基于模糊C均值聚类的作物病害叶片图像分割方法研究

为提高作物病害图像的分割效果,根据作物病害图像的特点,提出了一种基于模糊C均值聚类算法(FCM)的作物病害图像自适应分割方法.该方法将像素的灰度与其邻域均值作为FCM的输入特征,变换FCM的隶属度函数使其包含图像的局部邻域特性;通过聚类有效性验证分析和试验确定模糊C均值聚类算法(FCM)的最优聚类数、模糊加权指数.运用该方法对棉花病害叶片图像进行分割.结果表明:该方法能较好将病斑部分和正常部分分割开,平均分割误差率小于5%,对作物病害图像的分割处理非常有效.     

中国台湾番茄曲叶病毒侵染引起广东番茄黄化曲叶病

广东汕头番茄(Lycopersicon eseulentum)上发生的黄化曲叶病毒病,田间症状表现为病株明显矮化、病叶褪绿黄化、叶小且卷曲和叶质较脆硬。对该病毒代表分离物(BS)基因组DNA-A克隆和测定结果表明,其全长为2740nt(GenBank acces-sion No.DQ237918),具有菜豆金色花叶病毒属(Begomovirus)病毒基因组典型特征,为闭合环状单链DNA,有6个ORFs,分别位于病毒链上的AV1、AV2及位于互补链上的AC1、AC2、AC3和AC4;在基因AV2与AC1之间有269nt的非编码区。BLAST结果显示,BSDNA-A与Begomovirus中来自亚洲的病毒同源性较高,而与美洲、非洲等地的相对较低;其中与中国台湾番茄曲叶病毒(Tomato leaf curl Taiwan virus,ToLCTWV)DNA-A全序列同源性最高,为97.7%,而二者的AV1、AV2、AC1、AC2、AC3和AC4基因及IR的同源性分别为98.6%、98.0%、98.0%、97.5%、96.3%、98.6%和96.6%,推导编码的6个蛋白的氨基酸序列同源性分别为97.7%、99.1%、97.5%、95.6%、91.8%和99.0%%。全序列系统进化关系树显示,BS与ToLCTWV的亲缘关系最近,并形成一个独立分支,再与广东番茄曲叶病毒G2(Tomato leaf curl Guangdong virus G2,ToLCGDV-[G2]和广东番茄曲叶病毒G3(Tomato leaf curl Guangdong virus G3,ToLCGDV-[G3]形成一个大的分支,而与其它33种Begomovirus病毒的亲缘关系均相对较远。这些结果表明,BS应是ToLCTWV的一个分离物。     

养殖锦鲤鲤鱼浮肿病的检测与鉴定

北京房山某锦鲤养殖场锦鲤发生大量死亡,患病锦鲤呈烂鳃、肾脏糜烂、身体浮肿;症状类似锦鲤疱疹病毒（koi herpes virus,KHV）感染,但经PCR检测排除了KHV感染。为进一步确定病原,对发病鱼进行了临床症状观察、病毒分离、细菌分离培养、病鱼组织超薄切片电镜观察和PCR扩增等检测。通过病鱼组织超薄切片电镜观察,在肾脏内可见200 nm×400 nm的痘病毒样颗粒。抽提病毒核酸后,用已知的鲤鱼浮肿病毒（carp edema virus,CEV）的保守序列设计2对引物进行PCR扩增,扩增出548和180 bp片段,测序结果和GenBank公布的CEV H504株序列完全一致。根据发病鱼临床症状和实验室检测结果,最终确定该病为CEV引起的鲤鱼浮肿病。这是在中国首次发现的鲤鱼浮肿病。     

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。     

施用生物有机肥抑制香蕉镰刀菌萎蔫病的研究

Fusarium wilt is one of the most serious diseases of banana plants caused by soil-borne pathogen Fusarium oxysporum f.sp. cubense(FOC). In this study a pot experiment was conducted to evaluate the effects of different bio-organic fertilizers(BIOs) on Fusarium wilt of banana, including the investigations of disease incidence, chitinase and β-1,3-glucanase activities of banana plants, and FOC populations as well as soil rhizosphere microbial community. Five fertilization treatments were considered, including chemical fertilizer containing the same N, P and K concentrations as the BIO(control), and matured compost mixed with antagonists Paenibacillus polymyxa SQR-21 and Trichoderma harzianum T37(BIO1), Bacillus amyloliquefaciens N6(BIO2), Bacillus subtilis N11(BIO3), and the combination of N6 and N11(BIO4). The results indicated that the application of BIOs significantly decreased the incidence rate of Fusarium wilt by up to 80% compared with the control. BIOs also significantly promoted plant growth, and increased chitinase andβ-1,3-glucanase activities by 55%–65% and 17.3%–120.1%, respectively, in the banana roots. The population of FOC in the rhizosphere soil was decreased significantly to about 104 colony forming units g-1with treatment of BIOs. Serial dilution plating and denaturing gradient gel electrophoresis analysis revealed that the application of BIOs increased the densities of bacteria and actinomycetes but decreased the number of fungi in the rhizosphere soil. In general, the application of BIOs revealed a great potential for the control of Fusarium wilt disease of banana plants.     

根系分泌物在西瓜/旱作水稻间作减轻西瓜枯萎病中的响应

采用盆栽的方法,研究了西瓜/旱作水稻间作对西瓜枯萎病和西瓜根系分泌物中酚酸、氨基酸、有机酸种类和含量的影响。结果表明:与对照相比,接种西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporun f.sp.niveum,FON)显著提高了西瓜根系分泌物中酚酸的含量,增加了酚酸的种类如香豆酸,当西瓜/旱作水稻间作时,大部分酚酸的分泌量降低。在接种FON的条件下,西瓜/旱作水稻间作较单作显著降低西瓜根系分泌物中酚酸含量。与对照相比,接种FON提高了西瓜根系分泌中氨基酸的含量,而在西瓜/旱作水稻间作条件下接种FON时,西瓜根分泌物中氨基酸含量没有变化。与对照相比,接种FON显著提高了西瓜根系分泌有机酸的量,当西瓜/旱作水稻间作时,大部分有机酸分泌量降低。在接种FON的条件下,西瓜/旱作水稻间作较单作降低了西瓜根系分泌物中有机酸含量。总之,接种FON提高了西瓜根系分泌酚酸、氨基酸和有机酸的量,西瓜/旱作水稻间作降低西瓜枯萎病发病率和发病指数,并维持西瓜根系分泌酚酸、氨基酸和有机酸的量不增加,因此,西瓜/旱作水稻间作减轻西瓜枯萎病与西瓜根分泌物的调节有关。     

基于Transformer的强泛化苹果叶片病害识别模型

模型泛化能力是病害识别模型多场景应用的关键,该研究针对不同环境下的苹果叶片病害数据,提出一种可以提取多类型特征的强泛化苹果叶片病害识别模型CaTNet。该模型采用双分支结构,首先设计了一种卷积神经网络分支,负责提取苹果叶片图像的局部特征,其次构建了具有挤压和扩充功能的视觉Transformer分支,该分支能够提取苹果叶片图像的全局特征,最后将两种特征进行融合,使Transformer分支可以学习局部特征,使卷积神经网络分支学习全局特征。与多种卷积神经网络模型和Transformer模型相比,该模型具有更好的泛化能力,仅需学习实验室环境叶片数据,即可在自然环境数据下达到80%的识别精度,相较卷积神经网络EfficientNetV2提升7.21个百分点,相较Transformer网络PVT提升26.63个百分点,能够有效提升对不同环境数据的识别精度,解决了深度学习模型训练成本高,泛化能力弱的问题。     

制种玉米黑束病在不同土壤生态环境下发病规律的研究

在甘肃张掖大规模制种过程,采用人工调控土壤生态环境和田间调查方法,针对不同土体温度、湿度、酸碱度、养分含量,研究了菌丝体的生长状况和对寄主侵染的规律,提出了抗病品种为主的栽培措施以外的以调控土壤环境为主的防治方法。结果表明:致病菌枝顶头孢霉Acrrmonium strictum W.Gams在土壤pH7.0-8.0时生长迅速;生长适温为28～32℃,较菌丝体在培养基上的适温高;当绝对含水量在10%或20%时生长迅速;肥力因子N、K、P素对该病的影响较大,养分有效N素含量高、有效P素含量低、有效K含量不足发病重;病菌对幼苗的侵染也具明显的规律性,高温高湿有利于病菌对幼苗的侵染,病情指数增高,感病品种较抗病品种病情指数低。     

Evaluation of a wild lentil collection for resistance to vascular wilt

Vascular wilt caused byFusarium oxysporum f. sp.lentis Vasud. & Srin. is the major disease of the cultivated lentil (Lens culinaris Medikus). Host plant resistance is the most practical method of disease management. Wild lentils represent an unexplored potential source for disease resistance and other characters. Screening 219 accessions of wildLens Miller and 2 accessions ofVicia montbretii Fisch. & Mey. (syn.Lens montbretii (Fisch et Mey) Davis et Plitm.) for resistance to a Syrian isolate of this fungus at the seedling stage was conducted under artificial inoculation in a plastic house. Resistance at the reproductive growth stage was confirmed in pots in a plastic house and in a wilt-sick plot. Three accessions each ofLens culinaris ssp.orientalis (Boiss.) Ponert andL. nigricans M.B. Godr. ssp.nigricans Godr. and 2 ofL. nigricans ssp.ervoides (Brign.) Lad. maintained their resistance at the reproductive growth stage in the plastic house. All accessions ofL. culinaris ssp.odemensis Lad. andV. montbretii were susceptible. However, in the sick-plot only three accessions (ILWL 79 & ILWL 113 ofL. culinaris ssp.orientalis and ILWL 138 ofL. nigricans ssp.ervoides) maintained a good level of resistance. Resistance at the seedling stage was often found in accessions collected from northern and western sites of the distribution of the genus at low elevations. The most resistant accessions in the field at the reproductive growth stage were from Syria and Turkey.     

甜瓜叶斑病病原鉴定及室内药剂筛选

【目的】明确近年来引起甘肃大棚甜瓜叶斑病的病原,为该病害的有效防治提供参考依据。【方法】本试验分别采用组织分离法、单孢分离法和生长速率法,对甜瓜叶斑病病原菌及其物学特性和室内药剂筛选进行了研究。【结果】将引起甜瓜叶斑病病原菌病原菌鉴定为多隔链格孢(Alternaira peponicola( Rabenhorst ) simmous)和瓜链格孢(Alternaria cucumerina(Ell.et Ev.)Elliott.);这两种链格孢生长的最适温度为30℃、光照、适宜培养基分别为完全光照、甜瓜煎汁培养基和完全黑暗、PDA;室内药剂筛选发现不同药剂对不同病原菌抑菌率不同,其中10%苯醚甲环唑、40%氟硅唑、50%福美双、70%代森锰锌对多隔链格孢菌抑菌率均在84%以上,分别为96.66%、94.46%、90.82%、84.37%,其EC₅₀分别为17.89μg/mL、3.41μg/mL、44.27μg/mL、42.34μg/mL;50%醚菌酯、43%戊唑醇、40%腈菌唑对瓜链格孢抑菌作用较好,抑菌率均在85%以上,分别为98.20%、90.82%、85.43%,其EC₅₀分别为3.45μg/mL、21.35μg/mL、5.21μg/mL。【结论】研究结果为甜瓜叶斑病的有效防治提供了依据。