木本能源植物文冠果的表型多样性研究

以文冠果为研究对象,调查了14个分布区文冠果的15个表型性状,利用变异系数和巢式方差分析研究了分布区间和分布区内的变异情况;应用相关分析揭示了表型性状间及其与地理因子间的关系;运用聚类分析进行了分布区分类.结果表明,文冠果分布区内的变异大于分布区间的变异,分布区间的分化相对较小;出种数随经度的增大而减少,果宽随纬度的增大而增大,但随年平均气温的增大而减小,而其它13个性状随地理位置的改变没有特别明显的变化;表型性状的欧式距离与地理距离相关不显著.     

利用微滴数字PCR技术分析转基因大豆‘GE-J12’中外源基因的拷贝数

为鉴定抗除草剂转基因大豆新品种‘GE-J12’的外源基因插入拷贝数,以该转化体的外源插入目的基因G2-EPSPS和GAT的序列、3′转化体特异性序列为靶序列,设计PCR扩增引物和TaqMan探针,并对引物探针特异性进行鉴定,同时以大豆内标基因Lectin为参照,建立微滴数字PCR拷贝数检测体系。特异性试验结果显示,只有以抗除草剂转基因大豆‘GE-J12’基因组DNA为模板才有扩增信号。以单株转基因大豆‘GE-J12’基因组DNA为模板,进行外源目的基因G2-EPSPS和GAT、3′转化体特异性序列的微滴数字PCR检测,转基因大豆‘GE-J12’的外源目的基因G2-EPSPS和GAT在基因组上的插入拷贝数均值分别为0.99和1.01。同时3′转化体特异性序列的拷贝数均值为1.00,验证单株转基因大豆‘GE-J12’为纯合子,因此鉴定该单株转基因大豆‘GE-J12’的外源基因在大豆基因组上为单拷贝插入,同时与Southern blot方法进行比较,结果一致。     

基于深度学习的高分辨率麦穗图像检测方法

小麦是重要的粮食作物之一,针对人工田间麦穗计数及产量预测效率低的问题,基于深度学习提出了一种高分辨率的小密集麦穗实时检测方法。对麦穗图像数据集进行图像分割、标注、增强预处理,基于Tensorflow搭建YOLOv4网络模型,调整改进后对其进行迁移学习;与YOLOv3、YOLOv4-tiny、Faster R-CNN训练模型进行对比,对改进模型的实用性与局限性进行分析;重点分析影响麦穗检测模型性能的关键因素。通过图像分割的方式,证明了通过改变图像分辨率确定麦穗所占图像最优像素比,可以提高前景与背景差异,对小密集麦穗有显著效果。通过对改进模型的测试,表明该模型检测精度高,鲁棒性强。不同分辨率、不同品种、不同时期的麦穗图像均类平均精度（mAP）为93.7%,单张图片的检测速度为52帧·s^-1,满足了麦穗的高精度实时检测。该研究结果为田间麦穗计数以及产量预测提供技术支持。     

叶施谷胱甘肽对水稻镉和矿质元素含量的影响

为评估还原型谷胱甘肽（GSH）作为水稻降Cd叶面调理剂的可行性,本研究通过田间试验,检测开花期叶面喷施一次GSH对水稻各器官Cd和矿质元素含量的影响,并结合各元素在水稻不同器官中的分布情况,探究GSH抑制水稻体内Cd转运的作用机制。结果表明：开花期叶面喷施GSH可显著降低水稻籽粒中Cd含量,最高降幅可达76.5%,使稻米Cd含量由0.449 mg·kg^-1降至我国食品安全标准（0.2 mg·kg^-1）以内,并提高了稻米中K、Mg、Ca和Mn的含量。喷施GSH后水稻各营养器官的Cd含量均显著降低,降幅为68.8%~86.7%;同时,不同器官中K、Mg、Ca、Fe、Mn和Zn的含量也有不同程度的升高或降低。不同相邻器官之间的元素转移系数显示,叶面喷施GSH分别提高了Cd和Zn从第二节间到穗下节的转移系数,增幅可达46.2%和134.4%,降低了Cd和Zn从穗下节到旗叶的转移系数,降幅分别为44.5%和32.2%,并降低了Cd从穗下节继续向上到穗颈的转运系数,降幅可达31.4%。相关性分析发现,不同处理组水稻第二节及以上营养器官中,Zn含量与Cd含量相关系数最高,为0.809,为极强正相关（P<0.001）。由此可见,喷施GSH不但降低了水稻各器官中Cd含量,而且能够通过调控穗下节与其相连营养器官——穗颈、第二节间和旗叶之间的Cd转运,提高水稻自身主要Cd阻控器官——穗下节对Cd的拦截能力,进而抑制Cd向籽粒的转运和积累。同时,喷施GSH也提高了水稻穗下节对Zn的固定能力,改变了水稻不同营养器官中6种矿质元素的含量和分布,其中Zn与Cd的相关性最高,并最终提高了稻米中K、Mg、Ca和Mn的含量。     

有限二氧化碳资源条件下的温室光气耦合优化调控模型

针对当前温室环境调控成本较高的问题,为了在满足作物生长需求的条件下降低调控成本,拟研究1种在有限二氧化碳(CO2)资源条件下的温室光气耦合优化调控模型.首先,以温度、CO2浓度、光照度作为输入,以净光合速率作为输出,构建基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的光合速率预测模型;然后,基于提出的光合速率预测模型,构建在有限CO2资源条件下温室CO2优化调控模型数据库,可根据用户输入的CO2资源总量,自动寻优获取最佳补气时间与单位补气量;最后,提出以光照度增长相对价值为评价指标的经济性相对最优的补光策略,在确定的补气时间段内进行补光,最终实现了有限CO2资源条件下的温室光气耦合优化调控,进一步提高了设施温室环境因子调控的精准度与智能化水平.     

基于小波降噪和自适应加权法的温室数据融合

针对温室环境信息多节点数据采集中存在误差大、冲突多和冗余等问题,提出一种基于小波降噪和自适应加权的多传感器数据融合算法.通过小波降噪对采集的数据进行处理,使其具有良好的光滑度和稳定性;利用自适应加权算法对多传感器数据进行融合,得到测量数据的最优估计值.实例验证结果表明,采用所提算法可以有效降低原始数据中存在的噪声和冗余,得到方差较小的数据融合值,可以提高测量数据的准确性和降低数据的传输量;具备良好的稳健性,能够实现对温室环境信息的可靠性和一致性描述.     

Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基在小麦品质育种中的应用

为了研究小麦优质亚基导入效率,进一步提升小麦品质,实现小麦高产、优质性状同步提升,保证国家粮食安全,通过将优质、强筋春小麦‘津强1号’与高产冬小麦‘济麦22’进行人工杂交,将‘津强1号’与品质密切相关的Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基转入‘济麦22’中,筛选农艺性状优良同时利用STS标记筛选含有Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基的后代,结果表明,在经过初步农艺性状筛选出的59个F_3代株系中,33份材料含有Bx7~(OE)优质亚基、41份材料含有Dx5+Dy10优质亚基,27份材料既含有Bx7~(OE)又含有Dx5+Dy10优质亚基。Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基导入冬小麦‘济麦22’的难度较小,但是结合农艺性状后,兼具Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基及优异农艺性状的难度较大,在提升小麦品质时,杂交F_1代应扩大群体量,并在育种低世代引入优质亚基分子标记辅助育种技术,降低育种工作量,同时可对含有目标品质性状的品系进行连续回交,在保证主栽品种的优良农艺性状下提高其品质。本研究为通过Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基提升冬小麦品质提供了新的思路。     

空气罐及空气阀联合水锤防护的应用

【目的】探讨空气罐及空气阀联合水锤防护在长距离高扬程供水工程中的应用效果。【方法】本文结合某供水工程,建立了空气罐节点控制条件,空气阀边界条件,基于特征线法通过长距离输水工程水锤仿真计算软件HysimCity建立泵站以及泵后管道段的计算模型,进行了多种工况下水力过渡过程仿真计算,对比分析了无防护措施、有空气罐及空气阀联合防护对停泵水锤的影响,并进行了空气罐参数等的优选。【结果】采用空气罐和空气阀联合防护,对控制工况,水泵断电后,泵后压力始终大于0 m,空气罐最低水位超出空气罐底高程满足不低于1 m的要求;泵站1—泵站2管道沿程压力满足不低于-5 m,不超过200 m的要求。【结论】空气罐及空气阀联合防护对抑制正负水锤的影响是有利的,且联合防护效果良好。     

长江水系中华绒螯蟹线粒体DNA的遗传多样性研究

本文对长江水系南京和江都地区中华绒螯蟹共61个个体的线粒体COI基因进行了限制性片段长度多态性(RFLP)分析。应用PCR技术扩增了中华绒螯蟹线粒体COI基因,选用8种能识别4碱基的限制性内切酶对该基因片段进行RFLP分析。在两个群体中共检测出8种复合单倍型,其中复合单倍型AAAAAAAA和BBBBBAAB为两个群体所共有,它的个体数所占的百分比在两个群体(南京和江都)中分别为87.9%、12.1%和50.0%、25.0%。在南京群体中,复合单倍型间的遗传距离为0.077,而在江都群体中,复合单倍型间的遗传距离为0.004～0.077；南京和江都群体的线粒体COI基因多态度(或称核苷酸多样性指数)π值分别为0.008和0.019。结果说明长江水系中华绒螯蟹具有一定的群体内遗传多样性。