马铃薯致病疫霉拮抗细菌研究进展

为了解决马铃薯致病疫霉侵染马铃薯导致其死亡,进而造成马铃薯单位种植产量低的问题。本文从拮抗菌入手,归纳分析细菌类拮抗菌中的主要拮抗菌中芽孢杆菌、假单胞菌和粘细菌对马铃薯致病疫霉的抑制作用。同时,在总结前人研究的基础上,笔者认为在拮抗菌应用方面,可以采用多对一的新型平板对峙筛菌模式来模拟复杂条件下拮抗菌的拮抗作用,以期得到稳定的拮抗菌;并指出应从定植能力和根际微生物影响方面对拮抗菌实际应用的可行性进行研究;此外,提出未来对拮抗菌抑制马铃薯致病疫霉的探究应从表型层面的研究深入到分子层面,以期能成功从源头找寻抑制马铃薯致病疫霉的答案。     

基于卷积神经网络的玉米病害识别方法研究

为解决传统的玉米病害识别方法中特征提取主观性强及误识率高的问题,提出利用卷积神经网络对玉米病害进行识别。以玉米病害图像和健康图像共5种类别的玉米图像为研究对象,并采用LeNet模型进行试验。首先,按照8∶2的比例为每种玉米病害图像选择训练集和测试集。然后,通过试验组合和对比分析的方法比较不同卷积神经网络结构设置对准确率的影响,选出最佳参数。另外,选用Adam算法代替SGD算法来优化模型,通过指数衰减法调整学习率,将L2正则项添加到交叉熵函数中,并选择Dropout策略和ReLU激励函数。最后,确定了一个10层CNN网络结构。试验结果显示,玉米花叶病、灰斑病、锈病、叶斑病和玉米健康识别率分别为95.83%、90.57%、100%、93.75%、100%,平均识别率达96%,平均计算时间为0.15 s。经试验结果比较,该模型识别效果明显高于传统方法,为玉米病害的防治提供技术支持。     

2000—2015年西南区县域土地利用变化特征及驱动力分析——以重庆市奉节县为例

综合分析重庆市奉节县土地利用格局时空演变及其驱动力,为优化西南区县域尺度的土地利用规划、生态大保护和区域可持续发展提供理论参考和数据支持。基于RS和GIS技术,利用四期（2000、2005、2010和2015年）土地利用基础数据,从土地利用动态模型和地学信息图谱等方面出发,揭示区域2000—2015年的土地利用动态变化特征及时空演变规律。依据主成分分析模型和线性回归分析模型,并基于奉节县社会经济统计数据,探究研究区土地利用驱动机制。研究期内,研究区土地空间格局呈现以林地和耕地为主体,同时交错分布其它土地类型的特点。耕地、草地和未利用地土地面积分别减少 78.84 km²、3.73 km²、2.54 km²,而林地、水域和居民工矿用地面积分别增加23.36 km²、46.67 km²、9.03 km²。受三峡移民影响,区域土地利用分布格局由整体无序向局部有序的方向发展。研究期的前10年间,土地利用类型转移主要发生在林地、草地和耕地之间,林地→耕地和草地的面积总和分别为849.38 km²和425.17 km²;2010—2015年间林地和居民工矿用地新增面积分别为9.93 km²和7.09 km²。从产业结构调整、政策影响和社会发展等方面探究区域城镇化的驱动机制,城镇化因素、政策因素、经济因素、社会发展因素和农业因素是影响奉节县土地利用类型变化的主要驱动力。     

Improvement,identification, and target prediction for miRNAs in the porcine genome by using massive,public high-throughput sequencing data

Despite the broad variety of available microRNA (miRNA) research tools and methods, their application to the identification, annotation, and target prediction of miRNAs in nonmodel organisms is still limited. In this study, we collected nearly all public sRNA-seq data to improve the annotation for known miRNAs and identify novel miRNAs that have not been annotated in pigs (Sus scrofa). We newly annotated 210 mature sequences in known miRNAs and found that 43 of the known miRNA precursors were problematic due to redundant/missing annotations or incorrect sequences. We also predicted 811 novel miRNAs with high confidence, which was twice the current number of known miRNAs for pigs in miRBase. In addition, we proposed a correlation-based strategy to predict target genes for miRNAs by using a large amount of sRNA-seq and RNA-seq data. We found that the correlation-based strategy provided additional evidence of expression compared with traditional target prediction methods. The correlation-based strategy also identified the regulatory pairs that were controlled by nonbinding sites with a particular pattern, which provided abundant complementarity for studying the mechanism of miRNAs that regulate gene expression. In summary, our study improved the annotation of known miRNAs, identified a large number of novel miRNAs, and predicted target genes for all pig miRNAs by using massive public data. This large data-based strategy is also applicable for other nonmodel organisms with incomplete annotation information.     

硒肥与钝化材料组配对土壤Cd钝化及稻米Cd消减效果

为了探讨不同硒肥施用方式联合钝化材料对土壤镉钝化和稻米镉消减的效果,采用盆栽试验的方式,选用亚硒酸钠作为硒肥,钙镁磷肥和硅藻土作为钝化材料,设置基施硒肥+钙镁磷肥+硅藻土和叶面喷施硒肥+钙镁磷肥+硅藻土2种方式,研究其不同用量对镉污染酸性稻田土壤修复与安全利用的影响。结果表明：随着施用量的增加,稻米产量增加,基施硒肥产量略高于叶面喷施硒肥,产量差为 2.115 g/pot,与对照(CK)相比,基施0.28%钙镁磷肥+0.12%硅藻土+0.004‰硒(T3)能够提高1.68倍的稻米产量;随着施用量的增加,pH升高,有效Cd降低,有机质与CEC变化不大;基施硒肥与叶面喷施硒肥处理对土壤pH、有机质与CEC差异不显著,但基施硒肥处理有效Cd含量略低于叶面喷施硒肥处理,T3对土壤Cd的钝化效果最佳;随着基施硒肥用量的增加,稻米Cd含量降低,随着叶面喷施硒肥用量的增加,稻米Cd含量先降低后升高,基施硒肥处理对稻米Cd的消减程度强于叶面喷施硒肥处理,相差 0.021 mg/kg,与对照(CK)相比,T3处理稻米Cd降低0.063 mg/kg。可见,硒对调控稻米镉累积具有重要作用,且基施硒肥强于叶面喷施。综上所述,基施0.28%钙镁磷肥+0.12%硅藻土+0.004‰硒对土壤Cd钝化与稻米Cd消减的效果最佳,值得在镉污染稻田推广应用。     

不同种植方式下温度升高对水稻产量及同化物转运的影响

【目的】气候变暖对水稻生产系统的影响备受关注,研究不同种植方式下,水稻产量及其形成对气候变化的响应规律,为水稻种植区划、栽培措施和品种调整提供依据。【方法】 2017—2018年以南粳9108和南粳46为供试品种,模拟机插秧移栽和机械化直播2种种植方式,以常温（NT）为对照,于始穗期进行中度升温（平均增加2℃,MT）和极端高温胁迫（平均增加5℃,HT）,研究不同种植方式下温度升高对不同水稻品种的产量及其构成、同化物转运、光合生产特性的影响。【结果】在中度升温和极端高温胁迫下,南粳9108和南粳46产量降幅均为移栽<直播,长生育期品种南粳46产量降幅较小。穗干物重增长速率表现为NT>MT>HT,水稻茎叶向穗的干物质转运量、转运率均随着温度升高而递减,且南粳9108下降趋势大于南粳46。穗后21 d至成熟期,剑叶SPAD值总体随着温度的升高而增加,差异达极显著水平;剑叶净光合速率穗后14—21 d均以极端高温胁迫处理下最小,而到穗后35 d以极端高温胁迫处理下最大。剑叶气孔导度、蒸腾速率均呈NT>MT>HT趋势,生育后期差异更显著。通径分析表明,产量各构成因子对产量的影响程度为结实率>千粒重>穗数>每穗粒数,温度处理对产量各构成因子的影响都表现为负效应,且以结实率影响最大（-0.819）。相关分析表明,不同种植方式下受中度升温、极端高温胁迫后,成熟期干物质总重量、茎叶干物质转运量与产量构成因子（穗数除外）,一、二次枝梗籽粒结实率都呈极显著正相关。【结论】始穗期2—5℃升温均显著降低粳稻结实率,从而导致水稻产量降低。从光合物质特性究其原因是由于温度升高降低了干物质向穗的转运率和穗干物质积累速率,从而导致生育后期水稻剑叶SPAD值增加,延长叶片持绿时间,抑制“源”向“库”转移。从气候变暖应对措施来看,选择采用移栽种植方式和长生育期品种易于表现出对极端高温胁迫逆境较好的抗性。     

基于机器视觉的温室番茄裂果检测

该文通过对温室番茄果实进行定位及裂果检测,可为番茄裂果率预估及后续裂果自动筛选提供参考。针对自然光照下采集的各类番茄图像,在相关颜色空间中进行阈值预分割,利用前期支持向量机训练得到的纹理特征分类器对预分割区域进行二次判别;之后在前景区域利用显著性角点分割构造边缘轮廓集,利用基于最小二乘法修正的改进霍夫变换拟合单个番茄目标;最后利用二维Gabor小波算子对拟合的单个番茄区域进行纹理特征提取及裂果判别。文中共采集82幅番茄图像,其中50幅图像作为训练集图像,32幅图像作为验证集,所提算法对测试集中总共128个番茄的果实正确检出率为91.41%,对其中35裂果的正确判别率为97.14%,裂果判别部分平均耗时21 ms。试验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性与可靠性,对成熟期番茄裂果率的估计研究及采摘过程中裂果的自动分级筛选具有较好的指导意义,为未来实现温室番茄果实生长状态在线监测提供参考。     

SSCP Marker Development and Analysis of Candidate Restorer Gene Rf1 for Cotton Cytoplasmic Male Sterility

[Objective] Locating the cotton cytoplasmic male sterility (CMS) restorer gene Rf₁ is important for investigating restorer gene mechanisms and improving restorer lines. In our previous study, a gene cluster, with nine Pentatricopeptide repeat(PPR) genes and nine other genes, was found within the 160-kb Rf₁ target region in Scaffold 333. The objective here was to improve the density of Rf1-linked markers in the target region and determine the expression profiles of candidate genes. [Method] Using the sequences of the 18 genes, we designed 155 single-strand conformation polymorphism (SSCP) primers covering all of the gene sequences to identify the polymorphic SSCP markers between the fertile and sterile pools. Additionally, real-time polymerase chain reaction(PCR) was performed to analyze the expression profiles of eight candidate genes in the four developmental stages of buds of sterile, maintainer and restoring lines, respectively. [Result] In total, 15 polymorphic primers were identified. A genotype analysis of the F₂ population was conducted using the 15 primers and 3 other polymorphic simple sequence repeats (SSR) markers. The markers were distributed in a 4.8 cM range. In addition, owing to the influence of sterile cytoplasm or restorer genes, most of the genes showed different expression patterns in the four developmental stages of the three lines' buds. [Conclusion] SSCP markers tightly linked to Rf₁ were identified and the expression profiles of candidate genes were determined. This study provides a basis for the further fine mapping of restorer genes and for candidate gene screening.     

干旱胁迫对不同藜麦种子萌发及生理特性的影响

为研究不同干旱程度对不同藜麦种子萌发及幼苗生长期耐旱性的影响,以忻藜1号（黑藜）、忻藜2号（白藜）和忻藜3号（红藜）为材料,采用培养皿萌发、土培育苗的方法,设置6个PEG 6000浓度梯度（0、5%、10%、15%、20%、25%）,对3种藜麦的种子和幼苗进行处理,测定其种子发芽率、发芽势、下胚轴长、根长等指标和幼苗脯氨酸含量、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）活性等生理指标。结果表明：（1）随着PEG 6000浓度的升高,藜麦种子的发芽势、发芽率、下胚轴长和根长都呈现逐渐降低的趋势,用回归分析求得白藜半致死PEG 6000干旱胁迫浓度为20.02%,黑藜为20.25%,红藜为24.70%;（2）随着PEG 6000浓度的升高,3种藜麦幼苗SOD和POD活性都呈先升后降的趋势;MDA和脯氨酸含量与干旱胁迫程度呈显著正相关关系。由此可得,红藜耐旱性最强,黑藜次之,白藜最差。     

一株耐铝甜瓜枯萎病拮抗细菌的分离鉴定及其耐铝特性研究

从甜瓜根际酸性土壤中分离筛选到1株耐铝甜瓜枯萎病拮抗菌，命名为A2。根据表型、生理生化特征和16S rRNA基因序列相似性分析，将其鉴定为Pseudomonas sp.。菌株A2对甜瓜枯萎病病原菌的相对防效为68.3%，且拮抗能力具有遗传稳定性。相比AlCl3处理，菌株A2对Al2(SO4)3表现出了更好的耐受性，最高可耐受50mmol/L Al3+。在含有A13+的S-LB培养基中，菌株最适生长温度为30 ℃；培养基初始pH值的降低会加剧A13+对菌株A2的毒害作用。研究结果可为含活性铝的酸性土壤中甜瓜枯萎病的生物防治提供优良菌株资源和理论基础。