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.     

湖南省粮食产量波动的影响因素分析及预测

旨在维护国家稳定,为预判粮食生产前景、提高粮食生产效率、保障粮食安全提供理论依据。利用湖南省统计数据,运用灰色关联分析法筛选关联性较强的影响因素,并建立GM(1,N)预测模型预测粮食产量。2008—2017年与湖南省粮食产量关联度最大的影响因素是粮食作物播种面积和农业机械总动力;科技因素是影响2008—2017年湖南省粮食产量的主要因素,其次是自然因素,社会因素;2018—2027年湖南省粮食产量有较小波动,且农业机械总动力和财政农业支出影响较大;农业机械总动力在前后十年对粮食产量都有较重要的影响,越来越占据主导地位。粮食产量受国家政策的影响,受农业机械总动力影响最大,维持产量水平需高度重视农业机械化水平,稳步提高粮食作物播种面积。     

基于CLIMEX和ArcGIS的灰茶尺蠖在中国的潜在适生区预测

基于中国820个气象站点数据、灰茶尺蠖已知地理分布资料和生物学数据,结合CLIMEX模型与ArcGIS软件模拟预测灰茶尺蠖在中国目前及未来的潜在分布范围,评估灰茶尺蠖的潜在分布范围及气候变暖对其分布的潜在影响。结果表明,灰茶尺蠖在中国目前的适生区主要分布在3°51′N~40°6′N,适生区面积占全国总面积的34.27%。中国大部分省份的气候条件均适合灰茶尺蠖种群生长。随着气候的变化,灰茶尺蠖在中国的潜在适生区面积总体增幅不大,但其组成变化较大。至2050年,预测灰茶尺蠖高度适生区面积占比达最大（22.23%）。相比各种能源之间的平衡情景（A1B）,较高能源需求情景（A2）下灰茶尺蠖在陕甘宁地区向内陆扩张更快。灰茶尺蠖在中国适生区分布广泛,应加强灰茶尺蠖预测预报,趁早采取防控措施,以保障茶叶优质安全生产。     

isopropylstilbene发酵条件优化及其对灰葡萄孢的抑制作用

isopropylstilbene (3, 5-二羟基-4-异丙基二苯乙烯) 是发光杆菌Photohabdus temperata产生的一种二苯乙烯类化合物，具有多种生物活性。为促进isopropylstilbene在农业抗生素领域应用价值的开发，采用固相萃取、柱层析等技术从发光杆菌P. temperata SN 35的发酵液中分离纯化得到1个化合物，通过核磁共振氢谱对其结构进行了确认，并采用高效液相色谱测定了其纯度；通过Plackett-Burman试验和响应面法对发光杆菌SN 35摇瓶发酵培养条件进行了优化，并初步研究了所分离化合物对灰葡萄孢Botrytis cinerea的离体抑菌活性及对灰霉病的防治效果。结果表明:所分离的化合物为isopropylstilbene，纯度为93%；对发光杆菌SN 35摇瓶发酵培养条件进行优化后，isopropylstilbene的产量是优化前的2.22倍。离体抑菌试验结果表明:isopropylstilbene对灰葡萄孢的菌丝生长具有较好的抑制作用，其EC₅₀值为 (9.17 ± 0.17) μg/mL，但低于对照药剂百菌清[EC₅₀值为 (0.90 ± 0.08) μg/mL]；在10 μg/mL下，isopropylstilbene对灰葡萄孢孢子萌发的抑制率为63.01%。活体盆栽试验结果表明，在200 μg/mL下，isopropylstilbene对黄瓜灰霉病的防治效果达92.19%，与百菌清的防效 (97.63%) 相当，对番茄灰霉病的防治效果为72.12%，略低于百菌清 (81.61%)。本研究通过对isopropylstilbene发酵条件的优化，为其工业化生产奠定了理论基础。该化合物对灰霉病具有很好的防治效果，可为天然杀菌剂的研究与开发提供参考。     

动物杂种优势利用及其预测方法

杂种优势因具有提高两个不同亲本的遗传组成杂交所产后代的生产性能、生活力和抗逆性等特点,被广泛地运用在动植物杂交育种中。杂种优势利用率越高,种畜产生的价值越高,其后代产生的额外利润就越大。因此,杂种优势的利用率是广大育种工作者所关注的一项重要内容。杂种优势利用率的评估则依赖于对种畜杂种优势大小的预测。本文主要从杂种优势利用和杂种优势预测方法2个方面对已有的研究进行综述,并探讨有关杂种优势预测准确度提高的方法,以期对相关的研究提供一定的参考和帮助。     

花龄期棉花虫害的电子鼻检测

棉花害虫具有隐蔽性、迁飞性和突发性特点，并且影响因素众多，棉花虫害准确地诊断是农业领域的难点问题。该研究以受到棉铃虫侵害的花铃期棉花为研究对象，采用电子鼻对不同处理的棉花挥发物进行检测。研究表明，主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）和聚类分析结果显示健康棉花释放的挥发物具有明显的昼夜节律性，健康棉花与虫害棉花差异性显著。径向基函数神经网络（Radial Basis Function Neural Network, RBFNN）对8个不同时间的4组虫害棉花处理进行分析，测试集判别总的正确率为73.4%，健康棉花对照组测试集判别正确率100%，误判样本出现在3个虫害处理之间。当不考虑时间因素建立虫害棉花统一的预测模型，RBFNN模型对健康棉花对照组的预测正确率均达到了100%，分析结果可以作为花铃期棉花是否遭受棉铃虫侵害的依据，说明电子鼻可以作为棉花虫害发生的有效监测手段，在农作物虫害监测领域具有潜在的应用价值。     

Simulation of future dissolved oxygen distribution in pond culture based on sliding window-temporal convolutional network and trend surface analysis

Dissolved oxygen (DO) is a key ecological factor to measure the quality of water in the aquaculture. As the pond water body is affected by the breeding environment, the spatial distribution of DO shows a certain law in the entire pond. Therefore, to simulate the distribution of DO in aquaculture waters and grasp the temporal and spatial variation of DO is the key to achieving precise regulation of DO. For this purpose, this paper proposed a method for simulating the temporal and spatial distribution of DO in pond culture based on a sliding window-temporal convolutional network together with trend surface analysis (SW-TCN-TSA). This paper first utilized SW to construct DO data sets with different prediction durations, and then used the improved TCN model to realize one-dimensional time series prediction for DO at single monitoring point. Based on the prediction results of DO, a TSA method was performed on the predicted values of DO at the extreme moments of all discrete monitoring points, so as to realize the simulation of the temporal and spatial distribution of DO in the pond. Experimental results show that the SW-TCN model has better prediction performance for one-dimensional time series prediction of DO. Compared with traditional deep networks, such as CNN, GRU, LSTM, CNN-GRU and CNN-LSTM, the values of evaluation indicators (MSE, MAE and RMSE) have been greatly improved. In the process of trend surface fitting, all fitting R² of DO at different water depths are higher than 0.9, indicating that the TSA can accurately reflect the temporal and spatial distribution of DO. This method can provide a basis for the prediction and early warning of DO in the three-dimensional space of the pond and has high practicability in aquaculture.     

日粮不同NDF/NFC水平对周岁后荷斯坦奶牛生产性能、营养物质消化率、瘤胃发酵特征和甲烷排放的影响

本试验研究了日粮中不同中性洗涤纤维/非纤维性碳水化合物（NDF/NFC）水平对周岁后荷斯坦奶牛生产性能、营养物质消化率、瘤胃发酵特征及甲烷产量的影响，并在此基础上建立了甲烷排放预测模型，旨在获得我国生产模型下的甲烷排放规律和甲烷转化因子，为提高奶牛能量利用效率、建立国家或区域性温室气体排放清单和探索减排策略提供科学依据和支撑。将45头体况良好，平均为15月龄的荷斯坦后备奶牛随机分为3组，每组15头牛：低日粮NDF/NFC组（NDF/NFC=0.60）、中日粮NDF/NFC组（NDF/NFC=0.75）和高日粮NDF/NFC组（NDF/NFC=0.90），试验期为70 d，包括14 d的预饲期和56 d的正试期。结果表明：1）提高日粮NDF/NFC水平显著降低了奶牛的干物质采食量、有机物采食量、平均日增重、干物质和粗蛋白的表观消化率（P<0.05）；2）提高日粮NDF/NFC水平显著增加了瘤胃内总挥发性脂肪酸产量、乙酸的相对含量和乙酸/丙酸比例（P<0.05），显著降低了丙酸的相对含量（P<0.05）；3）随着日粮NDF/NFC水平的提高，瘤胃甲烷和甲烷能产量、甲烷/代谢体重、甲烷/干物质采食量、甲烷/有机物采食量、甲烷/中性洗涤纤维采食量显著提高（P<0.05）。甲烷转化因子也随着日粮NDF/NFC水平的增加而显著提高（P<0.05）；4）基于体重、采食量、营养物质含量和NDF/NFC分别建立了甲烷预测模型，其中基于干物质采食量和中性洗涤纤维采食量建立的预测模型的决定系数最高（R²=0.77）。因此，提高日粮中NDF/NFC水平可显著降低周岁后荷斯坦奶牛的生产性能、营养物质消化率和瘤胃内丙酸的相对含量，可显著提高瘤胃甲烷产量和甲烷转化因子。     

基于最大熵（MaxEnt）模型对西北地区2种红砂属植物潜在适宜区预测分析

基于黄花红砂与五柱红砂的现有分布数据，利用地理信息系统（ArcGIS）技术与最大熵（MaxEnt）模型软件，对2种红砂属植物在3个时期的潜在适宜分布区进行模拟。结果表明:1）五柱红砂的潜在适宜分布区主要在青海地区、新疆南疆地区以及甘肃部分地区；黄花红砂的潜在适宜分布区主要集中在宁夏地区、内蒙古地区、甘肃地区以及新疆与青海部分地区。2种红砂属植物在3个时期的潜在适宜分布区有所增加。黄花红砂的潜在适宜区朝着东北方向移动，五柱红砂的潜在适宜区出现收缩现象。2种红砂属的低适宜区相比较高适宜区与较适宜区变化较大。2）黄花红砂与五柱红砂通过MaxEnt模型运算出的AUC值均>0.9，表明MaxEnt模型预测精度很高。可以用于2种红砂属植物的潜在适宜分布区的预测。3）控制黄花红砂潜在分布的关键环境变量为最湿月降水量、最暖季度降水量和最湿季度降水量，影响五柱红砂潜在分布的关键环境变量为海拔、等温性和温度季节性变化。上述研究结果对2种红砂属植物资源保护利用与未来分布趋势提供了重要的指导意义。     

土壤有机碳时空变化研究进展与展望

土壤有机碳不但是土壤肥力形成、粮食生产和土壤健康的基础,而且在全球碳平衡中起着关键的作用,因此,明晰土壤有机碳时空变化规律对于保障土壤健康和粮食安全、发挥土壤生态系统服务功能和应对气候变化等均具有重要意义。本文首先介绍了土壤有机碳时空变化的主要驱动因素和估算方法,随后分析了全球及国家等相对较大尺度上土壤有机碳时空变化研究的主要进展,最后从土壤有机碳模型结构改进、驱动数据分辨率提升、不确定性量化评估等方面综合分析了未来土壤有机碳时空变化研究需亟待解决的重要科学问题。