转抗菌肽基因辣椒株系的青枯病抗性鉴定及系统选育

利用通过农杆菌介导技术获得的T0代转抗菌肽基因辣椒植株为试材,对其自交株系世代群体连续进行抗青枯病鉴定筛选、分子生物学检测和系统选育,首次获得了具有抗青枯病能力的转抗菌肽基因辣椒稳定株系。同时,对其主要果实性状、青枯病抗性进行的对比试验结果表明,转抗菌肽辣椒株系除抗青枯病能力明显提高外,果实性状基本不变。上述结果显示,外源目的基因主要特性的遗传是稳定的、表达是忠实的,从实践上验证了转抗菌肽基因工程操作的实用性。     

水稻细菌性条斑病及其抗性研究进展

本文简要综述了近年来国内外对水稻抗细菌性条斑病在病原菌鉴定、水稻抗源筛选、抗性生理遗传以及抗性的分子生物学等方面的研究进展，以期为水稻细条病的深入研究提供参考。     

基于时序高光谱和多任务学习的水稻病害早期预测研究

水稻病害是影响水稻产量的重要因素之一,水稻病害的早期预测对水稻病害防治至关重要。为了实现水稻白叶枯病害的预测,连续采集了从接种病菌到早期发病共7d的白叶枯病害胁迫下的叶片高光谱图像。利用Savitzky-Golay算法对高光谱图像进行预处理,并利用主成分分析（Principal component analysis, PCA）和随机森林（Random forest, RF）算法提取光谱特征,构建多任务学习(Multi-task learning, MTL)与长短期记忆（Long short-term memory, LSTM）网络融合的预测模型,对水稻病害发病率和潜伏期进行预测,并利用鲸鱼优化算法（Whale optimization algorithm, WOA）对MTL-LSTM模型进行优化。实验结果表明：PCA和RF可以有效地从高光谱图像中提取光谱特征,降低高光谱数据维度,且基于光谱特征构建的预测模型性能优于全波段光谱构建的预测模型性能,建模时间降低约98%。基于时序高光谱构建的预测模型对发病率和潜伏期的预测取得了预期效果,基于前10个特征波长构建的WOA-MTL-LSTM模型取得了最优的预测性能,对发病率和潜伏期预测测试集的R2分别为0.93和0.85,RMSE分别为0.34和2.12,RE分别为0.33%和1.21%。通过WOA算法可以提升MTL-LSTM的预测性能,对发病率和潜伏期预测的R2均提升0.05。研究结果表明RF提取高光谱特征能有效表征全波段光谱,基于时序高光谱的WOA-MTL-LSTM模型可以准确预测白叶枯病害发病率和潜伏期,为水稻白叶枯病害的预防提供了技术支持。     

基于Random Forest的水稻细菌性条斑病识别方法研究

为了快速、准确、有效地识别发病早期的细菌性条斑病,提出基于随机森林(Random forest,RF)算法的水稻细菌性条斑病识别方法,利用光谱成像技术获取该病害的高光谱数据,通过多元散射校正减少和消除噪声及基线漂移对光谱数据的不利影响。利用随机森林特征重要性指标,选取逻辑回归(LR)、朴素贝叶斯(NB)、决策树(DT)、支持向量分类机(SVC)、k最近邻(KNN)和梯度提升决策树(Gradient boosting decision tree,GBDT)算法进行对比试验。同时筛选出12个位于450~664 nm范围内对识别模型有重要影响的光谱波段,并与全波段进行分类结果比较。试验结果表明:RF算法的分类准确率为95.24%,与试验选取的其他算法相比,效果最优,比NB准确率提高了20.97个百分点;与全波段分类结果相比,利用RF算法基于12个波长的识别,波长数减少了98.05%,识别精确率为94.66%,召回率为99.55%,F1值为97.04%,准确率为94.32%。虽然精确率减少了2.97个百分点、准确率减少了0.85个百分点,但召回率增加了4.4个百分点、F1值增加了0.67个百分点,模型精度满足要求。     

基于改进蚁群算法的植保无人机路径规划方法

为了规划出更加高效的植保无人机路径,提出一种基于改进蚁群算法的植保无人机路径规划方法,该方法适用于多个具有复杂多边形边界与内部障碍物的三维作业区域。采用扫描方式生成水平面内的作业路径,经过离散化处理后,在三维地形曲面上插值,获得三维作业路径。在此基础上,建立作业路径生成算法,以三维作业路径总长度尽量短、作业路径数量尽量少为目标,对植保无人机作业航向进行寻优。改进蚁群算法通过附加记录作业路径进入点的机制,实现对三维作业路径的合理排序,生成总长度较短的转移路径。经过算例检验,针对同一作业区域规划出的三维作业路径与水平面内的作业路径的航向角存在较大差异,相差最大为92°,这说明考虑三维地形的必要性。算例中,将改进的蚁群算法与贪婪算法进行了对比,针对一系列相同的作业起点,改进的蚁群算法所得的转移路径总长度均较短,比贪婪算法所得结果缩短3%~28%;在未选定作业起点情况下,改进的蚁群算法与贪婪算法求得的转移路径总长度最小值分别为1661m与1763m,说明改进的蚁群算法具有良好的寻优能力。实例检验情况与算例所得结论基本一致。算例与实例中的作业区域边界与地形复杂,涵盖情况全面,表明本文提出的路径规划方法具有一定实用性。     

考虑非线性摩擦模型的机器人动力学参数辨识

针对机器人动力学参数辨识的问题,提出了一种基于人工蜂群算法的辨识方法。考虑到关节摩擦特性,引入非线性摩擦模型,推导了机器人动力学模型的非线性形式。设计满足速度、加速度边界条件的五阶傅里叶级数作为激励轨迹来采集实验数据;利用人工蜂群算法,以蜂群为搜索单位,通过群体间的信息交流方式与优胜劣汰机制,对模型中的未知参数进行了辨识。最后,对得到的辨识模型进行了分析与验证,结果表明通过辨识得到关节预测力矩与测量力矩有较高的匹配度,所建立的非线性模型能够更好地描述机器人的动力学特性。     

小型无人直升机航向线性自抗扰控制

针对小型无人直升机航向系统存在内部不确定性和外部扰动大的问题,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)算法来实现航向通道高性能控制方法。首先,分析和推导了Trex-600型无人直升机的航向模型,并引入阵风模型模拟实际飞行环境。然后,根据LADRC的控制原理设计了基于二阶LADRC的航向控制系统,并利用人工蜂群算法对控制器参数进行了整定。最后,对所设计的控制策略进行了仿真分析与实验验证,实现了无人直升机航向通道的轨迹跟踪控制,并与常见的PID控制进行了比较。结果表明:设计的LADRC控制器鲁棒性好、响应时间快、控制精度高,能够使Trex-600型无人直升机的航向角快速、精确地跟踪参考轨迹。     

茉莉酸甲酯诱导辣椒抗青枯病与活性氧代谢的关系

为探究茉莉酸甲酯(Methyl Jasmonate,Me JA)诱导辣椒抗青枯病效应与活性氧代谢相关酶的关系,以辣椒易感青枯病品种‘粤红1号’和抗青枯病品种‘辛香8号’幼苗为试验材料,在0.1mmol·L-1 Me JA喷雾处理后12、24、48、72和96 h接种青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum),对其进行青枯病病情指数与活性氧代谢相关酶——超氧化酶歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)和抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate Peroxidase,APX)活性以及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量测定及相互关系的分析。结果表明:‘粤红1号’和‘辛香8号’的病情指数随喷Me JA处理时间的推移表现为先降后升,但都低于对照;而诱导效果则相反,Me JA处理对两个辣椒品种幼苗抗性的最适诱导时间均为接种前48 h。接种后0~96 h,Me JA喷雾处理的辣椒幼苗叶片SOD、CAT、POD和APX酶活性均显示先升后降的趋势,且明显高于对照,接种后24~48 h达到最高,而MDA含量则明显低于对照。因此,Me JA可诱导辣椒幼苗抗青枯病,其实现途径可能与提高活性氧代谢相关酶活性和缓解膜脂过氧化有关。     

猕猴桃溃疡病菌biovar 3群体MLVA分型技术的建立与应用

 丁香假单胞菌猕猴桃致病变种生物型3(Pseudomonas syringae pv. actinidiae biovar 3,Psa3)是猕猴桃溃疡病菌的世界流行群体,但仅在中国存在复杂的遗传多样性。开发适于Psa3群体分型的MLVA(multilocus variable-number tandem-repeat analysis)技术是探索中国Psa3起源与流行学特性的基础。本研究对7个Psa3菌株进行了全基因组测序,结合已公布的86个全基因组数据,进行比较分析发现,中国Psa3至少存在7个亚群;在各亚群间存在多态性的24个串联重复序列中,其中10个可以通过琼脂糖凝胶电泳区分开且变异指数合适,据此建立了适于Psa3的MLVA技术。采用该技术对分别来自贵州和陕西的62和9个Psa3菌株进行群体分型,分型结果与全基因组分析高度一致,证明该MLVA体系分型准确。MLVA分型结果表明:贵州主产区修文县Psa3有3个MLVA群体,其中亚群4的组内分化明显,代表最早发生的群体;而亚群 1和3的结构单一,且多在新果园发现,是新传入群体。总之,本研究建立了一套可用于Psa3群体分型的MLVA技术,将有助于解析中国各猕猴桃产区Psa3群体结构,以及探索中国Psa3的起源、传播和流行学特征。     

樱桃番茄抗青枯病砧木新品种海茄砧1 号的选育

海茄砧1 号是以野生茄子自交系HZ09-5 为母本,以从越南引进的茄子品种自交系HZ10-2 为父本育成的高抗青枯 病樱桃番茄砧木品种。植株生长势较强,第1 雌花节位约为第7 节,花为紫色,果实卵圆形,青熟果淡绿紫色或淡绿色,果 萼绿色,果长7～9 cm,果宽4～6 cm,单果质量为50～60 g,种子千粒重为3.2 g 左右,种皮浅黄色,高抗青枯病。海茄砧 1 号与樱桃番茄的嫁接亲和性好,共生性强,嫁接苗成活率高。嫁接后的樱桃番茄果萼开展,果面有光泽,可明显改善果实 VC、可溶性固形物和可滴定酸含量等品质,提高产量。适宜华南地区樱桃番茄的嫁接栽培。