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锡兰钩虫ASP4基因的表达与免疫保护效果分析

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中国农业大学学报 2024年第11期 102-111页

作者：聂林冲袁浩杨子鹏何厚劲李文豪杨留禄金梦圆袁子国华南农业大学兽医学院

为克隆锡兰钩虫ASP4基因（Ace-ASP4），评估其重组蛋白在小鼠体内诱导的免疫保护效果，先扩增AceASP4基因序列，并对其编码蛋白的氨基酸序列进行生物信息学分析，并原核表达ASP4蛋白。将重组蛋白免疫小鼠，然后利用CCK-8法和间接ELISA... 详细信息

为克隆锡兰钩虫ASP4基因（Ace-ASP4），评估其重组蛋白在小鼠体内诱导的免疫保护效果，先扩增AceASP4基因序列，并对其编码蛋白的氨基酸序列进行生物信息学分析，并原核表达ASP4蛋白。将重组蛋白免疫小鼠，然后利用CCK-8法和间接ELISA方法分别检测小鼠脾淋巴细胞增殖能力和血清中IgG、IgG1和IgG2a抗体水平。同时检测首免后小鼠血清中IFN-γ、IL-2、IL-4和L-10水平。最后，在三免后14 d经口感染500条L3幼虫，48h后检测肺、胃肠道和肌肉的虫体数量，计算减虫率，以评估其免疫保护效果。结果表明：1)Ace-ASP4基因的ORF全长为750 bp，编码249个氨基酸。生物信息学分析显示，Ace-ASP4编码蛋白为亲水性蛋白，具有信号肽序列且无跨膜结构，其三维结构模型质量良好（GMQE值为0.9）。2)Ace-ASP4蛋白分子大小为27 ku，在上清和沉淀中均有表达，但主要以包涵体形式富集于沉淀中，并具有良好的免疫反应性。3)Ace-ASP4重组蛋白可诱导免疫小鼠IgG、IgG1和IgG2a抗体显著上升，并极显著促进小鼠脾淋巴细胞增殖（P研究成功克隆表达了Ace-ASP4蛋白，Ace-ASP4蛋白能使免疫小鼠产生抗体，促进其脾淋巴细胞增殖等，为进一步研究ASP4基因的生物学功能奠定基础，也为研制锡兰钩虫疫苗提供参考数据。

关键词：锡兰钩虫 ASP4基因原核表达免疫保护效果分析

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建兰不同花器官花香代谢差异的转录组分析

分子植物育种 2024年

作者：高雪倩贾云彭李昕悦岳跃冲范燕萍玉云祎华南农业大学林学与风景园林学院华南农业大学花卉研究中心

建兰因其具有浓郁的花香而倍受人们喜爱，开展建兰花香代谢途径相关基因的挖掘和分析研究，具有重要的意义。本研究利用气相色谱-质谱(GC-MS)技术分析‘大宝岛仙女’建兰花香化合物的成分和含量；基于建兰释香部位萼片与无香部位合蕊柱... 详细信息

建兰因其具有浓郁的花香而倍受人们喜爱，开展建兰花香代谢途径相关基因的挖掘和分析研究，具有重要的意义。本研究利用气相色谱-质谱(GC-MS)技术分析‘大宝岛仙女’建兰花香化合物的成分和含量；基于建兰释香部位萼片与无香部位合蕊柱的转录组数据，对建兰花香物质合成相关的差异表达基因进行挖掘，并通过RT-qPCR进行表达验证和分析。结果表明，‘大宝岛仙女’建兰的主要花香挥发物为脂肪酸类衍生物[1α，2α(Z)]-茉莉酸甲酯和茉莉酸甲酯，还包括少量的倍半萜类化合物(E)-β-金合欢烯、β-红没药烯和金合欢醇。在不同的花器官中，萼片中挥发性化合物种类最多，合蕊柱无花香物质释放，花香挥发物总量由高到低依次为：侧瓣>萼片>唇瓣>合蕊柱。从转录组数据中获得了154 583 048个高质量Reads，与参考基因组的比对率均大于85%；筛选出3 984个差异基因，其中有2 188个基因表达量上调，1 866个基因表达量下调；筛选获得建兰花香脂氧合酶(LOX)途径的8个关键基因和甲羟戊酸(MVA)途径的13个关键基因，qRT-PCR检测表达水平与转录组测序结果以及花香化合物的释放情况相一致。综上所述，本研究通过建兰转录组测序和分析，挖掘出花香代谢途径的关键基因，为建兰花香分子育种和改良提供了参考依据。

关键词：建兰花香转录组测序代谢途径基因表达

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轻量级多场景群养猪只行为识别模型研究

农业机械学报 2024年第10期 306-317页

作者：漆海霞冯发生尹选春杨泽康周子森梁广升华南农业大学工程学院

针对现有猪只行为识别模型体积大、识别场景单一、部署应用硬件要求高等问题，本文提出轻量级多场景群养猪只行为识别模型YOLO v5n-PBR(YOLO v5n for pig behavior recognition)。首先通过拍摄和收集不同养殖场景、不同猪只数量及不同... 详细信息

针对现有猪只行为识别模型体积大、识别场景单一、部署应用硬件要求高等问题，本文提出轻量级多场景群养猪只行为识别模型YOLO v5n-PBR(YOLO v5n for pig behavior recognition)。首先通过拍摄和收集不同养殖场景、不同猪只数量及不同角度的群养猪只行为数据构建多场景群养猪只行为数据集，并根据该数据集中猪只行为目标的特点引入迁移学习方法和OTA(Optimal transport assignment)标签分配方法对YOLO v5n模型进行训练，加快模型收敛速度并提升模型精度，构建高精度多场景群养猪只行为识别模型；然后利用L1-norm剪枝算法筛选并删减模型中不重要的通道，去除冗余参数；最后通过微调训练和中间特征知识蒸馏去除剪枝带来的性能劣化，从而得到轻量级多场景群养猪只行为识别模型YOLO v5n-PBR并进行嵌入式设备部署。实验结果表明，YOLO v5n-PBR模型平均精度均值(mean average precision, mAP)为96.9%,参数量、计算量和内存占用量分别为4.700×10～5、1.20×10～9和1.2 MB,在两种不同系统和不同硬件配置的嵌入式设备上的部署实时识别帧率分别为12.2帧/s和66.3帧/s,与原始模型YOLO v5n相比，mAP提高1.1个百分点，参数量、计算量和内存占用量分别减少73.3%、70.7%和68.4%,部署实时识别帧率分别提高74.3%和83.1%。此外，基于多场景群养猪只行为数据集训练得到的YOLO v5n-PBR模型在4个单场景或双场景的群养猪只行为数据集上的mAP均能达到98.1%,对2种不同养殖场景的6段猪只行为视频的嵌入式设备部署识别统计结果与人工统计结果相近，平均精确率和平均召回率均为95.3%,以较少的参数达到较强的泛化性。本文提出的YOLO v5n-PBR模型具有精度高、体积小、速度快、泛化性强等优点，可满足嵌入式设备部署要求，为猪只行为的实时、准确监测及猪只行为识别模型的部署应用提供技术基础。

关键词：猪只行为识别模型轻量化通道剪枝知识蒸馏 YOLO v5n 嵌入式设备

基于目标检测仔猪乳头计数及乳房形态评估方法

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农业工程学报 2024年第3期40卷 156-164页

作者：李熙雅尹令黄文杰吴珍芳蔡更元田绪红华南农业大学数学与信息学院广州510642 华南农业大学动物科学学院广州510642 国家生猪种业工程技术研究中心广州510642 猪禽种业全国重点实验室广州510640

母猪乳头数量是生猪选育中重要参考指标之一,也是生猪繁殖表型数据的组成部分。成年母猪其腹部视频较难获取,且容易受污渍干扰,乳头自动点数实现难度较大,人工计数母猪乳头数工作量大、强度高、效率低、容易产生人为误差。鉴于猪仔从出... 详细信息

母猪乳头数量是生猪选育中重要参考指标之一,也是生猪繁殖表型数据的组成部分。成年母猪其腹部视频较难获取,且容易受污渍干扰,乳头自动点数实现难度较大,人工计数母猪乳头数工作量大、强度高、效率低、容易产生人为误差。鉴于猪仔从出生到成年乳头数量保持一致性,该研究提出了一种基于仔猪腹部视频的深度学习乳头计数及乳房形态评估方法。通过架设在仔猪初生护理平台上的相机拍摄仔猪腹部视频,根据清晰度筛选出细节清晰的帧序列图像集,经过数据预处理再使用改进Pignip-YOLOv5s目标检测网络对仔猪乳头进行自动计数。为提高计数准确率,帧序列图像集的乳头计数使用滑动窗口取众数得到最终计数结果。试验结果表明,改进的Pignip-YOLOv5s平均精度值(mean average precision, mAP)高达0.97,较YOLOv5原模型具备更高的鲁棒性。该研究方案在113段仔猪腹部视频数据集上测试得到仔猪乳头计数方法准确率达90.26%。同时该研究提出仔猪乳房形态评估参数乳头成对数、乳头间距,从而量化仔猪乳头形态表型特征,构建了母猪乳房外在形态指标,可为母猪选育和繁殖工作提供重要的参考依据。

关键词：模型深度学习视频计数 YOLOv5s 乳头计数乳房形态评估

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大黄酸衍生物的合成及其抗炎活性评价

华南农业大学学报 2024年

作者：李志鹏谭露露邓尧任昊廖晓萍孙坚韩璐华南农业大学兽医学院

【目的】大黄酸具有抗癌、抗菌、抗炎等多种生物活性，但其溶解性差、毒性作用强、生物利用度低，限制了临床应用；本研究选择羟基癸酸和癸醇作为修饰物对大黄酸进行结构修饰，以提高脂溶性、降低毒副作用、提高抗炎抗氧化活性，促进临... 详细信息

【目的】大黄酸具有抗癌、抗菌、抗炎等多种生物活性，但其溶解性差、毒性作用强、生物利用度低，限制了临床应用；本研究选择羟基癸酸和癸醇作为修饰物对大黄酸进行结构修饰，以提高脂溶性、降低毒副作用、提高抗炎抗氧化活性，促进临床应用。【方法】首先，基于大黄酸构效关系，选择大黄酸的羧基与十碳羟基癸酸和癸醇进行酯化反应，合成4种大黄酸衍生物——大黄酸-5-癸醇（R-5HD）、大黄酸-癸醇（R-DA）、大黄酸-10-羟基癸酸（R-10HA）、大黄酸-10-羟基-2-癸烯酸（R-10HDA），通过核磁共振氢谱(1H nuclear magnetic resonance，1H NMR)、傅里叶变换红外光谱（Fourier transfrom infrared spectroscopy，FTIR）确定大黄酸衍生物的化学结构特征。其次，采用CCK-8试剂盒法测定大黄酸及其衍生物对小鼠单核巨噬细胞白血病细胞RAW 264.7存活率的影响，确定大黄酸及其衍生物的适用浓度范围。最后，为了验证大黄酸衍生物的抗炎活性，构建脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）诱导的RAW 264.7细胞模型，测定其对活性氧（Reactive oxygen species，ROS）、一氧化氮（NO）、肿瘤坏死因子（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）表达量的影响。通过ROS荧光探针双氯荧光黄乙酸乙酯（2， 7-dichlorofluorescin diacetate，DCFH-DA）分析大黄酸衍生物的抗氧化活性。【结果】通过1H NMR和FTIR方法证明4种大黄酸衍生物成功制备。与大黄酸相比，大黄酸衍生物显著提高了RAW 264.7细胞存活率。通过LPS诱导的RAW 264.7细胞模型发现，4种大黄酸衍生物均能显著降低NO的释放量，R-DA显著降低了TNF-α和IL-6以及IL-1β的表达量。与大黄酸相比，R-5HD和R-DA显著抑制ROS的产生。【结论】大黄酸与十碳羟基癸酸或者癸醇发生酯化反应，经过体外抗炎模型验证，大黄酸经修饰后能显著降低大黄酸的细胞毒性，在LPS处理的RAW 264.7细胞模型中更好地发挥抗炎抗氧化活性。本研究聚焦于十碳羟基癸酸或者癸醇对大黄酸进行结构修饰，通过体外实验证实，R-DA具有较强的抗炎、抗氧化活性，为后续大黄酸衍生物的研究和开发提供理论依据。

关键词：大黄酸羟基癸酸癸醇大黄酸衍生物抗炎抗氧化

基于mRMR-XGBoost的水稻关键生育期识别

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农业工程学报 2024年第15期40卷 111-118页

作者：冯健昭潘永琪熊悦淞吴彻肖德琴华南农业大学数学与信息学院广州510642 华南农业大学农业农村部华南热带智慧农业技术重点实验室广州510642 广州华农大智慧农业科技有限公司广州510642

针对目前使用无人机识别水稻关键生育期时光谱数据特征维度高和冗余,导致模型准确率和泛化能力不足的问题,该研究提出一种基于最优特征组合的水稻关键生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期、乳熟期、完熟期)识别方法。首先使用无人机采集田间... 详细信息

针对目前使用无人机识别水稻关键生育期时光谱数据特征维度高和冗余,导致模型准确率和泛化能力不足的问题,该研究提出一种基于最优特征组合的水稻关键生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期、乳熟期、完熟期)识别方法。首先使用无人机采集田间光谱图像,基于相对植被指数和迭代自组织数据分析算法对光谱图像进行分割,以有效提取水稻冠层区域。然后对水稻生育期的关键特征进行表达,采用最小冗余特征选择算法对特征进行重要性排序,并通过增量分组法确定最优特征组合。最后基于极度梯度提升算法构建水稻生育期的识别模型。对比试验结果显示,本文模型对5个关键生育期的识别较好,混淆情况少,对水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、乳熟期和完熟期识别精确率分别为98.08%、100.00%、99.68%、97.50%和99.29%,整体识别精确率达到98.77%,F1值为0.9891,Kappa系数为0.984,相比于SVM(支持向量机)分别提高了1.59个百分点、0.0146和0.02,相比于RF(随机森林)分别提升了1.23个百分点、0.011和0.015。研究结果可为田间作物的精准管理和决策提供重要依据。

关键词：水稻机器学习生育期光谱图像识别

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遮挡条件下多视角甜椒果实点云三维重构方法

农业机械学报 2024年第5期55卷 218-225页

作者：王昱易振峰谭文超郭金菊周星星赵俊宏华南农业大学工程学院广州510642 广东省农业科学院设施农业研究所广州510640

为进行表型原位自动化测量,实现甜椒数字化育种和管理,针对原位果实表型测量中的目标遮挡问题,提出一种多视角甜椒果实点云的三维重构方法。通过虚拟叶片的方法,创建增强数据集,建立基于YOLO v5算法的甜椒果实识别模型,实现对不同遮挡... 详细信息

为进行表型原位自动化测量,实现甜椒数字化育种和管理,针对原位果实表型测量中的目标遮挡问题,提出一种多视角甜椒果实点云的三维重构方法。通过虚拟叶片的方法,创建增强数据集,建立基于YOLO v5算法的甜椒果实识别模型,实现对不同遮挡程度果实的识别,同时,构建考虑果实位置与遮挡程度的果实表型采集算法,实现多视角的果实三维数据采集。最后,配准甜椒果实三维点云,提取甜椒表型参数,并通过温室甜椒果实表型,对点云重构方法的有效性进行验证。相较手动测量数据,果实果宽平均相对误差为1.72%,果高平均相对误差为1.60%。试验结果表明,本文所提出的甜椒原位表型点云重构方法,可为遮挡条件下作物表型提供有效的解决思路和可行方法。

关键词：甜椒表型数据增强遮挡条件点云三维重构 YOLO v5

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气吸式杂交稻单粒排种器研制

农业工程学报 2024年第6期40卷 181-191页

作者：臧英黄子顺秦伟何思禹钱诚姜有聪陶婉琰张美林王在满华南农业大学工程学院/岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 华南农业大学黄埔创新研究院广州510715 岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心茂名525000

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Co... 详细信息

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics,Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。

关键词：农业机械种子气力式设备杂交稻气吸式排种器 CFD-DEM 辅助充种

基于不同分子结构的OSA淀粉构建Pickering乳液及其释放特性研究

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食品工业科技 2024年

作者：孙媛媛秦志良梁世濠黄霭珺司徒文贝华南农业大学食品学院

淀粉作为Pickering乳液的常用载体材料，在生物活性物质输送中有较广泛的应用。针对淀粉链结构对其Pickering乳液的影响，本研究以普通玉米淀粉（Corn）和蜡质玉米淀粉（Waxy）为原料，先经辛烯基琥珀酸（OSA）改性后，再分别经酸降解（... 详细信息

淀粉作为Pickering乳液的常用载体材料，在生物活性物质输送中有较广泛的应用。针对淀粉链结构对其Pickering乳液的影响，本研究以普通玉米淀粉（Corn）和蜡质玉米淀粉（Waxy）为原料，先经辛烯基琥珀酸（OSA）改性后，再分别经酸降解（acid degradation， AD）或酸热复合降解（acid-heat composite degradation， AH）获得4种具有不同分子结构的淀粉基材料，并制备相应的Pickering乳液。通过傅里叶红外光谱、X-射线衍射分析、排阻色谱法对材料结构进行表征，并对相应的Pickering乳液的粒径、电位及释放特性等进行研究。结果表明：酸降解得到的辛烯基琥珀酸玉米淀粉酯（OSA-AD-Corn）具有一定的有序结构，且短链分子数量约为90.7%±0.02%，链长分布更为均匀。受链结构影响，OSA-AD-Corn Pickering乳液具有较小的尺寸和较大的表面电位。在后续的模拟消化实验中，该乳液在模拟小肠部位释放的游离脂肪酸达42.86%±0.54%。在功能因子控释方面，OSA-AD-Corn Pickering乳液可稳定递送姜黄素，在模拟胃液和小肠液中的释放率分别为52.48%±0.42% 和 27.98%±0.22%，相较于其他淀粉基载体材料，能控制更多的功能因子递送在小肠部位。本研究结果为活性功能因子的生物高效利用提供合适的载体材料。

关键词：辛烯基琥珀酸淀粉酯淀粉基Pickering乳液功能因子控释