美国农学教习眼中的张之洞与湖北农务学堂

自1889年张之洞出任湖广总督后的十余年间,张之洞在荆楚大地开创了著名的区域近代化模式——“湖北新政”,使其谋求早期工业化、教育改革以及军队近代化的尝试在湖北获得了一个巨大的实验场。张之洞曾为改良农业,创办新式农务学堂而首先从美国聘请了农学教习布里尔。现存于美国的布里尔相关档案,以其亲历者和旁观者的视角,对于张之洞“湖北新政”期间的举措,尤其是教育方面的改革尝试进行了一些记录和述评。这些新近发掘的史料,为深化相关研究提供了新的依据和视角。     

大豆GmGRF5基因的组织表达模式与生物信息学分析

Growth Regulating Factor (GRF)家族基因是一类植物特有的转录因子,广泛参与植物多个重要的发育过程。为了研究大豆中的GRF转录因子的功能,本研究从大豆‘天隆1号’品种中克隆获得全长为1 038 bp的cDNA序列,由于该序列的编码蛋白与拟南芥GRF5具有高度的相似性,因此将其命名为GmGRF5基因。通过RT-PCR进行组织部位表达分析,发现GmGRF5基因在大豆各个组织部位均有表达,且在花中的表达量最高。通过ExPASy-Protparam分析发现,该蛋白质的分子量为39.463 48 kD,是具有一定亲水性、不稳定的碱性蛋白。该蛋白含有GRF家族蛋白的两个保守功能域(QLQ和WRC)。利用SOPMA对该蛋白的二级结构预测,显示其主要由无规则卷曲(72.05%)、α-螺旋(13.83%)、延伸链区(9.8%)和β-转角(4.32%)组成。此外,还利用不同的生物信息学软件对其三级结构、跨膜域、亚细胞定位、互作蛋白进行了分析,并构建系统进化树。结果表明,Gm GRF5基因在进化过程中具有高度的保守性,在大豆中具有潜在的功能多样性。     

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%。     

四端法土壤电导率传感器恒流源设计与试验

土壤信息对于指导农业生产有着极为重要的作用,土壤电导率反映了土壤含水量、盐分、粘粒含量和类型等土壤信息,准确获取土壤电导率对于实现农业精细化生产意义重大。在各种土壤电导率测量方法中,四端法因其成本低、精度高、测量快速和操作简便而大量应用于实际测量;恒流源是四端法测量仪器的重要组成部分,其性能直接决定着测量仪器的精度以及测量范围。本文对比了3种恒流源对测量仪器测量性能的影响,发现采用Howland恒流源的四端法测量仪器高电导率测量能力强而低电导率测量范围较小,测量精度最高;采用改进型Howland恒流源的四端法测量仪器低电导率测量范围有所扩大,测量精度良好;采用基于差动放大器的恒流源的电导率仪低电导率测量范围最大,高电导率测量范围较优,测量精度良好。     

基于无人机遥感的棉花主要生育时期地上生物量估算及验证

利用棉花主要生育时期的无人机近红外影像数据,提取4种不同的植被指数,通过与棉花地上生物量的实测值建立拟合关系,分析了不同植被指数在棉花各生育时期的估算效果并对其进行了验证。结果表明,随棉花生长,归一化植被指数（NDVI）、宽动态植被指数（WDRVI）、比值植被指数（RVI）和差值植被指数（DVI）均从苗期开始显著增加,其后则表现为基本稳定的“饱和”现象,但棉花实测生物量在不同生育期均有显著差异。植被指数与棉花实测生物量的拟合结果显示：NDVI和DVI的二元线性拟合模型对苗期生物量拟合效果最佳（R²=0.84,RMSE=0.13 kg·m^-2）;WDRVI和DVI的二元线性拟合模型对花蕾期生物量拟合效果最佳（R²=0.87,RMSE=0.52 kg·m^-2）;RVI的非线性拟合模型对花铃期生物量拟合效果最佳（R²=0.79,RMSE=0.95 kg·m^-2）;WDRVI和RVI的二元线性拟合模型对盛铃期生物量的拟合效果最佳（R²=0.86,RMSE=0.96 kg·m^-2）。     

嘉陵江瓦氏黄颡鱼卵巢组织学的周年变化

采用形态学和连续组织切片技术对瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)卵巢的组织形态学进行了研究。结果显示:瓦氏黄颡鱼卵巢发育分为6个时期,卵母细胞发育分为6个时相。从10月至次年的2月份,卵巢处于第Ⅱ期;3—4月份卵巢处于第Ⅲ期;4—5月初卵巢处于第Ⅳ卵期;5—7月卵巢处于第Ⅴ期;8—9月卵巢处于第Ⅵ期。在第2时相的卵母细胞中出现卵黄核和滤泡细胞;第3时相的卵母细胞出现液泡,数目和层数随着卵巢的发育逐渐增加;第4时相的卵母细胞充满卵黄颗粒,并出现了受精孔和精孔细胞。瓦氏黄颡鱼是一次产卵类型。     

中国国家级水产种质资源保护区分布格局现状与分析

近十年来,中国开展了国家级水产种质资源保护区体系建设,已在包含湖泊、水库、河流、河口和海洋等不同水域先后建成523处保护区。根据国土类型、水域类型、地理分区、行政区划、水系或海域划分等对国家级水产种质资源保护区进行统计分析,表明现有国家级水产种质资源保护区存在水域类型分配、空间布局和主要保护对象设置等方面的不足。内陆水域保护区数量远多于海域保护区数量,而河流型保护区平均面积则显著小于海洋型保护区平均面积,各类型保护区布局有待优化;内陆水域水产种质资源保护区主要分布在中东部以及长江、黄河、黑龙江、淮河、珠江等流域,西南和华南地区相关水系分布较少,保护区空间分布有待改善;黄颡鱼、鳜、翘嘴鲌、鲤、中华鳖等物种被30处以上保护区设为主要保护对象,尚有69种国家级重点保护经济水生动植物未被国家级水产种质资源保护区作为主要保护对象,保护区主要保护对象设置的合理性有待加强。国家级水产种质资源保护区总体上经历了"从无到有、从有到多"的过程。面对生态文明建设的新形势和新要求,国家级保护区建设必须从数量增长型向质量优化型转变。对存在的不足,需要研究与水产种质资源保护相适应的管理对策,制定发展规划与生态红线,达到资源保护与利用的协调发展,以实现国家级水产种质资源保护区的优质、健康发展。     

光合细菌对多刺裸腹溞培养的影响

在实验室条件下,采用静止培养法对多刺裸腹溞进行培养实验,研究在以酵母和小球藻为饵料的多刺裸腹溞培养中,添加不同浓度光合细菌对其生长繁殖的影响。结果表明:光合细菌(菌液浓度为48×108cell/ml)添加量为1 mg/L(组2)、2mg/L(组3)、64 mg/L(组8)、130 mg/L(组9)和260 mg/L(组10)时,实验组中多刺裸腹溞的生殖量与空白对照(组1)相比均无差异(P>0.05);光合细菌添加量分别为4 mg/L(组4)和8 mg/L(组5)时,实验组中多刺裸腹溞的生殖量明显多于对照组,差异较明显(P<0.05),其对多刺裸腹溞的增长具有明显的促进作用;在16 mg/L(组6)和32 mg/L(组7)时,实验组中多刺裸腹溞的生殖量达到最高峰,分别为对照组的1.54倍和1.40倍,差异十分显著(P<0.05);而当添加量过高,在520~800 mg/L(组11~组14)浓度范围内,实验组中多刺裸腹生殖量呈现急剧下降趋势,显著低于对照组(P<0.05);在本实验设计范围内,浓度等于或高于900 mg/L(组15)时,幼溞在12 d后仍没有达到性成熟,光合细菌对多刺裸腹溞的繁殖明显起抑制作用。以上结果显示,在以酵母与小球藻为饵料的多刺裸腹溞培养中,16~32 mg/L的光合细菌添加量最为适宜,该浓度范围的光合细菌对多刺裸腹溞的生长繁殖具有显著的促进效果。     

池蝶蚌组织蛋白酶L1-like基因的克隆及表达特征分析

为了解淡水贝类是否存在组织蛋白酶L的亚型及其亚型的免疫相关作用,本实验利用已构建的池蝶蚌血细胞全长c DNA文库,筛选获得与之同源的EST序列,结合RACE技术进一步克隆了池蝶蚌一个新的组织蛋白酶L基因的c DNA全长,命名为Hs Cts L1-like基因(Gen Bank登录号为KF015273)。该序列全长为1280 bp,5′-非翻译区(5′UTR)为31 bp,3′-非翻译区(3′UTR)为256 bp,开放阅读框区(ORF)为993 bp,编码330个氨基酸,预测蛋白相对分子量为36.86 ku,理论等电点为6.23。序列分析结果显示,Hs Cts L1-like与其他软体动物相对应序列具有共同结构特征,包含信号肽、前肽抑制域和成熟肽三部分,在其他物种中已鉴定的Cts L签名序列标签(ERF/WNIN、GNFD、GCXGG和QCHN等)在Hs Cts L1-like中均可找到。其氨基酸序列同缢蛏Cts L1(AGL33704.1)同源性最高,达67%;与报道的三角帆蚌Cts L(ADV03094)和池蝶蚌中另一个Cts L(AEX88474)仅均为52.91%;系统进化分析表明,Hs Cts L1-like与缢蛏、长牡蛎和合浦珠母贝的Cts L1聚为一分支,推测Hs Cts L1-like属于Cts L家族中的亚型1。实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测显示,Hs Cts L1-like m RNA在肝脏中表达量最高,其次是卵巢和精巢。注射鳗弧菌后,血细胞和肝脏Hs Cts L1-like m RNA转录水平显著升高,暗示其是一个免疫有关的基因,参与了池蝶蚌的先天免疫应答反应。     

浸泡免疫迟钝爱德华氏菌疫苗诱导牙鲆黏液细胞的动态变化

为探明鱼类黏膜相关淋巴组织中黏液细胞对疫苗免疫的应答特性,本研究利用组织学和组织化学技术,研究了浸泡免疫灭活迟钝爱德华氏菌前后牙鲆皮肤、鳃、前肠、中肠和后肠中黏液细胞数量和特性的时序变化。苏木精-曙红(HE)、阿尔新蓝-过碘酸雪夫氏(AB-PAS)染色结果显示,免疫前皮肤主要分布含中性黏多糖的Ⅰ型黏液细胞以及含中性黏多糖和少量酸性黏多糖的Ⅲ型黏液细胞,鳃中可观察到Ⅰ、Ⅲ型以及含酸性黏多糖和少量中性黏多糖的Ⅳ型黏液细胞,前肠中主要分布Ⅰ型黏液细胞,中肠、后肠上皮中可观察到Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型和含酸性黏多糖的Ⅱ型黏液细胞。免疫后,牙鲆黏膜免疫相关淋巴组织中黏液细胞总量随时间呈现先增多后减少趋势,后肠在第5天达到峰值,其他于第3天达到峰值;免疫后各组织中Ⅰ型黏液细胞数量减少,含酸性黏多糖成分的Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ型黏液细胞数量显著增多,表明疫苗免疫诱导黏液细胞成分由中性黏多糖向酸性黏多糖转变。p H 2.5和p H 1.0条件下AB染色结果显示,免疫后黏膜相关淋巴组织中酸性黏液细胞数量增多,且多数为硫酸化酸性黏液细胞。本研究结果为鱼类黏液的免疫防御功能及黏液细胞在鱼类黏膜免疫中的作用提供了理论依据。