光对园艺植物花青素生物合成的调控作用

花青素是植物中一类重要的类黄酮化合物,在植物花朵、果实等器官色泽形成和抗氧化过程中起着重要作用。植物组织中花青素的形成依赖于光信号,但是光信号对花青素生物合成的调控机制及信号网络很大程度上还不清晰。本文简述了花青素生物合成及运转过程的研究进展,简要归纳了MYB、bHLH、WDR三类主要因子对花青素合成的转录调控作用,重点阐释光信号（光强、光质、光照时长）对植物花青素合成的调控作用。研究表明,光环境（光强、光质、光照时长）主要通过不同的光受体（UVR8、CRYs、PHOTs、PHYs）影响光信号通路重要因子COP1的泛素化能力和HY5的稳定性,以及其他光信号转录因子如光敏色素互作因子PIFs的稳定性,进而调控花青素的生物合成过程。这些光信号因子一方面直接结合到调控花青素合成的MYB、bHLH、WDR三大类转录因子上,转录激活或抑制它们的表达进而调控花青素的合成;另一方面,这些光信号因子通过与MYB、bHLH、WDR三大类转录因子蛋白互作,影响它们形成的MBW复合体稳定性,进而调控花青素的合成。此外,这些光信号因子还可以通过不依赖于MBW复合体的通路调控花青素的合成,如HY5通过调控miR858影响花青素的生物合成;另外,一些未知的光响应因子可能以不依赖MBW通路的方式直接或间接地调控花青素合成基因和液泡膜上的运转蛋白,改变液泡酸化,调节花青素的合成。同时,光信号会影响光合电子传递,光合电子传递链中的一些因子也会通过依赖和不依赖MBW的途径影响植物花青素的合成。这些途径如何协调以及哪些信号因子优先受光环境（光强、光质、光照时间）调控?本文为深入研究光信号对花青素生物合成的调控机理提供参考,以探索光调控花青素积累的有效途径及靶标分子,为利用基因工程、代谢工程和光环境调控手段改良园艺植物花青素积累提供理论基础。     

Specific ion effect of H+ on variably charged soil colloid aggregation

Specific ion effects (Hofmeister effects) have recently attracted the attention of soil scientists, and it has been found that ionic non-classic polarization plays an important role in the specific ion effect in soil. However, this explanation cannot be applied to H⁺. The aim of this work was to characterize the specific ion effect of H⁺ on variably charged soil (yellow soil) colloid aggregation. The total average aggregation (TAA) rate, critical coagulation concentration (CCC), activation energy, and zeta potential were used to characterize and compare the specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺. Results showed that strong specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺ existed in variably charged soil colloid aggregation. The TAA rate, CCC, and activation energy were sensitive to H⁺, and the addition of a small amount of H⁺ changed the TAA rate, CCC, and activation energy markedly. The zeta potential results indicated that the specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺ on soil colloid aggregation were caused by the specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺ on the soil electric field strength. In addition, the origin of the specific ion effect for H⁺ was its chemical adsorption onto surfaces, while those for alkali cations were non-classic polarization. This study indicated that H⁺, which occurs naturally in variably charged soils, will dominate variably charged soil colloid aggregation.     

链霉菌和壳聚糖对淮山土壤微生物活性与群落的影响

为探究链霉菌30702和壳聚糖对淮山土壤微生物活性与群落的影响,采用比色法和滴定法观测土壤酶活性的变化,采用高通量测序技术和Trimmomatic等软件,分析土壤微生物群落中细菌和真菌的发展变化。结果表明,链霉菌、壳聚糖、土壤原始微生物和培养时间等4个因素对淮山土壤的脲酶和过氧化氢酶活性均有显著影响,壳聚糖浓度在0~10.0 g/kg内,土壤酶活性随壳聚糖浓度的增大而提高;随时间的延长,先升再降;壳聚糖与链霉菌之间存在交互效应。链霉菌和壳聚糖能增加淮山土壤细菌的物种丰度,减少细菌的多样性,增加艾德昂菌属（Ideonella）和纤维弧菌（Cellvibrio）等有益菌属的相对丰度,而对真菌的物种丰度和多样性的影响较小,与对照之间的差异不显著,土壤优势菌属为腐质霉属（Humicola）、枝孢属（Cladosporium）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和uncultured_bacterium_ c_Subgroup_6。其中,链霉菌与2.5 g/kg壳聚糖复合处理的细菌物种丰度最大,细菌多样性最少。     

Toxicity of cadmium and its competition with mineral nutrients for uptake by plants:A review

Cadmium(Cd)is a toxic heavy metal occurring in the environment naturally and is also generated through various anthropogenic sources and acts as a pollutant.Human health is affected by Cd pollution in farmland soils because food is the main source of Cd intake in the non-smoking population.For crops,Cd toxicity may result from a disturbance in uptake and translocation of mineral nutrients and disturbance in plant metabolism,inhibiting plant growth and development.However,plants have Cd tolerance mechanisms,including restricted Cd uptake,decreased Cd root-to-shoot translocation,enhanced antioxidant enzyme activities,and increased production of phytochelatins.Furthermore,optimal supply of mineral nutrients is one of the strategies to alleviate the damaging effects of Cd on plants and to avoid its entry into the food chain.The emerging molecular knowledge contributes to understanding Cd uptake,translocation,and remobilization in plants.In this review,Cd toxicity and tolerance mechanisms,agricultural practices to minimize Cd accumulation,Cd competition with essential elements(calcium,copper,iron,zinc,and manganese),and genes associated with Cd uptake are discussed in detail,especially regarding how these mineral nutrients and genes play a role in decreasing Cd uptake and accumulation in crop plants.     

无人机机载激光雷达提取果树单木树冠信息

定株管理是未来果园精准生产管理的趋势，果树单木树冠信息的提取是定株管理的关键。该研究利用无人机采集的苹果园激光探测与测量数据（Light Detection and Ranging，LiDAR）检测和测量每棵果树的树冠面积和树冠直径，并评价空间分辨率对于果树单木树冠检测与提取的影响。该方法主要包括使用反距离权重插值法间接生成冠层高度模型（Canopy Height Model，CHM）；使用局部极大值滤波算法和标记控制分水岭分割算法（Marked-Controlled Watered Segmentation，MCWS）对果树进行单木树冠检测与提取，通过与参考数据的比较，评估了该方法的精度，并定量分析了空间分辨率对于单木树冠检测与信息提取结果的敏感性。结果表明，该方法有效地实现果树单木树冠检测与信息提取，代表果树检测精度的F1得分为94.86%，树冠轮廓提取准确率为86.39%，树冠面积的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.81和20.56%，树冠直径的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.85和14.79%，树冠面积和直径不同程度地被高估。此外，冠层高度模型的空间分辨率接近果树平均树冠直径的1/10时精度最高，可以有效检测果树单木树冠及提取树冠轮廓，从而准确提取果树单木树冠信息。     

镉-钙交互作用对植物的生态学效应

镉(Cd)由于其高毒性和易迁移的特点成为环境中最重要的有毒重金属之一,钙(Ca)作为植物必需元素,参与植物细胞代谢的调节和信号转导。为了明晰植物中Cd和Ca交互作用的机理,并有效的利用二者之间的相互关系,为重金属污染土壤的防治提供理论基础。笔者在广泛查阅了国内外研究和文献的基础上,总结了镉-钙交互作用对植物生态学效应为:(1)在植物的吸收过程中,Cd和Ca存在拮抗关系。一方面Cd和能抑制植物对Ca的吸收,使植物的生长受限;另外一方面Ca能抑制植物对Cd的吸收来缓解镉毒害。(2)施加外源Ca能够促进Cd毒害下植物的生长和光合色素的合成。(3)在调节抗氧化酶活性过程中,施加外源钙能够增强植物的抗氧化酶活性来降低氧化损伤。因此,镉钙交互作用下对植物生长、光合色素、抗氧化酶活性的影响过程中均存在拮抗作用。     

水盐交互作用对河套灌区土壤光谱特征的影响

为探究土壤水盐交互作用对Sentinel-2卫星光谱特征的影响，该研究以内蒙古河套灌区沙壕渠灌域为研究区域，分别在2018年和2019年的4-5月共采集280个裸土期表层土壤样本，测定其土壤含水率和含盐量，并获取同步的Sentinel-2卫星遥感数据，构建基于土壤水盐-反射率原理的土壤光谱特征理论模型，在此基础上结合土壤水盐交互作用构建水盐交互模型，并比较2种模型对土壤光谱的模拟效果，分析土壤水盐交互作用对土壤光谱估算的影响。结果表明：1）土壤水盐交互作用对光谱的影响因波段类型和水盐含量的不同而有所不同。在可见光范围上影响相对较弱，其作用范围为-0.11～0.29；在近红外和短波红外范围上影响相对较强，其作用范围为-0.35～0.61；当水分或盐分中某个含量较高时对光谱影响较弱，其主要集中在-0.1～0.23；，在水盐含量程度相似时影响较强，其作用范围为0.3～0.6。2）与土壤光谱特征理论模型相比，水盐交互模型能明显地改善土壤光谱的模拟效果，能将模拟相关系数由0.14～0.44提升到0.29～0.70，均方根误差由0.032～0.082降低到0.029～0.068。该研究结果揭示了盐分和水分对光谱特征的干扰过程，为土壤盐分的估算提供策略与方法，对实现区域尺度上土壤盐分的精准监测具有一定的意义。     

医学图像精细化分割方法研究

指出了深度学习方法在医学图像分割中取得较大的进展,但医学图像处理的复杂性使得全自动分割方法难以取得较好的分割效果。在卷积网络分割的基础上,结合应用场景使用适当的后处理手段来提升图像的分割效果是一种比较有临床意义的研究方法。主要研究了基于概率图的全连接条件随机场模型和基于用户交互的深度编辑网络,并分析总结了这两种方法的实现原理和各自优势,并对未来的研究工作进行了一些展望。     

高丹草种子萌发和幼苗生长对模拟盐碱互作胁迫的响应

为限制盐碱地高丹草种子萌发和幼苗生长的主导影响因素,将2种中性盐(NaCl、Na2SO4)和2种碱性盐(NaHCO3、Na2CO3)按照不同比例混合,模拟出16种盐碱互作条件,研究盐碱互作胁迫对高丹草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,高丹草种子萌发及幼苗生长参数与总盐浓度、pH以及CO2-3和HCO-3浓度的影响较大,而CO2-3和HCO-3浓度又是影响pH的主要因素,总盐浓度和pH可作为影响高丹草种子萌发及幼苗生长的主导因素。但是,反映种子萌发参数的发芽率(Gr)、发芽势(Gp)、发芽指数(Gi)等指标以及反映幼苗生长参数的芽长(GL)、根长(RL)和侧根数(LRN)等指标对盐浓度和pH胁迫的敏感性不同,在相同等盐浓度下,随着pH的增加,GL、RL和LRN降低幅度较Gr、Gp、Gi等参数的降低幅度更为明显,盐害系数之间也存在明显的差异,说明盐浓度对高丹草种子萌发的影响较大,而高pH胁迫则主要影响其幼苗生长。因此,盐碱地高丹草的种植过程中不仅要考虑土壤含盐量的因素,而且要考虑pH的影响。     

基于Labview的植物红光吸收动态监测

为了动态监测植物生长过程中对红光的吸收，提出了一种基于Labview光频转换接收探头透射法实时监测植物红光吸收的检测方案，该方案属于无损检测，具有操作安全、简便的特点。