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小麦赤霉病拮抗菌JB7的拮抗活性及鉴定

微生物学报 2024年第5期64卷 1580-1592页

作者：毕钰张琳余红凤王志刚徐伟慧李阳齐齐哈尔大学生命科学与农林学院黑龙江齐齐哈尔161006 黑龙江省农业微生物制剂产业化技术创新中心黑龙江齐齐哈尔161006 黑龙江省农用生物制剂产业化协同创新中心黑龙江齐齐哈尔161006

由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum,Fg)引起的赤霉病是限制小麦生产的主要病害之一。生物防治是一种高效且可持续的防治方法。【目的】从小麦种子内筛选具有抑制禾谷镰刀菌的菌株并对其生防潜力进行评估,为小麦赤霉病生防制剂的开发与... 详细信息

由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum,Fg)引起的赤霉病是限制小麦生产的主要病害之一。生物防治是一种高效且可持续的防治方法。【目的】从小麦种子内筛选具有抑制禾谷镰刀菌的菌株并对其生防潜力进行评估,为小麦赤霉病生防制剂的开发与利用提供菌种资源及理论支撑。【方法】采用平板对峙、孢子萌发法和无菌上清液抑菌试验筛选小麦种子内对禾谷镰刀菌具有拮抗活性的内生菌株;利用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)和共聚焦扫描电镜(confocal laser scanning microscope,CLSM)观察并分析无菌上清液对Fg的分生孢子形态、膜完整性以及胞内活性氧的影响;通过盆栽试验验证内生菌对小麦赤霉病的生防效果;应用二代Illumina HiSeq测序平台进行全基因组测序。【结果】从小麦种子中分离出一株高效抑制Fg生长的内生菌株JB7,其衰亡期无菌上清液对Fg孢子萌发抑制率高达85.23%。菌株JB7的无菌上清液使Fg孢子表面凹陷,破坏其细胞膜,造成核酸和蛋白质的渗漏,诱导Fg菌丝活性氧的累积,引起Fg菌丝可溶性蛋白和丙二醛含量的显著升高。该菌株具有分泌蛋白酶、纤维素酶、葡聚糖酶和产铁载体的能力。盆栽试验表明菌株JB7能显著降低小麦赤霉病的病情指数(P<0.05)。经全基因组学鉴定为甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)JB7,该菌株基因组中含有12个抑菌功能的次级代谢产物合成基因簇。【结论】菌株JB7能抑制禾谷镰刀菌的生长,对小麦赤霉病有较强的防效,可作为生物防治小麦赤霉病的候选菌株。

关键词：小麦赤霉病禾谷镰刀菌甲基营养型芽孢杆菌生物防治活性氧积累

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基于组合优化的遥感图文检索轻量化

指挥与控制学报 2024年第2期10卷 146-153页

作者：赵良瑾卢宛萱于泓峰孙显中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院网络信息体系重点实验室北京100190

针对现有基于图网络的遥感图文检索模型存在的海量参数、模型时效性低、存储空间需求大等问题,提出一种基于组合优化的遥感图文检索轻量化方法。从模型架构角度,设计基于跨阶段融合的轻量化卷积模块精简图文检索模型的参数;从数值量化角... 详细信息

针对现有基于图网络的遥感图文检索模型存在的海量参数、模型时效性低、存储空间需求大等问题,提出一种基于组合优化的遥感图文检索轻量化方法。从模型架构角度,设计基于跨阶段融合的轻量化卷积模块精简图文检索模型的参数;从数值量化角度,设计图网络混合精度训练与量化推理策略提升模型推理速度。在多个遥感检索数据集上的实验结果表明,该方法在检索精度基本不下降的条件下,总参数量、浮点运算量相比于典型方法降低60%以上。

关键词：遥感图像图文检索图神经网络轻量化模型

一株西瓜枯萎病生防菌Bacillus methylotrophicus的筛选、鉴定及抑菌物质分析

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微生物学通报 2024年第2期51卷 534-553页

作者：余红凤张琳毕钰王志刚徐伟慧黄欣冉郭嘉仪齐齐哈尔大学生命科学与农林学院黑龙江齐齐哈尔161006 黑龙江省农业微生物制剂产业化技术创新中心黑龙江齐齐哈尔161006 黑龙江省农用生物制剂产业化协同创新中心黑龙江齐齐哈尔161006

【背景】西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.***.niveum,Fon)是西瓜枯萎病的致病菌,严重威胁连作西瓜的生产。【目的】筛选拮抗西瓜枯萎病菌的菌株并推测其无菌上清液(cell-free supernatant,CFS)的抑菌成分,为其在农业生产中... 详细信息

【背景】西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.***.niveum,Fon)是西瓜枯萎病的致病菌,严重威胁连作西瓜的生产。【目的】筛选拮抗西瓜枯萎病菌的菌株并推测其无菌上清液(cell-free supernatant,CFS)的抑菌成分,为其在农业生产中的应用提供理论依据。【方法】利用平板对峙法筛选拮抗Fon的菌株,通过盆栽试验验证其抑制西瓜枯萎病的能力,并通过扫描电镜、共聚焦显微镜观察和抗氧化酶活性测定等方法研究Fon暴露在拮抗菌株次级代谢物下孢子形态的变化、膜的完整性和造成的氧化损伤,通过二代Illumina HiSeq联合三代PacBio Sequel测序平台进行全基因组测序、LC-MS非靶代谢组学、超高液相色谱系统和高分辨率质谱(UHPLC-ESI-MS/MS),明确拮抗菌株次级代谢物中的抑菌功能物质。【结果】从健康西瓜根际土筛选到拮抗Fon的一株优良菌株J4,盆栽试验表明其对西瓜枯萎病的防治效果为72.6%。经全基因组学鉴定为Bacillus methylotrophicus J4,该菌株可产蛋白酶、淀粉酶、葡聚糖酶和纤维素酶并有分泌铁载体的能力,其衰亡期无菌上清液对Fon菌丝生长抑制率为71.87%,菌株J4的CFS使Fon孢子表面凹陷,破坏其细胞膜的完整性,造成细胞死亡。菌株J4诱导Fon菌丝体活性氧(reactive oxygen species,ROS)的积累;菌株J4的CFS引起Fon菌丝超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)活性,以及可溶性蛋白和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量的显著升高。该菌株基因组中含有13个抑菌功能的次级代谢产物合成基因簇,菌株J4的CFS中含有3种多肽化合物,并且这3种脂肽具有抑制Fon菌丝生长的能力,推测菌株J4上清液中的抑菌功能物质是伊枯草菌素A(iturin A)、丰原素(fengycin)和表面活性素(surfactin)。【结论】菌株J4对西瓜枯萎病有较强的防效,在西瓜枯萎病生物防治中具有广泛的应用前景。

关键词：拮抗菌株西瓜专化型尖孢镰刀菌甲基营养型芽胞杆菌

具有自适应标定功能的施肥控制系统的设计与试验

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华南农业大学学报 2024年第1期45卷 88-96页

作者：万仕军何瑞银余洪峰段庆飞徐高明孙国峻南京农业大学工学院江苏南京210031 江苏省智能化农业装备实验室江苏南京210031 南京农业大学人工智能学院江苏南京210031

【目的】针对当前施肥控制系统适应性差、更换肥料种类需重新校准等问题,设计一种具有自适应标定功能的施肥控制系统。【方法】将容积密度引入常规标定公式,建立新型排量标定公式并进行试验验证。以肥料种类、排量为试验因素,排肥准确... 详细信息

【目的】针对当前施肥控制系统适应性差、更换肥料种类需重新校准等问题,设计一种具有自适应标定功能的施肥控制系统。【方法】将容积密度引入常规标定公式,建立新型排量标定公式并进行试验验证。以肥料种类、排量为试验因素,排肥准确性、变异系数为试验指标,常规施肥控制系统为对照,对使用新型标定公式的自适应施肥控制系统的性能进行试验。【结果】新型排量关系公式决定系数为0.996,平均相对误差小于3.63%;使用该公式的自适应控制系统在2000~12000 g/min的目标排量下,球形颗粒肥料排肥速率相对误差最大为5.46%,变异系数小于3.54%。而常规施肥控制系统(使用复合肥进行标定),复合肥最大相对误差为4.92%,缓混肥最大相对误差为10.92%,过磷酸钙最大相对误差为50.11%。【结论】相较于常规施肥控制系统,该自适应施肥控制系统能够适应多种肥料,排量准确,有助于提升施肥机的作业效率和质量。

关键词：施肥控制系统新型标定公式容积密度自适应

The life-history trait trade-offs mediated by reproduction and immunity in the brown planthopper,Nilaparvata lugens Stål

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Journal of Integrative Agriculture 2024年第6期23卷 2018-2032页

作者： Dan Sun hongfeng Wang Jiahui Zeng Qiuchen Xu Mingyun Wang Xiaoping yu Xuping Shentu Zhejiang Provincial Key Laboratory of Biometrology and Inspection&Quarantine College of Life ScienceChina Jiliang UniversityHangzhou 310018China

Reproduction and immune defense are costly functions,and they are expected to tradeoff with each other to drive evolution.The brown planthopper(BPH),Nilaparvata lugens Stål(Hemiptera,Delphacidae),is a global superpest that mostly damages rice crops.Yeast-like symbionts(YLS)exist in the abdominal fat body tissue and are tightly associated with the development,growth,and reproduction of BPH.Our previous research demonstrated that mating behavior promotes the release of YLS from the fat body into the hemolymph in the BPH,thereby triggering an immune response.Additionally,the fitness costs related to life-history traits of BPH(such as survival rate)have a strong dependence on the relative abundance of YLS.However,the possible relationship between reproduction and the immune response in BPH has not been identified.In this study,an omics-based approach was used to analyze the transcriptome of fat body tissues in mated and unmated BPH at 72 h post-eclosion,from which two antimicrobial peptide genes,NlDefensin A(NlDfA)and NlDefensin B(NlDfB),were selected since they were highly expressed in mated BPH.Subsequently,the full-length cDNA sequences of the NlDfA and NlDfB genes were cloned and analyzed.qPCR results showed up-regulation of the NlDfA and NlDfB genes in mated BPH when compared to unmated BPH.Spatial-temporal expression analysis indicated that the NlDfA and NlDfB genes were expressed in all tissues and developmental stages,and they were most highly expressed in the fat body at 24 h post-eclosion.Moreover,the symbionts in BPH were significantly inhibited by the in vitro expression of the NlDfA and NlDfB proteins.Furthermore,RNA interference(RNAi)-mediated suppression of NlDfA and NlDfB dramatically increased the relative abundance of YLS in the fat body,while YLS in the hemolymph decreased significantly.These BPHs also displayed some fitness disadvantages in survival,fecundity,hatchability,and possibly the vertical transmission of YLS from hemolymph to egg.Our results indicated that mating could heighten the immuni

关键词： Nilaparvata lugens reproduction immune defense trade-off

抗冻蛋白与细胞色素蛋白P450水合层重定向动力学的比较分析

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Chinese Journal of Chemical Physics 2022年第3期35卷 509-515,I0002,I0003页

作者：俞宏风张强庄巍中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室福州350002 中国科学院大学北京100049 内蒙古民族大学化学与材料学院通辽0028043 中国科学院城市环境研究所厦门361021

抗冻蛋白抑制冰结晶的机制仍不清晰.例如,抗冻蛋白的水合水动力学及其与抗冻活性之间的关系尚无定论.本文通过理论模拟,比较研究了来自云杉蚜虫的抗冻蛋白和细胞色素蛋白P450第一水合层中的水分子重定向动力学.氢键供体水分子周围潜在... 详细信息

抗冻蛋白抑制冰结晶的机制仍不清晰.例如,抗冻蛋白的水合水动力学及其与抗冻活性之间的关系尚无定论.本文通过理论模拟,比较研究了来自云杉蚜虫的抗冻蛋白和细胞色素蛋白P450第一水合层中的水分子重定向动力学.氢键供体水分子周围潜在受体水分子数量的增加导致水分子之间氢键交换的加速.因此,抗冻蛋白抗冻活性区周围水分子的跳跃重定向动力学加速.由于氢键交换的相互耦合和激发,随着氢键交换的加速,整个氢键网络的重排和水分子的框架重定向也被加速.因此,抗冻蛋白的水分子重定向动力学比细胞色素蛋白P450更快.本研究为理解抗冻蛋白提供了新的物理图像,并对抗冻蛋白的抗冻机理有了新的认识.

关键词：水合层抗冻蛋白重定向动力学

Quantum Spin Exchange Interactions to Accelerate the Redox Kinetics in Li–S Batteries

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Nano-Micro Letters 2024年第5期16卷 370-383页

作者： yu Du Weijie Chen yu Wang yue yu Kai Guo Gan Qu Jianan Zhang Key Laboratory of Advanced Energy Catalytic and Functional Materials Preparation of Zhengzhou City College of Materials Science and EngineeringZhengzhou UniversityZhengzhou 450001People’s Republic of China

Spin-engineering with electrocatalysts have been exploited to suppress the“shuttle effect”in Li–S batteries.Spin selec-tion,spin-dependent electron mobility and spin potentials in activation barriers can be optimized as quantum spin exchange interactions lead-ing to a significant reduction of the electronic repulsions in the orbitals of catalysts.Herein,we anchor the MgPc molecules on fluorinated carbon nanotubes(MgPc@FCNT),which exhibits the single active Mg sites with axial displacement.According to the density functional theory calculations,the electronic spin polarization in MgPc@FCNT not only increases the adsorption energy toward LiPSs intermediates but also facilitates the tunneling process of electron in Li–S batter-ies.As a result,the MgPc@FCNT provides an initial capacity of 6.1 mAh cm^(-2) even when the high sulfur loading is 4.5 mg cm^(-2),and still maintains 5.1 mAh cm^(-2) after 100 cycles.This work provides a new perspective to extend the main group single-atom catalysts enabling high-performance Li–S batteries.

关键词： Metal phthalocyanines Spin polarization Electrocatalysis Li–S batteries

Light People:Professor Laura Na Liu

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Light(Science & Applications) 2024年第2期13卷 184-189页

作者： Hui Wang Cun yu Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and PhysicsChinese Academy of Sciences130033ChangchunChina

Editorial The DNA nanotechnology outlines a new chapter in biological sciences,opening a new era of scientific and technological advancements.A pioneer of DNA nanotechnology,Professor Liu from the University of Stuttgart in Germany,our latest Light People,has been working at the interface,where nanophotonics meets biology and chemistry.On the path of scientific explorations.

关键词： chemistry. advancement pioneer

Macroporous Directed and Interconnected Carbon Architectures Endow Amorphous Silicon Nanodots as Low‑Strain and Fast‑Charging Anode for Lithium‑Ion Batteries

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Nano-Micro Letters 2024年第5期16卷 333-351页

作者： Zhenwei Li Meisheng Han Peilun yu Junsheng Lin Jie yu Guangdong Provincial Key Laboratory of Semiconductor Optoelectronic Materials and Intelligent Photonic Systems Shenzhen Engineering Lab for Supercapacitor MaterialsSchool of Material Science and EngineeringHarbin Institute of TechnologyShenzhenUniversity TownShenzhen 518055People’s Republic of China Songshan Lake Materials Laboratory Dongguan Dongguan 523808GuangdongPeople’s Republic of China Department of Mechanical and Energy Engineering Southern University of Science and TechnologyShenzhen 518055People’s Republic of China

Fabricating low-strain and fast-charging silicon-carbon composite anodes is highly desired but remains a huge challenge for lithium-ion batteries.Herein,we report a unique silicon-carbon composite fabricated by uniformly dis-persing amorphous Si nanodots(SiNDs)in carbon nanospheres(SiNDs/C)that are welded on the wall of the macroporous carbon framework(MPCF)by vertical graphene(VG),labeled as MPCF@VG@SiNDs/C.The high dispersity and amor-phous features of ultrasmall SiNDs(~0.7 nm),the flexible and directed electron/Li+transport channels of VG,and the MPCF impart the MPCF@VG@SiNDs/C more lithium storage sites,rapid Li+transport path,and unique low-strain property during Li+storage.Consequently,the MPCF@VG@SiNDs/C exhibits high cycle stability(1301.4 mAh g^(-1) at 1 A g^(-1) after 1000 cycles without apparent decay)and high rate capacity(910.3 mAh g^(-1),20 A g^(-1))in half cells based on industrial electrode standards.The assembled pouch full cell delivers a high energy density(1694.0 Wh L^(-1);602.8 Wh kg^(-1))and an excellent fast-charging capability(498.5 Wh kg^(-1),charging for 16.8 min at 3 C).This study opens new possibilities for preparing advanced silicon-carbon com-posite anodes for practical applications.

关键词： Amorphous Si nanodots Low-strain Fast-charging Lithium-ion batteries