不同水分条件下保水剂对黄瓜根系和叶片生理特征的影响

[目的]研究不同土壤干旱生境中保水剂对黄瓜根系和叶片生理特征的影响,探讨其生长效应与土壤水分的内在联系,为保水剂的合理施用和农田科学灌溉等提供一定的技术参考。[方法]利用盆栽模拟试验,通过定量灌水,系统研究在3种不同的土壤水分条件下,保水剂对黄瓜根际水分、根系形态特征、叶绿素荧光参数和叶片气孔性状等生理特性的影响。[结果](1)不同水分条件下,保水剂处理的黄瓜根系生长受到明显抑制。与对照相比,保水剂处理组在土壤含水量为田间持水量70%(FC₂)和55%(FC₃)时的总根长、平均根系直径、总根体积、根表面积和根干重均显著降低,分别降低了3.4%,24.2%,62.1%,41.0%和51.6%以上。(2)随着干旱胁迫的加剧,保水剂处理叶片的有效光合效率(F_v′/F_m′)和实际量子产量[Y(Ⅱ)]较对照出现先升后降的变化趋势,非光化学淬灭(NPQ)则呈相反的变化;尤其在FC₂和FC₃处理时,保水剂处理促使黄瓜叶片的光化学淬灭(q_P)较对照分...     

基于Kinect V3的单株作物自动化三维重建与验证

为高效、精确地对单株作物进行三维重建,以点云方式无损测量作物表型信息,该研究提出一种基于Kinect V3深度相机的三维重建系统。使用步进电机搭建了一个旋转台,并将旋转台面设计成多颜色同心圆,利用同心圆计算平面法向量及圆心两特征信息,用于点云水平校准以及获取点云间的旋转平移矩阵;将Kinect V3采集的多视角点云变换到同一坐标系下,并结合裁剪迭代最近点（Trimmed Iterative Closest Point,TrICP）算法实现了多视角点云的粗配准与精配准,完成了作物三维重建。为检验该研究的三维重建效果,选取菜心、黄瓜苗为试验对象,与多视图立体视觉-运动恢复结构（Multi-View Stereo and Structure From Motion,MVS-SFM）算法重建点云进行对比,并提取叶面积参数与人工测量值进行比较。结果表明,两种方法下重建后的菜心点云间平均距离误差为0.59 cm,黄瓜苗点云间平均距离误差为0.67 cm,具有较高的相似度,而相较于MVS-SFM算法,该研究提出的方法的重建速度提高了约90%;该研究提出的方法所重建点云,菜心叶面积提取与标准参考值相对误差均值为5.88%,均方根误差为3.83 cm2,黄瓜苗叶面积提取与标准参考值相对误差均值别为6.50%,均方根误差为2.08 cm2,都显现出较高的准确性。该研究提出的方法能对单株作物进行快速三维重建,能有效提取叶面积参数,可为作物育种、栽培和农业生产提供高效技术手段和数据支持。     

基于Transformer的强泛化苹果叶片病害识别模型

模型泛化能力是病害识别模型多场景应用的关键,该研究针对不同环境下的苹果叶片病害数据,提出一种可以提取多类型特征的强泛化苹果叶片病害识别模型CaTNet。该模型采用双分支结构,首先设计了一种卷积神经网络分支,负责提取苹果叶片图像的局部特征,其次构建了具有挤压和扩充功能的视觉Transformer分支,该分支能够提取苹果叶片图像的全局特征,最后将两种特征进行融合,使Transformer分支可以学习局部特征,使卷积神经网络分支学习全局特征。与多种卷积神经网络模型和Transformer模型相比,该模型具有更好的泛化能力,仅需学习实验室环境叶片数据,即可在自然环境数据下达到80%的识别精度,相较卷积神经网络EfficientNetV2提升7.21个百分点,相较Transformer网络PVT提升26.63个百分点,能够有效提升对不同环境数据的识别精度,解决了深度学习模型训练成本高,泛化能力弱的问题。     

紫甘蓝花青素智能指示膜的制备及其在牛乳新鲜度监测中应用

为研究不同紫甘蓝花青素含量对大豆分离蛋白基智能指示膜性能的影响,提高指示膜的综合包装性能,考察指示膜对巴氏杀菌乳新鲜度的监测效果。以大豆分离蛋白（Soy Protein Isolate,SPI）为原料,添加紫甘蓝花青素（Purple Cabbage Anthocyanins,PCA）制备指示膜,对其结构、热性能、机械性能、色度及其稳定性和pH敏感性进行表征和分析,并将指示膜应用于巴氏杀菌乳新鲜度监测中。结果表明：相对于大豆分离蛋白膜,含有4%（质量分数紫甘蓝花青素的指示膜,拉伸强度从2.46 MPa增加到3.77 MPa,断裂伸长率从105%增加到131%;与标准白的色差从21.23增加到52.88,指示膜明度降低,色度偏黄绿色,结晶温度比SPI膜升高了3 ℃。指示膜的色度在常温下5 d内不出现可视性色差,但pH敏感性强。将指示膜应用于巴氏杀菌乳新鲜度监测中,指示膜的颜色随着牛乳变质由绿变红,指示膜与原始膜的色差变化与巴氏杀菌乳的pH值变化呈相反趋势,且色差可视。因此,该指示膜具有监测巴氏杀菌乳腐败过程的潜力,应用前景广阔。     

蚕豆发芽过程中蛋白质和抗氧化能力的变化

为更好地开发利用蚕豆资源,研究蚕豆发芽过程中蛋白质及蛋白抗氧化能力的变化规律,采用凯氏定氮法测定发芽蚕豆的蛋白质含量,采用氨基酸分析仪测定氨基酸组分含量,运用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术观察发芽蚕豆蛋白组成的变化,通过测定发芽蚕豆蛋白的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基和2,2'-联氮双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基的清除能力分析其抗氧化能力。结果表明,蚕豆发芽过程中蛋白和氨基酸含量升高,促进部分蚕豆蛋白由大分子量转化分解成小分子量,提高了蚕豆蛋白的抗氧化能力,在蚕豆发芽第9天时蛋白质含量达到34.1 g·100g^-1、氨基酸含量为29.16 g·100g^-1,均达到最大值,蚕豆蛋白的自由基清除能力达到最强。综上,蚕豆的发芽过程可以增加蚕豆的营养物质成分含量,增强蚕豆的抗氧化能力。本研究结果为蚕豆蛋白、蚕豆芽等功能食品的开发利用提供了参考依据。     

Variability in pattern and hydrogen isotope composition (δ2H) of long-chain n-alkanes of surface soils and its relations to climate and vegetation characteristics: A meta-analysis

The average chain length (ACL), carbon preference index (CPI), and hydrogen isotope composition (δ²H) of long-chain n-alkanes in sediments have been used to retrieve information about the paleoclimate. Despite their importance as in-between media from leaves to sediments, n-alkanes of surface soils have not been systematically analyzed at large scale. Such an investigation of the spatial variation of n-alkane properties in soil and their dependence on climatic and botanic (e.g., vegetation type) factors could provide a rationale for a better estimation of the past environment. We synthesized the patterns and δ²H of long-chain n-alkanes in soil (δ²H^n-alkanes) with regard to vegetation types (cropland, grassland, shrubland, and woodland) and environmental factors using data from peer-reviewed papers. Our results showed that the ACL and CPI of soil C₂₇–C₃₃ n-alkanes were not suitable indicators for differentiating vegetation types at large scale; instead, ACL significantly correlated with water conditions such as mean annual precipitation (MAP) and Palmer drought severity index (PDSI), and CPI significantly correlated with temperature without significant influence of vegetation type. The variation (i.e., standard deviation) of fractionation between the δ²H values in annual precipitation and in soil n-alkanes (ε_rain-soil) was smaller than that reported in leaves; therefore, soils were better suited to quantifying the general growing conditions of plants at a certain site. The fractionation ε_rain-soil correlated with climatic conditions as described by the PDSI and relative humidity (RH). This correlation agreed with the change in leaf water enrichment with changing RH taken from the literature and was independent of the vegetation type at large scale. This meta-analysis may provide useful information for the variations of the patterns and δ²H_n-alkanes values in surface soils.     

橡胶树不同粒径橡胶粒子结合凝集相关蛋白的分析

橡胶树是重要的产胶植物,其树皮组织中的次生乳管是合成和贮存天然橡胶的主要组织。天然橡胶是从乳管中的胶乳中提炼而成,由特殊的细胞器-橡胶粒子合成。橡胶粒子为半个单位膜的球状结构,内部贮存合成的天然橡胶,外周膜上结合有多种蛋白质,这些蛋白与其执行的功能密切相关。目前对天然橡胶合成相关蛋白的研究较多,对与橡胶粒子凝集相关的蛋白研究甚少。以‘RY7-33-97’胶乳为材料,利用不同的离心速度,分级分离获取不同粒径的橡胶粒子,并进行不同程度的清洗,以Tricine-SDS-PAGE以及Western-blotting技术对橡胶粒子上结合的蛋白进行比较分析。研究结果表明,不同粒径的橡胶粒子上结合的蛋白含量存在差异。小橡胶粒子膜蛋白（SRPP）随着粒径的减小含量明显增加;而橡胶延伸因子蛋白（REF）的含量基本维持稳定,与粒径大小关系不大。存在于C-乳清中的Hev b7胶乳过敏原蛋白和3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）与橡胶粒子有明显的结合;存在于黄色体B-乳清中的β-1,3-葡聚糖酶（Glu）、橡胶素（Hev）和几丁质酶（Chit）均能与橡胶粒子结合,但几丁质酶与之的结合能力最弱。橡胶粒子经清洗后,作为橡胶粒子的主要膜蛋白,SRPP含量随着清洗次数增加明显降低,而REF蛋白含量变化不明显,可见SRPP与橡胶粒子膜的结合紧密程度不如REF;来自C-乳清和B-乳清的凝集相关蛋白随清洗次数增加也明显降低含量。体外孵育小橡胶粒子与不同的蛋白样品,结果表明,橡胶粒子可体外结合多种不同的蛋白,其中多种蛋白都与橡胶粒子的凝集有关。本研究对不同粒径橡胶粒子上结合的凝集相关蛋白进行了初步解析,旨在为阐明橡胶树排胶机制奠定基础。     

优良食味水稻品种籽粒蛋白质积累特征及其对氮素水平的响应

【目的】探讨优良食味水稻品种的籽粒蛋白质积累特征及其对氮素水平的响应。【方法】以食味值不同的常规粳稻和杂交稻为材料,在结实期设置不同氮素施用水平处理,分析不同类型品种在不同氮素水平下的蒸煮食味品质及其与稻米蛋白质及其组分含量的关系。进一步分析各品种在不同氮素水平下稻穗不同部位的氨基酸含量及籽粒蛋白质含量在结实期的动态变化,总结优良食味水稻品种的籽粒蛋白质积累特征及其对氮素水平的响应特征。【结果】优良食味水稻品种籽粒蛋白质含量较低,且随着氮素水平的增加而上升;优良食味水稻崩解值较高,消减值较低;蒸煮食味品质受氮素水平影响较小。优良食味水稻品种蛋白组分含量较低,且稻米蛋白质含量与食味品质呈显著负相关。在常规粳稻中,稻米食味值与清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量均显著负相关;在杂交稻中,稻米食味值与醇溶蛋白和谷蛋白含量显著负相关。优良食味水稻品种籽粒充实过程中游离氨基酸含量较低,并呈现较低水平的蛋白质积累。而食味较差品种灌浆期籽粒的氨基酸含量较高,成熟籽粒蛋白质含量也较高,且氮素供应水平提升其籽粒蛋白质含量的效应更为显著。【结论】优良食味水稻品种的籽粒蛋白质含量较低,与其充实过程中蛋白质积累水平较低有紧密关系,且受氮素水平影响较小。     

饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式气态氮排放、黄颡鱼生长和氮利用率的影响

【目的】明确饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式下N₂O和NH₃挥发特征及黄颡鱼生长的影响,有利于稻-黄颡鱼综合种养的高效、绿色发展。【方法】采用盆栽模拟试验,以常规单养黄颡鱼模式为对照,系统研究了不同饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式下N₂O和NH₃的排放特征、水体和底泥的氮含量以及黄颡鱼生长的影响。【结果】在相同蛋白含量下,稻-黄颡鱼共作模式的N₂O和NH₃挥发分别比单养黄颡鱼模式降低18.3%和76.20%,水体总氮和无机氮含量降低41.30%和48.85%,黄颡鱼蛋白累积量增加20.00%,氮利用率增加171.50%。在稻-黄颡鱼共作模式下,提高饲料蛋白含量会显著增加N₂O排放量和水体残留氮含量,但对NH₃挥发无显著影响;黄颡鱼特定生长率和蛋白累积量与饲料蛋白含量呈二次曲线关系。饲料氮利用效率随饲料蛋白含量增加呈线性降低趋势。【结论】综合考虑黄颡鱼生长和N₂O排放以及养殖水体氮残留等因素,确定稻-黄颡鱼共作模式饲料蛋白含量不宜超过43.04%。     

中国“槟榔黄化病”研究40年——病原、防控措施新进展

自1981年海南省屯昌县首次发现槟榔黄化病（yellow leaf disease of areca palm, YLD）以来,槟榔黄化问题日趋严重,现已成为制约中国槟榔产业可持续发展的最重要的因素。同时,鉴于生产中除槟榔黄化病外,炭疽病、细菌性叶斑病、椰心叶甲、干旱等一些其他因素也可引起槟榔黄化,以及“槟榔黄化病”病原或病因认识上存在混淆的问题,学界暂用“槟榔黄化现象”的表述。近年来,针对上述问题开展了一系列深入研究并取得突破性进展。本文首先简要回顾了中国槟榔黄化病的发生及病原方面的研究进展,介绍了另一种致黄关键新病害——由槟榔隐症病毒1（Areca palm velarivirus 1, APV1）引起的槟榔黄叶病毒病（areca palm leaf yellowing virus disease, ALYVD）,以及其他2种新发现的病毒病害——槟榔坏死环斑病毒病和槟榔坏死环斑病毒病的研究进展。对6个示范基地的病原检测结果表明,部分黄化植株被槟榔黄化植原体（areca palm yellow leaf phytoplasma, AYLP）或APV1单独感染,部分植株被AYLP和APV1复合感染。本文还探讨了槟榔黄化病研究中存在的病原分布不均、含量低引起的检测困难和田间诊断易混淆等问题,并对YLD、ALYVD、叶斑类病害、根腐病害、芽腐病、椰心叶甲、干旱、寒害、除草剂药害等9类因子引起的黄化症状特征进行了总结。进而分析了YLD和ALYVD 防控中存在的问题以及现阶段面临的紧迫形势,从防控策略和具体措施解读了《槟榔“黄化病“防控明白纸》,并指出了其有待进一步完善之处及防控中亟待解决的问题。最后,展望了YLD和ALYVD 2种致黄关键病害综合防控中亟待实施的措施。本文旨在让广大科研工作者和农技人员更好地了解槟榔“黄化病”方面的最新成果。