基于点云的谷粒高通量表型信息自动提取技术

在进行水稻的数字化考种、表型与基因关联分析和数字农业仿真模拟时,需要大量的谷粒表型信息作数据支撑。本文提出了一种基于三维点云的谷粒高通量表型信息自动提取方法,能同时自动获取谷粒的三维模型和40个表型参数,实现谷粒形状的定量和定性描述。首先,通过对谷粒点云数据进行聚类分析,完成谷粒点云的分类;其次,实现谷粒的三维重建,对谷粒离散点云进行柱面构网,获取谷粒点云的三维模型数据;最后,根据不同表型参数的特点,实现了谷粒的三维表面积和体积、长、宽、高、3个主成分剖面的周长和面积等11个基本参数与长宽比、长高比和体积比等11个衍生参数以及18个形状因子的自动提取。利用Handyscan 700型手持式激光扫描仪获取的谷粒高精度点云数据进行实验,成功实现了谷粒表型参数的自动提取,测量结果可达毫米级。基于主成分方法分析了各表型参数的权重。以游标卡尺测量值和Geomagic Studio测量值作为真值,长、宽、高的平均相对误差为1.14%、1.15%和1.62%,体积和表面积的相对误差为零,3个主成分剖面面积的平均相对误差为1.82%、2.12%和2.43%。本文方法与人工测量方法及软件测量方法相比,精度相当,且具有批量、自动、人工干预少(仅数据采集阶段需要人工操作)以及效率高的特点。     

常熟市水体氮负荷对土地利用方式的响应

为研究水环境变化对土地利用方式的响应,以常熟地区为例,利用ArcGIS10.0空间分析功能和SPSS相关性分析方法,对常熟市各土地利用类型和水体总氮含量进行了分析。结果表明:1990—2010年间常熟地区耕地和水域面积在持续缩减,建设用地和林地面积在增加;各土类状态指数(Di)大小依次为:建设用地林地草地耕地水域;建设用地面积的增加主要占据的是耕地和水域,水域面积的缩减主要被耕地占用;耕地面积与水体总氮含量呈显著性负相关关系(r=–0.959*,P0.05),说明种植型污染贡献比例在下降;林草地与水体总氮含量无显著相关性;建设用地与水体总氮含量呈显著性正相关关系(r=0.929*,P0.05),说明建设用地造成了点源污染。     

近30年湟水流域土壤全氮时空变异及影响因素

基于湟水流域1985年第二次土壤普查的45个剖面数据和2015年土壤调查的61个剖面数据,采用统计和地统计学法,分析了流域0~15 cm和15~30 cm土层近30年全氮(TN)的时空变异及影响因素。结果表明:从1985年至2015年,0~15 cm和15~30 cm层TN均值分别由1.33 g kg-1和1.15 g kg-1升高至2.25 g kg-1和2.08 g kg-1,增幅为69.20%和80.87%;近30年来,湟水流域0~15 cm和15~30 cm土层全氮呈现增加趋势,其中西部、北部、中部以增加为主,东南部以递减为主;空间相关性由强变为中等,1985年TN含量在东西和南北两个方向均呈现先减后增的趋势,2015年则整体呈从东南向西北增加的趋势;气候因子、海拔、土壤质地、土壤类型等自然因素和土地利用、施肥、种植结构以及农业机械化等人为因素共同导致了TN时空分异,人类对土壤养分干预作用表现出增强的趋势。考虑到TN含量存在较大的时空变异,建议建立湟水流域土壤TN含量长期监测点,并对农业氮肥的施用实行分区管理,以保障整个农业流域的可持续发展。     

生防放线菌ZZ-9对4种杀菌剂及温度的敏感性测定

采用菌丝生长速率法,分别测定放线菌ZZ-9菌株对不同温度及不同药剂的敏感度,旨在为后期生物制剂的研究提供理论依据。结果表明,放线菌ZZ-9对供试4种杀菌剂均表现出一定的敏感性。其中,对戊唑·丙森锌最敏感,EC50值为82.99 μg/mL;对辛菌胺醋酸盐和苯醚甲环唑次之,EC50值分别为139.51 μg/mL和108.22 μg/mL;而对甲基硫菌灵的敏感性最低,EC50值为267.55 μg/mL。质量浓度为50 μg/mL时,戊唑·丙森锌、苯醚甲环唑、辛菌胺醋酸盐和甲基硫菌灵对该菌株的抑制率分别为46.09%、43.48%、39.13%、27.83%。放线菌ZZ-9菌株在35 ℃下生长最好,15 ℃和45 ℃下生长受到明显抑制。     

基于灾害指数的芮城县连阴雨分析

利用芮城县1961—2014年3—11月份的逐日降水量,找出近54年芮城县的连阴雨过程,计算出每次连阴雨过程的灾害指数,依据指数等级,同时对照同期灾情普查数据,对连阴雨过程进行分析。结果表明,近54年芮城县共出现了158次连阴雨天气过程,呈逐年下降的趋势,变化倾向率为-0.35次/10 a;9月份出现连阴雨天气的次数最多,3和11月份出现连阴雨次数最少。近54年来连阴雨灾害指数最大为12,最小为1.2;连阴雨灾害指数(LYRI)主要集中在LYRI3.0(V级,占比74.7%);其次是Ⅳ级(轻度),占比13.9%;Ⅲ级占比9.5%;而严重(Ⅱ级)和特别严重(Ⅰ级)的占比不到2%。近54年芮城县Ⅳ级以上连阴雨灾害等级主要出现在秋季,占比50%;其次是夏季,占比35%;而春季出现很少,仅占15%。在芮城县只有8.3%的连阴雨过程会造成灾害,且发生在秋季的连阴雨更易发生灾害。     

非平衡有向网络上求解分布式经济分配问题的原始-对偶算法

受电力系统经济分配问题的启发,研究了分布式经济分配问题,其主要目标是在m个智能体组成的非平衡有向网络上最小化m个局部凸代价函数之和.网络中的每个智能体都仅仅知道自己私有的局部凸代价函数,并且同时受到耦合线性约束和局部不等式约束的影响.此外,特别关注每个智能体仅允许通过不平衡有向网络与其内部邻居进行交互的情况.为了分布式地解决上述问题,提出一种新的只需要智能体进行本地计算和本地通信的完全分布式原始-对偶次梯度算法.当网络拓扑是强连通的且权重矩阵是行随机时,理论分析证明本文的算法可以渐进收敛到全局优化问题的最优解.最后,给出了电力系统中分布式经济分配问题的数值仿真,验证了所提出算法的有效性和分析过程的正确性.     

一类渐近3-线性修正Schrödinger方程的正解

运用山路引理和Lions引理,通过变量替换,得到了一类修正Schr?dinger方程-Δu+V(x)u-Δ(u2)u=g(x,u)x∈R~3正解的存在性.其中,当u→+∞时,g是渐近3-线性的.     

金鱼Tgf2转座酶的原核表达及其DNA结合活性

金鱼Tgf2转座子基因属于Hobo/Activator/Tam3(hAT)超家族,其编码的活性转座酶能在多种鱼类转座中介导基因插入及诱变,因此在鱼类重要性状主控基因的筛选、功能解释及育种等方面具有重要的应用前景.鉴于Tgf2转座酶基因(JN886591)存在众多稀有密码子,本研究依据大肠杆菌对密码子的偏好性,对金鱼Tgf2转座酶基因进行密码子优化,所得Tgf2转座酶基因连接原核表达载体pET-28a(+),将重组载体转化到大肠杆菌BL21 (DE3)细胞.该大肠杆菌细胞在培养温度37℃、OD600≈0.5时用IPTG诱导获得高效表达,即菌体中含有8.8％的重组蛋白,上清液中含有4.0％重组蛋白.采用亲和层析纯化从菌体上清液中分离得到分子量约70 ku的可溶性重组蛋白,经MALDI-(TOF)/TOF串联质谱鉴定其为重组Tgf2转座酶.进而采用分子排阻色谱法研究转座酶的DNA结合活性,结果表明:所得重组Tgf2转座酶能识别并结合含Tgf2转座子特异性亚末端重复序列的DNA探针,即启动转座.采用原核表达体系高效获得重组Tgf2转座酶,为其作为工具酶应用于鱼类生物学研究奠定必要的基础.     

不同花穗整形方式对阳光玫瑰葡萄果实品质的影响

以3年生阳光玫瑰葡萄为材料,在花穗分离期分别进行留穗尖3 cm、留穗尖5 cm、留穗尖7 cm、间隔疏除小穗处理,以不修剪(CK-1)和去副穗及穗尖(CK——2)作为对照,研究不同花穗整形方式对阳光玫瑰葡萄果实品质的影响。结果表明:不同花穗整形方式均能不同程度提高阳光玫瑰葡萄单粒重与可溶性固形物含量,果形指数无差异。综合比较,留穗尖7 cm的穗重最大,可溶性固形物含量显著高于对照,固酸比较好。因此,留穗尖7 cm花穗整形方式可作为阳光玫瑰葡萄重要花穗整形方式。     

转录组解析白三叶根际溶磷菌株RW8的解磷机制

采用转录组测序的方法分析了白三叶根际溶磷菌RW8在含有难溶磷(A组)、可溶磷(B组)与无磷(C组)培养条件下差异基因表达。以可溶磷为对照,在难溶磷条件下,分别检测到4782个基因在RW8中上调表达,447个基因下调表达;在无磷组中,共检测到3630个基因上调表达,209个基因下调表达。GO基因注释发现RW8在A组和C组中的差异基因聚类基本相同。生物学过程主要聚类在代谢过程、细胞过程、单细胞过程、刺激应答、定位以及生物反应调节;细胞组分主要聚类在细胞组分、细胞膜、膜组分与高分子配合体等;分子功能主要聚类在催化活性、结合功能与转运功能。代谢途径分析发现2-α-氧代羧、α-亚麻酸、五碳二元酸、脂肪酸、甘氨酸-丝氨酸-蛋氨酸以及缬氨酸-亮氨酸-异亮氨酸等代谢途径的基因显著被富集。挑选10个差异基因并用荧光定量检测其在A、B、C 3种不同培养条件下的基因表达,发现所有挑选基因的表达变化与转录组结果变化趋势相同。液相色谱检测有机酸组成及含量,发现在A组和C组中乳酸、琥珀酸与柠檬酸显著高于B组,富马酸与苹果酸的含量在C组中显著升高, A组与B组差异不显著;α-酮戊二酸的含量在A组中显著增高, B组和C组差异不显著。