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基于改进YOLOv8的轻量化小麦病害检测方法

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农业工程学报 2024年第5期40卷 187-195页

作者：马超伟张浩马新明王键霖张永爽张小艾河南农业大学信息与管理科学学院(软件学院) 郑州450046 河南农业大学农学院郑州450046

为提高小麦病害检测精度,实现将模型方便快速部署到移动端,该研究提出了一种基于改进YOLOv8的轻量化小麦病害检测方法。首先,使用PP-LCNet模型替换YOLOv8网络结构的骨干网络,并在骨干网络层引入深度可分离卷积(depthwise separable conv... 详细信息

为提高小麦病害检测精度,实现将模型方便快速部署到移动端,该研究提出了一种基于改进YOLOv8的轻量化小麦病害检测方法。首先,使用PP-LCNet模型替换YOLOv8网络结构的骨干网络,并在骨干网络层引入深度可分离卷积(depthwise separable convolution, DepthSepConv)结构,减少模型参数量,提升模型检测性能;其次,在颈部网络部分添加全局注意力机制(global attention mechanism, GAM)模块,强化特征中语义信息和位置信息,提高模型特征融合能力;然后,引入轻量级通用上采样内容感知重组(content-aware reassembly of features,CARAFE)模块,提高模型对重要特征的提取能力;最后,使用Wise-IoU(weighted interpolation of sequential evidence for intersection over union)边界损失函数代替原损失函数,提升网络边界框回归性能和对小目标病害的检测效果。试验结果表明,对于大田环境下所采集的小麦病害数据集,改进后模型的参数量及模型大小相比原YOLOv8n基线模型分别降低了12.5%和11.3%,同时精确度(precision)及平均精度均值(mean average precision,m AP)相较于原模型分别提高了4.5和1.9个百分点,优于其他对比目标检测算法,可为小麦病害检测无人机等移动端检测装备的部署和应用提供参考。

关键词：图像识别深度学习目标检测轻量化小麦病害 YOLOv8 PP-LCNet

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利用QTL-Seq结合分子标记定位粳稻垩白粒率控制位点qChalk8

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中国水稻科学 2024年

作者：杜彦修孙文玉袁泽科张倩倩李富豪李俊周孙红正河南农业大学农学院

【目的】垩白是影响稻米外观品质的重要性状，对其遗传控制QTL位点的定位研究是基因克隆和提高稻米外观品质的前提和基础。本研究旨在利用QTL-Seq和分子标记作图定位粳稻垩白粒率调控相关的QTL。【方法】利用高垩白粳稻材料拉木加和低... 详细信息

【目的】垩白是影响稻米外观品质的重要性状，对其遗传控制QTL位点的定位研究是基因克隆和提高稻米外观品质的前提和基础。本研究旨在利用QTL-Seq和分子标记作图定位粳稻垩白粒率调控相关的QTL。【方法】利用高垩白粳稻材料拉木加和低垩白粳稻品种水晶3号构建F2分离群体，将两份独立的F2群体分别种植于河南原阳和海南三亚，两个群体单株垩白粒率考种后分别选取极端个体混池进行QTL-Seq分析，然后使用分子标记作图对稳定的QTL进行验证。【结果】两个F2群体的QTL-Seq分析发现第8染色体存在一个较为稳定的QTL位点qChalk8。进一步通过分子标记作图将该QTL定位于17.6-18.5 Mb之间，该QTL位点的LOD值为7.08，表型贡献率为15.9%。【结论】利用QTL-Seq和分子标记作图定位了粳稻垩白粒率相关QTL-qChalk8，为粳稻垩白调控基因进一步的精细定位和基因克隆奠定了基础。

关键词：水稻垩白 QTL-Seq QTL定位

怀山药内生真菌Chaetomium sp.的次生代谢产物研究

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天然产物研究与开发 2024年第6期36卷 982-985,962页

作者：盛蒙珂赵莹菲田若丹文春南刘淼麻兵继河南农业大学农学院郑州市中药材种质资源创新与代谢工程重点实验室郑州450046

以一株怀山药内生毛壳菌Chaetomium sp.L-45为研究对象,对其次生代谢产物进行分离和结构鉴定。对毛壳菌进行大米发酵,通过硅胶柱色谱、Sephadex LH-20、半制备高效液相色谱等分离技术分离发酵物的乙酸乙酯提取物,利用NMR、HR-ESI-MS等... 详细信息

以一株怀山药内生毛壳菌Chaetomium sp.L-45为研究对象,对其次生代谢产物进行分离和结构鉴定。对毛壳菌进行大米发酵,通过硅胶柱色谱、Sephadex LH-20、半制备高效液相色谱等分离技术分离发酵物的乙酸乙酯提取物,利用NMR、HR-ESI-MS等波谱解析技术进行化合物的结构鉴定。从目标菌株的乙酸乙酯提取物中分离得到4个化合物,分别鉴定为3,4-二甲氧基-5-羟基-6-丙基-苯甲酸(1)、5-异戊烯基-吲哚-3-羧酸(2)、lecanorin(3)和麦角甾醇(4),其中,化合物1为新化合物,化合物2和3系首次从毛壳菌属真菌中分离得到。

关键词：毛壳菌次生代谢产物提取分离结构鉴定

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生物有机肥对沙化潮土玉米生长及土壤性状的影响

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河南农业大学学报 2024年

作者：刘子楷刘翠平杨寒星孟凡正王誉洁杨留洋邵瑞鑫郭家萌杨青华河南农业大学农学院

【目的】探究增施不同生物有机肥对沙化潮土条件下夏玉米苗期生长发育及土壤性状的影响，为沙化潮土区夏玉米的施肥选择及土壤改良提供理论依据。【方法】采用盆栽种植，以黄金粮MY73为试验材料，设置4个处理：常规施肥(T1)、增施腐植... 详细信息

【目的】探究增施不同生物有机肥对沙化潮土条件下夏玉米苗期生长发育及土壤性状的影响，为沙化潮土区夏玉米的施肥选择及土壤改良提供理论依据。【方法】采用盆栽种植，以黄金粮MY73为试验材料，设置4个处理：常规施肥(T1)、增施腐植酸生物有机肥(T2)、增施腐植酸生物有机肥+宝易生物有机肥(T3)、增施腐植酸生物有机肥+帝盟农用微生物菌剂(T4)。于出苗后的第42天进行植株生理指标(SPAD、叶面积、干物质等)和土壤指标(土壤酶活性和根际土壤细菌群落结构)测定。【结果】与常规施肥处理相比，增施腐植酸生物有机肥+宝易生物有机肥可以显著提高玉米苗期叶片SPAD值、干物质累积量及其叶片酶活性，根长，根表面积和根体积也有显著提高。同时，在该处理下，土壤的蔗糖酶(S-SC)和脲酶(S-UE)活性也有显著提升，根际土壤中绿弯菌门(Chloroflexi)，厚壁菌门(Firmicutes)，核衣细菌目(Bacillales)的丰度较常规施肥处理的增加了32.05%，44.47%，59.56%，促进了土壤有机质的分解和养分转化，有利于土壤中CO2的固定，防止了水肥流失。【结论】在沙化潮土条件下，增施腐植酸生物有机肥+宝易生物有机肥有利于促进夏玉米苗期的生长发育，提高作物的抗逆性，提高土壤有机质含量，改善土壤细菌群落结构，提高土壤肥力。

关键词：夏玉米生物有机肥沙化潮土根系叶片酶活性土壤酶活性细菌群落结构

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花生PLT基因家族全基因组鉴定与表达分析

山东农业科学 2024年

作者：王晓璇王金枝邱鼎殷冬梅河南农业大学农学院

PLT家族是植物中特有的一类转录因子，在植物胚胎、干细胞、分生组织及器官生长发育等过程中都起着重要作用。本研究利用生物信息学技术在栽培种花生基因组中鉴定到12个PLT家族基因，分布在11条染色体上；AhPLT蛋白大多含有2个保守的AP... 详细信息

PLT家族是植物中特有的一类转录因子，在植物胚胎、干细胞、分生组织及器官生长发育等过程中都起着重要作用。本研究利用生物信息学技术在栽培种花生基因组中鉴定到12个PLT家族基因，分布在11条染色体上；AhPLT蛋白大多含有2个保守的AP2结构域，编码氨基酸数在439～713之间，预测定位在细胞核或叶绿体中；AhPLT基因结构复杂，具有多样的短外显子结构，外显子数在5～8个之间，不同家族成员中分布不同的保守基序；AhPLT家族成员启动子区存在生长素、赤霉素和茉莉酸等激素相关的顺式作用元件。qRT-PCR结果显示，AhPLT1-B和AhPLT5-B分别在根中和种子中的表达量最高；IAA、6-BA和GA3在不同程度上调AhPLT1-B的表达；6-BA显著上调AhPLT5-B的表达，IAA和GA3下调AhPLT5-B的表达。本研究为花生PLT基因的生物学功能研究提供了参考。

关键词：花生 PLT转录因子基因家族生物信息学分析表达分析

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微生物菌肥拌种对大豆花生增产效应的影响

核农学报 2024年第5期38卷 955-967页

作者：高意帆陈银银温涛高刚强常洪庆刘天学李鸿萍河南农业大学农学院河南郑州450000

为探究微生物菌肥对大豆(Glycine max)和花生(Arachis hypogaea)生长、产量及品质的影响,以大豆品种菏豆13和花生品种开农1760为材料,分别在盆栽和大田中开展微生物菌肥拌种与不拌种处理(CK),测定植株农艺性状、根系性状、叶片光合参数... 详细信息

为探究微生物菌肥对大豆(Glycine max)和花生(Arachis hypogaea)生长、产量及品质的影响,以大豆品种菏豆13和花生品种开农1760为材料,分别在盆栽和大田中开展微生物菌肥拌种与不拌种处理(CK),测定植株农艺性状、根系性状、叶片光合参数、土壤酶活性、产量构成和籽粒品质的变化。结果表明,与对照相比,菌肥拌种后盆栽菏豆13的株高、茎粗、叶绿素相对含量(SPAD)值、干物质积累量在开花期、结荚期显著或极显著增加,盆栽开农1760的株高、茎粗、SPAD值、干物质积累量在开花下针期、饱果期显著或极显著增加;大田内大豆、花生植株在农艺性状上的增长趋势与盆栽表现一致;对于总根长、根系总表面积、根直径、根系总体积,菏豆13较CK在开花期增幅最大,分别为27.09%、32.53%、10.84%、38.07%,开农1760的各根系性状较CK在开花下针期增幅最大,分别为63.94%、50.95%、27.14%、37.94%;菌肥拌种显著增强了植株根际土壤中脲酶、蔗糖酶、磷酸酶的活性,菏豆13较CK分别增加10.26%、45.09%、25.64%,开农1760较CK分别增加29.03%、38.30%、8.93%。同时,菌肥拌种使盆栽菏豆13的饱荚率、单株粒重、百粒重分别提高9.30个百分点、12.94%、7.75%,大田植株的饱荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重、籽粒产量分别提高15.88%、4.67%、11.80%、7.51%、11.79%;使盆栽开农1760的单株果重、单株仁重、百仁重分别提高3.00%、9.32%、13.73%,大田植株的百仁重、饱荚率、干物质积累量、荚果产量、籽粒产量分别提高4.33%、2.33个百分点、13.99%、10.49%、9.02%。相关性分析结果表明,土壤酶活性、根系性状、光合参数之间呈现正相关的互作效应。综上,两种豆科作物经微生物菌肥拌种后,均能显著提高土壤酶活性、增强根系对土壤养分的吸收能力及叶片光合能力,并促进植株生长、提升产量和籽粒品质。本研究结果为科学施用与推广微生物菌肥提供了理论依据。

关键词：微生物菌肥拌种大豆花生产量

黄淮南部地区小麦品种矮秆基因的组成及其对茎秆特性的影响

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麦类作物学报 2024年第8期44卷 985-995页

作者：刘晓宇禹海龙裴星旭梁秋芳岳超程西永许海霞詹克慧河南农业大学农学院河南郑州450000

为研究矮秆基因及其组合对小麦茎秆特性的影响,以黄淮南部地区490个小麦品种(系)为材料,采用分子标记检测了小麦矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b、Rht8、Rht9、Rht12和Rht24,并连续2年测定了小麦株高、重心高度、节间长度、直径、折断力等茎... 详细信息

为研究矮秆基因及其组合对小麦茎秆特性的影响,以黄淮南部地区490个小麦品种(系)为材料,采用分子标记检测了小麦矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b、Rht8、Rht9、Rht12和Rht24,并连续2年测定了小麦株高、重心高度、节间长度、直径、折断力等茎秆特性,分析了矮秆基因的组成及其对茎秆特性的影响。结果表明,在490份材料中,携带Rht-B1b、Rht-D1b、Rht8、Rht9、Rht12和Rht24的材料分布频率分别为7.25%、92.24%、39.18%、42.86%、72.65%和95.31%,共得到了40种基因组合,其中分布频率较高的组合有Rht-D1b+Rht9+Rht12+Rht24(20.2%)、Rht-D1b+Rht12+Rht24(19.8%)、Rht-D1b+Rht8+Rht12+Rht24(16.3%)、Rht-D1b+Rht8+Rht9+Rht12+Rht24(8.4%)、Rht-D1b+Rht24(7.3%)、Rht-D1b+Rht9+Rht24(6.5%)、Rht-D1b+Rht8+Rht24(4.7%)和Rht-D1b+Rht8+Rht9+Rht24(3.9%)。矮秆基因对降低小麦株高的效应大小依次是Rht-D1b、Rht9、Rht8、Rht12和Rht-B1b,且基因间存在累加效应,但Rht8与Rht9或Rht12结合不能起到明显的降秆作用。基因组合Rht-D1b+Rht9+Rht12+Rht24对降低茎秆重心高度和基部前3节间长度以及增强基部前3节间折断力的效应最大,基因组合Rht-D1b+Rht8+Rht9+Rht24对降低穗下节长度的效应最大,基因组合Rht-D1b+Rht8+Rht12+Rht24对增大茎秆基部前3节间直径的效应最大。矮秆基因可以有效降低小麦的株高和重心高度,缩短基部第2、3节间长度,提高基部前3节间直径和折断力,可作为小麦的抗倒伏育种的重要依据。

关键词：黄淮南部地区小麦矮秆基因茎秆特性

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地黄环烯醚萜氧化酶基因的克隆与功能分析

中国中药杂志 2024年第11期49卷 2897-2905页

作者：宋词高俊鸽杨雅贺丁宁王丰青袁媛河南农业大学农学院河南郑州450002 中国中医科学院中药资源中心北京100700

地黄为我国传统的常用大宗中药材,具有清热凉血、养阴生津之功效。环烯醚萜苷是地黄药材的主要活性成分,环烯醚萜氧化酶是环烯醚萜苷生物合成途径的关键限速酶。该研究基于转录组数据,筛选到1条环烯醚萜氧化酶基因RgIO,对其进行了系统... 详细信息

地黄为我国传统的常用大宗中药材,具有清热凉血、养阴生津之功效。环烯醚萜苷是地黄药材的主要活性成分,环烯醚萜氧化酶是环烯醚萜苷生物合成途径的关键限速酶。该研究基于转录组数据,筛选到1条环烯醚萜氧化酶基因RgIO,对其进行了系统的生物信息学、表达特性和亚细胞定位分析。结果表明,RgIO的编码区为1536 bp,编码511个氨基酸,相对分子质量58258.01。RgIO的蛋白序列包含细胞色素P450氧化酶的保守结构域和基序,与列当科3个植物独脚金、黄独脚金和大花胡麻草的同源蛋白序列一致性最高,与长春花CrIO的序列一致性也高达77.28%。RgIO在地黄的叶中特异性高表达,而且响应茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导,MeJA处理3、6 h,在叶和块根中其表达量分别增加了3.15、1.3倍。亚细胞定位结果显示Rg IO分布在内质网上。利用根癌农杆菌介导法在地黄叶片中瞬时表达Rg IO,梓醇的含量较瞬时表达空载体的对照增加了0.82倍。该研究为地黄梓醇的分子调控和生物合成提供了关键的靶基因,也为完整解析地黄梓醇的生物合成途径奠定了基础。

关键词：地黄环烯醚萜氧化酶基因克隆表达亚细胞定位

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不同施氮量对土壤团聚体碳氮含量及小麦产量的影响

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中国农业科学 2024年第9期57卷 1766-1778页

作者：韩潇杰任志杰李双静田培培卢素豪马耕王丽芳马冬云赵亚南王晨阳河南农业大学农学院/国家小麦工程技术研究中心河南农业大学资源与环境学院

目的】探究长期不同施氮量对土壤团聚体碳氮含量及小麦产量的影响,为合理施氮提供理论依据。【方法】基于设置在河南省许昌市张潘镇4个不同施氮水平11年定位试验，施氮量分别为0（N0）、180 kg·hm-2（N1）、240 kg·hm-2（N2）及300 kg... 详细信息

目的】探究长期不同施氮量对土壤团聚体碳氮含量及小麦产量的影响,为合理施氮提供理论依据。【方法】基于设置在河南省许昌市张潘镇4个不同施氮水平11年定位试验，施氮量分别为0（N0）、180 kg·hm-2（N1）、240 kg·hm-2（N2）及300 kg·hm-2（N3），分析不同处理土壤碳氮含量、团聚体分布及其碳氮含量的变化，并探寻长期施氮对小麦产量及其构成的调控路径。【结果】随着施氮量增加，各土层土壤团聚体分布呈现大团聚体（>0.25 mm）向微团聚体（0.053—0.25 mm）和粉黏粒组分（<0.053 mm）转化的趋势，显著降低了团聚体平均重量直径（MWD）。土壤碳、氮含量在0—20cm土层随施氮量增加而逐渐上升，20—40 cm土层呈先升高后降低趋势。与N0相比，0—20 cm土层各施氮处理土壤有机碳和全氮含量的平均增幅分别为13.1%—37.2%和19.4%—29.4%;20—40 cm土层的平均增幅分别为15.3%—32.2%和6.1%—29.3%。长期施氮处理显著提高了各粒级团聚体有机碳含量，与N0相比，施氮处理大团聚体有机碳平均含量提高31.6%—62.0%，微团聚体提高8.7%—61.2%，粉黏粒提高14.0%—81.7%。在0—20 cm土层，各粒级团聚体全氮含量亦随施氮量增加而增加，各施氮处理大团聚体、微团聚体和粉黏粒中全氮含量平均增幅分别为32.6%—51.0%、25.7%—35.9%和3.2%—9.7%，且均以N3处理最高。在20—40 cm土层，各粒级团聚体全氮含量随施氮量增加呈先升高后降低趋势，各施氮处理大团聚体、微团聚体和粉黏粒全氮含量平均增幅分别为17.6%—35.2%、11.7%—24.0%和1.1%—12.9%，且均以N1处理最高。研究结果还表明，长期施氮显著增加了小麦成穗数和穗粒数，进而提高了产量。与N0相比，N1、N2和N3处理分别提高小麦产量188.1%、177.3%和173.2%。相关分析与结构方程模型分析表明，小麦产量与土壤碳、氮含量及团聚体中碳、氮含量均呈显著正相关，长期施氮通过改变土壤及团聚体中碳、氮含量进而影响小麦产量。【结论】综上，长期合理施氮提高了土壤及团聚体中碳、氮含量，提升了土壤肥力，促进小麦增产。在本试验条件下以施氮量180 kg·hm-2时最优。

关键词：氮肥施用量土壤团聚体碳、氮含量小麦产量