畜禽养殖疾病诊断智能传感技术研究进展

畜牧业是我国农业的重要组成部分,目前我国畜牧业向着规模化、集约化发展,同时也增加了畜禽疾病诊断的难度。为提高畜禽养殖中的动物福利水平,并降低畜牧养殖中因动物疫病与健康异常带来的经济损失与公共卫生安全风险,近年出现了一批通过数字化、智能化手段实现畜禽疫病诊疗的自动化方法,如机器视觉分析、动物音频分析、红外温度感知、深度学习分类等,这些方法可以有效提高对患病或异常畜禽动物的诊断效率、缩短诊断周期、降低畜牧养殖中人工巡检劳动力。畜禽疫病自动诊疗方法不同于常规的基于病理学知识的诊断方法,其主要通过各类传感器自动获取畜禽在养殖过程中的图像、声音、体温、心率、排泄物等各类特征信息,而后通过梅尔倒谱系数、Logistics回归分析等数学模型和支持向量机、深度学习等智能算法对采集的信息进行综合分析与处理,并对动物的健康状态做出评价与预测。文章分别从畜禽形态诊断技术、行为诊断技术、声音诊断技术、体温诊断技术、其他生理参数诊断技术等几个方面总结阐述了目前动物疫病智能诊断技术研究的进展和一些基础的方法原理,这些方法基于动物外型与体尺、行为与动作、鸣叫与声音、体温、排泄物、呼吸与心率等数字化特征,通过数学模型对传感器采集到的特征进行实时分析与分归类,基本实现了对理想环境下动物健康状态的评价。目前的畜禽动物疾病自动诊疗技术研究成果丰富,但相关诊断方法大多是在理想环境下进行,而实际的生产养殖环境中干扰因素很大,目前的诊断方法大多无法很好地排除干扰并精确提取出所需特征信息;并且目前的数字化禽畜疾病诊断方法多是基于禽畜的一种特征信息进行分析诊断,这使得诊断系统的诊断准确度受到影响,诊断结果说服力不足。同时目前的大多数数字化禽畜疾病诊断方法还存在诊断泛化能力差、抗干扰能力差等问题,这些问题制约了其推广与应用。未来畜禽疾病自动诊断的研究重点是提高其传感算法的精度和数学模型的适用性与鲁棒性,并进一步发展基于多种特征耦合与数据融合的智能化畜禽疾病诊疗专家系统,争取实现实时、高效、智能、精准的畜禽健康诊断。     

甘薯病毒病发生关键因素研究

【目的】 明确甘薯种薯携带的病毒种类与苗期病毒病发生率和严重度之间的关系,以及甘薯田烟粉虱发生量和带毒率与种薯带毒率之间的关系,建立甘薯苗期病毒病预测预报方法和种薯质量早期预警技术,为甘薯无病毒种薯生产和病毒病防控提供理论依据。【方法】 利用PCR和RT-PCR方法对随机采集的不同来源的甘薯种薯进行病毒检测,检测的病毒种类包括马铃薯Y病毒属（Potyvirus）的甘薯羽状斑驳病毒（sweet potato feathery mottle virus,SPFMV）、甘薯病毒C（sweet potato virus C,SPVC）、甘薯病毒G（sweet potato virus G,SPVG）、甘薯潜隐病毒（sweet potato latent virus,SPLV）和甘薯病毒2（sweet potato virus 2,SPV2）,毛形病毒属（Crinivirus）的甘薯褪绿矮化病毒（sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV）和黄瓜花叶病毒属（Cucumovirus）的黄瓜花叶病毒（cucumber mosaic virus,CMV）以及甘薯双生病毒（sweepoviruses）等我国甘薯上常见的8类主要病毒。然后对检测的种薯进行育苗,出苗后调查薯苗的发病情况,分析种薯携带的病毒种类与苗期病害严重度之间的关系。2018年和2019年分别在河南、宁夏和陕西等地设置试验点,种植背景相同的甘薯品种商薯19原原种苗和脱毒试管苗,在甘薯生长期,采用黄板诱虫法调查各试验点烟粉虱发生量并采集烟粉虱活体,检测烟粉虱SPCSV带毒率。种薯收获后,随机取样对种薯SPCSV带毒率进行检测,分析甘薯田烟粉虱发生量和带毒率对种薯带毒的影响。【结果】 在检测的665块甘薯种薯中,有463块种薯携带病毒,育苗后有333块种薯的薯苗表现出叶片黄化、明脉、皱缩和植株矮化等病毒病症状。当种薯携带一种或多种马铃薯Y病毒属病毒时,薯苗病毒病症状主要为0—1级（其中,0级占60.6%;1级占31.8%）;当种薯携带甘薯双生病毒或甘薯双生病毒与马铃薯Y病毒属病毒的组合时, 薯苗病毒病症状主要为0—1级（其中,0级占55.3%;1级占32.9%）;当种薯携带SPCSV时,苗期病毒病症状显著加重,特别是当种薯同时携带SPCSV与马铃薯Y病毒属病毒时,薯苗显症率为100.0%,症状主要为3—9级（其中,3级和5级占49.0%、7级和9级占51.0%）。连续2年田间试验结果表明,甘薯田烟粉虱发生量和带毒率与种薯带毒率密切相关,回归方程为Y=9.628X₁+0.008X₂+6.537,R²=0.914,其中,Y为种薯SPCSV的带毒率,X₁为烟粉虱带毒率,X₂为烟粉虱发生量。【结论】 种薯携带SPCSV是苗期病毒病严重发生的关键因素,当种薯同时携带SPCSV与马铃薯Y病毒属病毒时,薯苗病毒病显症率和严重度显著增加。甘薯田烟粉虱发生量和SPCSV带毒率与种薯带毒率密切相关,烟粉虱是影响种薯携带SPCSV的关键因素。     

Nonphytotoxic copper oxide nanoparticles are powerful “nanoweapons” that trigger resistance in tobacco against the soil-borne fungal pathogen Phytophthora nicotianae

Investigations into the potential application of nanoparticles acting as nanofungicides in sustainable agriculture are rapidly expanding due to the high antimicrobial properties of these compounds, which do not risk inducing pathogen resistance to fungicides.  A detailed understanding of the impact of copper oxide nanoparticles (CuO NPs) on soil-borne phytopathogenic fungi is yet to be obtained.  This study aimed to explore the in vitro antifungal activity and control efficacy of CuO NPs applied via irrigation with respect to tobacco black shank (TBS) disease caused by Phytophthora nicotianae.  The results revealed that CuO NPs greatly interfered with the reproductive growth process of this fungus, repressing hyphal growth, spore germination and sporangium production.  Additionally, morphological damage, intracellular ROS accumulation and increased SOD enzyme activity in hyphae were the antifungicidal mechanisms of these NPs.  In pot experiments, treatment with CuO NPs at 100 mg L^–1 significantly suppressed TBS development, compared with the effect on control plants, and the control efficacy reached 33.69% without inducing phytotoxicity.  Exposure to CuO NPs significantly activated a series of defense enzymes, and resistance genes in tobacco can further explain the mechanisms by which CuO NPs suppressed fungal infection.  The Cu content in both the leaves and roots of P. nicotianae-infested plants increased by 50.03 and 27.25%, respectively, after treatment with 100 mg L^–1 CuO NPs, compared with that of healthy plants.  In particular, a higher Cu content was observed in infected roots than in leaves.  Therefore, this study showed the potential of CuO NPs applied as nanofungicides and as nanoinducers of fungus resistance genes for the management of TBS through inhibition of pathogen infection and stimulation of plant defenses.     

低纬高原甘蔗中后期灾害性真菌病害发生为害调查分析

为了明确甘蔗中后期灾害性真菌病害种类及灾害特性,对云南蔗区中后期灾害性真菌病害发生分布和品种抗性进行调查鉴定,在成熟期称量和测定甘蔗产量、糖分及损失率。结果表明,云南蔗区中后期灾害性真菌病害有梢腐病、褐条病、锈病3种,梢腐病菌为Fusarium verticillioides和Fusarium proliferatum,褐条病菌为Bipolaris setariae,锈病菌为Puccinia kuehnii和Puccinia melanocephala;‘桂糖11-1076’、‘闽糖12-1404’、‘福农09-2201’、‘福农09-71111’、‘桂糖06-1492’、‘桂糖08-1180’、‘云蔗11-1074’、‘桂糖06-2081’、‘桂糖08-1589’、‘粤甘48号’、‘柳城09-15’、‘云蔗05-51’、‘云蔗11-1204’、‘福农07-3206’等新品种高度抗病。梢腐病、褐条病和锈病实测产量损失率平均为38.43%、25.6%、24.9%,甘蔗糖分平均降低3.54%、2.82%、3.11%。本研究明确了低纬高原甘蔗中后期灾害性真菌病害种类及灾害特性,为防控提供了科学依据。     

氟唑菌酰羟胺等药剂防治油菜菌核病试验

为探索氟唑菌酰羟胺及其与咪鲜胺等复配使用对油菜菌核病的防治效果,开展了氟唑菌酰羟胺等药剂防治油菜菌核病田间试验。结果表明：在油菜盛花初期,200g/L氟唑菌酰羟胺（麦甜）SC与25%咪鲜胺EW复配药剂对油菜菌核病防效最高,且产量最高。200g/L氟唑菌酰羟胺（麦甜）SC+430g/L戊唑醇SC复配药剂和200g/L氟唑菌酰羟胺（麦甜）SC的防效及产量均表现较高,在油菜菌核病的防治中均可放心使用。     

烟草靶斑病病原学与综合防控手段最新研究进展

烟草靶斑病于2006年在辽宁丹东烟区被发现之后,在我国许多地方都被报导,影响烟叶生产,造成经济损失。本文在国外有关烟草靶斑病的流行条件和防治措施的研究基础上,针对我国烟区靶斑病病原学和综合防治技术方面取得的最新进展,从烟草靶斑病的识别鉴定、病原生物学、发生流行规律与综合防控措施四个方面进行综述,旨在为烟草靶斑病的快速准确识别与高效绿色防控提供指导。     

基于响应面法的粘质沙雷氏菌BRC-CXG2发酵培养基优化

为了将粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）应用在松墨天牛（Monochamus alternatus）防治上,对粘质沙雷氏菌的培养基配方进行了优化。通过单因素试验筛选粘质沙雷氏菌发酵培养基的碳源、氮源和无机盐,利用Plackett-Burman试验设计确定3个主要影响因素,通过最陡爬坡试验,结合Box-Behnken Design试验设计及响应面分析法优化培养基组成成分,获得培养基最佳配方与发酵条件：葡萄糖23.27 g·L^-1、蚕蛹粉22.37 g·L^-1、酵母粉10 g·L^-1、硫酸镁2 g·L^-1、磷酸氢二钠3 g·L^-1,氯化钠2 g·L^-1;在28 ℃、150 r·min^-1条件下发酵36 h,装液量体积分数为50 mL/250 mL,接种量4.73 %,pH 7.1~7.3。最后,根据最优培养条件验证发现优化后培养基中生长的菌落数为6.0×10⁹ cfu·mL^-1,是初始培养基的9.42倍,与模型预测值相符。研究结果为粘质沙雷氏菌的发酵生产提供了理论基础,为松材线虫病（pine wilt disease）的防治提供了新的途径。     

44份青海小麦品种（系）抗条锈性评价及抗条锈病基因检测

【目的】探明青海主栽与后备小麦品种（系）对小麦条锈病的抗性水平及部分抗条锈病基因的分布,为青海省高抗条锈病小麦品种的选育提供理论基础。【方法】利用小麦条锈菌优势生理小种CYR31、CYR32、CYR33、CYR34对44份供试小麦品种分别在温室和田间进行全生育期和成株期抗病性鉴定,利用抗条锈病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr24、Yr44的侧翼分子标记检测其抗病基因的分布。【结果】在供试的44个小麦品种（系）中,青麦1号、青春533和青春38等31份（70.4％）材料对CYR31表现抗病,青麦1号、青春533和青春38等35份（79.5％）材料对CYR32表现抗病,青麦1号、青春38、YZ282等35份（79.5％）材料对CYR33表现抗病,互麦13、云繁105、稷麦8号等35份（79.5％）材料对CYR34表现抗病;青春533、青春38、青春39等20份材料（系）表现成株期抗病性,占供试品种的45.4％,其中GY363和GY856 表现免疫,15-34-3、HYNM19-2和互紫麦1号等11份小麦品种表现高抗,青春38、青春39和稷麦8号等7份小麦品种（系）表现中抗,分别占总数的4.5％,25.0％和15.9％。分子检测结果表明,15-34-3、HYNM19-2、GY363等5份（11.3％）材料可能携带Yr5基因,云繁105、稷麦8号和15-34-3等11份（25.0%）材料可能携带Yr9基因,青春533、青春38、40-12-86等4份（9.1％）材料可能携带Yr10基因,互紫麦1号、YGW-46、GY363等5份（11.3％）材料可能携带Yr15基因,青麦5号、稷麦8号及15-34-3等15份（34.1％）材料可能携带Yr24基因,宁春51、15-34-3、19399-11等8份（18.1％）材料可能携带Yr44基因,其中航远L621未携带这6个抗病基因,但是全生育期表现抗病。【结论】青海省部分小麦品种（系）抗病性较高,今后应减少含有Yr9基因小麦品种的使用,加大含有多个抗病基因组合品种选育的力度。