基于物联网的远程温室视觉监控系统设计与实现

在当前智慧农业的大环境下,农作物生长过程的识别与监控问题一直是一项具有挑战性的任务,基于此提出一种基于物联网的远程温室视觉监控系统,系统通过LoRa无线通信技术监测温室内的温湿度、光照强度等环境参数,能够及时监测到农作物的生长状况,并实现自动通风、自动补光等功能。在PC端的Qt上位机实时监测温室内的环境信息并控制环境参数,通过OV9726摄像头对农作物进行监测,所获得的生长状态信息传输到S3C6410集中控制模块进行处理,结合克隆选择算法和朴素贝叶斯分类器对叶片进行识别处理。本系统采用LoRa模块进行自组网来实现环境监测,将Linux操作系统移植到集中控制模块,为视觉系统软硬件平台的搭建做准备工作,所使用的组合算法能够使得农作物叶片识别率达到95.3%,识别时间达到8.4 ms,对于叶片识别精度等方面有着明显的提升,经过实验充分验证本系统所使用的设备与算法的有效性。     

Comparison of selection methods among and within full-sibling progenies in Urochloa humidicola

Hybridization in the Urochloa humidicola breeding programme allowed to explore the genetic variability of the apomictic sources and, thus, to obtain new sexual and apomictic parents with compatible ploidy and/or superior progenies. However, given the high variability arising from crosses, there is a need to adopt efficient selection strategies among and within progenies. The aim of this study was to compare the selection methods among U. humidicola progenies with (t-BLUP) and without (BLUP) the weighting based on prediction error and subsequent selection within progenies by individual simulated (BLUP_IS) or optimal individual BLUP. We evaluated seventy-one U. humidicola full-sib progenies from biparental crosses between nine sexual and ten apomictic parents. The experiment was set up in an incomplete block design with 64 blocks of 15 plots each, consisting of individual plants. Seven consecutive cuts were made and the traits total dry-matter, leaf dry-matter and regrowth scores were measured. Genetic variance was expressive for all traits. The selection procedure among progenies of U. humidicula based on t-BLUP proved to be more advantageous regarding the use of BLUP not weighted by the prediction error, resulting in higher selection gains, taking as reference the optimal procedure of the individual BLUP. Furthermore, the use of BLUP_IS allowed an optimized selection of hybrids, allowing the breeder to explore with variable selection intensity the genetic variability within the selected full-sib progenies based on relative genetic merit.     

Development and identification of glyphosate-tolerant transgenic soybean via direct selection with glyphosate

Glyphosate-tolerant soybean is the most widely planted genetically modified crop worldwide. However, soybean remains recalcitrant to routine transformation because of the low infection efficiency of Agrobacterium to soybean and lack of useful selectable markers. In this study, several Agrobacterium strains and cell densities were compared by transient expression of the GUS gene. The results showed that Agrobacterium strain Ag10 at cell densities of OD_(600) of 0.6–0.9 yielded the highest infection efficiency in Agrobacterium-mediated soybean cotyledonary node transformation system. Meanwhile, a simple and rapid method was developed for identification of glyphosate tolerance in putative T_0 transgenic plants, consisting of spotting plantlets with 1 μL Roundup~?. The whole cycle of genetic transformation could be shortened to about 3 mon by highly efficient selection with glyphosate during the transformation process and application of the spot assay in putative T_0 transgenic plantlets. The transformation frequency ranged from 2.9 to 5.6%. This study provides an improved protocol for development and identification of glyphosate-tolerant transgenic soybeans.     

基于主要表型性状的不同采集地斑茅种质资源遗传多样性分析

为提高斑茅种质资源利用效率,本研究对来自不同地区的76份斑茅种质资源的株高、茎径、节间长、叶长、叶宽、锤度6个表型性状进行遗传多样性分析。结果表明,来自不同地区的斑茅,6个表型性状平均变异系数在14.6%~53.4%之间,其中株高和节间长的变异系数相对较高,分别为53.4%和37.7%;锤度和叶长的变异系数相对较低,分别为19.1%和14.6%。株高、茎径、叶宽、叶长、节间长之间表现为极显著正相关,其中株高与节间长的相关系数最大,为0.818;锤度与株高、节间长呈负相关,相关系数分别为-0.232和-0.263。主成分分析表明,前2个主成分方差累计贡献率高达72.58%,其中第1主成分方差贡献率达到51.21%,第2主成分贡献率为21.37%。采用聚类分析方法,不同的种质资源被分为8大类群,第Ⅴ和Ⅵ类群的种质综合性状表现最好,这2个类群是优良的斑茅种质资源,可在甘蔗育种中加以挖掘利用。     

干旱胁迫下玉米自交系抗旱性评价及筛选

以39份玉米自交系为材料,2017—2018年在甘肃省张掖市设置田间自然抗旱鉴定试验,筛选抗旱鉴定指标,综合评价玉米自交系的抗旱性。结果表明：在干旱胁迫下,39份玉米自交系的粉丝间隔时间延长了0~3 d,株高、穗位高、穗长、穗粗、穗干重、籽粒干重、出籽率及百粒重均降低,其中,穗干重、籽粒干重和出籽率3个指标分别为正常灌水处理的81.5%、79%和88.5%。穗干重、籽粒干重和出籽率与平均抗旱系数呈显著正相关,可作为玉米自交系抗旱鉴定的主要指标。利用加权抗旱系数法综合评价筛选出强抗旱玉米自交系10份,其中自交系E28、DH351、陇1222、浚92-8和黄早四,抗旱性达到极强。本研究所筛选到的抗旱自交系可在选育抗旱新品种中加强利用。     

海氏桨角蚜小蜂的多次交配行为及繁殖效益

海氏桨角蚜小蜂Eretmocerus hayati是烟粉虱Bemisia tabaci的优势寄生蜂,了解寄生蜂的交配行为有利于完善其规模化繁殖技术。通过对海氏桨角蚜小蜂的首次交配及再次交配、配偶选择等行为学观察,以及多次交配对雌蜂繁殖量影响的生物学试验,明确了该蜂的交配过程包括求偶、交尾前期、交尾和交尾后期;雌蜂在整个生活史中未观察到再次交配;雄蜂可在首次交配后迅速进行再次交配,首次交配后1 h内的再次交配率为83.3%,62.5%的个体可在2 h内完成第3次交配,再次交配的行为持续时间显著低于首次交配;雄蜂的交配次数对自身寿命及其配偶的寄生量无显著影响;此外,在配偶选择中,处女蜂倾向于接受有交配经历的雄蜂,多头雄蜂间存在竞争行为进而干扰交配成功率。     

油菜角果数量及关键表型参数的自动化检测方法研究

为有效替代人工方式考种油菜、观测角果,研究了一种用于测量批量角果的数量和关键表型参数的自动化检测方法。设计了角果散铺和图像采集装置,利用拨动加振动的方式将堆积角果均匀散开并拍摄视频;使用二维码作为标记块,以有效地提取关键帧并拼接为包含全部角果的整幅图像;提出了基于凹点提取与匹配的图像分割方法,分割各种形态下的重叠角果,准确率达到98%以上。在关键表型参数测量中,利用了最大类间方差法以判断角果的正置或侧置姿态,以此估计角果横切面的近似椭圆长短轴,再计算角果的长度、表面积和体积。实验结果表明该方法具有很好的检测精度,对不同品种的油菜适应性较好,长度、表面积和体积的估计误差分别不大于2.9%、4.8%和5.0%。该方法可以有效替代人工方式的油菜考种,为相关农业科研领域提供基础数据。     

云南籽粒苋种质资源的表型多样性分析

为了系统分析云南籽粒苋种质资源的表型遗传多样性。采用遗传多样性指数、主成分分析、相关分析和聚类分析对104份云南籽粒苋种质资源的30个表型性状进行研究。结果表明,遗传多样性指数最高的质量性状和数量性状分别是主花序形状(1.68)和主花序长度(2.07)。前10个主成分累计贡献率达到73.944%,单株鲜体重与第3、第6、第9主成分极显著正相关,单株粒重与第9主成分极显著正相关。聚类分析将104份种质划分为5类,第Ⅰ类群可为间套种亲本材料,第Ⅱ和Ⅲ类群可为大粒亲本材料,第Ⅳ类群可为优质饲用亲本材料,第Ⅴ类群可为观赏类亲本材料。云南籽粒苋种质资源表型性状具有丰富的遗传多样性,有较大的开发利用潜力。     

适宜山东菏泽地区种植的全株青贮玉米品种筛选试验

山东省菏泽市及周边地区玉米种植广泛,全株玉米青贮用于养殖牛羊越来越多,为选择出高产优质全株青贮玉米品种,采取随机区组设计,从多个玉米品种中选择7个进行种植试验,对各品种收获期、株高、鲜重、干重、粗蛋白质含量等生产性能和营养指标进行测定。从筛选试验结果来看,渝青386号植株高大、双果穗多、果穗饱满,抗逆性好,可消化营养物质含量高,干物质产量达到18402.67 kg·hm^-2,收割时粗蛋白质含量为8.59%,适合菏泽市及周边地区青贮玉米种植。玉米品种奥玉5102号、先禾518号和大京九4059号也相对较好。     

H9N2禽流感病毒全基因组密码子使用偏好性及影响因素分析

【目的】探究H9N2禽流感病毒(AIV)全基因组的密码子使用偏好性及影响因素。【方法】选取2010—2018年国内H9N2 AIV流行毒株的全基因组为研究对象,分析其碱基组成特性、最优密码子、密码子使用偏好性的影响因素以及病毒对宿主密码子使用模式的适应性。【结果】H9N2 AIV的全基因组中AU含量高于GC。大部分最优密码子以A或U结尾,有效密码子数(ENC)平均值为52.86,提示存在密码子使用偏好性但偏好性较低。密码子使用偏好性主要受到突变压力和自然选择的共同作用,其中自然选择(所占比例为61.79%～76.15%)作用大于突变压力(所占比例为23.85%～38.21%)。H9N2 AIV对人Homo sapiens的密码子适应指数平均值为0.739～0.741,提示H9N2AIV禽流感病毒可能已适应人类的密码子使用模式。【结论】本研究为H9N2 AIV的基因进化分析、已有疫苗的密码子优化和新型疫苗(密码子去优化疫苗)研制提供了理论依据。