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植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

农业机械学报 2024年第2期55卷 109-118页

作者：韩明兴李淼段宏兵徐琨余锴华中农业大学工学院武汉430070

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹... 详细信息

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明:装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆。

关键词：植物茎秆柔性夹持装置稳定性分析可调夹持力刚柔耦合仿真 ADAMS

利用酵母双杂交系统筛选与辣椒轻斑驳病毒126 kDa蛋白互作的辣椒寄主因子

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中国农业科学 2024年第15期57卷 2986-2996页

作者：何勇范晓珠陈新月段书静胡婷婷谢如雪王宇晴陈静安徽农业大学植物保护学院

【目的】辣椒轻斑驳病毒（pepper mild mottle virus,PMMoV）是世界范围内危害辣椒的主要病毒之一。126 kDa蛋白是PMMoV编码的重要致病因子，但致病机制目前仍不清楚。本研究旨在筛选与126 kDa蛋白互作的辣椒寄主因子，为解析PMMoV的致... 详细信息

【目的】辣椒轻斑驳病毒（pepper mild mottle virus,PMMoV）是世界范围内危害辣椒的主要病毒之一。126 kDa蛋白是PMMoV编码的重要致病因子，但致病机制目前仍不清楚。本研究旨在筛选与126 kDa蛋白互作的辣椒寄主因子，为解析PMMoV的致病机制提供理论依据。【方法】首先，通过同源重组法构建诱饵载体pGBK-126 kDa；并以辣椒叶片为试验材料，利用Trizol法提取辣椒叶片总RNA，制备辣椒酵母cDNA文库；之后，使用pGBK-126 kDa对cDNA文库进行筛选，并通过NCBI和Uniprot等对筛选结果进行序列比对和生物信息学功能分析，根据比对分析结果，选取可能参与到植物抗病通路的寄主因子，克隆其全长CDS构建到pGADT7载体，酵母双杂交（Y2H）、双分子荧光互补（BiFC）和荧光素酶互补（LCI）进一步验证126 kDa与寄主因子之间的互作；最后，通过瞬时过表达寄主蛋白分析其在PMMoV侵染过程中的作用。【结果】提取获得高质量辣椒RNA，无降解；获得高质量酵母c DNA文库，成功构建诱饵质粒p GBK-126 kDa，筛选得到与126 kDa蛋白互作的辣椒寄主因子18个；生物信息学分析结果显示，18个寄主因子广泛参与到植物酶系统、物质及能量代谢调节过程、DNA结合转录过程、激素合成过程以及防御响应等多个通路；选取的其中3个寄主因子（LA2、PDHE1、BXL1）在一对一酵母双杂交互作验证中均存在与126 kDa的相互作用，表明初筛的结果可靠；通过Bi FC和LCI进一步验证了126 kDa与BXL1之间体内外互作；瞬时过表达BXL1发现PMMo V的侵染受到了显著抑制。【结论】成功构建了p GBK-126 kDa诱饵质粒，基于该质粒对酵母c DNA文库进行筛选得到18个互作的寄主因子，广泛涉及植物生命活动过程中的多个通路，筛选结果验证可靠，其中，BXL1存在与126k Da的体内外相互作用，并能够抑制PMMo V的侵染。研究结果可为深入探究PMMo V的侵染机制提供良好的理论和材料基础。

关键词：辣椒轻斑驳病毒辣椒酵母双杂交 126 kDa蛋白致病机制

海藻酸铁凝胶微球快速光化学活化亚硫酸钙降解污染物

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环境化学 2024年

作者：张峰潘艳婷陈露媛田富菊易层冯雄汉华中农业大学资源与环境学院华中农业大学植物科学技术学院

本研究合成了一种易于回收的海藻酸铁(iron（Ⅲ）-alginate,Fe-SA)凝胶微球，可在可见光下活化亚硫酸盐，实现有机污染物的高效去除.以洛克沙胂（ROX）为模式污染物，本研究探讨了实验参数（初始pH、Fe-SA和CaSO3用量、O2浓度、共存离... 详细信息

本研究合成了一种易于回收的海藻酸铁(iron（Ⅲ）-alginate,Fe-SA)凝胶微球，可在可见光下活化亚硫酸盐，实现有机污染物的高效去除.以洛克沙胂（ROX）为模式污染物，本研究探讨了实验参数（初始pH、Fe-SA和CaSO3用量、O2浓度、共存离子）对CaSO3活化的影响，以及各活性物种的相对贡献，以阐明其化学机制.结果表明，在pH 6下，Fe-SA/CaSO3/light体系降解ROX效率最佳.增加CaSO3可轻微促进ROX的降解，而Fe-SA的用量呈峰值效应，5 g·L-1时降解效率最佳，过量的催化剂通过快速消耗SO2-3抑制反应的发生.另外，溶解O2是促进活性物种形成的关键因子.NO-3、Cl-和CO2-3对ROX的降解有不同程度的抑制作用，而腐殖酸则有轻微的促进作用.淬灭实验结合电子顺磁共振（EPR）技术表明硫酸根自由基(SO·-4)是主要的活性物种.光照下Fe-SA中表面络合态Fe（Ⅲ）经配体-金属电荷转移（ligand-to-metal charge transfer,LMCT）生成的表面络合态Fe（Ⅱ）和溶出的水溶态Fe2+均催化亚硫酸盐活化.罗丹明B、橙黄Ⅱ和双酚硫等其他典型有机污染物也能被有效降解.因此，Fe-SA/CaSO3/light体系将在环境污染处理领域展现出良好的应用前景.

关键词：海藻酸铁亚硫酸钙光催化硫酸根自由基高级氧化技术

基于深度学习的小麦抗旱相关根系表型原位测量与分析

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农业机械学报 2024年第5期55卷 207-217页

作者：段凌凤傅金阳王新轶施家伟李为坤杨万能华中农业大学工学院武汉430070 华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室武汉430070

根系是植物吸收水分的主要通道,根系表型与植物抗旱能力息息相关。为了快速准确地获取小麦根系表型指标,利用土培根盒法进行了小麦干旱胁迫实验,共采集18个时间点的根系时序图像。设计了一套基于深度学习的根系图像处理与分析流程,针对... 详细信息

根系是植物吸收水分的主要通道,根系表型与植物抗旱能力息息相关。为了快速准确地获取小麦根系表型指标,利用土培根盒法进行了小麦干旱胁迫实验,共采集18个时间点的根系时序图像。设计了一套基于深度学习的根系图像处理与分析流程,针对土壤遮蔽引起的断根问题,提出了一种融合目标检测网络和沙漏注意力网络的检测-修复两阶段断根修复方法,以修复根系断裂区域,并通过多尺度训练和自适应迭代法提高修复精度和鲁棒性。提取了小麦在干旱胁迫和对照处理下的根面积、总根长、根宽、根深、根宽深比、根密度6个表型性状,分析了小麦根系对干旱胁迫的表型响应。结果显示,干旱胁迫下,小麦会有更低的根系生物量、更深的根系扎根深度及更分散的根系构型。同时计算了小麦根系干旱胁迫耐受性指数,结合主成分分析法,对小麦品种的抗旱能力进行了描述和排序。

关键词：小麦根系表型原位测量抗旱性分析断根修复深度学习

长期秸秆还田对稻虾共作系统稻季甲烷排放的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第9期32卷 1451-1461页

作者：姜亚杰秦鹏铭李准黄展杭林记英沈旭庞钰卓汪金平华中农业大学植物科学技术学院武汉430070

稻田甲烷排放是农业甲烷排放的主要来源。稻虾共作是稻田生态种养应用面积最大的一种模式,秸秆还田是稻虾共作模式一种重要农事操作。为研究长期稻虾共作和秸秆还田对稻虾共作系统稻季甲烷排放影响及其机理,本试验于2015年设稻虾共作秸... 详细信息

稻田甲烷排放是农业甲烷排放的主要来源。稻虾共作是稻田生态种养应用面积最大的一种模式,秸秆还田是稻虾共作模式一种重要农事操作。为研究长期稻虾共作和秸秆还田对稻虾共作系统稻季甲烷排放影响及其机理,本试验于2015年设稻虾共作秸秆还田(RC-S)、稻虾共作秸秆不还田(RC-NS)、水稻单作秸秆还田(RM-S)、水稻单作秸秆不还田(RM-NS)共4种处理,对7年后稻田稻季甲烷排放、土壤碳库指标及功能微生物(mcrA和pmoA)进行测定与分析。研究结果表明:稻虾共作模式显著降低甲烷排放,比水稻单作稻季甲烷累计排放降低1.42%~26.44%;而秸秆还田稻季甲烷排放显著增加15.18%~54.36%。4个处理甲烷累计排放量依次为RM-S>RC-S>RM-NS>RC-NS。通径分析结果显示:总有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、产甲烷菌(mcrA)对甲烷排放的直接作用是促进的,而易氧化有机碳(ROC)、甲烷氧化菌(pmoA)对甲烷排放的直接作用是抑制的。研究结果表明,稻虾共作甲烷减排机理在于土壤ROC含量增加和产甲烷菌功能基因mcrA丰度的下降,秸秆还田甲烷排放增加主要是因为土壤ROC含量的降低以及土壤DOC含量和产甲烷菌mcrA基因丰度的增加。可见,稻虾共作缓解了秸秆还田所引起的甲烷增排效应。

关键词：稻虾共作秸秆还田土壤碳库甲烷通径分析

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内共生菌Buchnera协助蚜虫抑制寄主植物的防御反应

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植物保护学报 2024年第1期51卷 69-77页

作者：卢盈希杨青兰康涵韦冯婧婧宁干喜王永模华中农业大学植物科学技术学院武汉430070

为明确蚜虫内共生细菌Buchnera能否协助蚜虫抑制植物的防御反应,采用混合抗生素除去瓜蚜Aphis gossypii体内的Buchnera,采用刺吸电位技术和生命表方法比较除菌瓜蚜和正常瓜蚜在黄瓜上的适合度,并测定被除菌瓜蚜和正常瓜蚜预侵染黄瓜叶片... 详细信息

为明确蚜虫内共生细菌Buchnera能否协助蚜虫抑制植物的防御反应,采用混合抗生素除去瓜蚜Aphis gossypii体内的Buchnera,采用刺吸电位技术和生命表方法比较除菌瓜蚜和正常瓜蚜在黄瓜上的适合度,并测定被除菌瓜蚜和正常瓜蚜预侵染黄瓜叶片中H_(2)O_(2)、茉莉酸和水杨酸的含量变化以及抗蚜特性变化。结果表明,除菌瓜蚜体重较正常瓜蚜极显著下降了71.15%,净增殖率极显著下降了95.60%,但寿命延长了2.34倍;刺吸电位图谱显示除菌瓜蚜几乎不产生代表唾液分泌的E1波和韧皮部被动吸食的E2波。在黄瓜叶片中,除菌瓜蚜比正常瓜蚜能激发产生更高水平的H_(2)O_(2);在为期14 d的侵染中,除菌瓜蚜侵染诱发总茉莉酸含量持续升高、总水杨酸含量持续下降,而正常瓜蚜侵染诱发总茉莉酸含量先升高后降低、总水杨酸含量先降低后升高。在被除菌瓜蚜预侵染黄瓜上,瓜蚜进入稳定取食的时间显著滞后于正常瓜蚜预侵染处理,且前3 d的产蚜量显著低于正常瓜蚜预侵染处理。表明Buchnera除了可为蚜虫提供必需的营养外,还有调控和抑制寄主植物防御反应的功能。

关键词：瓜蚜 Buchnera 黄瓜防御反应茉莉酸水杨酸适合度

改进YOLOv5的香菇子实体生育期识别方法

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农业工程学报 2024年第9期40卷 182-189页

作者：杨林曾大鑫边银丙陈红宗望远龚钰华华中农业大学工学院武汉430700 华中农业大学植物科技学院武汉430700 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430700

在香菇栽培中,需要评估其生长发育状态,以便调控栽培环境和采取适当的栽培措施。针对香菇生育期子实体外观特征变化不显著,机器自动采收时部分成熟期香菇子实体易误检和漏检的问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv5的香菇子实体生育期识... 详细信息

在香菇栽培中,需要评估其生长发育状态,以便调控栽培环境和采取适当的栽培措施。针对香菇生育期子实体外观特征变化不显著,机器自动采收时部分成熟期香菇子实体易误检和漏检的问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv5的香菇子实体生育期识别方法。首先替换YOLOv5模型中上采样模块,采用一种包含上采样预测模块和特征重组模块的轻量级上采样模块;其次在YOLOv5l模型中添加小目标检测层,增加模型对香菇子实体生育期特征信息的提取,提高模型区分香菇生育期和识别小香菇的能力。试验结果表明,改进的YOLOv5l模型具有较好的检测能力,平均帧率为45.25帧/s,平均精确度均值为92.70%,与YOLOv5相比平均精确度均值提升2.5个百分点。该研究方法能够满足对香菇子实体不同生育期识别的精度与速度要求,为香菇子实体生育期识别提供了一种方法参考。

关键词：图像处理智慧农业深度学习香菇生育期目标识别 YOLOv5

采用饲喂法和微注射法评价Cry2Aa蛋白对二化螟盘绒茧蜂的安全性

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植物保护学报 2024年第2期51卷 413-420页

作者：董欣鑫李梦雨马伟华蔡万伦华红霞华中农业大学植物科学技术学院武汉430070

为评价转Cry2Aa基因水稻T2A-1对二化螟盘绒茧蜂Cotesia chilonis的安全性,采用饲喂法和微注射法综合评价转Cry2Aa基因水稻T2A-1对二化螟盘绒茧蜂的影响。结果表明,寄生饲喂转Cry2Aa基因水稻T2A-1的二化螟Chilo suppressalis后,二化螟盘... 详细信息

为评价转Cry2Aa基因水稻T2A-1对二化螟盘绒茧蜂Cotesia chilonis的安全性,采用饲喂法和微注射法综合评价转Cry2Aa基因水稻T2A-1对二化螟盘绒茧蜂的影响。结果表明,寄生饲喂转Cry2Aa基因水稻T2A-1的二化螟Chilo suppressalis后,二化螟盘绒茧蜂体内未检出Cry2Aa蛋白,其每茧块茧数、茧长、雄成虫寿命和雌雄比分别为20.00个、2.58 mm、2.34 d和3.10,均显著小于对照,而卵及幼虫的总历期、蛹期、雌成虫寿命、茧质量和成虫质量均与对照差异不显著;寄生微注射Cry2Aa蛋白的二化螟后,除卵及幼虫的总历期和蛹期外,二化螟盘绒茧蜂其他生命表参数和体内过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)活力均与阳性对照之间差异显著;寄生微注射Cry2Aa蛋白的二化螟后,二化螟盘绒茧蜂所有生命表参数及体内POD、SOD和GR活力均与阴性对照之间无显著差异。表明饲喂法中转Cry2Aa基因水稻T2A-1对二化螟盘绒茧蜂产生的影响是由寄主介导效应引起的,而非Cry2Aa蛋白本身,因此转Cry2Aa基因水稻T2A-1对二化螟盘绒茧蜂安全。

关键词：转Cry2Aa基因水稻寄主介导效应生命表参数二化螟盘绒茧蜂二化螟

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异色瓢虫人工繁育中滞育成虫的冷藏条件

植物保护学报 2024年第1期51卷 78-87页

作者：李贝李家旭刘文王小平华中农业大学植物科学技术学院武汉430070

为延长异色瓢虫Harmonia axyridis成虫的货架期,提高规模化生产的灵活度,于室内条件下测定不同温度和光周期对异色瓢虫滞育率的影响、不同温度对异色瓢虫滞育持续时间的影响及不同冷藏温度和冷藏时间对异色瓢虫生物学特性的影响。结果表... 详细信息

为延长异色瓢虫Harmonia axyridis成虫的货架期,提高规模化生产的灵活度,于室内条件下测定不同温度和光周期对异色瓢虫滞育率的影响、不同温度对异色瓢虫滞育持续时间的影响及不同冷藏温度和冷藏时间对异色瓢虫生物学特性的影响。结果表明,在低温和短光照条件下能诱导异色瓢虫成虫滞育,当温度为20℃、光周期为10 L∶14 D时其雌、雄成虫的滞育率均高于95.0%。异色瓢虫的滞育持续时间受滞育诱导温度影响较小,在温度15℃、光周期10 L∶14 D和温度20℃、光周期10 L∶14 D两种条件下诱导的滞育异色瓢虫在温度25℃、光周期14 L∶10 D下均能快速解除滞育,在该条件下饲养10 d时其滞育解除率达90.0%以上。与8℃和12℃冷藏30 d相比,4℃冷藏30 d时异色瓢虫的存活率、总产卵量和捕食量均显著下降;当冷藏温度为12℃,冷藏时间显著影响异色瓢虫雌成虫的捕食量、寿命、产卵前期、总产卵量和卵孵化率,但对雄成虫的捕食量无显著影响。异色瓢虫冷藏期间主要以脂类和糖类作为能量物质,其冷藏期间存活率与相对总脂含量、总糖含量正相关。综上,在实际生产中异色瓢虫可在温度20℃、光周期10 L∶14 D条件下诱导滞育,在12℃冷藏90 d不会降低生物适合度。

关键词：异色瓢虫人工繁育冷藏温度冷藏时间滞育诱导