茴香轮作调控土壤细菌群落缓解三七连作障碍的效应及机制

三七是我国特有的中药材，但连作障碍严重制约了其产业发展，轮作是生产上最常用且有效的缓解措施。本研究在三七收获后的土壤上轮作茴香，通过测定轮作土壤水浸液对三七存苗的影响来评价轮作对三七连作障碍的缓解效果，并从轮作对土壤细菌群落的影响方面深入阐释轮作缓解连作障碍的机制。结果表明，茴香轮作后的土壤水浸液可以显著提高三七的存苗率。土壤细菌分析表明，茴香轮作后土壤细菌群落发生了明显改变。细菌的丰富度增加，相对丰度>1%的优势菌门变形菌门Proteobacteria和放线菌门Actinobacteria的相对丰度呈增加趋势。属水平上，轮作茴香使66个属的相对丰度显著增加，其中相对丰度>0.2%的优势菌属有14个；30个属的相对丰度显著降低，其中优势菌属有8个，总体上看相对丰度显著增加的属多于显著降低的属。在相对丰度显著增加的优势菌属中包含常见的拮抗菌属假单胞菌属Pseudomonas和芽孢杆菌属Bacillus细菌。本研究也分离到2株假单胞菌和1株芽孢杆菌对三七根腐病菌腐皮镰刀菌Fusarium solani和Monographella cucumerina具有明显的拮抗活性。因此，轮作茴香可以改善三七连作土壤细菌群落结构，增加土壤中拮抗细菌的丰度，提高三七的存苗率。生产上利用茴香与三七轮作对缓解连作障碍具有一定潜力。     

基于Copula 函数的边坡可靠度高效分析方法

将Copula函数与高效蒙特卡洛方法结合,提出了含相关随机变量的边坡可靠度高效分析方法。以两个岩质边坡稳定性问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明,该方法相比于直接蒙特卡洛方法在保证边坡失效概率的准确性的同时计算效率更高。Copula函数可以构造出具有不同相关结构的岩土体参数的联合概率分布,与高效蒙特卡洛方法(即蒙特卡洛重要抽样方法和子集模拟)结合能高效地处理含多种相关随机变量的边坡可靠度计算问题,相比于现行的Nataf变换方法结果更能体现岩土边坡真实稳定性。此外,该方法也能高效地计算含有复杂的隐式功能函数的边坡可靠度,研究成果拓展了高效蒙特卡洛方法在边坡可靠度分析中的应用。     

基于Hertz接触理论的黑水虻幼虫碰撞恢复系数测定

为建立黑水虻幼虫与收集、输送、分离等机械工作部件间发生碰撞时的碰撞模型，基于黑水虻幼虫生物特性，应用Hertz弹性碰撞理论推导了黑水虻幼虫碰撞过程动力学方程，结合运动学方程原理构建了黑水虻幼虫恢复系数的测定装置并进行了黑水虻幼虫恢复系数测定试验。试验针对第5龄期的黑水虻幼虫，采用L16(44×23)混合正交试验方案研究了碰撞材料、材料厚度、下落高度、碰撞角、跌落方向、含水率等因素对黑水虻幼虫恢复系数的影响，然后对碰撞材料、材料厚度、下落高度、碰撞角、跌落方向进行单因素试验，并获得了材料厚度、下落高度、碰撞角对恢复系数的影响规律与回归方程，且方程的决定系数均不小于0.9427。试验结果表明，影响黑水虻幼虫恢复系数的因素影响由大到小为：碰撞材料、下落高度、碰撞角、跌落方向、碰撞材料厚度、含水率，其中含水率对恢复系数影响不显著。单因素试验结果可得：黑水虻幼虫与Q235钢、铝合金、有机玻璃、橡胶等碰撞材料间的恢复系数依次降低，随下落高度的增大而逐渐减小，随材料厚度的增加而逐渐增大，恢复系数随碰撞角的增大而整体呈增大趋势，且横向跌落方向大于纵向跌落方向。该文研究结果可为黑水虻幼虫收集、输送、分离等机械相关工作部件优化设计提供参考依据。     

蓟马为害对苜蓿叶茎显微结构的影响

为了揭示蓟马为害后紫花苜蓿（Medicago sativa L.）叶片和茎秆细胞组织结构的变化及其与苜蓿耐害性的关系，本研究选用抗、感蓟马苜蓿无性系R-1和I-1，比较蓟马为害后苜蓿叶片和茎秆的显微结构及叶片超微结构的变化。结果表明，受害后，R-1和I-1苜蓿的组织结构有明显改变：叶片上下表皮细胞锯齿边缘消失，细胞显著隆起，气孔缩小，单位面积细胞和气孔数显著增加。在茎秆中，维管束间距和直径变小，维管束细胞减少，厚角组织宽度下降；表皮细胞变短变窄，细胞和气孔数明显增加。叶片栅栏组织细胞收缩，液泡变小，叶绿体淀粉粒变小或减少，叶绿体片层基粒增加，嗜锇体增多。健康R-1叶片上下表皮单位面积细胞和气孔数均少于I-1。受害后，R-1叶片上下表皮单位面积细胞数分别增加1.75和1.51倍，细胞增加倍数、叶绿体片层和基粒均多于I-1。受蓟马为害后，R-1组织结构的变化较I-1更显著。     

基于WT-CNN-LSTM的溶解氧含量预测模型

溶解氧（Dissolved oxygen, DO）含量是影响水产养殖产量的重要因素之一，具有时序性、不稳定性和非线性等特点，且其影响因子过多、存在复杂的耦合关系，难以实现精准预测。针对传统长短时记忆神经网络（Long short term memory, LSTM）预测模型易引入冗余数据，且在训练过长序列时会出现梯度消失现象，从而不能捕捉因子间长期的依赖性问题，提出了基于小波变换（Wavelet transform, WT）、卷积神经网络（Convolutional neural network, CNN）和LSTM的溶解氧含量预测模型。首先，使用WT降低数据噪声；然后，使用CNN深度挖掘各变量之间的潜在关系；最后，利用LSTM的时序性预测2h后的水产养殖溶解氧含量。结果表明，本文提出的WT-CNN-LSTM模型预测效果良好，其平均绝对误差、均方根误差和决定系数分别为0.138、0.229和0.954，比传统LSTM模型分别优化了28.87%、21.03%和4.61%。     

车载智能土壤采样系统设计与试验

针对传统土壤样本采集操作复杂、劳动强度大、采集精度低和缺乏信息化管理的问题，设计了一种车载智能土壤采样系统。该系统安装于无人驾驶采样车上，系统包括土壤样本自动采集装置和电气控制系统。对系统整个工作过程进行分析，确定了各关键机构及控制硬件的主要工作参数。电气控制系统以运动控制器为控制核心，土壤样本自动采集装置对不同深度范围的土样进行采集，并按地理位置信息分类收集，通过RFID读写器将GPS系统定位所解算的目标采样点的经纬度地理信息和采样深度等信息写入收集土样采样筒底部的电子标签中。性能试验表明，安装于无人驾驶采样车的车载智能土壤采样系统工作运行稳定、可靠，能够对农耕层0~200mm任意深度范围的土壤进行自动分层采样，效率高、精度高、全程自动化，能够按照位置信息进行分类管理，较好地满足了智能化高质量采集土样的需求。     

农机远程智能管理平台研发及其应用

本研究针对农机管理实时数据少、农机实时作业监管困难、服务信息不对称等问题，首先提出专业化远程管理平台设计时应具有五大原则：专业化、标准化、云平台、模块化以及开放性。基于这些原则，本研究设计了基于大田作业智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制化的通用农机远程智能管理平台。平台分别为各级政府管理部门、农机合作社、农机手、农户设计并实现了基于WebGIS 的农机信息库及农机位置服务、农机作业实时监测与管理、农田基础信息管理、田间作物基本信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。研究着重分析了在当前的技术背景下，平台部分关键技术的实现方法，包括采用低精度GNSS定位系统前提下的作业面积的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农机调度算法、作业传感器信息的集成等，并提出了以地块为核心的管理平台建设思路；同时提出农机作业管理平台将逐步从简单作业管理转向大田农机综合管理。本平台对同类型管理平台的研发具有一定的参考与借鉴作用。     

鱼类组蛋白核苷酸的多态性及其在杀鱼爱德华氏菌感染中的作用

组蛋白是染色体核小体的重要组分,在调控染色质结构、基因转录、个体发育等不同生物学过程中起着重要作用。为了研究鱼类组蛋白基因是否存在核苷酸的多态性以及组蛋白核苷酸多态性是否会影响鱼类的抗病力,本实验以斑马鱼和草鱼为研究对象,通过PCR扩增克隆了组蛋白H2A的全长开放阅读框;利用过表达技术、菌落平板计数、感染存活分析以及荧光定量PCR技术,研究了斑马鱼和草鱼组蛋白H2A核苷酸多态性不同变异体在杀鱼爱德华氏菌感染中的作用。在本研究中,实验发现鱼类组蛋白H2A存在着丰富的核苷酸多态性。序列分析结果显示斑马鱼和草鱼组蛋白H2A核苷酸多态性的变异体核苷酸序列相似性为90%～100%;而两两H2A核苷酸多态性变异体氨基酸序列之间最多只有3个位点存在差异。通过体内和体外抗菌实验可知,斑马鱼和草鱼组蛋白H2A核苷酸的多态性显著影响H2A的抗菌活性。此外,筛选出的抗菌组蛋白H2A核苷酸多态性的变异体在斑马鱼体内的过表达,不仅具有免疫增强的作用,还能显著增强斑马鱼对杀鱼爱德华氏菌感染的抗病力。本研究为筛选具有抗病作用的组蛋白H2A免疫保护原奠定了重要基础。     

不同地区楼葱栽培种的性状与品质分析

为了研究不同地区楼葱的特性,试验对我国不同地区12个楼葱栽培种的数量性状和品质性状进行了测定分析。14个数量性状的相关分析结果显示,主成分分析数量指标后,单株质量、株高、假茎质量、花葶高、叶形指数和假茎指数影响分类;相关性分析说明主要数量指标间具有极显著相关性(P<0.01)。聚类分析后,遗传距离为3.1时可将楼葱种质根据所得主要数量性状分为4个类群。测定不同地区楼葱6个品质指标后,相关性分析结果表明,紧实度与蛋白质含量、干物质率、香辛油含量、总糖含量、游离氨基酸总量存在着极显著正相关或相关性,主成分分析表明主成分反映了89.99%的原有信息量,楼葱的干物质率与紧实度为主要成分;应用灰色关联度分析了品质与数量性状的关系,假茎直径、出叶孔间距、单株质量这3个数量性状对楼葱品质的影响居前3位。研究表明楼葱种质材料具有极其丰富的遗传多样性,宁夏同心2个地区黄水桥HSQ、石羊圈SYJ的楼葱种质距其他种质资源间亲缘关系最远且干物质率含量及紧实度最高。     

vvi-miR160s介导VvARF18应答赤霉素调控葡萄种子的发育

【目的】研究vvi-miR160家族（vvi-miR160s）及其靶基因在‘魏可’葡萄种子发育过程中的作用,探究其应答赤霉素（GA）调控葡萄果实无核的潜在机理。【方法】采用miR-RACE、生物信息学分析、RT-qPCR、RLM-RACE等方法,鉴定vvi-miR160家族成员及其靶基因,分析vvi-miR160s及其靶基因应答GA的时空表达模式及其潜在功能。【结果】花前GA处理强烈抑制‘魏可’葡萄胚珠及种子发育,高效诱导其无核,且无核率达99.8%。克隆鉴定了VvMIR160s前体基因序列（501 bp）及成熟体序列,且它们在不同物种间具有较高的保守性;基于vvi-miR160s序列,预测到靶基因VvARF18,利用RLM-RACE技术检测到vvi-miR160s对VvARF18的裂解位点在第10和第11位之间,裂解频度9/17,证明VvARF18是vvi-miR160s的真实靶基因。该靶基因编码683个氨基酸,在398—411位存在核定位信号,且该蛋白亚细胞定位于细胞核上。VvARF18与其他物种间序列的同源保守性较高,基因结构相似,其中VvARF18蛋白与茶、烟草、梅花等物种亲缘关系较近。VvARF18启动子中包含4种作用元件,且含有较多激素相关元件。RT-qPCR结果显示,随着葡萄果实的发育,vvi-miR160c/d/e呈现‘V’形表达趋势,在硬核种子发育期表达较低,而VvARF18表现出与前者相反的表达趋势,在硬核种子发育期呈现高表达,表明vvi-miR160c/d/e对VvARF18负调控,但vvi-miR160a/b与VvARF18表达水平却不存在明显负相关。GA处理极显著地上调了vvi-miR160a/b在葡萄硬核种子发育期的表达,同时也显著抑制了VvARF18在同时期的表达,且它们的表达水平呈负相关,表明GA处理促进了vvi-miR160a/b对VvARF18的负调控作用;相反,GA减弱了vvi-miR160c/d/e对VvARF18的负调控作用。【结论】在vvi-miR160家族中,vvi-miR160c/d/e可能介导VvARF18在葡萄种子发育的特定阶段调控种子的发育形成,而vvi-miR160a/b可能主要介导VvARF18参与调控GA诱导葡萄种子败育的过程。