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低磷信号调控独脚金内酯合成与水稻株型的核心机制

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科学通报 2024年第2期69卷 143-145页

作者：刘斌倪中福中国农业大学农学院北京100193

不开作物株型改良和化肥的大量施用[1,2].近年来,主要营养元素调控植物株型的分子机制逐渐成为研究热点.磷是植物生长发育必需的大量元素之一,土壤中易被植物直接吸收的无机磷盐含量较低,而生产磷肥所需的磷矿资源不可再生,磷矿的大量... 详细信息

不开作物株型改良和化肥的大量施用[1,2].近年来,主要营养元素调控植物株型的分子机制逐渐成为研究热点.磷是植物生长发育必需的大量元素之一,土壤中易被植物直接吸收的无机磷盐含量较低,而生产磷肥所需的磷矿资源不可再生,磷矿的大量开采在浪费资源的同时也造成了严重的环境污染.已有研究报道表明,在低磷胁迫下植物能够通过改变根系结构来促进磷的吸收.

关键词：大量元素水稻株型低磷胁迫根系结构无机磷磷矿资源独脚金内酯信号调控

基于MobileNetV3Small-ECA的水稻病害轻量级识别研究

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农业机械学报 2024年第1期55卷 253-262页

作者：袁培森欧阳柳江翟肇裕田永超南京农业大学人工智能学院南京210095 南京农业大学农学院南京210095

为实现水稻病害的轻量化识别与检测,使用ECA注意力机制改进MobileNetV3Small模型,并使用共享参数迁移学习对水稻病害进行智能化轻量级识别和检测。在PlantVillage数据集上进行预训练,将预训练得到的共享参数迁移到对水稻病害识别模型上... 详细信息

为实现水稻病害的轻量化识别与检测,使用ECA注意力机制改进MobileNetV3Small模型,并使用共享参数迁移学习对水稻病害进行智能化轻量级识别和检测。在PlantVillage数据集上进行预训练,将预训练得到的共享参数迁移到对水稻病害识别模型上微调优化。在开源水稻病害数据集上进行试验测试,试验结果表明,在非迁移学习下,识别准确率达到97.47%,在迁移学习下识别准确率达到99.92%,同时参数量减少26.69%。其次,通过Grad-CAM进行可视化,本文方法与其他注意力机制CBAM和SENET相比,ECA模块生成的结果与图像中病斑的位置和颜色更加一致,表明网络可以更好地聚焦水稻病害的特征,并且通过可视化和各水稻病害分析了误分类原因。本文方法实现了水稻病害识别模型的轻量化,使其能够在移动设备等资源受限的场景中部署,达到快速、高效、便携的目的。同时开发了基于Android的水稻病害识别系统,方便于在边缘端进行水稻病害识别分析。

关键词：水稻病害识别迁移学习高效通道注意力机制 MobileNetV3Small 移动端部署

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小麦面筋蛋白遗传特性综合评价

食品科学 2024年第11期45卷 8-15页

作者：姜兰芳毛航王雪曹勇郝建宇马小飞王敏李晓丽张定一姬虎太山西农业大学小麦研究所山西临汾041000 山西农业大学农学院山西太谷030801

本研究对44个小麦品种的19个面筋蛋白性状进行分析,运用主成分分析、相关性分析、隶属函数法和逐步回归等方法对面筋蛋白品质进行综合评价。结果表明:二硫键含量变幅为3.28~6.78μmol/g,巯基含量的变幅为13.30~16.66μmol/g。面筋蛋白... 详细信息

本研究对44个小麦品种的19个面筋蛋白性状进行分析,运用主成分分析、相关性分析、隶属函数法和逐步回归等方法对面筋蛋白品质进行综合评价。结果表明:二硫键含量变幅为3.28~6.78μmol/g,巯基含量的变幅为13.30~16.66μmol/g。面筋蛋白性状变异范围在4.74%~89.46%,其中稳定时间、粉质质量指数等变异系数较大,表明蛋白质量性状的变异潜力较丰富。主成分分析将19个蛋白性状转换为3个综合因子,贡献率分别为40.80%、19.86%和15.88%,累计贡献率达到76.54%,可以很好地将面筋蛋白归为质量性状、聚集性状和数量性状3类。利用隶属函数法计算面筋蛋白综合评价值(D值),主成分因子中载荷较大的12个性状的平均值与D值均呈显著正相关。通过逐步回归建立了7个性状(二硫键含量、麦谷蛋白大聚体含量、蛋白质含量、干面筋含量、面筋指数、拉伸面积和最大峰值时间)作为自变量的回归方程。面包品质评价指标与D值之间具有较好的线性关系,决定系数R2在0.5614~0.7713之间,验证了D值的准确性和可行性。结论:不同筋力小麦面筋蛋白存在较丰富的变异潜力;采用多元统计分析方法综合评价面筋蛋白品质具有可行性;面筋蛋白的量与质以及面筋网络中二硫键的含量可作为小麦品质评价和改良的关键指标。

关键词：小麦二硫键含量面筋蛋白主成分分析综合评价

镉胁迫对南方苋种子萌发及幼苗生长和生理的影响

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草地学报 2024年第3期32卷 754-762页

作者：李孟盈胡龙兴向佐湘湖南农业大学农学院草业科学系湖南长沙410128

为揭示南方苋(Amaranthus australis)萌发和幼苗期对镉胁迫的适应性及生理特征,研究了不同镉浓度(0,10,20,40 mg·kg^(-1))对其种子萌发、幼苗生长及生理特征的影响。结果表明:镉对南方苋种子的发芽率、发芽势和发芽指数影响不显著,但... 详细信息

为揭示南方苋(Amaranthus australis)萌发和幼苗期对镉胁迫的适应性及生理特征,研究了不同镉浓度(0,10,20,40 mg·kg^(-1))对其种子萌发、幼苗生长及生理特征的影响。结果表明:镉对南方苋种子的发芽率、发芽势和发芽指数影响不显著,但显著降低了活力指数;随着镉胁迫浓度的升高,生长量显著下降,表现为胚根和胚芽长度下降,株高降低,地上部和地下部干重减少,叶片电导率和丙二醛含量均显著增加,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性先升高后下降,过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性显著下降,非蛋白巯基(Non-protein thiols,NPTs)、植物螯合肽(Phytochelatins,PCs)、谷胱甘肽(Glutathione,GSH)、地上和地下部镉含量以及转移系数和富集系数均显著升高。研究结果表明,南方苋具有较强的耐镉、镉转运和富集能力,并能通过提高细胞内的NPT,PCs和GSH等重金属络物来缓解镉对细胞的毒害作用。

关键词：南方苋镉胁迫种子萌发生理特性转运系数富集系数

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黑豆纳豆激酶粗提取物的免疫调节作用

中国食品学报 2024年第1期24卷 31-40页

作者：田玥玮张永坡高春艳赵晋忠杜维俊山西农业大学基础部山西晋中030801 山西农业大学农学院山西晋中030801

以壶关大黑豆为原料发酵纳豆,分离得到黑豆纳豆激酶粗提取物(BNCE),对其结构进行初探,测定其酶活力和溶栓能力,并研究BNCE的免疫调节作用。通过红外光谱分析和扫描电镜对BNCE结构进行鉴定;分别使用纤维蛋白平板法和动物血块法测定BNCE... 详细信息

以壶关大黑豆为原料发酵纳豆,分离得到黑豆纳豆激酶粗提取物(BNCE),对其结构进行初探,测定其酶活力和溶栓能力,并研究BNCE的免疫调节作用。通过红外光谱分析和扫描电镜对BNCE结构进行鉴定;分别使用纤维蛋白平板法和动物血块法测定BNCE的酶活及其对小鼠血块的体外溶栓作用;用MTT比色法探究BNCE对RAW264.7细胞增殖的影响;中性红染色法测定BNCE对RAW264.7细胞吞噬率的影响;ELISA法检测BNCE对RAW264.7细胞分泌IL-6、TNF-α和IL-1β的影响。结果表明,BNCE具有蛋白质的化学结构,表观呈现大小不同且无规则的碎片形状,具有一定的纤溶活性和体外溶栓作用。BNCE可以促进正常状态以及LPS激活状态下RAW264.7细胞的增殖,增强其吞噬率,并且有浓度依赖性。另外,BNCE还可以促进正常状态下的RAW264.7细胞TNF-α和IL-1β的分泌,抑制IL-6的分泌;也能抑制LPS激活状态下RAW264.7细胞IL-6、TNF-α和IL-1β的分泌。因此,BNCE具有一定的免疫调节作用,在食品工业上可以作为保健食品的一种优质原料。

关键词：黑豆纳豆激酶溶栓作用 RAW264.7细胞免疫调节

旱地小麦产量和水分利用对翻耕时间和降水量及其分布的响应

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中国农业科学 2024年第6期57卷 1049-1065页

作者：党建友姜文超孙睿尚保华裴雪霞山西农业大学小麦研究所山西农业大学农学院

【目的】针对山西省麦区降水年际变化大，休闲期降水占比高、生育期降水少且分布不均，造成雨养旱地小麦年季间产量波动大、降水水分利用率(WUE)低等问题，探寻不同降水年型下旱地麦田休闲期翻耕时间对土壤蓄水量和产量的影响，为山西... 详细信息

【目的】针对山西省麦区降水年际变化大，休闲期降水占比高、生育期降水少且分布不均，造成雨养旱地小麦年季间产量波动大、降水水分利用率(WUE)低等问题，探寻不同降水年型下旱地麦田休闲期翻耕时间对土壤蓄水量和产量的影响，为山西南部旱地小麦根据降水型“定产”提供理论依据。【方法】2010—2021年度，通过田间区组试验，设8月10日(P1)、8月20日(P2)和8月30日(P3)左右3个翻耕时间，研究翻耕时间、降水量及其分布对旱地小麦产量、休闲期土壤蓄水特性和生育期耗水及相关性的影响。【结果】(1)旱地小麦产量受降水年型、休闲期和生育期降水共同影响，且年型>休闲期>生育期。试验年度平均产量2 400.0—6 298.0 kg·hm-2，年季间变异系数为29.8%，其中丰水年(2012、2014和2015年度)、平水年(2011和2013年度)和枯水年(2010、2016、2019、2020和2021年度)平均产量分别为5 524.6、3 048.2和4 088.7kg·hm-2；休闲期降水量和生育期降水分布主要通过成穗数和穗粒数影响产量，年度和3—4月降水多则产量明显增加；翻耕时间对旱地小麦产量影响与休闲期降水分布密切相关，7—8月降水多，P1产量高，9月降水多，则P2或P3产量高。(2)降水量及其分布和翻耕时间共同影响播种前和收获期土壤蓄水特性。休闲期降水主要影响播种前和收获期下层(100—200 cm)土壤蓄水量；休闲期丰水型播前上层(0—100 cm)和下层土壤蓄水量相近或略低，平水型和枯水型则下层低于上层，分别比上层低6.17%和24.66%;7月降水多有利于下层土壤多蓄水，8—9月降水多有利于上层土壤多蓄水；生育期降水主要影响收获期上层土壤蓄水量，尤其是5月降水；播种前和收获期上层土壤平均蓄水量P2最高，收获期下层和0—200 cm土壤平均蓄水量P2或P3最高。(3)耕作时间和降水量对生育期耗水量和水分利用率影响相对较小，年度降水多则旱地小麦生育期耗水多，3月降水对生育期耗水量影响大。【结论】休闲期降水量及其分布影响旱地小麦播前0—200 cm土壤蓄水量，并与3—4月份降水量共同作用影响成穗数、穗粒数和旱地小麦产量，且水分利用率与旱地小麦产量间呈显著正相关。山西南部7—8月降水多旱地麦田于8月10日前后翻耕，降水少时则翻耕时间推迟10—20 d，可增加播种前土壤蓄水量使旱地小麦实现增产。

关键词：旱地小麦翻耕时间降水量及其分布产量水分利用率

基于超分辨率重建与机器学习的油菜苗情监测方法

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农业机械学报 2024年第6期55卷 196-201页

作者：杨扬刘洋苏宸赵杰张强强周广生华中农业大学工学院武汉430070 华中农业大学植物科学技术学院武汉430070 安徽农业大学农学院合肥230036

为优化养分管理和确保植株正常生长,以无人机遥感技术高效且非破坏采集田间作物苗情信息,监测油菜苗期的叶面积指数(LAI)与叶绿素相对含量(SPAD)。针对无人机因飞行高度与图像分辨率相互制约,监测效率与监测精度难以兼顾的问题,采用超... 详细信息

为优化养分管理和确保植株正常生长,以无人机遥感技术高效且非破坏采集田间作物苗情信息,监测油菜苗期的叶面积指数(LAI)与叶绿素相对含量(SPAD)。针对无人机因飞行高度与图像分辨率相互制约,监测效率与监测精度难以兼顾的问题,采用超分辨率重建方法,融合较低飞行高度拍摄高分辨率影像,重建较高飞行高度拍摄影像,建模完成后可通过拍摄飞行影像监测LAI和SPAD。试验设置3个氮肥梯度、3个播期、3个种植密度处理,在苗期利用无人机分别采集20m及40m 2个飞行高度的油菜苗影像,采用SRRestnet方法,对40m影像进行超分辨率重建。基于20m、40m及40m重建影像中提取的3种特征组合,利用偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)3种机器学习方法对LAI和SPAD进行监测。结果表明,超分辨率重建后的图像在表型苗情监测中表现出良好效果,PLSR监测LAI、RF监测SPAD的监测精度最高,且40m重建图像的作业效率相比于20m图像提高48.6%。

关键词：油菜苗情监测叶面积指数叶绿素相对含量超分辨率重建机器学习

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外源6-BA对孕穗期低温胁迫后小麦旗叶生理、产量及品质的影响

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1573-1582页

作者：周琦锐赵梦停杨丽栾佳萌高源黄正来马尚宇樊永惠张文静安徽农业大学农学院合肥230036

春季低温通常发生在冬小麦孕穗期,导致小麦大幅减产。本研究选用低温反应敏感型小麦品种‘皖麦52’和低温反应迟钝型小麦品种‘烟农19’作为试验材料,在孕穗期将小麦盆栽置于人工气候室内进行低温处理(-2和0℃),低温处理结束后分别喷施... 详细信息

春季低温通常发生在冬小麦孕穗期,导致小麦大幅减产。本研究选用低温反应敏感型小麦品种‘皖麦52’和低温反应迟钝型小麦品种‘烟农19’作为试验材料,在孕穗期将小麦盆栽置于人工气候室内进行低温处理(-2和0℃),低温处理结束后分别喷施浓度为10、20、30 mg·L^(-1)的6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)溶液,以喷施等量蒸馏水作为对照,探讨孕穗期低温胁迫后喷施6-BA对小麦旗叶部分生理特性、产量和品质的影响。结果表明:与对照相比,外源喷施6-BA处理的小麦幼穗形态较为饱满,小花形态得到改善,穗下节间维管束数目增加;6-BA促进了小麦旗叶可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的积累;过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性提高,丙二醛含量降低。外源喷施6-BA后小麦退化穗数减少,穗粒数和千粒重提高,籽粒蛋白质、湿面筋含量和沉降值增加。综上,外源喷施6-BA可以有效缓解低温胁迫对小麦旗叶和产量造成的影响。在本试验条件下,喷施6-BA溶液对烟农19的缓解效果要高于皖麦52,其中以喷施20 mg·L^(-1)的6-BA溶液对低温胁迫的缓解效果最好。

关键词：小麦孕穗期低温抗氧化酶活性产量品质

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菜薹镉低积累“油蔬两用”油菜品种筛选及海藻糖对其镉积累和品质的影响

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农业环境科学学报 2024年第4期43卷 774-785页

作者：邹翔宇岳文丽贺原丁茂文李瑞董嘉朱宗河郑文寅张付贵周可金余燕安徽农业大学农学院合肥230036

为完善镉(Cd)污染农田“油蔬两用”油菜安全生产栽培调控技术,本试验以22个甘蓝型“油蔬两用”油菜品种为材料,采用盆栽试验,根据Cd积累量和地上部干质量差异,筛选Cd低积累油菜品种。并进一步研究外源海藻糖喷施时期(苗期、薹期、苗期+... 详细信息

为完善镉(Cd)污染农田“油蔬两用”油菜安全生产栽培调控技术,本试验以22个甘蓝型“油蔬两用”油菜品种为材料,采用盆栽试验,根据Cd积累量和地上部干质量差异,筛选Cd低积累油菜品种。并进一步研究外源海藻糖喷施时期(苗期、薹期、苗期+薹期)和浓度(10、20、40、80 mmol·L^(-1))对Cd低积累品种油菜生长发育、薹Cd积累及品质的影响。结果表明:Cd胁迫下22个油菜品种各部位Cd积累量和地上部干质量差异显著,其中安农油1号(ANY-1)和同油杂2号(TYZ-2)具有高生物量和低Cd积累的特性,较适宜油蔬两用种植。与对照(CK)相比,Cd处理导致油菜生长受阻,菜薹产量及品质下降。外源喷施10~40mmol·L^(-1)海藻糖可不同程度缓解Cd对油菜的毒害作用,降低菜薹Cd积累,提高菜薹产量和品质,其中苗期喷施20mmol·L^(-1)海藻糖为最佳喷施时期和浓度。苗期喷施20mmol·L^(-1)海藻糖缓解了2个油菜品种Cd毒害,叶绿素含量(SPAD)、地上部鲜质量、根鲜质量、根颈粗较不喷施海藻糖处理相比分别显著提高了13.4%~16.1%、59.1%~63.3%、42.1%~103.6%和30.6%~37.8%,菜薹Cd含量显著降低了61.5%~70.6%,菜薹产量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量分别提高了28.4%~34.5%、41.9%~46.0%和62.6%~76.1%。综上所述,Cd污染土壤种植菜薹Cd低积累油菜品种ANY-1和TYZ-2,结合苗期喷施20mmol·L^(-1)海藻糖,可有效降低菜薹Cd积累,保障菜薹食用安全,提高菜薹产量和品质。

关键词：油菜薹镉积累海藻糖低积累品种品质

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