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人工神经网络在实现猪精准饲养模式中的应用研究进展

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黑龙江畜牧兽医 2024年第4期 29-35,42页

作者：扣泽华宋志锋范越蠡刘博车东升韩蕊吉林农业大学动物科学技术学院长春130118 吉林农业大学动物生产及产品质量安全教育部重点实验室长春130118 吉林农业大学吉林省动物营养与饲料科学重点实验室长春130118 吉林农业大学吉林省生猪产业技术科技创新中心长春130118

目前,对集约化猪养殖中产生的大量生产数据的高效分析与合理运用是推动我国生猪产业精准化和智能化发展的关键步骤。人工神经网络(artificial neural network,ANN)的自学习、联想存储、高速寻找优化解等特征在进行大数据信息处理时具有... 详细信息

目前,对集约化猪养殖中产生的大量生产数据的高效分析与合理运用是推动我国生猪产业精准化和智能化发展的关键步骤。人工神经网络(artificial neural network,ANN)的自学习、联想存储、高速寻找优化解等特征在进行大数据信息处理时具有显著优势,在猪生产领域具有极高的应用潜力。笔者以具有单隐藏层的三层误差反向传播前馈人工神经网络(back propagation-aritificial neural network BP-ANN)为代表,对ANN的结构特点及其在猪行为与健康监测、胴体性状与肉品质估测和猪生长速率调控与日粮原料营养价值预测等方面的应用成果进行综述,从生产管理和营养调控两方面展望ANN在未来猪精准饲养模式中的应用前景,为实现科学化、智能化和数字化管理模式下的猪精准养殖业提供理论参考。

关键词：人工神经网络猪精准饲养信息处理应用生产管理营养调控

来源于马赛菌(Massilia sp.)UMI-21的ACS_(MU)和PhaC_(MU)体外表达及功能研究

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微生物学报 2024年第4期64卷 1162-1174页

作者：王明李雪韩雪容吉林农业大学、吉林省菌物表型组学重点实验室吉林长春130118 长春理工大学生命科学技术学院吉林长春130022

【目的】构建马赛菌(Massilia sp.)UMI-21来源乙酰辅酶A合成酶ACS_(MU)和聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)合酶PhaC_(MU)的体外重组表达体系并过表达2种酶,利用体外合成体系确定2种酶在Massilia ***21聚3-羟基丁酸(polyhydroxybutyrate,PHB)合成途径中的主要功能。【方法】利用无缝克隆技术将来源于Massilia ***-21的乙酰辅酶A合成酶基因acsMU和PHA合酶基因phaC_(MU)扩增后与pQE-80L质粒连接,转导大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)构建2个基因的重组表达体系;利用6×His标签纯化蛋白ACS_(MU)和PhaC_(MU),并采用5,5′-二硫双(2-硝基苯甲酸)[5,5′-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid),DTNB]法测定其活性;使用体外单相合成系统(one-phase reaction system,OPRS),以(R)-3HB为底物,验证ACS_(MU)和PhaC_(MU)这2种酶在合成PHB途径中的功能。【结果】成功构建了ACS_(MU)和PhaC_(MU)蛋白重组表达菌株BL21-pQE-80L-acsMU和BL21-pQE-80L-phaC_(MU),提纯得到过表达蛋白ACS_(MU)和PhaC_(MU)产率分别为24.8 mg/L和25.6 mg/L;ACS_(MU)酶比活力为(0.148±0.011)U/mg。PhaC_(MU)酶对(R)-3HBCoA的比活力为(0.102±0.011)U/mg;核磁共振氢谱(nuclear magnetic resonance hydrogen spectroscopy,^(1)H-NMR)分析结果表明,使用ACSPt-PCT_(CP)-PhaC_(Re)、ACS_(MU)-PCT_(CP)-PhaC_(Re)和ACS_(MU)-PCT_(CP)-PhaC_(MU)这3条OPRS途径均能合成PHB,产量分别为0.62、0.76和0.64 g/L。【结论】acsMU和phaC_(MU)基因可利用大肠杆菌表达体系过表达并可获得具有活性的可溶性蛋白;对比ACSPt-PCT_(CP)-PhaC_(Re)合成体系,ACS_(MU)替代ACSPt合成PHB产量增加22.58%,在聚合酶相同的情况下,PHB的合成产量依赖乙酰辅酶A合成酶(acetyl-CoA synthase,ACS)合成乙酰辅酶A的稳定性。使用PhaC_(MU)代替PhaC_(Re),对比ACS_(MU)-PCT_(CP)-PhaC_(Re)组合,合成PHB产量减少了15.79%。在聚合前体浓度相同的情况下,PHB合成量依赖聚合酶的活性。

关键词：马赛菌UMI-21 乙酰辅酶A合成酶(ACS) 聚羟基脂肪酸酯(PHA)合酶聚3-羟基丁酸(PHB)合成途径

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一种绿豆柱头外露突变体的转录组分析

作物学报 2024年第4期50卷 957-968页

作者：宋梦媛郭中校苏禹霏邓昆鹏兰天娇程钰鑫包淑英王桂芳窦金光姜泽锴王明海徐宁吉林省农业科学院作物资源研究所/作物种质资源吉林省实验室吉林公主岭136100 吉林农业大学农学院吉林长春130118

柱头外露作为提高作物异交率、制种纯度和降低制种成本的优良性状,在杂交制种中得到了广泛的利用。绿豆是一种闭花授粉的作物,被报道的柱头外露突变体很少。通过对冀绿7号的化学诱变,发现了1个柱头外露突变体se2,为明确该突变体柱头外... 详细信息

柱头外露作为提高作物异交率、制种纯度和降低制种成本的优良性状,在杂交制种中得到了广泛的利用。绿豆是一种闭花授粉的作物,被报道的柱头外露突变体很少。通过对冀绿7号的化学诱变,发现了1个柱头外露突变体se2,为明确该突变体柱头外露的分子机制,对该突变体及其野生型冀绿7号即将开放的花蕾进行了转录组测序(RNA-seq)分析。根据差异倍数|log2(Fold Change)|≥1,P≤0.05的标准筛选,在se2中共得到572个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中262个DEGs上调,310个DEGs下调。在基因本体(gene ontology,GO)数据库中,差异表达基因显著富集到代谢和生物合成等生物过程,定位在质外体和细胞壁、细胞膜等区域,与结合、氧化还原等分子功能有关。在京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genome,KEGG)数据库中,差异表达基因显著富集在植物激素信号传导、次生代谢物生物合成等通路。功能注释发现许多有关细胞壁合成和代谢、细胞分裂和细胞扩张、植物激素相关的基因,因此推测se2突变体中龙骨瓣的细胞分裂、细胞扩张以及植物激素信号传导过程受到影响,从而导致了柱头外露。本研究为今后探究绿豆柱头外露的分子机制以及该性状在绿豆杂种优势中的利用奠定了基础。

关键词：绿豆柱头外露突变体转录组高通量测序杂种优势

蓝花耧斗菜Expansin基因家族的全基因组鉴定及其在盐胁迫下的表达分析

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华北农学报 2024年第5期39卷 42-51页

作者：马艳梅于海航沈轩羽肖芳丽白云吉林农业大学吉林长春130118

扩展蛋白(EXP)可以调节细胞壁组分间松弛度和增强细胞壁的柔韧性,在植物适应环境胁迫过程中起着关键作用。为探究蓝花耧斗菜EXP家族成员特征及其在盐胁迫下表达模式,挖掘蓝花耧斗菜耐盐基因,利用生物信息学方法对蓝花耧斗菜AcEXP家族进... 详细信息

扩展蛋白(EXP)可以调节细胞壁组分间松弛度和增强细胞壁的柔韧性,在植物适应环境胁迫过程中起着关键作用。为探究蓝花耧斗菜EXP家族成员特征及其在盐胁迫下表达模式,挖掘蓝花耧斗菜耐盐基因,利用生物信息学方法对蓝花耧斗菜AcEXP家族进行全基因组鉴定及分析,并通过RNA-seq表达数据和qRT-PCR分析其在盐胁迫下的表达模式。结果表明,蓝花耧斗菜全基因组包含27个EXP基因,分布于6条染色体及1个scaffold上;蛋白质二级结构以β-折叠和无规则卷曲为主;27个EXP均定位于细胞壁。系统发育树显示,AcEXP家族成员被划分为4个亚家族(EXPA、EXPB、EXLA、EXLB),同一亚族成员具有相似的基因结构和蛋白保守基序。AcEXP的启动子区域富含多个植物激素响应元件和胁迫响应元件。利用转录组数据,对盐胁迫下AcEXP的表达模式分析表明,21个EXP响应盐胁迫,在根系和叶片中的表达模式存在差异。AcEXPA8/9/12,AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2在叶片和根系中均差异表达,且qRT-PCR结果进一步验证了AcEXP基因在盐胁迫下的表达模式。该研究全面分析了蓝花耧斗菜EXP基因家族成员的基本特征及在盐胁迫下的表达变化,初步证明AcEXPA8/9/12、AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2参与了盐胁迫应答过程并作出积极响应。

关键词：蓝花耧斗菜扩展蛋白全基因组鉴定盐胁迫表达分析

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褪黑素对镉胁迫下蒿柳抗氧化系统及叶肉细胞超微结构的影响

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西北林学院学报 2024年第4期39卷 1-14页

作者：殷佳慧宁崴李奥李霞刘俊祥孙振元中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室北京100091 吉林农业大学林学与草学学院吉林省林草遗传育种重点实验室吉林长春130118 菏泽学院农业与生物工程学院(牡丹学院) 山东菏泽274000

短轮伐期木本植物蒿柳(Salix viminalis)具有镉(Cd)污染修复潜力,但对高浓度Cd耐性低,改善其生长状态是提高Cd污染植物修复效率的关键。研究褪黑素(MEL)对高浓度Cd条件下蒿柳抗氧化系统的调控机制,有助于揭示MEL对木本植物抗氧化系统响... 详细信息

短轮伐期木本植物蒿柳(Salix viminalis)具有镉(Cd)污染修复潜力,但对高浓度Cd耐性低,改善其生长状态是提高Cd污染植物修复效率的关键。研究褪黑素(MEL)对高浓度Cd条件下蒿柳抗氧化系统的调控机制,有助于揭示MEL对木本植物抗氧化系统响应Cd胁迫的生理调控模式,为MEL在植物修复技术中的应用提供实践指导。以同一无性系蒿柳扦插苗为试验材料,设定4个处理,空白对照(BT)、叶施MEL(MT)、Cd胁迫(CT)及叶施MEL后Cd胁迫(MCT)。研究MEL对Cd胁迫下蒿柳活性氧水平、脂质过氧化程度及抗氧化系统的调控模式,探讨MEL对叶肉细胞超微结构的保护作用。在处理后第7天,Cd胁迫下蒿柳根过氧化氢及丙二醛(MDA)含量提高69%和28%,过氧化氢酶(CAT)活性降低49%。叶施MEL后叶CAT、谷胱甘肽还原酶(GR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)活性分别提高120%、33%和23%,根超氧化物歧化酶(SOD)和GR活性提高60%和36%。在处理后第21天,Cd胁迫下蒿柳叶超氧阴离子和MDA含量提高70%和81%,MDHAR活性降低47%,叶肉细胞器消失;根过氧化氢和MDA含量提高124%和69%,MDHAR活性降低36%。叶施MEL后叶超氧阴离子和MDA含量降低25%和36%,SOD、过氧化物酶(POD)、CAT、GR和MDHAR活性分别提高26%、34%、22%、27%和141%,叶肉细胞结构完整;根过氧化氢和MDA含量降低35%和40%,POD、GR和谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性提高25%、33%和10%。MEL通过提高过氧化物酶、根超氧化物歧化酶及叶过氧化氢酶活性提升镉胁迫下蒿柳的抗氧化能力,通过提高单脱氢抗坏血酸还原酶活性增加抗坏血酸含量,通过提高谷胱甘肽还原酶和根谷胱甘肽S-转移酶活性增加谷胱甘肽含量,以促进其抗坏血酸谷胱甘肽循环。这些过程稳定了镉胁迫下蒿柳地上及地下部的活性氧水平,减轻脂质过氧化程度并降低膜透性。从而保护镉胁迫下蒿柳叶肉细胞及叶绿体结构完整。

关键词：褪黑素镉蒿柳抗氧化系统

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不同筛分方式对土壤团聚体及土壤微生物群落的影响

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中国土壤与肥料 2024年第1期 37-42页

作者：崔炎田王呈玉姚俊红王东李明怡高云航刘淑霞吉林农业大学资源与环境学院吉林长春130118 吉林省商品粮基地土壤资源可持续利用重点实验室吉林长春130118 吉林农业大学动物科技学院吉林长春130118

探究土壤团聚体组成、稳定性、有机碳含量及微生物数量在不同土壤筛分方式下的变化,对团聚体筛分方式进行优化。以黑土为研究对象,设置不同筛分方式处理,比较干土干筛、干土湿筛、润土干筛、润土湿筛4种筛分方式的优缺点。结果表明,润... 详细信息

探究土壤团聚体组成、稳定性、有机碳含量及微生物数量在不同土壤筛分方式下的变化,对团聚体筛分方式进行优化。以黑土为研究对象,设置不同筛分方式处理,比较干土干筛、干土湿筛、润土干筛、润土湿筛4种筛分方式的优缺点。结果表明,润土干筛比干土湿筛处理≥2 mm粒径的土壤团聚体高出约85.97%,而在2~0.25、≤0.25 mm粒级中团聚体所占比例最高的干土湿筛比最低的润土干筛分别高出约80.90%、91.82%。>0.25 mm水稳性团聚体含量(R0.25)在润土干筛下达到最高,为99.35%,该指标与土壤团聚体稳定性成正相关,其值越高则表示土壤抗蚀能力越强。干土湿筛处理下各粒级团聚体土壤有机碳分布平均。干土湿筛处理下,土壤细菌和放线菌的数量最高。而润土干筛处理下土壤真菌数量较高,与润土湿筛、干土干筛、干土湿筛3个处理方式相比有显著性差异。综上发现,干土湿筛处理下土壤团聚体稳定性更好,土壤微生物数量较高,在一定程度上对土壤结构、土壤质量起到优化的作用。

关键词：土壤团聚体土壤微生物数量黑土筛分方式

大豆细胞质雄性不育系及其恢复系的比较转录组分析

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生物技术通报 2024年第7期40卷 137-149页

作者：高萌萌赵天宇焦馨悦林春晶关哲允丁孝羊孙妍妍张春宝吉林农业大学农学院长春130118 吉林省农业科学院大豆研究所长春130033 农业农村部杂交大豆育种重点实验室长春130033

【目的】“三系”法是选育杂交大豆的主要途径,但恢复系中仅有少数大豆恢复基因被克隆,为挖掘更多新恢复基因,从而促进多基因聚合的强恢复系选育,提高杂种F1的育性稳定性。【方法】以大豆细胞质雄性不育系JLCMS5A和其恢复系JLR2为材料,... 详细信息

【目的】“三系”法是选育杂交大豆的主要途径,但恢复系中仅有少数大豆恢复基因被克隆,为挖掘更多新恢复基因,从而促进多基因聚合的强恢复系选育,提高杂种F1的育性稳定性。【方法】以大豆细胞质雄性不育系JLCMS5A和其恢复系JLR2为材料,采用转录组测序技术分析JLCMS5A和JLR2花蕾不同时期的转录水平变化,挖掘调控育性恢复和花蕾发育进程的相关基因和通路。进一步对具有恢复基因特征编码PPR(pentatricopeptide repeat)蛋白的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行基因注释、序列差异分析、RT-qPCR验证、系统进化分析及蛋白结构预测,挖掘育性恢复相关基因。【结果】转录组测序鉴定到17181个DEGs,其中有3856个DEGs与发育时期相关,2808个DEGs与育性相关。GO(geneontology)功能注释表明,与育性相关的DEGs主要富集在ADP结合、核酸结合转录因子活性和蛋白激酶活性等功能类别,与发育时期相关的DEGs主要富集在蛋白质异源二聚化活性、DNA复制和DNA结合等功能类别。KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析表明,育性相关DEGs主要参与内质网蛋白质加工、葡萄糖苷酸生物合成和植物激素信号转导等与蛋白质、糖类和信号转导密切相关的代谢通路,发育时期相关DEGs主要参与DNA复制、错配修复、淀粉和蔗糖代谢等与细胞分裂和能量物质降解密切相关的代谢通路。育性恢复候选基因分析发现,JLR2中的Glyma.09G176400可能在调控大豆细胞质雄性不育育性恢复过程中起到一定作用。【结论】共鉴定到3856个与发育时期相关的DEGs,2808个与育性相关的DEGs;鉴定出具有恢复基因特征编码PPR蛋白的DEGs15个;挖掘了1个育性恢复相关基因Glyma.09G176400。

关键词：大豆细胞质雄性不育育性恢复基因转录组测序差异表达基因

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单胃动物常量营养物质消化动力学特征的研究进展

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动物营养学报 2024年第7期36卷 4094-4102页

作者：扣泽华范越蠡韩蕊车东升吉林农业大学动物科学技术学院动物生产及产品质量安全教育部重点实验室吉林省动物营养与饲料科学重点实验室吉林省生猪产业技术创新中心长春130118

现阶段,以数字化模型为代表的精准饲养技术逐渐成为畜牧业的主流技术之一。饲粮及饲料原料的消化动力学特征可从一定程度上多维、定量的反映饲料营养价值的潜力,可用于揭示消化进程中饲料营养成分构成与动物消化道内生理性变化之间的联... 详细信息

现阶段,以数字化模型为代表的精准饲养技术逐渐成为畜牧业的主流技术之一。饲粮及饲料原料的消化动力学特征可从一定程度上多维、定量的反映饲料营养价值的潜力,可用于揭示消化进程中饲料营养成分构成与动物消化道内生理性变化之间的联系,并为精准饲养模型的建立提供动态参数。本文旨在分析影响常量营养物质的消化特性和消化动力学特征的因素,通过对常量营养物质酶促反应动力学、食糜转运动力学、食糜发酵动力学和可消化营养物质吸收动力学4个方面的研究进展进行综述,阐述目前单胃动物消化动力学研究的侧重角度以及亟待解决的问题,并对其在未来单胃动物精准饲养研究中的应用前景进行展望,以期为在单胃动物生产领域中实现精准营养调控和生产性能预测提供参考。

关键词：消化动力学精准营养动物生产

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铁的生物学功能及其在鱼类中的应用研究进展

饲料工业 2024年第8期45卷 56-63页

作者：孔雨昕马喜波王桂芹吉林农业大学动物科学技术学院吉林长春130118 吉林农业大学动物生产及产品质量安全教育部重点实验室吉林长春130118 吉林农业大学现代农业技术教育部国际合作联合实验室吉林长春130118 吉林农业大学吉林省动物营养与饲料科学重点实验室吉林长春130118 吉林省前郭县水产技术推广站吉林松原131100

铁在鱼类体内参与生长发育、能量生成、免疫防御、营养物质代谢等,铁缺乏及过量均会对鱼类产生重要影响。文章综述了铁的生物学功能,鱼类饲料铁营养需求量及饲料中补充铁对鱼类生长、血液指标、抗氧化、免疫、微量元素沉积、消化吸收及... 详细信息

铁在鱼类体内参与生长发育、能量生成、免疫防御、营养物质代谢等,铁缺乏及过量均会对鱼类产生重要影响。文章综述了铁的生物学功能,鱼类饲料铁营养需求量及饲料中补充铁对鱼类生长、血液指标、抗氧化、免疫、微量元素沉积、消化吸收及脂代谢的影响,以期为鱼类饲料铁的精准供给提供参考,为进一步探究鱼类铁营养代谢的分子机制提供理论基础。

关键词：铁生物学功能鱼类营养研究进展