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半纤维素分解菌群HMC的微生物群落结构及功能

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农业工程学报 2024年第12期40卷 213-223页

作者：高秀清王琼罗轶伦吕育财崔明宇陈永伦张冬冬肖园范淄亭王浩伟王轶郭鹏三峡大学生物与制药学院宜昌443002 湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所武汉430064 四川嘉淮生物科技有限责任公司乐山614000 浙江大学海洋学院海洋生物与药物研究所舟山316021 湖北洪山实验室武汉430070

为明确半纤维素分解菌群HMC(hemicellulolytic microbial consortium)的微生物群落结构及其在半纤维素降解中的潜在功能;该研究测定了其在降解半纤维素主链木聚糖及玉米芯的典型理化指标,并利用16S rDNA测序技术及生物信息学手段对其微... 详细信息

为明确半纤维素分解菌群HMC(hemicellulolytic microbial consortium)的微生物群落结构及其在半纤维素降解中的潜在功能;该研究测定了其在降解半纤维素主链木聚糖及玉米芯的典型理化指标,并利用16S rDNA测序技术及生物信息学手段对其微生物群落结构及功能注释进行了宏基因组学分析。结果表明,HMC在7 d内能高效降解木聚糖和玉米芯,降解率达80%,木聚糖降解产生的高值产物包括还原糖、甲酸、乳酸及乙酸,最高浓度分别为1.30、0.50、1.19与1.23 mg/mL,HMC降解玉米芯时可累积挥发性脂肪酸浓度高达3.54 mg/mL。HMC是由厚壁菌门Firmicutes的多个属的微生物组成的复合微生物菌群,宏基因组分析揭示了HMC在木聚糖降解过程中的关键碳水化合物活性酶系;HMC的半纤维素降解酶系完整,包括19个木聚糖分解及下游产物代谢相关的酶;同时涵盖了乙酸、乳酸等半纤维素关键分解产物代谢相关的通路。HMC蕴含半纤维素及玉米芯高值生物转化的潜力,该研究为深入探究半纤维素在生物降解应用中的分子机制提供了重要线索,有助于推动天然半纤维素生物降解技术的发展。

关键词：半纤维素微生物群降解微生物群落结构宏基因组学还原糖挥发性脂肪酸

基于YOLOv8-FECA的密集场景下小麦赤霉病孢子目标检测

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农业工程学报 2024年

作者：张东彦高玥程涛胡根生杨雪乔红波郭伟谷春艳西北农林科技大学机械与电子工程学院安徽大学农业生态大数据分析与应用技术国家地方联合工程研究中心安徽省农业科学院植物保护与农产品质量安全研究所河南农业大学信息与管理科学学院

针对小麦赤霉病孢子图像中密集分布小目标的漏检错检问题，该研究设计了一种针对该场景下小目标检测模型YOLOv8-FECA。以YOLOv8为基准模型，先添加新的小目标检测层，以此增强网络对更小目标语义信息的捕捉以及提高其特征描述的准确性... 详细信息

针对小麦赤霉病孢子图像中密集分布小目标的漏检错检问题，该研究设计了一种针对该场景下小目标检测模型YOLOv8-FECA。以YOLOv8为基准模型，先添加新的小目标检测层，以此增强网络对更小目标语义信息的捕捉以及提高其特征描述的准确性；其次，构建融合特征的焦点注意力机制（focal efficient channel attention module,FECA）以实现对小目标和密集分布目标的关注；再次，引入Wise-IoU Loss与DFL Loss结合作为边界框的回归损失，提高模型的收敛能力以及对边界框预测的准确性；最后，在不同密集场景和不同光线环境下验证了模型的鲁棒性。结果表明，优化后模型YOLOv8-FECA相比YOLOv8在孢子数据集中的平均检测精度均值m AP@0.5提高了4.3%，达到96.8%，且改进模型的检测效率也达到实时检测要求。该研究设计的YOLOv8-FECA网络模型在保持高性能的同时能够有效提升密集场景小目标检测的精度，为其他作物病害孢子的检测提供了新思路。

关键词：小麦赤霉病孢子密集场景小目标检测 YOLOv8 显微图像

高光效小麦群体提高氮素吸收利用和产量的机理

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植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 27-35页

作者：丁永刚陈欢曹承富乔玉强赵竹李玮张向前杜世州安徽省农业科学院作物研究所安徽合肥230031

[目的]研究通过调整小麦种植密度构建高光能利用效率群体,促进群体氮素积累、分配和转运的效果和机理,为充分利用光能提高小麦产量提供理论依据。[方法]试验于2018—2019年在安徽省濉溪县和蒙城县进行,以分蘖能力强(安1302)和弱(皖垦麦0... 详细信息

[目的]研究通过调整小麦种植密度构建高光能利用效率群体,促进群体氮素积累、分配和转运的效果和机理,为充分利用光能提高小麦产量提供理论依据。[方法]试验于2018—2019年在安徽省濉溪县和蒙城县进行,以分蘖能力强(安1302)和弱(皖垦麦0622)的品种为材料,设置180×10^(4)株/hm^(2) (D1)、240×10^(4)株/hm^(2)(D2)、300×10^(4)株/hm^(2)(D3)、360×10^(4)株/hm^(2) (D4)4个种植密度,调查了群体籽粒产量、光合有效辐射截获率和截获量、光合有效辐射转化率,以此为基础,将小麦群体分为光效率高、中、低3个类型,比较了不同光效率类型群体的叶面积指数、花前氮素积累和转运量、花后(乳熟期)氮素积累量。[结果]品种、密度及其互作效应显著影响小麦群体的光能利用率和籽粒产量。高光效型群体的光能利用率和籽粒产量分别达1.4%和9.7 t/hm^(2),分别比中、低效型群体提高5%、14%和1%、5%。不同群体间开花期、乳熟期光合有效辐射截获率、开花期至乳熟期光合有效辐射截获量差异不显著,高光效型群体开花期至乳熟期光合有效辐射转化率高于中、低效型群体,达2.34 g/MJ。高光效型群体开花期、乳熟期叶面积指数及开花期茎秆叶鞘、叶片、单位叶面积氮素积累量均不同程度高于其他类型群体,分别达7.24、4.53及63.9 kg/hm^(2)、79.5 kg/hm^(2)和143.78μg/cm^(2)。此外,高光效型群体中群体和单茎花前氮素转运量分别为129 kg/hm^(2)和15 mg,均显著高于中、低效型群体,主要为茎秆+叶鞘和叶片氮素转运量较高,各营养器官间氮素转运率差异不显著,且高光效型群体成熟期个体营养器官仍保持较高的氮素积累量。[结论]高光效型群体开花期茎秆+叶鞘、叶片以及单位叶面积氮素积累量高,提高了开花期的叶面积指数,有利于光能的吸收和利用。虽然高光效型群体茎秆+叶鞘和叶片中的氮素转运量较高,其花后营养器官的氮素积累量依然较高,有助于维持花后较大叶面积指数,有效提升花后光合有效辐射转化率,获得更高的小麦籽粒产量。

关键词：小麦光能利用率光能资源利用氮素吸收叶面积指数产量

盐胁迫对芝麻萌发过程中活性成分、抗氧化性及抗氧化酶活性的影响

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食品工业科技 2024年第19期45卷 76-83页

作者：李玉杰刘少康周涛郝建雄饶欢赵丹丹刘学强王成祥河北科技大学食品与生物学院河北石家庄050018 河北同福粥道食品有限公司河北石家庄050018

为探究盐胁迫对芝麻萌发的影响,以氯化钠和氯化钙混合盐溶液为培养液,对芝麻萌发过程中生长特性、总酚总黄酮含量、抗氧化能力和抗氧化酶活性的变化规律及其相关性进行分析。结果显示盐胁迫能够促进芝麻发芽,总酚、总黄酮积累,提高ABTS^... 详细信息

为探究盐胁迫对芝麻萌发的影响,以氯化钠和氯化钙混合盐溶液为培养液,对芝麻萌发过程中生长特性、总酚总黄酮含量、抗氧化能力和抗氧化酶活性的变化规律及其相关性进行分析。结果显示盐胁迫能够促进芝麻发芽,总酚、总黄酮积累,提高ABTS^(+)自由基清除率和铁离子还原能力。盐胁迫对芝麻抗氧化酶活性起到了不同程度的诱导作用,并且对SOD和CAT活性的促进作用大于对APX和POD的作用。相关分析表明,盐胁迫下芝麻芽的总酚积累量与总黄酮、ABTS^(+)自由基清除率、铁离子还原能力、POD酶活性呈极显著正相关,总酚与铁离子还原能力,SOD活性与DPPH、羟自由基清除能力,POD活性与铁离子还原能力的相关性均增强。本研究将为进一步探讨盐胁迫在芝麻种子萌发过程的生理机制奠定基础,同时为开发芝麻功能性食品提供理论依据。

关键词：芝麻芽萌发盐胁迫抗氧化性抗氧化酶

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基于高通量测序技术老面酵头微生物菌群多样性分析

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中国酿造 2024年第10期43卷 35-41页

作者：安香玉郝建雄王成祥赵鑫燕马淑红刘玉红郭海云河北科技大学食品与生物学院河北石家庄050018 河北同福健康产业有限公司河北石家庄051430

通过高通量测序技术对不同活化时间及活化次数老面酵头的微生物菌群多样性进行研究。结果表明,随着活化时间的增加,老面酵头的细菌菌群丰富度无显著变化(P>0.05),多样性呈先降低后升高的趋势,真菌菌群丰富度呈先升高后下降的趋势,多样... 详细信息

通过高通量测序技术对不同活化时间及活化次数老面酵头的微生物菌群多样性进行研究。结果表明,随着活化时间的增加,老面酵头的细菌菌群丰富度无显著变化(P>0.05),多样性呈先降低后升高的趋势,真菌菌群丰富度呈先升高后下降的趋势,多样性呈下降趋势;随着活化次数的增加,老面酵头的细菌菌群丰富度无显著变化(P>0.05),真菌菌群丰富度及细菌和真菌菌群多样性均呈下降趋势,说明活化对于老面酵头的菌群多样性具有不利的影响。不同老面酵头样品中相对丰度较高的微生物属具有一定差异。在门水平上,共检测出16个细菌门,优势细菌门分别为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)和变形菌门(Proteobacteria);共检测出4个真菌门,优势真菌门分别为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和球囊菌门(Glomeromycota)。在属水平,共检测出195个细菌属,优势细菌属分别为乳杆菌属(Lactobacillus)和魏斯氏菌属(Weissella);共检测出46个真菌属,优势真菌属分别为哈萨克斯坦酵母属(Kazachstania)、交链孢霉属(Alternaria)和曲霉属(Aspergillus)。

关键词：高通量测序技术老面酵头活化时间活化次数微生物多样性

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超声辅助提取油莎豆油的工艺优化及品质分析

食品工业科技 2024年第10期45卷 207-216页

作者：权煜刘学强赵丹丹饶欢吴彤娇郝建雄河北科技大学食品与生物学院河北石家庄050000

为提高油莎豆油的得率且保证成品品质,本研究采用超声辅助正己烷法对油莎豆油的提取工艺进行响应面试验优化,确定最优提取条件后对油莎豆油品质进行分析。在油的品质研究中,采用25℃(常温)、47℃(超声辅助提取最佳温度)、60℃(高温)三... 详细信息

为提高油莎豆油的得率且保证成品品质,本研究采用超声辅助正己烷法对油莎豆油的提取工艺进行响应面试验优化,确定最优提取条件后对油莎豆油品质进行分析。在油的品质研究中,采用25℃(常温)、47℃(超声辅助提取最佳温度)、60℃(高温)三个温度对比超声作用对油样中总酚含量、总黄酮含量、1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除率、脂肪酸组成及含量的影响。结果表明:脱皮油莎豆研磨后在料液比1:15 (g/mL)、超声时间20 min、超声温度47℃、粉碎粒度70目时,油莎豆油的得率为25.01%±0.03%,油样为黄橙色微浊状态,具有豆类特有的香气。油莎豆油对DPPH自由基有一定的清除作用,超声可更好地溶出油莎豆中的营养物质,但对油莎豆中黄酮类物质的破坏效应相对较大,酚酸类物质在高温时含量显著(P<0.05)下降。在25~60℃间超声作用和温度的变化对脂肪酸的种类和含量的影响不大,油酸(C18:1)含量最高,约为73.81%~74.00%。本试验结果可以为油莎豆油脂的开发利用提供一定基础和理论依据。

关键词：油莎豆油超声辅助提取工艺优化抗氧化活性气相色谱黄酮多酚脂肪酸组成

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云贵地区参考作物蒸散量模型适用性评价

排灌机械工程学报 2024年第9期42卷 928-937页

作者：范梦颖吴宗俊崔宁博王智慧毛华艳胡静仪四川大学水利水电学院四川成都610041 简阳新天府农业科技有限公司四川简阳641400 仁寿铧锐农业投资有限责任公司四川眉山620500

根据地貌特征及行政区划将云贵两省分为5个区域,使用当地15个气象站点共56 a的逐日气象资料计算了18种参考作物蒸散量模型的模拟值,并以FAO56 Penman-Monteith法为标准对各模型模拟值进行了精度对比及误差成因分析.结果表明:同一模型在... 详细信息

根据地貌特征及行政区划将云贵两省分为5个区域,使用当地15个气象站点共56 a的逐日气象资料计算了18种参考作物蒸散量模型的模拟值,并以FAO56 Penman-Monteith法为标准对各模型模拟值进行了精度对比及误差成因分析.结果表明:同一模型在不同云贵分区间的模拟效果差异不大,R^(2)的平均变异系数为8.81%,模型精度主要影响因素为辐射能量项,次要因素为空气动力项;综合法模型模拟精度最高,R^(2)为0.81~0.99,辐射法次之,R^(2)为0.84~0.98,温度法和水汽压法较差,R^(2)为0.24~0.83;这4种方法中,各类型最优模型分别为FAO 24 Penman(全区整体评价指标GPI为0.506,排位1),Inmark(GPI为0.142,排位4),Hargreaves-Samani(GPI为-0.022,排位12)和Romanenko(GPI为-0.072,排位13).综上,经验模型FAO 24 Penman和Inmark模型适用于亚热带季风气候云贵地区参考作物蒸散量的简化计算.

关键词：参考作物蒸散量模型 Penman-Monteith模型云贵地区反距离插值适用性评价

腐殖酸对低温胁迫下甜瓜幼苗光合特性及抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响

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河北农业大学学报 2024年第5期47卷 75-83+92页

作者：朱立保刘海河张彦萍曹艳霞王艳王玉红康凯伦祁泽阳河北农业大学园艺学院献县农业农村局

为探究腐殖酸（Humic acid,HA）对于提高甜瓜植株抗冷性的作用。本试验以厚皮甜瓜品种‘玉菇’为试材，以清水处理为对照（CK），研究了HA灌根处理（300 mg/L）对低温胁迫下（10℃/5℃）甜瓜幼苗生长形态、光合特性、叶绿素荧光参数及... 详细信息

为探究腐殖酸（Humic acid,HA）对于提高甜瓜植株抗冷性的作用。本试验以厚皮甜瓜品种‘玉菇’为试材，以清水处理为对照（CK），研究了HA灌根处理（300 mg/L）对低温胁迫下（10℃/5℃）甜瓜幼苗生长形态、光合特性、叶绿素荧光参数及抗坏血酸-谷胱甘肽循环（AsA-GSH）的影响。结果表明，低温胁迫明显抑制了植株生长。与CK相比，HA处理的甜瓜幼苗株高、茎粗、地上部和地下部鲜重显著增加。同时提高了叶绿素相对含量（SPAD）、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）、最大光化学效率（Fv/Fm）、潜在光化学效率（Fv/Fo）和非调节性能量耗散系数（NPQ），显著降低了胞间CO2浓度（Ci）和初始荧光（Fo）。此外，HA通过提高还原型抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）含量，增强抗坏血酸过氧化物酶（APX），谷胱甘肽还原酶（GR），脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）活性，上调相关基因CmAPX、CmGR、CmMDHAR和CmDHAR的表达水平，加速了AsA-GSH循环，显著降低了幼苗叶片的超氧阴离子产生速率（O2-·）和丙二醛含量（MDA）。综上所述，低温胁迫下HA通过提高幼苗生物量，优化叶片光合参数和叶绿素荧光参数，促进AsA-GSH循环中抗氧化物质的合成和关键酶活性，并且上调相关基因的表达水平，提高甜瓜幼苗抗冷性。

关键词：腐殖酸低温胁迫甜瓜光合特性抗坏血酸谷胱甘肽

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农产品区块链多监管差分隐私共享模型设计

江苏农业学报 2024年第4期40卷 740-752页

作者：张德俊饶元安徽农业大学信息与计算机学院安徽合肥230036 智慧农业技术与装备安徽省重点实验室安徽合肥230036 农业农村部农业传感器重点实验室安徽合肥230036

当前的农产品供应链系统,常由单个部门监管,存在单点故障、数据难以实时监管等问题,此外企业节点身份无明显区分,难以保证企业节点不会泄露企业隐私数据。本研究构建了农产品区块链多监管差分隐私共享架构,提出零知识证明身份验证算法,... 详细信息

当前的农产品供应链系统,常由单个部门监管,存在单点故障、数据难以实时监管等问题,此外企业节点身份无明显区分,难以保证企业节点不会泄露企业隐私数据。本研究构建了农产品区块链多监管差分隐私共享架构,提出零知识证明身份验证算法,实现隐私数据对具有特定特征的监管部门的共享,降低了传统监管部门的压力。设计隐私数据分层规范,以基于密文策略的属性加密方案技术实现企业隐私数据差异化共享,降低了隐私数据泄露风险。在此基础上设计农产品区块链多监管差分隐私共享系统,并应用在某企业番茄供应链进行测试,测试结果表明,与现有监管模型相比,监管节点查询企业隐私数据时间缩短7.1%,企业节点查询隐私数据时间缩短23.9%。结果说明,本研究提出的方法能够在保证隐私安全的前提下提高监管效率。

关键词：区块链监管零知识证明密文策略属性基加密隐私保护

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