAM模块与DilatedConv模块,并引入轻量级Transformer模块,实现局部多尺度特征与全局依赖的高效融合,最终通过全局平均池化和全连接层输出呼吸频率预测值。【结果】相对于MobileNetV3模型和ResNet1D模型,EfficientNet-CBAM-Transformer模型具有更优的预测效果,在验证集上的平均绝对误差(MAE)为1.06 bpm、平均绝对百分比误差(MAPE)为1.33 bpm、均方根误差(RMSE)为5.5%、决定系数(R2)为0.91,与原始的EfficientNetV1模型相比,MAE、RMSE、MAPE分别降低了31.17%、28.49%和29.49%,而R2提升了7.06%。EfficientNet-CBAM-Transformer模型通过自动搜索,同时对网络深度、宽度和输入分辨率进行统一缩放,能在相同运算下获得更优的特征表达能力。EfficientNet-CBAM-Transformer模型的预测结果更接近于真实值,拟合回归方程的R2为0.86;真实值与预测值MAE大于1.00 bpm的样本减少至6组,较原始EfficientNetV1模型降低了50%,表明改进后的模型具有更优的检测精度。【结论】基于雷达回波数据建立的EfficientNet-CBAM-Transformer模型回归预测效果最优,其检测精度能满足实际生产对生猪呼吸频率检测的需求,为生猪健康的实时监测提供高效、非侵入式的智能化技术,也为便携式设备与在线智能化检测的后续开发提供了技术支撑。
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- 基于数字图像特征揭示油菜开花过程对氮肥施用量的响应机制
- 明日, 张宗急, 李云娟, 曾忠文, 毛玲莉, 程芳丽, 毛凤玲, 钟丽, 黄婕, 廖洁,
- 【目的】基于花冠层可见光数字图像特征研究油菜开花过程对不同氮肥用量的响应规律,为实现氮素养分精准管理而提升油菜花用模式的经济和生态价值提供技术支撑。【方法】利用无人机采集不同氮肥梯度N0(0 kg/ha)、N90(90 kg/ha)、N180(180 kg/ha)、N270(270 kg/ha)和N360(360 kg/ha)下油菜花冠层可见光数字图像,结合像素分割统计与CIELab颜色空间解析,通过花冠层像素面积指数(FAI)、理论花期(Sf)、平均每日FAI累计量(MAve)、FAI增长速率(Vup)、FAI衰减速率(Vdown)及CIELab颜色空间b*等参数,探究油菜开花过程对不同氮肥用量的响应规律。【结果】随着氮肥施用量的增加,油菜花期呈逐渐推迟且缩短的变化趋势,具体表现为理论始花期(E)、盛花期(F)、终花期(B)分别延迟42.7%~129.4%、10.3%~26.7%和0.0%~4.7%,Sf 从25.1 d(N0处理)缩短至12.3 d(N360处理)。MAve随氮肥施用量的增加呈先增加后下降的变化趋势,在N180处理下达峰值,较N0处理提升了56.3%。各氮肥梯度处理的油菜盛花期花冠层图像CIELab颜色空间b*均呈偏态分布,随氮肥施用量的增加,b*分布的中位数和众数均呈先增加后下降的变化趋势,以N90处理的花冠层黄色饱和度最佳(b*的中位数为0.685,众数为0.804),而N270处理和N360处理的花色变淡。在油菜花期氮肥响应综合评价方面,以N90处理和N180处理的加权综合评分最高(0.60分)。通过构建氮肥施用量与Sf、MAve和b*的拟合方程,得知桂北地区油菜Sf和MAve达到平衡且油菜花朵黄色饱和度较高的最佳氮肥施用量为118.9 kg/ha,适宜氮肥施用量区间在90~180 kg/ha。【结论】基于花冠层可见光数字图像特征可有效揭示油菜开花过程对氮肥施用量的效应机制,进而简化油菜开花动态研究。在当前气候多变的背景下,氮素缺乏或过量均会放大温度胁迫下花期群体不稳定性,而适量施用氮肥(90~180 kg/ha)能促使营养与生殖生长达到平衡,从而规避气候风险。
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- 融合空间与通道特征的水稻叶片病害轻量化识别方法
- 苏波, 杨绍锷,
- 【目的】从网络结构与损失函数2个维度对YOLOv5n模型进行系统改进,全面提升模型轻量化程度及其对复杂形态水稻叶片病害的检测精度,为实现水稻叶片病害智能识别提供技术支持,进而满足现代精准农业智能化管理的需求。【方法】以YOLOv5n模型为基础,首先在骨干网络中引入CBRM模块、MLCA模块与ShuffleBlock模块,重构原有网络架构;然后在颈部网络的每个C3层前嵌入Shuffle Attention机制,实现通道与空间2个维度的特征协同学习;最后将原CIoU损失函数替换为EIoU损失函数,提升病斑定位精度及改善模型在训练过程中的收敛稳定性。采用YOLOv5n-SHCA模型和YOLOv5n模型在包含细菌性叶斑病、褐斑病、叶瘟病3种水稻叶片病害的图像数据集上进行检测,以评估YOLOv5n-SHCA模型的有效性。【结果】YOLOv5n-SHCA模型能稳定识别细菌性叶斑病、褐斑病、叶瘟病3种水稻叶片病害特征,且对小目标病斑识别敏感。与当前主流YOLO模型相比,YOLOv5n-SHCA模型在多项性能指标上均实现有效提升,同时参数规模大幅降低,体现了模型在检测精度与轻量化设计间的良好平衡,具备更优的实际应用潜力,具体表现:mAP@50为0.966,mAP@50-95为0.746,精确率为94.2%,召回率为92.0%,模型推理速度提升至1.4 ms/图,而参数规模降至1.53 M。YOLOv5n-SHCA模型对水稻叶片细菌性叶斑病、褐斑病、叶瘟病的检测精度分别为0.994、0.921和0.983,均优于YOLOv5n模型,能有效解决水稻叶片褐斑病因病斑密集、尺度微小、与叶瘟病形态相似等复杂因素对检测效果不利的问题,增强模型在复杂噪声背景下对病斑特征的感知与鉴别能力。【结论】由CBRM模块、MLCA模块与ShuffleBlock模块组成轻量化骨干网络,在颈部网络集成Shuffle Attention机制,并以EIoU损失函数替代CIoU损失函数而建立的YOLOv5n-SHCA模型,在有效提升对复杂形态水稻叶片病害检测精度的同时实现了模型轻量化,为水稻叶片病害的智能识别提供了技术支撑。
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- 基于同步GCPs与像点估算的香蕉园多目标植株精确地理定位算法
- 蒋权, 朱宇彬, 曾志康, 黄梓琛, 莫小香, 陈贺, 李承云, 吴赛赛, 陈颖, 方辉,
- 【目的】基于同步地面控制点(GCPs)与像点估算建立香蕉园多目标植株精确地理定位算法(SGIE-MPL),为实现香蕉园的单株级精细管控及指引农机与农业机器人自主规划路径导航等提供技术支持。【方法】基于同步GCPs与像点估算建立SGIE-MPL算法,通过引入同步GCPs实现对目标的同步定位,并采用相机视场角建模免去繁杂的标定程序;通过香蕉株干基部点像素坐标估算解决因植株高度引起的待定位目标点与GCPs不共面、投影差对定位精度造成影响的问题,最终实现对单株级植株的精准地理定位。在此基础上,通过与基于相机与地球模型的地面目标定位算法(CTLA)和基于单目视觉的目标定位模型(MV-OLM)进行对比,以及在多重因素耦合条件下检验SGIE-MPL算法的定位精度,并开展多目标工程化试验验证其稳定性。【结果】在20和30 m的无人机飞行高度下,SGIE-MPL算法定位精度的超出指标值为0.04 m,远小于香蕉的平均叶片长度,且各组试验的平均绝对误差(MAE)与均方根误差(RMSE)均小于3.00 m,算法达标率(P)为98.52%。在相同测试条件下,SGIE-MPL算法在MAE、RMSE及P等3个指标上均明显优于相似技术路线的CTLA算法和MV-OLM算法。在不同植株高度与无人机飞行高度(20~50 m)等多因素耦合条件下,SGIE-MPL算法仍具备良好的鲁棒性和定位精度;基于大型香蕉园场景的SGIE-MPL算法多目标工程化试验结果表明,在包含462个待定位目标的图像中,目标检测效果图与地图标记吻合,说明SGIE-MPL算法能稳定计算出所有目标的地理坐标。【结论】基于同步GCPs与像点估算的SGIE-MPL算法联合集成化软件平台,能在香蕉园多目标密集场景中实现单株级植株的精准地理定位,其P为98.52%,明显优于CTLA算法和MV-OLM算法,且仅需常规主流品牌的消费级无人机,即可为香蕉园的单株级精细管控及指引农机与农业机器人自主规划路径导航等提供技术支持。
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- 基于高光谱融合信息的火龙果遥感估产方法
- 舒田, 郭松, 许元红, 陈智虎, 赵泽英,
- 【目的】探究基于高光谱融合信息的火龙果遥感估产方法,为地方政府优化农业产业结构、指导农业生产及推动水果产业高质量发展提供技术支撑。【方法】以盛果期单株火龙果为试验对象,融合成像与非成像高光谱信息,采用连续投影算法(SPA)筛选对产量敏感的波段作为自变量,以地面实测单株产量为响应变量。按2∶1的比例将126个采样点划分为建模集(84个)与验证集(42个),分别构建基于多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量回归(SVR)及狮群优化算法支持向量回归(LSOA-SVR)的产量反演模型,评估单传感器及多传感器融合模型的估算精度。【结果】火龙果植株冠层成像与非成像高光谱反射率特征曲线基本一致,可见光区域反射率较低,近红外区域反射率较高;可见光区域中,绿光波段呈现反射峰,红光波段和蓝光波段则为吸收谷;冠层非成像高光谱近红外区域反射率与单株产量呈负相关,产量较低的单株光谱反射率较高;冠层成像和非成像高光谱反射率分别为44.6%和63.5%。果实成像与非成像高光谱反射率与火龙果单株产量的极显著相关(P<0.01)波段主要集中在398~704 nm。基于单一传感器数据构建的各类火龙果产量反演模型,MLR模型精度最低,PLSR模型次之,SVR模型最优。基于多传感器融合数据构建的4种模型,SVR模型精度优于MLR和PLSR模型,经狮群优化后的LSOA-SVR模型进一步提升了预测性能。【结论】通过融合成像与非成像高光谱信息,多源数据协同可明显提升盛果期火龙果产量遥感反演精度。基于单一传感器数据构建的产量反演模型中,非线性模型SVR优于线性模型PLSR和MLR。将LSOA应用于SVR模型参数寻优,构建的LSOA-SVR模型能有效提升火龙果单株产量遥感反演模型的预测精度。
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- 高温胁迫下基于高光谱成像的茄子萎蔫程度判别
- 任芸萱, 肖熙鸥, 段喆, 聂珩, 林文秋,
- 【目的】建立基于高光谱成像技术的茄子幼苗萎蔫程度无损判别方法,开展高温胁迫下基于高光谱成像判别茄子萎蔫程度研究,为茄子耐热性高通量精准鉴定及耐热茄子种质资源高通量筛选提供参考依据。【方法】以高温敏感茄子自交系KY幼苗植株为研究对象,采用SOC710VP高光谱成像系统(光谱分辨率1.3 nm,光谱范围400~1000 nm),采集高温胁迫后茄子幼苗不同萎蔫等级植株的冠层图像。对比无处理和标准正态变量变换(SNV)、标准化(AUT)、归一化(NOR)、Savitzky-Golay平滑(SG)、多元散射校正(MSC)5种预处理方法的效果。基于Kennard-Stone算法划分训练集和测试集,分别构建偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和支持向量机(SVM)的全波段及基于竞争性自适应重加权算法(CARS)提取特征波段的萎蔫等级判别模型。【结果】不同萎蔫等级茄子植株的平均反射率存在差异,在400~1000 nm波段的平均反射率随萎蔫等级升高而降低。与无处理相比,5种预处理均能够有效降低杂散光的噪声,其中SG处理能消除随机信号,提高样本的信噪比。在PLS-DA模型中,SG预处理后的模型判别效果最佳,训练数据集与测试数据集的准确率分别达97.00%和98.00%。采用CARS提取特征波段可有效减少数据维度,其中结合SG预处理所建模型的性能最优。SVM模型中,采用不同核函数时,SNV预处理结合线性核函数、SG预处理结合多项式核函数均取得较高的判别准确度。综合比较,SG-PLS-DA模型性能稳定且判别效率高。【结论】高光谱成像技术可用于茄子萎蔫程度的快速评价,SG预处理方法结合PLS-DA判别模型可实现茄子幼苗高温胁迫后萎蔫程度的快速、无损和准确判别,为茄子耐热表型的高通量鉴定提供可行方法。
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- 基于气象因子的荔枝成花枝率预测模型构建
- 侯伟, 陈哲, 王祥和, 陈小敏, 李伟光, 张慧, 王秀珍,
- 【目的】构建基于气象因子的荔枝成花枝率预测模型和暖害指标体系,为热区开展荔枝成花定量预估、气象预报预警及防灾减灾措施制定提供科学依据。【方法】以海南荔枝主要栽培品种妃子笑为研究对象,利用2011—2024年 8个荔枝示范园的物候资料和气象观测资料,采用二阶多项式曲面拟合方法构建妃子笑成花枝率预测模型,并对研究区荔枝成花诱导期暖害时空分布特征进行分析。【结果】妃子笑花芽诱导期低温和高温波动明显,低温积寒(≤15 ℃)和高温积热(≥28 ℃)是影响成花枝率的关键气象因子,构建的二阶多项式预测模型(荔枝成花枝率预测模型)为z=-0.53x2+0.81x+0.23xy+0.04y2-0.19y+0.69,模型的决定系数(R2)为0.86,验证模型预测值与观测值的相关系数为0.951,均方根误差和标准差分别为0.038和0.095,模型预测精度较高且泛化能力好。从暖害时空分布看,低温积寒较高的是白沙、海口、儋州、澄迈、定安等北部和西北部市(县),低温积寒均值>100.0 ℃·d,低温冷量足且花芽诱导充分,暖害频次少,荔枝成花枝率均值在90%以上;南部的陵水低温积寒均值最少(38.9 ℃·d),而乐东的高温积热均值最多(29.2 ℃·d),南部暖害频次相对较多且有发生中度和重度暖害的风险,2016和2024年是暖害影响相对较重的年份。【结论】构建的荔枝成花枝率预测模型可为荔枝成花监测与暖害预警提供技术支撑。未来,随着气候持续变暖,荔枝促花控梢将面临更多挑战,优化品种结构、加强气候适应性研究将是提高荔枝产量和品质的关键。
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- 基于MaxEnt模型和ArcGIS的新疆玉米适宜性区划研究
- 高慧川, 孙雨生, 刘媛杰, 王旭峰,
- 【目的】开展基于MaxEnt模型和地理信息系统(ArcGIS)的新疆玉米适宜性区划研究,预测玉米在新疆的适宜性分布区域,分析各环境因子对玉米适宜性分布的影响,为制定合理的玉米种植策略提供科学依据。【方法】将收集到的玉米样本点坐标数据导入ArcGIS,设置1 km缓冲区半径对样本点进行空间筛选。基于气候、土壤和地形环境因子,采用MaxEnt构建玉米地理分布与环境因子间的关系模型,通过受试者工作特征曲线进行模型评价。利用ArcToolbox中的重分类工具,根据玉米存在概率划分玉米适宜种植区。【结果】影响玉米潜在分布贡献率排名前10的环境因子依次为≥10 ℃积温、坡度、最冷季降水量、土壤可用储水量、最暖季平均温度、1—12月水蒸气压、≥0 ℃积温、酸碱度、最热月最高温度和年平均温度,累计贡献率达89.00%。环境因子响应曲线显示,适宜积温范围对玉米生长具有促进作用,积温过高则会抑制其适宜性提升;坡度与玉米适宜性呈负相关;随土壤可用储水量增加,玉米适宜性呈波动上升趋势。玉米在新疆的高适宜区主要分布于天山北麓、伊犁河谷及塔里木盆地的部分区域;中适宜区主要分布于新疆中部和西部,包括部分吐鲁番盆地、巴音郭楞蒙古自治州和昌吉回族自治州的部分区域;低适宜区广泛分布于新疆西北部和南疆部分地区,包括阿勒泰地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州及部分山区;不适宜区分布在塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠及部分高海拔山区。【结论】基于MaxEnt模型与ArcGIS,实现了玉米适宜种植区的精细化划分。≥10 ℃积温、坡度、最冷季降水量、土壤可用储水量、最暖季平均温度、1—12月水蒸气压、≥0 ℃积温、酸碱度、最热月最高温度和年平均温度是主导玉米适宜性的核心环境因子。
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- 基于MaxEnt模型的我国布渣叶生境适宜性评价
- 温志烽, 周卓义, 罗伊莉, 卢瑛, 刘一明,
- 【目的】通过MaxEnt模型与GIS空间分析系统解析我国布渣叶适生区的时空演变特征及其气候适应性,明确关键气候因子对布渣叶分布格局的驱动机制,为构建南药种质资源保护区及人工栽培基地选址提供科学依据。【方法】基于237个分布位点和38个环境因子,采用MaxEnt模型与GIS空间分析相结合,并通过贡献率分析和刀切法检验综合评估各环境因子对我国布渣叶适生区分布的影响;基于SDMTools模块的空间分析重建末次盛冰期(LGM)至当代的布渣叶适生区演变过程,并预测低浓度温室气体排放情景(SSP126)和高浓度温室气体排放情景(SSP585)下未来分布格局变化,进而评估其保护现状。【结果】年平均气温(Bio1)、最干季降水量(Bio17)、最湿季平均温度(Bio8)和最湿季降水量(Bio16)是影响我国布渣叶地理分布的关键环境因子,其中,温度因子的累计贡献率为68.2%,降水因子则呈明显的协同调控效应。当代气候条件下,我国布渣叶潜在适生区总面积达36.03×104 km2,适生区核心集中在岭南地区。由LGM时期至当代,我国布渣叶潜在适生区呈现出向热带气候区收缩的分布格局,适生区总面积收缩9.94%,适生区质心持续向东南迁移206.019 km。在未来SSP126情景下,我国布渣叶潜在适生区质心总体上呈向西北迁移的态势,迁移轨迹为东南→西北→西北→西北;在未来SSP585情景下,我国布渣叶潜在适生区质心主要向东北迁移,迁移轨迹为西北→西南→东北→东南。【结论】当代气候条件下,我国布渣叶适生区主要分布在岭南地区,分布格局与东亚季风区的水热条件有关,其中温度因子和降水特征共同主导布渣叶的空间分布格局;在未来气候情景下,布渣叶潜在适生区的后期扩张速率减缓甚至出现负增长,且存在向西北迁移的潜在趋势。因此,今后应重点加强岭南核心分布区的保护管理,同时在西北迁移区构建生态廊道,以应对气候变化导致的生境迁移。
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- 基于MaxEnt模型预测绿盲蝽在我国的潜在适生区分布
- 刁利珊, 徐扬, 杨晓杰, 方美玲, 赵曼, 李为争, 郭线茹, 张利娟,
- 【目的】了解历史、当代及未来气候变化情景下绿盲蝽(Apolygus lucorum)在我国全境的适生区及潜在适生区分布,以期为当前绿盲蝽精准防控及区域化治理提供参考,并为全球气候变暖背景下我国绿盲蝽未来发生趋势的预测预报提供理论支撑。【方法】根据绿盲蝽在我国的80个分布点数据和7个气候因子平均温度月较差(bio2)、等温性(bio3)、温度变化方差(bio4)、最湿季度均温(bio8)、最干月降水量(bio14)、降水季节性变异(bio15)、最暖季度降水量(bio18),利用MaxEnt模型分别预测历史时期末次间冰期(LIG)、末次冰盛期(LGM)、全新世中期(MH)、当代(1970—2000年)和未来(2030s、2050s、2070s、2090s)不同气候情景(SSP1-2.6、SSP3-7.0、SSP5-8.5)下绿盲蝽在我国全境的适生区及潜在适生区,分析气候变化对绿盲蝽分布区域的影响。【结果】影响绿盲蝽分布最主要的环境因子是bio8、bio18、bio2和bio15,其适宜范围分别为24.14~35.69 ℃、417.46~2148.40 mm、3.37~10.70 ℃和98.56%~159.53%。历史气候条件下,绿盲蝽主要分布在我国南部地区;当代气候情景下,绿盲蝽在我国的适生区主要集中在华东和华中地区。与当代相比,末次间冰期、末次冰盛期和全新世中期3个时期的绿盲蝽适生区总面积均有所减少。未来气候条件下,绿盲蝽适生区总面积不断增加,并且中、高适生区面积总体随着不同气候情景二氧化碳排放量的增加而逐渐增加,未来气候变化将导致绿盲蝽在我国西部和北部地区的潜在适生区明显扩张。【结论】绿盲蝽在我国的适生区分布范围较广,当前气候条件下主要分布在华东和华中地区,而未来的气候变化将导致绿盲蝽的适生区向西部和北部扩张。适生区扩张会导致绿盲蝽危害范围增大,对农业生产构成更大威胁。
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- AI驱动的PCA-随机森林模型在广西桑树品种智能鉴定中的应用
- 刘丹, 邱长玉, 黄胜, 卿军, 莫荣利, 陆晓媚, 曾燕蓉, 何国玲, 张朝华, 林强,
- 【目的】研究AI驱动的主成分分析(PCA)与随机森林算法组合(PCA-随机森林)模型在广西桑树品种智能鉴定中的应用,为明确广西地方桑树种质资源的遗传关系及其保护和利用提供科学依据。【方法】以6个优良桑树品种的饱满种子为研究对象,通过Illumina NovaSeq 6000测序仪对6个品种进行全基因组重测序,构建桑树基因组DNA文库。通过PCA-随机森林法解决单核苷酸多态性(SNP)冗余问题,采用2轮筛选策略,通过PCA分析对候选SNP位点进行降维,采用PCA分析前几个主成分下每个SNP位点的得分。使用贝叶斯优化寻找模型的最佳超参数构建最佳模型,并采用5折交叉验证防止过拟合的机器学习算法进行训练,得到每个SNP位点的重要程度值,筛选核心SNP位点,构建桑树品种鉴定分子标记库,将其与提取待鉴定桑树样品的关键SNP位点进行比对,验证最佳模型的鉴定准确性。【结果】6个桑树品种的比对率为92.87%~97.34%,表明测序数据质量良好。经严格质控和比对,最终获得1163291个高质量SNP位点,分布在上游、外显子、内含子和基因间区的高质量SNP位点占比分别为6.27%、10.74%、25.18%和48.17%。发生转换和颠换突变类型的SNP位点占比分别为64.66%和35.34%,平均固定指数为0.63。SNP密度在不同染色体上分布不均匀,染色体Chr01上SNP位点密度明显高于其他染色体。基于前3个主成分下每个SNP位点的得分,选择排名前10000的SNP位点用于后续的机器学习训练以及位点筛选研究,根据每个SNP位点的重要程度值,最终筛选出225个核心SNP位点。最佳模型的F1值、精确率、召回率和准确率4个关键指标值均达100%。经对比验证,每个桑树样品构建SNP库的品种编号与预测到的品种名均一致。【结论】根据AI驱动的PCA-随机森林模型算法,从6个桑树品种中筛选出225个核心SNP位点,该方法可用于桑树品种鉴定。
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- 城市森林资源质量对空气负氧离子动态特征的影响及模型比较
- 景元书, 张涛, 顾薇, 陈嘉怡,
- 【目的】揭示城市森林中空气负氧离子浓度(NOIC)的日变化与季节变化特征,并构建高精度预测模型,为深入了解森林生态系统对空气质量的调节作用、优化林业生态管理及提升森林康养功能提供参考依据。【方法】基于2023—2024年上海市崇明区城市森林样区的连续监测数据,分析探讨NOIC与归一化植被指数(NDVI)、植被类型、温度、相对湿度、降水量、风速、能见度等因子间的关系;并采用随机森林和时间序列增强模型(STXGB)构建NOIC预测模型,结合5折交叉验证和基于Optuna框架的贝叶斯调参方法优化超参数,通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)3项指标对模型的拟合效果进行评估。【结果】常绿阔叶林的NOIC显著高于其他2种植被类型(P<0.05,下同),盐沼草本植被的NOIC显著高于落叶阔叶林;NDVI和NOIC在全年大部分时期呈现一致的季节变化趋势;在春季,NOIC与温度和臭氧(O3)浓度呈极显著正相关(P<0.01,下同),相关系数分别为0.256和0.175;与空气中直径≤2.5 μm颗粒物(PM2.5)浓度和相对湿度呈极显著负相关,相关系数均为-0.231。在夏季,NOIC与相对湿度由春季的极显著负相关转变为极显著正相关。NOIC表现为秋季(2524个/cm3)>夏季(2358个/cm3)>冬季(1841个/cm3)>春季(1036个/cm3),各季节优秀和良好等级的NOIC占比均超过70%,尤其在夏季和秋季,优秀等级的NOIC比例达到100%。STXGB模型测试集R2达0.8468,RMSE为275.93个/cm3,MAE为175.94个/cm3。与随机森林模型相比,STXGB模型测试集的R2提高近1倍,RMSE和MAE大幅降低。当温度和风速同取高值时,二者的交互对NOIC的提升具有较强的正向协同推动作用;其中负向作用最大的组合是能见度和风速,模型比较结果表明,STXGB模型性能较优,明显优于传统模型。【结论】NOIC动态变化受森林植被结构、气象因子和区域污染物的协同作用。STXGB模型在预测复杂森林环境下NOIC时具有有效性及稳健性,可用于对森林生态监测、森林康养适宜性评价的研究。
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- 生姜土传病原菌五重PCR检测体系的建立
- 杨维超, 蓝达愉, 黄皓, 文俊丽, 李洪雷, 车江旅, 周生茂, 袁高庆,
- 【目的】建立一种能够同时快速检测青枯菌(Ralstonia solanacearum)、镰刀菌(Fusarium spp.)、果胶杆菌(Pectobacterium spp.)、肠杆菌(Enterobacter spp.)和腐霉菌(Pythium spp.)的五重PCR体系,为早期准确诊断生姜多种土传病害提供技术支撑。【方法】针对引起生姜青枯病和根茎腐烂病的5类土传病原菌,设计和筛选病原菌的特异性引物组合,探索引物最佳浓度、退火温度和灵敏度,建立最佳的五重PCR检测体系,并应用于田间植株样品的检测,以验证其实用性。【结果】根据青枯菌flic基因、肠杆菌rpoB基因和腐霉菌18S rDNA分别设计特异性引物对Rs1F/Rs1R、En1F/En1R和Py1F/Py1R,并结合已报道镰刀菌特异性引物Fu3/Fu4和果胶杆菌特异性引物23SPecF/23SPecR,建立5种生姜土传病害的多重PCR检测体系(25.00μL):以上每条引物分别为1.20、0.20、0.60、1.60和0.15μL,2×PCR Mix12.50μL,不同病菌DNA模板各1.00μL,ddH2O补足至25.00μL,最适退火温度为55.4℃。建立的五重PCR检测体系可同时扩增出大小分别为516、370、266、207和159 bp的特异性片段,该检测体系对青枯菌、肠杆菌和腐霉菌的最低检测限为10-1 pg/μL,对镰刀菌和果胶杆菌的最低检测限为1 pg/μL,同时检测5类病原菌的灵敏度为103 pg/μL。本研究建立的五重PCR检测体系可对田间病株进行准确检测。【结论】建立的五重PCR检测体系能同时对青枯菌、镰刀菌、果胶杆菌、肠杆菌和腐霉菌进行准确检测,可应用于生姜多种土传病害的早期快速诊断和田间病情监测。
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- 葡萄皮渣代餐粉的研制
- 郭冰洁, 琚成前, 李雅静, 张雪春, 王娟, 杨晓密, 方越,
- 【目的】利用葡萄皮渣开发功能性代餐食品,为葡萄加工副产物的高值化利用提供新途径。【方法】按基础原料配方的不同添加比例(2%、3%、4%、5%、6%),将普通粉碎葡萄皮渣(CCGP)和超微粉碎葡萄皮渣(UGGP)分别与荞麦粉、豌豆粉、魔芋粉等进行复配制作代餐粉,比较2种葡萄皮渣对代餐粉的冲调特性、粉质、活性成分和抗氧化活性等品质的影响,并以感官评分为指标筛选得到最佳配方,进一步对最佳配方产品的营养成分含量和血糖生成指数(GI)进行分析。【结果】2种葡萄皮渣均可改善代餐粉的冲调特性、粉质、总酚含量、抗氧化活性和流变性。其中,相较于未添加葡萄皮渣的代餐粉,添加5% UGGP代餐粉的分散性和膨胀性分别提高4.14%和45.78%,添加2% UGGP代餐粉的堆积密度提高18.46%,添加3% UGGP代餐粉结块率降低22.73%。扫描电镜结果表明,超微粉碎可明显减小葡萄皮渣的粒径至5~10 μm。添加6% UGGP代餐粉的总酚含量更高、抗氧化活性更强,其总酚含量达16.71 mg/g,较未添加葡萄皮渣的代餐粉提高61.76%,其1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)阳离子自由基和羟自由基的清除率及铁还原能力较未添加葡萄皮渣的代餐粉分别提高45.85%、22.04%、107.23%和81.52%。感官分析结果表明,添加5% UGGP为代餐粉最优配方,此条件下产品粗蛋白含量为15.15 g/100 g,可溶性碳水化合物含量为30.17 g/100 g,总膳食纤维含量为20.80 g/100 g,粗脂肪含量为1.47%;GI为40.09。【结论】添加UGGP可明显改善代餐粉的冲调特性、粉质、感官品质、流变性和抗氧化活性,其最优添加量为5%,最终产品呈淡紫色,葡萄风味得到一定保留,冲泡后口感细腻,无酸涩味,具有高蛋白、高膳食纤维、低脂肪的特点,属于高营养、低GI食品,具有作为糖尿病友好型功能食品的应用潜力。
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- 不同浓度H2S和NO处理对草莓货架期腐烂抑制及抗氧化相关基因表达的影响
- 李昱昕, 吉宁, 高琪, 王瑞, 聂华丽, 邹伟, 李冉冉,
- 【目的】探究硫化氢(H2S)和一氧化氮(NO)气体对草莓货架期腐烂抑制、抗氧化相关酶活性及相关基因表达的调控作用,筛选最佳处理浓度,为草莓采后保鲜提供技术支持。【方法】以红颜草莓为试材,分别采用不同浓度(50、100、200和400 μL/L)的H2S和NO进行单独熏蒸处理,以不经气体熏蒸处理为对照组(CK),在(20±0.5)℃条件下贮藏6 d,货架期定期测定果实腐烂率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和多酚氧化酶(PPO)活性及相关基因的相对表达量,并通过相关分析和主成分分析对各指标之间的关系进行综合分析。【结果】与CK组相比,所有H2S和NO处理均能抑制果实腐烂并提高抗氧化能力。其中200 μL/L H2S处理效果最明显,货架期第5 d时,CAT和APX活性分别达26.26 U/g和50.89 U/(g·min),分别是CK组的2.02和4.72倍,货架中后期(4~6 d)显著上调FaSOD、FaCAT、FaPOD、FaAPX基因相对表达量(P<0.05,下同),同时抑制FaPPO基因表达和PPO活性,有效延缓果实氧化伤害和褐变进程;货架期第6 d时,腐烂率仅24.25%,较CK组(91.67%)显著下降73.55%,且低于同浓度NO处理组(33.30%),果实色泽保持良好,无明显变化。相关分析结果显示,腐烂率与FaSOD和FaPPO基因相对表达量呈极显著正相关(P<0.01)。主成分分析综合得分表明,200 μL/L H2S处理在各项指标中表现最优,货架期间综合得分始终最高,具有最佳的综合调控效果。【结论】200 μL/L H2S处理在草莓货架期内表现出良好的品质调控能力,在激活抗氧化系统与延缓褐变方面具有良好协同作用,可作为延长草莓货架期的有效措施。
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- 植物精油对火龙果采后病原菌的抑制效果
- 程秋芋, 谢丽红, 易萍, 黄敏, 甘婷, 隆宇涵, 何雪梅, 李宝深, 李静, 李丽,
- 【目的】明确广西火龙果采后腐烂的主要病原菌,并评估植物精油对病原菌的抑制效果,为火龙果采后保鲜提供技术支持。【方法】以金都1号红肉火龙果为试验材料,采用形态学观察和ITS序列分析相结合的方法,鉴定引起火龙果采后腐烂的主要病原菌种类;通过体外抑菌试验分析1.0 mL/L浓度下6种植物精油(丁香精油、茶树精油、肉桂精油、薄荷精油、香茅精油、百里香精油)的抑菌效果;进一步通过浓度筛选和植物精油熏蒸处理试验,分析抑菌效果较好的3种植物精油对病原菌生长和果实腐烂的影响。【结果】从火龙果腐烂组织中分离出6株真菌菌株,致病性检测明确其中2株可引起火龙果采后果实腐烂,结合菌株分子鉴定与系统发育树分析,确定菌株分别为桃吉尔霉(Gilbertella persicaria)和变红镰刀菌(Fusarium incarnatum)。通过1.0 mL/L浓度下6种植物精油对桃吉尔霉和变红镰刀菌的抑菌筛选试验,明确丁香精油抑菌效果最佳,抑制率为100.00%,茶树精油和肉桂精油效果次之,抑制率高于94.00%。浓度筛选试验确定丁香精油的最小抑菌浓度(MIC)为1.0 mL/L,茶树精油和肉桂精油的MIC均为1.2 mL/L。精油熏蒸处理火龙果接菌试验结果显示,茶树精油、肉桂精油和丁香精油均可显著降低果实腐烂率(P<0.05),其中丁香精油效果最佳,在低温贮藏25 d后果实腐烂率低于10.00%。【结论】桃吉尔霉和变红镰刀菌是导致广西火龙果采后腐烂的主要病原菌,这2种病原菌的生长及其导致的果实腐烂现象可被丁香精油、茶树精油和肉桂精油高效抑制,以丁香精油的控制效果最佳。丁香精油、茶树精油和肉桂精油在火龙果采后腐烂控制方面具有良好的应用前景。
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- 聚乙烯醇—壳聚糖黏合剂对油菜丸化种子质量的影响
- 周春婕, 李向春, 刘山, 王江龙, 曹国璠, 李振华,
- 【目的】探究聚乙烯醇(PVA)与壳聚糖(CS)复配黏合剂对油菜丸化种子质量的影响,筛选适配南方气候特点与机械化精播需求的最优PVA-CS复配方案,为南方油菜丸粒化技术的推广应用提供科学参考。【方法】以贵州主栽油菜品种黔油32为试验材料,以裸种(CK1)和水作黏合剂处理(CK2)为对照,系统评价2% PVA、2% CS及二者复配黏合剂的膜性能,以及复配黏合剂对油菜丸化种子质量、发芽及出苗的影响。【结果】CS处理的黏合剂膜运动黏度约为PVA处理的9倍,PC28处理(2% PVA与2% CS体积比20∶80)的黏合剂膜运动黏度为21.13 mm2/s,显著低于CS处理(P<0.05,下同);PC28处理的黏合剂膜吸水性最优,吸水率达6.93%,分别是CS和PVA处理的2.13和2.17倍;PC28处理的黏合剂膜水浸润效果最好,初始接触角和浸润时间合适,有利于实现油菜丸化种子壳吸水与保护的平衡。在丸化种子质量指标上,PC28处理较CK2处理的丸化种子完整性及抗压强度提升效果明显,其在抗压强度(2.96 N)、破碎率(0.70%)和单籽率(95.00%)等指标上表现均衡。在室内发芽方面,PC28处理的油菜丸化种子芽长、幼苗干重、发芽指数、活力指数与CK1相比分别显著提高31.79%、19.60%、55.93%和72.41%;在室外盆栽出苗方面,PC28处理的油菜丸化种子出苗率、幼苗干重和株高均表现最佳,较CK1处理分别显著提高5.29%、12.24%和15.80%,较CK2处理分别显著提高18.07%、10.37%和13.27%。【结论】PVA与CS以20∶80体积比复配作为油菜丸化种子的最优黏合剂方案,该复配体系通过协同优化丸化壳层的机械强度、吸水透气性与结构稳定性,在保障种子高发芽质量的同时,明显提升油菜丸化种子对机械化播种的适应性。
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- 四川清香型烤烟品种鲜烟叶素质及烘烤特性研究
- 韩弘续, 朱先洲, 王松峰, 刘杨, 刘挺, 李文刚, 伍德洋, 金帅杰, 王小东, 刘领,
- 【目的】研究四川清香型烤烟品种鲜烟叶素质特点和烘烤特性,为其烘烤工艺的精准制订提供参考依据。【方法】以云烟87为对照,差异分析中川208不同部位成熟鲜烟叶的SPAD值、水分含量、色素含量和多酚类物质含量,暗箱条件下变黄、变褐和失水特性,以及烤后烟叶等级结构。【结果】与云烟87相比,中川208下部叶类叶比和多酚总量分别显著降低11.11%和4.91%(P<0.05,下同),总水分含量显著提高4.25%;2个品种中、上部叶的类叶比和总水分含量无显著差异(P>0.05,下同),中川208中部叶的多酚总量较云烟87显著降低2.78%,上部叶的多酚总量显著提高4.55%;2个品种各部位之间SPAD值均无显著差异。暗箱条件下,中川208下部叶132 h时变黄程度接近100%,60 h时褐变明显,变黄指数和变褐指数较云烟87分别显著降低17.31%和10.94%,且变黄速度落后于失水速率变黄与失水协调性指数(K1)为0.38,变黄和失水协调性差于云烟87;中部叶96 h时变黄程度达100%,84 h时褐变明显,变黄指数和变褐指数较云烟87分别显著降低6.03%和78.01%,且变黄速度远快于失水速率(K1为1.56),变黄和失水协调性也差于云烟87;上部叶48 h时变黄程度达100%且褐变明显,变黄指数和变褐指数较云烟87分别显著提高3.77%和47.13%,变黄速度快于失水速率(K1为1.88),但变黄和失水协调性优于云烟87(K1为2.50)。与云烟87相比,中川208下、中、上部位烤后烟叶的上中等烟比例分别显著降低16.24%、8.72%和4.17%,下、中部叶烤后杂色烟比例分别显著降低36.15%和41.83%,上部叶烤后含青烟比例显著降低14.35%。【结论】与云烟87相比,中川208的下、中部叶易烤性较差,耐烤性较好;上部叶易烤性较好,耐烤性较差。应根据中川208各部位烟叶素质和烘烤特性进一步优化烘烤工艺,充分发挥烟叶质量潜力。
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- 基于HS-SPME-GC-MS分析罗氏蝴蝶兰不同开花时期花被片挥发性成分
- 黄歆怡, 於艳萍, 韦勇杰, 谭奕为, 宾振钧, 丁丽琼,
- 【目的】探究罗氏蝴蝶兰不同开花时期花被片挥发性成分及变化规律,为花香机理与传粉机制研究提供理论基础,也为进一步开发利用罗氏蝴蝶兰资源提供数据支持。【方法】以罗氏蝴蝶兰花被片为试材,采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱—质谱联用(GC-MS)技术对花蕾期、初花期、盛花期和末花期4个开花时期的挥发性成分进行定性定量及主成分分析,筛选出不同开花时期的差异代谢物,利用香气活性值(OAV)确定关键香气成分。【结果】4个开花时期花被片共检测鉴定出98种挥发性成分,挥发性成分种类和含量整体上随着开花时期的推进呈先升高后降低的变化趋势。花被片挥发性成分数量排序为盛花期(85种)>初花期(71种)>花蕾期(70种)>末花期(68种),分别检测到特有挥发性成分9、2、3和3种。挥发性成分以酯类、醛类和醇类化合物为主,其次为烃类、萜类、酮类和芳烃类化合物,醚类化合物最少。花被片挥发性成分总含量排序为盛花期(412.43 μg/kg)>初花期(360.15 μg/kg)>花蕾期(333.40 μg/kg)>末花期(235.63 μg/kg)。正己醛和乙酸乙酯相对含量在整个花期过程始终较高。4个开花时期中共筛选出31种差异代谢物,其中14种差异代谢物也作为罗氏蝴蝶兰的呈香物质。OAV分析结果表明,乙酸乙酯、β-紫罗兰酮、正己醛、正己醇和月桂烯是关键香气成分,其中乙酸乙酯和β-紫罗兰酮是整个花期的共同香气成分。【结论】罗氏蝴蝶兰不同开花时期的挥发性成分种类及含量存在差异,香气特征受挥发性成分的种类、含量和香气阈值影响而呈现出不同的花香。初花期香味相对较浓,随着开花进程逐渐变淡。
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- AKT1激酶在睾丸中的功能及其对LMNA蛋白磷酸化修饰的影响
- 黄愉淋, 刘栩炀, 张鹏飞, 付强, 张明,
- 【目的】探究丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)在睾丸精子发生中的功能及其对核纤层蛋白A/C(LMNA)磷酸化修饰的影响,为深入理解雄性生殖调控网络提供理论依据。【方法】采集性成熟期水牛睾丸组织,采用免疫组织化学染色检测AKT1及AKT1(pS473)的分布。建立睾丸组织体外培养模型,分别添加抑制剂A-674563和激活剂SC79干预AKT1活性。利用苏木精—伊红染色观察睾丸组织形态,采用试剂盒检测细胞凋亡率和增殖率,通过Western blotting检测凋亡相关蛋白Bax、Bcl2和Caspase3的相对表达量及LMNA蛋白Ser392位点的磷酸化水平。【结果】AKT1激酶及AKT1(pS473)广泛分布于曲细精管各类型生精细胞中,主要定位于细胞质。随着A-674563浓度升高,睾丸曲细精管结构逐渐松散,生精细胞数量减少,细胞间隙增大。抑制AKT1激酶后,与Control组相比,500 nmol/L A-674563组细胞凋亡率极显著升高(P<0.01,下同),100、500和1000 nmol/L A-674563组细胞增殖率极显著降低;500和1000 nmol/L A-674563组促凋亡蛋白Bax和Casepase3相对表达量极显著升高,500和1000 nmol/L A-674563组抑凋亡蛋白Bcl2的相对表达量极显著降低;500 nmol/L A-674563组LMNA(pS392)蛋白相对表达量显著降低(P<0.05),1000 nmol/L A-674563组LMNA(pS392)蛋白相对表达量极显著降低。激活AKT1激酶后,与Control组相比,SC79组细胞凋亡率极显著降低,细胞增殖率极显著升高;AKT1(pS473)和LMNA(pS392)蛋白相对表达量极显著升高。【结论】AKT1激酶是睾丸细胞存活与增殖的关键调控因子,其通过调节LMNA蛋白Ser392位点磷酸化水平,参与细胞分裂过程的调控。抑制AKT1激酶可降低LMNA蛋白磷酸化水平,破坏睾丸组织形态结构并诱导生精细胞凋亡。激活AKT1激酶可促进LMNA蛋白磷酸化修饰,增强睾丸组织细胞增殖活力。
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- 基于DNA条形码技术的浔江桂平段漂流性鱼卵鉴定
- 陈一竹, 吴志强, 傅致远, 王月, 王丽, 邹有存, 王导群, 许邑恺, 黄路全, 黄亮亮,
- 【目的】基于DNA条形码技术鉴定浔江桂平段漂流性鱼卵,揭示浔江桂平段鱼类早期资源状况,为浔江鱼类产卵场调查及鱼类资源保护提供数据支撑。【方法】2024年5—8月于大藤峡产卵场、前进产卵场和东塔产卵场下游25~50 km处的桂平市江口镇江段采集鱼卵,带回实验室用于DNA提取。采用DNA条形码技术,对鱼卵样本进行物种鉴定。【结果】在江口镇江段断面共采集鱼卵646粒,经测序获得565条有效序列,93.98%可鉴定到种,6.02%可鉴定到属。共鉴定出18种已分类鱼类,隶属于1目3科8亚科16属。其中,鲤科鱼类15种,对应557条有效序列,占总有效序列数的98.58%;鳅科鱼类2种,对应2条有效序列,占总有效序列数的0.35%;平鳍鳅科鱼类1种,对应6条有效序列,占总有效序列数的1.06%。在565条有效序列中,黄尾鲴有效序列数最多,为183条,占32.39%;其次为赤眼鳟,为135条,占23.89%;银鮈(113条,占20.00%)、银鲴(29条,占5.13%)、鲮(21条,占3.72%)和南方拟䱗(18条,占3.19%)的有效序列数相对较多。在鉴定到种的18种鱼类中,典型产漂流性鱼卵鱼类有15种。种内和种间遗传距离分析结果显示,种间遗传距离平均值是种内遗传距离平均值的28.74倍。系统发育树显示,鉴定出的鱼卵样品聚为19个独立支系,多个同属物种聚为同一分支。【结论】大藤峡水利枢纽蓄水后浔江桂平段产漂流性鱼卵鱼类物种组成虽未发生明显变化,但“四大家鱼”等大中型经济鱼类占比降低,小型鱼类逐渐占据优势。水利工程运行可能导致鱼类群落结构向小型化演替,应在鱼类主要繁殖期加强栖息地保护并实施生态调度。
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- 猪SLC39A基因家族鉴定及SNP位点与繁殖性状的关联分析
- 韦一, 程锋, 兰干球, 梁晶,
- 【目的】开展猪SLC39A基因家族鉴定及SNP位点与繁殖性状的关联分析,为猪高繁殖力的遗传改良提供候选分子标记。【方法】使用生物信息学方法鉴定大白猪SLC39A基因家族成员并分析其理化性质。筛选SLC39A基因家族单核苷酸多态性(SNP)位点,并采用一般线性模型进行各SNP位点不同基因型与健仔数的关联分析。合成含有C和G等位基因的靶序列,构建至pGL3-basic双荧光素酶报告载体并转染至人胚胎肾细胞中,转染48 h后测定萤火虫荧光素酶和海肾荧光素酶活性。【结果】SLC39A基因家族蛋白相对分子质量介于9.37~94.20,理论等电点(pI)介于5.03~8.46,属于不稳定蛋白。SLC39A基因家族成员在染色体上均有多个编码蛋白的基因编码区,基因结构较复杂,共鉴定出7个保守基序(Motif),长度介于21~44个氨基酸,Motif-2、Motif-3和Motif-7的保守程度较高,Motif-2为所有SLC39A基因家族蛋白共有的保守基序。SLC39A基因家族成员不均匀地分布在10条染色体上。在大白猪基因组内共检测到1次片段复制事件,SLC39A5与SLC39A10基因存在片段重复。系统发育树显示,猪与人、大鼠、牛、羊和猴的SLC39A1~SLC39A14蛋白亲缘关系较近,猴与人的SLC39A1~SLC39A14蛋白亲缘关系较近。大白猪SLC39A基因家族蛋白中SLC39A1、SLC39A2、SLC39A9和SLC39A11蛋白位于网络的核心位置,与其他蛋白表现出较强的互作关系。大白猪SLC39A基因家族共鉴定到13个符合哈迪—温伯格平衡的SNP位点,3个SNP位点与健仔数显著关联(P<0.05,下同)。SLC39A8基因rs344840408C>G的CC基因型个体的健仔数显著高于GG基因型个体。【结论】猪SLC39A基因家族在进化上较为保守,蛋白成员间存在紧密的互作网络,共同维持锌稳态。SLC39A基因家族部分成员的变异(SLC39A1基因rs319315931A>G、SLC39A8基因rs344840408C>G、SLC39A11基因rs338265001T>C)可能通过影响基因表达或锌转运功能而改变母猪健仔数。
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- CCND2基因表达谱及其过表达对陆川猪骨骼肌细胞增殖的影响
- 赵笑毅, 姚一龙, 曹杜明, 魏娜娜, 林武坚, 李宪策, 陈指龙, 杨小淦, 黄海波, 唐中林,
- 【目的】探究细胞周期蛋白(CCND2)基因在陆川猪骨骼肌组织中的表达模式及其对陆川猪骨骼肌细胞增殖的调控机制,为陆川猪产肉性状的遗传改良提供理论依据。【方法】探究CCND2基因在猪骨骼肌发育过程中的时空表达特征,过表达和敲低CCND基因,通过实时荧光定量PCR检测猪骨骼肌细胞增殖标志基因的相对表达量。利用CCK-8和EdU细胞增殖活性检测试剂盒检测猪骨骼肌细胞增殖活性。通过转录组测序筛选差异表达基因(DEGs)并进行GO功能注释和KEGG信号通路富集分析。【结果】胚胎期长白猪骨骼肌中CCND2基因相对表达量极显著高于通城猪(P<0.01,下同)。敲低CCND2基因后,CDK4基因相对表达量显著降低(P<0.05,下同),过表达CCND2基因后,CDKN1B基因相对表达量显著降低,KI67基因相对表达量极显著降低,PCNA基因相对表达量极显著升高。CCK-8和EdU细胞增殖活性检测结果显示,敲低CCND2基因后,细胞增殖速率减缓,过表达CCND2基因后,细胞增殖速率加快。共筛选出120个DEGs,过表达CCND2基因有80个DEGs上调,40个DEGs下调。其中上调的DEGs显著注释到有丝分裂纺锤体中间区、JAK-STAT信号通路、中间体和信号转导等与细胞增殖相关的GO功能条目,显著富集于Wnt信号通路、细胞黏附分子、FoxO信号通路和cAMP信号通路等;下调的DEGs显著注释到ERK1/ERK2级联正向调控、NF-κB活性负调控和IκB激酶/NF-κB信号负调控等与生物学过程相关的GO功能条目,显著富集于钙信号通路、脂肪酸代谢、干细胞多能性调控通路、代谢通路和胆固醇代谢等信号通路。【结论】CCND2基因在胚胎期西方瘦肉型猪长白猪骨骼肌中呈高表达特征。CCND2基因能促进陆川猪骨骼肌细胞增殖,该过程可能与Wnt、FoxO和cAMP等信号通路相关基因的转录调控有关。CCND2基因可能是导致中国地方猪与西方瘦肉型猪骨骼肌发育差异的关键候选基因,可作为解析猪骨骼肌发育的潜在靶点。
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- 不同年龄蒙古鲌形态性状对体质量影响效果分析
- 吴辉, 魏海军, 耿龙武, 尚信池, 车兴华, 邢美琪, 李正伟, 徐伟,
- 【目的】开展不同年龄蒙古鲌形态性状对体质量影响效果分析,为提升蒙古鲌的选育效率提供理论依据。【方法】以2龄和11龄蒙古鲌为研究对象,使用直尺、游标卡尺和电子天平测量蒙古鲌各形态性状和体质量。计算蒙古鲌各形态性状的平均值、标准差及变异系数。使用SPSS 19.0对其体质量与形态性状进行相关分析。以体质量为因变量,各形态性状为自变量,建立最优多元线性回归方程,并计算通径系数和决定系数。【结果】2个年龄组蒙古鲌体质量的变异系数均最大,11龄组为17.39%,2龄组为23.31%,除躯干长、尾长和尾柄高外,2龄蒙古鲌其余各形态性状的变异系数均大于11龄蒙古鲌。11龄蒙古鲌体高与体质量的相关系数最大,2龄蒙古鲌全长与体质量的相关系数最大。2龄蒙古鲌各形态性状对体质量的直接通径系数大小依次为全长>头长>体宽,全长对体质量的直接作用最大;11龄蒙古鲌各形态性状对体质量的直接通径系数大小依次为体高>全长>体宽>眼间距>尾鳍长,体高对体质量的直接作用最大。对2龄蒙古鲌体质量直接决定系数最大的形态性状为全长,全长、体宽和头长是影响2龄蒙古鲌体质量的主要形态性状;对11龄蒙古鲌体质量直接决定系数最大的形态性状为体高,体高、全长、体宽、眼间距和尾鳍长是影响11龄蒙古鲌体质量的主要形态性状。【结论】体质量是蒙古鲌选育的核心指标,其在不同生长阶段受形态性状的影响可能具有异速生长规律,幼鱼期以全长为主要影响因子,成鱼期则以体高为主导。全长和体宽是影响蒙古鲌体质量的共性关键性状,具有年龄稳定性。
