基于AFLP标记的薄壳山核桃种质资源遗传多样性分析

利用荧光AFLP分子标记技术,对引种到山东地区的30份薄壳山核桃品种(系)的遗传多样性和亲缘关系进行分析,旨在加深山东地区引进的薄壳山核桃品种资源遗传背景的认识,为以后山东地区薄壳山核桃的品种选育在分子层面提供理论基础.总体上,9对引物组合共扩增出1425个条带,多态性条带1381个,平均多态性比例为96.9％,其中有...     

不同改良措施对第四纪红壤酶活性的影响

红壤是我国重要的土壤类型之一,其耕地地力低下问题亟待解决。探究不同改良措施影响下红壤地力提升效果,对实现中低产田可持续利用具有重要意义。本研究以湖南第四纪红黏土发育的旱地红壤为研究对象,分析了休闲（F）、不施肥（CK）、单施无机肥（NPK）、无机肥配秸秆还田（NPKS）、无机肥配施生石灰（NPKL）、无机肥配施骨粉有机肥（NPKA）和无机肥配施生物有机肥（NPKC）等改良措施下不同土层和改良年限土壤中pH及养分含量的变化,并利用微孔板荧光法比较了土壤中碳氮磷循环相关酶活性的差异。结果表明,不同改良措施显著影响土壤养分及酶活性。与CK相比,2020年NPKC处理0～20 cm土层中有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）和有效磷（AP）含量分别提高了73%、29%、61%和1 847%,同时该处理也显著增加了参与碳循环α-1,4-葡糖苷酶（αG）、β-1,4-葡糖苷酶（βG）、β-1,4-木糖苷酶（βX）、纤维二糖水解酶（CBH）和参与氮循环β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖酐酶（NAG）活性。相关分析表明,SOM与αG、βG、βX、CBH和NAG酶活性呈显著正相关（P < 0.01）,pH与酸性磷酸酶（ACP）活性呈显著负相关（P < 0.01）。改良措施对0～20 cm土层酶活性的影响大于20～40 cm。2019年,NPKA处理0～20 cm土层中CBH酶活性较CK提高了352%,而在20～40 cm土层中CBH酶活性仅较CK提高了2%。此外,不同改良措施土壤中ACP酶活性也呈现出随改良年限增加而增加的趋势。综上可知,无机肥配施有机物料显著提升红壤养分状况,改善土壤酶活性,可作为贫瘠红壤地力提升的有效改良措施。     

砷镉在不同矿物界面的相互作用过程

重金属元素镉砷由于毒性高、活性大及危害强等特点,其土壤界面化学过程是土壤科学研究中的热点问题。虽然已有大量报道涉及镉砷的界面化学过程研究,但很少排除pH这一重要因子对研究结果的干扰。因此,本研究通过序批式反应,在排除pH干扰的条件下,定量研究了砷及镉在不同矿物界面（包括氧化铝、二氧化钛和高岭石）单独存在以及共同存在条件下的相互作用过程。研究结果表明：不同矿物界面上砷和镉的吸附动力学符合准二级动力学模型,化学吸附为其控速步骤;镉及砷的吸附效率（吸附量/比表面积）在不同矿物界面上均呈现出二氧化钛界面远高于氧化铝界面,而氧化铝界面高于高岭石界面;随着镉/砷浓度比的递增,镉的关键界面作用过程调控机制由静电吸附控制为主逐步转变为静电吸附与形成界面-砷-镉三元络合物共同作用,继而转变为形成表面沉淀控制;而随着砷/镉浓度比的递增,砷的关键界面调控机制发生从吸附控制为主向为沉淀控制为主的转变。该结果可为重金属元素在土壤矿物界面的微观化学作用过程及其调控措施研究提供借鉴。     

不同中薯系列马铃薯淀粉组成与理化性质的差异分析

为分析不同品种马铃薯淀粉组成与理化性质的差异,本研究以15个不同品种中薯系列马铃薯为原料提取淀粉,并对其组成和理化性质进行了检测及相关性分析。光学显微镜和扫描电镜结果表明,马铃薯淀粉颗粒的粒径分布范围广,颗粒形貌存在差异,小颗粒多为卵圆形,大颗粒多为椭圆形、拉长形以及不规则形。不同马铃薯淀粉的理化性质存在显著差异,其溶解度、膨润力范围分别为25.92%~28.74%,4.90~6.26 g·g^-1;糊化初始温度(T_o)、峰值温度(T_p)、终止温度(T_c)、糊化焓值(ΔH)范围分别为61.44~65.55℃、64.49~68.69℃、67.87~72.54℃、7.21~13.49 J·g^-1;峰值黏度、衰减值、回生值范围分别为2 499.3~3 220.4、514.0~2 218.4、401.0~884.1 BU。相关性分析结果表明,马铃薯淀粉中磷含量与峰谷黏度呈显著正相关,与溶解度呈显著负相关;平均粒径D[4,3]与短程有序参数1 045/1 022 cm^-1 和1 022/995 cm^-1均呈显著正相关;T_o与峰值黏度呈显著负相关;糊化温度与峰值黏度和崩解值均呈显著负相关,与峰谷黏度、最终黏度和回生值均呈显著正相关。本研究结果可为中薯系列马铃薯淀粉在食品加工中的应用提供科学依据。     

云南软香型籼稻品种滇屯502的复壮研究

软香型品种滇屯502是云南特色优质米生产的当家品种,30余年生产应用种性退化严重,在无病虫害防治条件下,其稻瘟病发病率为100%,产量减少41.9%。为了对该品种进行复壮,采用单穗选择、株系比较、品系鉴定的方法,紧扣稻瘟病抗性、香味和软米几个重要而典型的性状,开展滇屯502复壮相关研究。结果表明,在2.67万株滇屯502群体中筛选出3个复壮品系,入选率为0.01%。这3个品系表型和食味品质与滇屯502相似,但产量和稻瘟病抗性较滇屯502分别至少提高41.1%和58.3%。利用复壮品系混系繁殖形成的复壮滇屯502,较原种滇屯502的生产力得到明显提高。本研究结果可为云南软香常规稻品种复壮提供技术和经验指导。     

二苯-α-吡喃酮类链格孢霉毒素和人血清白蛋白的相互作用及机理探究

为探究链格孢酚单甲醚(AME)和链格孢酚(AOH)这两种二苯-α-吡喃酮类链格孢霉毒素与人血清白蛋白(HSA)之间的分子相互作用及机理,本研究模拟血液生理pH值,采用稳态荧光光谱、同步荧光光谱、3D荧光光谱以及圆二色光谱等方法研究两者之间的相互作用。结果表明,AME和AOH与HSA相互作用均发生了静态猝灭,具有较高亲和力,以氢键和范德华力(ΔH<0,ΔS<0)结合形成1:1复合物,互作过程中这两种类毒素破坏了人血清白蛋白中稳定二级结构的氢键网络,使蛋白二级结构展开,且AME和AOH使人血清白蛋白中的α-螺旋结构含量从48.93%分别减少至39.41%和44.01%,并使色氨酸残基极性降低、疏水性增加,但酪氨酸残基极性变化不大,即结合位点可能位于色氨酸残基所在的空腔(即结合位点I);AME对HSA的猝灭程度、猝灭常数(K_sv)及结合常数(K_a)均大于AOH,结合距离也更小(r_AME=2.56 nmAOH=2.60 nm)。本研究结果为进一步探究二苯-α-吡喃酮类链格孢霉毒素的毒代动力学和药代动力学,完善丰富其毒理学相关资料,以及进行风险评估和在食品中限量标准的制定提供了参考依据。     

小麦面条和面过程不同阶段面絮的划分与自动识别

和面是小麦面条加工过程中重要的一道工序,主要依据人工经验判断和面终点,缺少基于客观分析的自动化评价方法。为了实现和面过程的自动化,该研究依据小麦面条和面过程中面絮颗粒宏观状态,通过面絮状态图像的数据分析,并且从面条质构、水分状态及分布、蛋白质分子特性及微观结构揭示和面阶段划分的依据。结果表明,和面过程可以划分为初始面粉（阶段1）、润湿黏连（阶段2）、聚集成形（阶段3）、破裂分散（阶段4）和稳定平衡（阶段5）5个阶段,阶段5占和面总时间的50%左右;从阶段2到稳定平衡阶段初期（阶段5-1）,面片的硬度、弹性和咀嚼性逐渐增加并达到最大,在稳定平衡阶段中后期（阶段5-2、5-3）,面片硬度等指标数值下降;低场核磁共振与核磁共振成像分析结果表明,阶段2的水分自由度高,和面过程加速了水分在固、液、气三相之间的交换,并在阶段5达到稳定;所有和面阶段中氢键、离子键的强度明显低于疏水相互作用的强度,游离巯基含量在阶段5-2、5-3逐渐降低至稳定,二硫键含量在此阶段逐渐增多并保持稳定,蛋白质实现充分交联,决定了面条微观结构和宏观状态。构建基于深度学习的Transfer-ResNet50网络模型,实现和面阶段面絮图像的自动识别,模型识别准确率达98.5%,具有良好的可靠性,可以实现和面终点的自动判断。综上所述,面絮宏观颗粒状态可以作为和面过程划分的可靠依据,深度学习也为小麦面条和面过程自动控制提供新的思路。     

基于本征正交分解的水平轴风力机非定常尾迹特性分析

风力机的尾流效应对下游风力机的气动性能和疲劳载荷均有重要影响。为了研究叶尖速比对水平轴风力机非定常尾迹特性的影响,该研究在中性大气条件下采用基于致动线模型的大涡模拟（Large Eddy Simulation, LES）方法对不同叶尖速比下运行的风力机进行了数值模拟,并采用本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition, POD）方法对风力机尾迹结构进行了分析。结果表明,叶尖速比对风力机下游12D（D为风轮直径）范围内速度分布有显著影响,随着流向距离的增加,叶尖速比的影响逐渐减弱;风轮尾迹中2D处的速度亏损最大,在下游28.5D附近速度完全恢复;叶尖速比对风力机尾迹湍流强度有很大影响,叶尖速比为2时尾流湍流强度最弱,而叶尖速比为3时尾流湍流强度最大,说明该叶尖速比下尾流与大气边界层掺混作用剧烈,有利于尾迹速度恢复;叶尖速比对风力机尾迹结构的尺度和含能大小有显著影响,叶尖速比为3时尾迹中的大尺度结构及其含能占比最高,随着POD模态阶数的增加,尾流结构尺度和含能逐渐减小;风力机尾迹结构由反向旋转的高、低速涡对组成,其垂向尺度可达到整个边界层厚度,而风力机风能吸收利用效率主要体现在尾迹展向湍涡结构的尺度。该研究可为深入理解叶尖速比对风力机尾迹平均统计特征及结构演化的影响提供依据,为风力机优化设计和运行策略制定提供帮助。     

基于全卷积神经网络的猪背膘厚快速准确测定

为了有效地弥补猪B超图像人工手绘背膘厚的不足,为生猪育种工作提供更精准和稳定的背膘厚测定新方法。该研究将全卷积神经网络（Fully Convolutional Networks,FCN）模型应用于猪B超图像的背膘分割和背膘厚测定上,开发出一套使用Python调用FCN模型对猪B超图像背膘厚进行自动测定的系统。通过开展验证集验证试验、屠宰比对试验和人员比对试验,发现模型测定结果和标注结果之间差异不显著（P>0.05）,两者相关系数达0.92（P<0.01）;B超标准测定背膘厚和FCN分割测定背膘厚的相关系数达到0.97（P<0.01）;专家组组内标准差为0.17（最小）,行业外组组内标准差为1.67（最大）,而FCN分割结果稳定性强,不受人员因素的影响。因此,该方法可以实现对外种猪B超背膘厚的精准、快速、稳定测量,减少猪场对专业人员的依赖,降低测定人员培训成本,减少工作人员工作量。     

改进WHCNS模型模拟耕作方式对作物生长和水分利用效率的影响

耕作改变了土壤物理特性,进而影响了作物生长和水分利用,定量研究不同耕作方式下的农田土壤水分动态与作物生长过程是制定合理耕作制度的基础。该研究在土壤水热碳氮模拟模型（Soil Water Heat Carbon Nitrogen Simulator,WHCNS）的基础上耦合了EPIC模型的土壤耕作模块,构建了适用于不同耕作方式的土壤水热碳氮过程模拟模型。利用华北平原南部河南商丘试验站2015-2017年实测的不同耕作方式下（深耕、免耕和轮耕）的土体储水量、叶面积指数、地上部干物质质量和产量数据对改进后的WHCNS模型进行了校验和模拟效果评价,并模拟分析了不同耕作方式对冬小麦和夏玉米农田蒸散量、作物产量和水分利用效率的影响。结果表明,所有处理的土体储水量、叶面积指数和地上部干物质质量模拟值与实测值的相对均方根误差均小于30%,一致性指数均大于等于0.90,纳什系数均大于等于0.58,决定系数均大于等于0.90,作物产量模拟值与实测值的决定系数达到0.99。两季冬小麦,与深耕和免耕相比,轮耕的蒸散量分别降低了8.8%～10.8%和13.8%～21.0%,水分利用效率分别提高了6.7%～9.4%和15.7%～24.9%。两季夏玉米,与深耕和轮耕相比,免耕的蒸散量分别降低了12.5%～12.9%和20.7%～22.2%,水分利用效率分别提高了13.4%～15.2%和29.1%～31.3%。耕作方式对产量的影响并不明显。总体而言,改进后的WHCNS模型可以较好地模拟华北平原不同耕作方式下土壤水分与作物生长的动态过程。