河北省山区降雨侵蚀力的时空变化特征

[目的] 探究河北省山区降雨侵蚀力时空变化特征,为该区水土流失治理措施的制定和实施提供科学依据。[方法] 应用时间变化分析和空间分布分析对河北省山区2000-2018年降雨侵蚀力进行分析。[结果] 时间趋势中燕山山区年降雨侵蚀力呈波动上升趋势,主周期为11 a,在2009年发生突变,春、秋两季呈波动下降趋势,主周期分别为8和11 a,春季无突变点,秋季在2001年发生突变,夏季呈波动波动上升趋势,9 a为主周期,在2010年发生突变;太行山区年降雨侵蚀力呈波动下降趋势,主周期为6 a,无突变点,夏、秋两季呈波动上升趋势,主周期分别为8和10 a,均无突变点,春季呈波动下降趋势,主周期为8 a,在2006年发生突变;空间分布中,年均降雨侵蚀力范围为1 063.39~5 127.44 MJ·mm/（hm²·h）,燕山山区由西到东年及夏季平均降雨侵蚀力先增长后降低再增长,太行山区中由南向北年、夏季平均降雨侵蚀力逐渐降低,春、秋两季降雨侵蚀力分布规律较为多变。[结论] 通过对河北省山区降雨侵蚀力的分析,得出河北省山区夏季水土流失最为严重,燕山山区部分地区尤为突出。     

基于绿色荧光蛋白的冷鲜猪肉中大肠杆菌预测模型的构建

为了预测和监控冷鲜猪肉储存过程中腐败细菌大肠杆菌的变化规律,评估产品货架期,建立微生物生长预测模型。该研究将绿色荧光蛋白质粒pGFP转入大肠杆菌DH5α,构建GFP的标记大肠杆菌。基于绿色荧光蛋白报告基因和氨苄青霉素抗性,采用稀释平板法定量追踪检测0～24℃条件下冷鲜猪肉中DH5α生长变化。采用Gompertz模型、平方根模型和响应面方程进行数据拟合,构建数学预测模型。结果表明Gompertz模型拟合效果良好,0～20℃条件下决定系数R2为0.96～0.99。温度与最大比生长速率平方根、延迟期倒数平方根模型R2分别为0.862、0.948。响应面模型揭示时间、温度对大肠杆菌的生长影响显著(P0.05),二者交互作用明显,响应面模型R2为0.815。模型能够有效拟合冷鲜猪肉中与温度、时间相关的大肠杆菌的生长变化规律,研究结果为产品储存过程中细菌变化预测提供理论依据。     

基于灰度关联-岭回归的荒漠土壤有机质含量高光谱估算

为改善高光谱技术对荒漠土壤有机质的估测效果,该文采集了以色列Seder Boker地区的荒漠土壤,经预处理、理化分析后将土样分为砂质土和黏壤土2类,再通过光谱采集、处理得到6种光谱指标:反射率(reflectivity,REF)、倒数之对数变换(inverse-log reflectance,LR)、去包络线处理(continuum removal,CR)、标准正态变量变换(standard normal variable reflectance,SNV)、一阶微分变换(first order differential reflectance,FDR)和二阶微分变换(second order differential reflectance,SDR)。通过灰度关联(gray correlation,GC)法确定SNV、FDR、SDR为敏感光谱指标,采用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)法和岭回归(ridge regression,RR)法,构建基于敏感光谱指标的土壤有机质高光谱反演模型,并对模型精度进行比较。结果表明:砂质土有机质含量的反演效果要优于黏壤土;基于SNV指标建立的模型决定系数R~2和相对分析误差RPD均为最高、均方根误差RMSE最低,所以SNV是土壤有机质的最佳光谱反演指标;对SNV-PLSR模型和SNV-RR模型综合比较得出,SNV-RR模型仅用全谱4%左右的波段建模,实现了更为理想的反演效果:其中,对砂质土有机质的预测能力极强(R_p~2为0.866,RMSE为0.610 g/kg、RPD为2.72),对黏壤土有机质的预测能力很好(Rp2为0.863,RMSE为0.898 g/kg、RPD为2.37)。荒漠土壤有机质GC-SNV-RR反演模型的建立为高光谱模型的优化、土壤有机质的快速测定提供了一种新的途径。     

含水量和容重对旱地耕层土壤热导率的影响及预测

土壤热导率是研究地表能量平衡和土壤水热运移过程中的一个基础参数。受土壤耕作、干湿交替和根系生长等过程的影响,耕层土壤的含水率和结构呈现较强的变异特征,而目前缺乏关于定量分析耕层土壤热导率变异特征的研究。该研究利用田间定位试验,采用热脉冲技术测定了含水率和容重变化条件下耕层土壤热导率的变异特征,并利用传递函数模型对耕层土壤热导率进行了预测。结果表明:含水率和容重是影响耕层土壤热导率变异的主要因子,而耕作强度和干湿交替是这种变异的关键驱动力;与翻耕和旋耕处理相比,免耕处理提高了土壤容重和含水率,从而增大了土壤热导率;在干湿交替作用下,翻耕后土壤容重逐步增加,耕层热导率也呈现上升趋势,波动幅度与含水率的变化相关。基于含水率、容重和质地信息,土壤热导率传递函数模型可以给出可靠的田间土壤热导率估计值,其均方根误差和平均偏差分别为0.09和-0.01 W/(m·K);考虑耕层土壤容重的动态信息,可以提高该模型预测土壤热导率的准确性。     

基于卷积神经网络与迁移学习的油茶病害图像识别

传统的植物病害图像识别准确率严重依赖于耗时费力的人工特征设计。该文利用深度卷积神经网络强大的特征学习和特征表达能力来自动学习油茶病害特征,并借助迁移学习方法将Alex Net模型在Image Net图像数据集上学习得到的知识迁移到油茶病害识别任务。对油茶叶片图像进行阈值分割、旋转对齐、尺度缩放等预处理后,按照病害特征由人工分为藻斑病、软腐病、煤污病、黄化病和健康叶5个类别。每个类别各选取750幅图像组成样本集,从样本集中随机选择80%的样本用作训练集,剩余20%用作测试集。利用随机裁剪、旋转变换和透视变换对训练集进行数据扩充,以模拟图像采集的不同视角和减少网络模型的过拟合。在Tensor Flow深度学习框架下,基于数据扩充前后的样本集,对Alex Net进行全新学习和迁移学习。试验结果表明,迁移学习能够明显提高模型的收敛速度和分类性能;数据扩充有助于增加数据的多样性,避免出现过拟合现象;在迁移学习和数据扩充方式下的分类准确率高达96.53%,对藻斑病、软腐病、煤污病、黄化病、健康叶5类病害的F1得分分别达到94.28%、94.67%、97.31%、98.34%和98.03%。该方法具有较高的识别准确率,对平移、旋转具有较强的鲁棒性,可为植物叶片病害智能诊断提供参考。     

小叶女贞叶提取物对脲酶的抑制作用

以小叶女贞叶的水提物对脲酶的抑制作用进行研究,目的在于开发一种低廉优质的植物性脲酶抑制剂,同时也是对废弃物的再利用。从小叶女贞的叶片中提取并分离了抑制脲酶的活性部分(LQE),收得率为5.92%。LQE对刀豆脲酶有较强的抑制作用,5 mgLQE与76.3 mg硼砂的抑制效果相当。LQE对脲酶的抑制作用随着温度的升高(4~60℃)而增强。pH5.5~9.0范围内,LQE有明显的抑制脲酶的活性,而且中性和碱性环境中LQE的抑制率高于酸性环境。加入β-巯基乙醇(2-Me)后,脲酶的活性恢复,说明LQE是通过与脲酶的-SH发生作用而导致脲酶的活性降低。LQE可以有效抑制不同土壤中脲酶的活性,延缓尿素的水解,并且其抑制程度随用量的增加而提高。小叶女贞广泛分布于中国,有耐修剪、生长快、低廉、环保等优越性能,因此可以利用其叶片提取物降低土壤脲酶的活性,提高尿素的利用率,减少环境污染。     

PCB removal,soil enzyme activities,and microbial community structures during the phytoremediation by alfalfa in field soils

Purpose  

An in situ phytoremediation trial was developed in order to investigate the function of alfalfa during a 2-year bioremediation of an agricultural soil contaminated with polychlorinated biphenyls (PCBs). The study was conducted with the aim to better understand the application potential of PCB phytoremediation at field scale.     

番茄不孕病毒BJ株系基因组测定与侵染性克隆

番茄不孕病毒(Tomato aspermy virus,TAV)可侵染包括藜科(Chenopodiaceae)、茄科(Solanaceae)等在内的24个双子叶家族和3个单子叶家族的100多种植物,是具有重要经济价值的植物病毒之一.为研究TAV BJ株系(Tomato aspermy virus,TAV-BJ)的基因组功能,本实验对TAV-BJ基因组克隆测序,并构建侵染性克隆.以TAV-BJ侵染心叶烟(ic otiana glutinosa)的总RNA为模板,RT-PCR获得其RNA2和RNA3;以TAV-BJ的dsRNA为模板,RT-PCR获得全长RNA1,目的片段PCR产物克隆测序获得TAV-BJ基因组全序列信息.RNA1全长3 409 nt,编码994个氨基酸的1a蛋白;RNA2全长3 023 nt,含2个开放阅读框(open reading frame,ORF),2a ORF编码829个氨基酸的2a蛋白,2b ORF编码78个氨基酸的2b蛋白;RNA3全长为2 216 nt,包含2个ORF,3a ORF编码247个氨基酸的3a蛋白,外壳蛋白(coat protein,CP)ORF 编码219个氨基酸的CP蛋白(TAV-BJ基因组RNA1、2和3 GenBank登录号分别为HQ424163,HQ424164和HQ424165).TAV-BJ基因组cDNA克隆体外转录成RNA并接种于心叶烟上,结果表明转录产物在寄主上的症状反应和TAV-BJ病毒粒子RNA的接种相一致,TAV-BJ基因组cDNA侵染性克隆具有活性.由TAV-BJ各个基因片段与缺失2b基因的黄瓜花叶病毒Fny株系(Cucumber mosaic virus,CMV-Fny△2b)构建的假重组病毒接种于心叶烟,结果显示TAV-BJ的RNA2和RNA3能恢复CMV-Fny△2b在寄主上症状反应.嵌合型RNA3F3aTcp和RNA3T3aFcp的症状反应结果表明,F1F2△2bRNA3 T3aFcp在寄主上产生花叶症状与F1 F2△2bT3相一致.本研究获得TAV-BJ的基因组序列,成功构建侵染性克隆,同时发现TAV-BJ的3a基因具有CMV-Fny的2b基因的某些功能.     

利用单根肌纤维法分离和培养猪骨骼肌卫星细胞及其成肌诱导分化

建立单根肌纤维法体外培养猪骨骼肌卫星细胞的体系,了解其增殖和成肌特性。通过Ⅰ型胶原酶消化,从猪骨骼肌中分离完整的单根肌纤维并培养,用细胞免疫荧光鉴定肌纤维上的卫星细胞,随后对从单根肌纤维上游离出来的卫星细胞进行细胞免疫荧光染色,传代培养,成肌诱导分化和Western blot分析骨骼肌卫星细胞成肌特异性蛋白的表达。结果显示:分离并培养的单根肌纤维上附着有卵圆形的细胞,并随时间的推移,细胞缓慢向外迁移并增殖,卫星细胞特异性标志基因对盒转录因子(Paired protein box,Pax7)和成肌分化抗原(Myogenic Differentiation Antigen,MyoD)免疫荧光染色呈阳性,且阳性率达到90%以上。成肌诱导分化后,细胞开始汇合,并呈方向性生长,最终形成多核肌管,且成肌特异性标志基因Myogenin和myosin heavy chain(MyHC)表达呈阳性。MyoD蛋白高表达于增殖期,而Myogenin和MyHC在进入分化期才表达。该实验成功建立了猪骨骼肌单根肌纤维的体外培养方法并获得了高纯度的卫星细胞,为骨骼肌卫星细胞进行活体移植治疗相关疾病研究提供了实验材料。     

镜鲤体重的QTL定位

本研究利用217个微卫星标记和336个SNPs标记对德国镜鲤F2代68个个体基因组DNA进行基因型检测。其中507个标记共组成62个连锁群,覆盖基因组总长度为2805．85cM,标记问平均距离为6-31cM;利用软件MapQTL4．0采用区间作图法对体重性状进行QTL定位分析。研究结果共检测到14个与体重性状有关的QTLs,分布于9个连锁群。其中BIV-5-J有最大的LOD值,为4．46;BIV—I-1的LOD值最小,为2．25。单个QTL平均解释表型变异介于14．10％～45．50％之间,其中贡献率大于20％的主效QTLs有9个。通过BLASTX与斑马鱼蛋白质序列数据库进行序列比对,找到了与斑马鱼酰基辅酶A脱氢酶蛋白、胰淀粉酶仅2蛋白、Apoebprotein和甘油醛-3-磷酸脱氢酶蛋白同源的分子标记。本研究结果对分子标记辅助育种具有重要应用价值。