基于改进Faster-RCNN模型的粘虫板图像昆虫识别与计数

针对传统机器学习采用人工提取特征方法时,由于人为主观性而影响昆虫识别效果与计数准确性的问题,采用图像特征自动提取方法,将深度学习目标检测模型引入昆虫的识别与计数领域,对Faster-RCNN目标检测模型进行改进:针对昆虫体积小,图像分辨率较低的特点,用网络深度更深,运算量更小的深度残差网络(ResNet50)代替原来的VGG16,以提取更加丰富的特征;针对部分昆虫密集的特点,用Soft-NMS算法代替传统的非极大值抑制(NMS)算法,以减少密集区域的漏检。结果表明:改进后Faster-RCNN模型的检测准确率达到90.7%,较未改进的Faster-RCNN模型提高了4.2%,可以运用于昆虫的分类计数。利用深度学习目标检测模型进行昆虫识别与计数较传统的昆虫识别与计数方法更加方便,能够将昆虫的识别、定位和计数融为一体。     

协同SaaS平台的数据安全模型研究——面向农机数字化设计产业链

齿轮是现代重型拖拉机的重要部件,在拖拉机数字化设计过程中,齿轮的设计是较为繁琐的,并且齿轮的种类较多,不同的种类绘制方法是不同的。为了简化齿轮的设计过程,提高拖拉机齿轮的设计效率,提出了一种基于参数化设计的齿轮设计方案,并将其引入到了农机数字化设计协同SaaS平台中,同时为了保证数据的安全性,设计了数据安全模型。为了验证该方案的可行性,以拖拉机普通齿轮和锥形齿轮的设计为例,对齿轮的设计效率进行了验证,测试结果表明:采用参数化设计方案可以快速地生成普通和锥形齿轮;将参数化设计方法引入到了SaaS协同设计平台中,对数据安全性加密的效率进行了验证,验证结果表明:加密数据和普通数据的存储时间相差不大,从而验证了数据加密的快速性,为协同数字化设计平台的设计提供了较有价值的参考。     

Comparative Analysis of Comprehensive Water Quality Identification Index Method Based on Different Weighting Method北大核心CSCD

【Objective】In order to analyze the water quality distribution characteristics of each water quality monitoring section of Qingshui River in Ningxia, provide a basis for water quality assessment, based on three water quality section monitoring data on Qingshui River in Ningxia from 2014 to 2016. 【Method】Using the method of Principal Component Analysis to select the evaluate data and choose representative water quality indicators to issue Comprehensive Water Quality Identification Index evaluation and combined with 3 weighting methods to do further comparative analysis.【Result】The comprehensive water quality identification index show that the Ershilipu section water quality evaluation results for class II water and remained stable. The Sanying section evaluation results meet the class III water in 2014 and 2015 years, the evaluation results meet class IV water in 2016, It shows that the water quality of this section has a trend of decrease. The Quanyanshan section evaluation results for the class II water and reduced year by year, the water quality has become the trend of further good. 【Conclusion】The three section water quality evaluation using different weighting methods reached the water function zoning requirements, there were some defects in the Standard Multiple Method and the Entropy Weight Method, and the Variation Coefficient Method was more suitable than the other two weighting methods. © 2019 Office of Journal of Irrigation and Drainage, Farmland Irrigation Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences. All rights reserved.     

基于超像素分割的田间小麦穗数统计方法

【目的】 小麦穗数是产量构成的重要因素。通过图像处理技术快速准确地统计小麦穗数,为作物长势监测和产量估测提供重要依据。【方法】 本研究以经氮肥梯度处理后不同长势的小麦为研究对象,首先,通过简单线性迭代聚类算法（simple linear iterative cluster,SLIC）对田间小麦图像进行超像素分割的预处理;提取并分析图像的部分颜色特征参数,选择适宜的颜色特征参数训练分类器;选择准确率最高的分类器对图像进行分类处理,识别麦穗。其次,对麦穗识别结果进行二值化;经腐蚀、膨胀等一系列形态学计算提取麦穗主体并进行区域统计;提取麦穗骨架,检测骨架角点数,结合角点数与区域统计结果计算小麦穗数;最后,通过线性回归分析方法验证了无氮（0）、低氮（1/2常规施氮量）、正常氮（常规施氮量）、高氮（2倍的常规施氮量）4个氮水平麦穗统计结果。【结果】 （1）利用超绿值（E_g）和归一化红绿指数（D_gr）作为分类特征可以有效地识别麦穗、土壤和叶片;（2）相较于直接基于像素进行图像处理,经超像素分割处理后麦穗识别结果更理想,识别出麦穗主体清晰,形态更为完整;（3）经比较,高氮水平下小麦长势较好,穗数统计准确率最高,为94.4%,无氮水平下小麦长势较差,穗数统计准确率最低,仅为81.9%;排除无氮情况后,长势较均匀的氮水平混合样本中麦穗计数准确率达到92.9%,相较于长势差异较大的混合样本准确率提高了8.3%。【结果】 在一般环境下,利用超像素和颜色特征的麦穗自动统计方法可以快速准确地对大田小麦进行穗数计算,长势过弱以及差异过大区域不推荐使用,研究结果为小麦大田估产提供了新的参考。     

甘蔗内生菌分离鉴定及功能多样性研究

为探究甘蔗内生菌多样性组成及相关特性,本研究采用稀释涂板法分离并结合形态观察和分子标记(gyrB,rpoB, ITS, 16S rDNA)进行鉴定。结果表明,从12个栽培品种(系)和5个野生种无性系的根、茎、叶组织中共分离到细菌589株、放线菌34株和真菌46株;细菌中固氮菌有41株,溶磷菌有98株,解钾菌有52株,对黄曲霉和禾谷镰刀菌具有拮抗作用分别有44株和35株。内生细菌分属21个属,其中芽孢杆菌属、伯克氏菌属、肠杆菌属和泛菌属为优势属;内生真菌分属于枝顶孢属、链格孢属、曲霉属、镰刀菌属、枝孢属等17个属,而放线菌仅为链霉菌属。具有潜在植物益生功能的菌株主要集中在芽孢杆菌属、伯克氏菌属、肠杆菌属、假单胞菌属、不动杆菌属、类芽孢杆菌属及泛菌属。本研究显示甘蔗栽培品种(系)和野生种无性系均含有丰富的内生菌资源,且栽培品种(系)所含内生菌在数量和多样性上均高于野生种无性系;12个栽培品种(系)间所分离到的内生细菌大部分相同,但也存在差异。通过初步的功能鉴定,筛选出一些具有应用潜力的益生微生物,为开发相应功能的生物菌剂奠定基础。     

70份小麦品种(系)抗条锈病基因推导及检测

为了给小麦品种的合理布局和小麦条锈病防控提供参考信息,选用我国当前流行的条锈菌混合小种对70份小麦品种(系)进行成株期抗条锈性鉴定,利用基因推导的方法对供试品种(系)所含的基因进行分析,结合系谱信息,并采用分子标记进行已知抗病基因验证。结果表明,对条锈菌混合小种(CYR34、CYR33、CYR32、CYR31、CYR30、CYR29、CYR17和Su-1)表现免疫和近免疫的品种(系)有24份,占供试品种(系)的34.29%;表现高抗和中抗的品种(系)有17份,占24.29%。说明供试小麦品种(系)对当前流行条锈菌混合小种具有良好的成株期抗性,可用于品种布局。基因推导分析结果表明,供试小麦品种(系)中18份携带抗条锈病基因 Yr21,20份含 Yr3,11份含 Yr1,8份含 Yr5,3份含YrSD, 3份含 Yr32,6份含 Yr10,1份(烟836)含有YrSu,1份(金禾9123)含有 Yr26。分子标记检测结果表明,供试小麦品种(系)携带的抗性基因分别为 Yr5(11份)、 Yr9(2份)、 Yr10(9份)、 Yr15(1份)和 Yr26(4份)。由于遗传背景和遗传距离等因素,分子标记检测和基因推导结果不完全一致。     

Influence of rotation system on siderophere-producing microorganism(SPM) in rhizosphere soil of southern China

Soil siderophores are important for crop growth,benefit ferric iron absorption of root,and are affected by cropping patterns.The objective of this study was to evaluate the quantity of siderophores in soil of 2 continuous crop rotation patterns over 30 years in Anren country,China.Quantity and siderophore-producing capability of microorganisms in rice-riceoilseed rape(DDY)rotation and rice-rice(DD)rontinuous cropping rhizosphere soil were tested and analyzed by chrome azurol S method.Isolated strains were used to identify siderophore-producing microorganism(SPM)by PCR amplification and DNA sequencing.Results showed that 9 siderophore-producing bacteria strains were isolated from DDY rhizosphere soil while 7 strains were identified from DD rhizosphere soil.The mean solubility index which representing siderophore-producing capability of strains was 3.05.PCR amplification results indicated that bacterial were the major SPM in soil.This research indicates that crop rotation systems could drive microorganisms to produce siderophores and enrich them in bacterial communities.     

基于转录组金银花AP2基因家族的生物信息学及表达分析

为研究金银花AP2转录因子参与低温的应答机制,本研究基于低温下金银花转录组测序数据,利用在线生物信息学工具对金银花AP2转录因子的理化性质、亚细胞定位、磷酸化位点、蛋白基序以及进化分析进行鉴定和分析;利用实时荧光定量PCR检测3个DREB基因和1个RAV基因在低温胁迫下的表达情况。结果表明,在金银花中共筛选了34个AP2转录因子,不同转录因子之间的理化性质存在差异,表明其在不同的微环境中发挥不同的功能;亚细胞定位结果显示,仅有2个AP2定位于叶绿体,其余均定位于细胞核,符合其作为转录因子调控下游基因的表达特性;所有AP2的磷酸化位点均依次表现为丝氨酸>苏氨酸>酪氨酸;根据AP2中所含有的AP2数量以及序列同源性,可将34个AP2分为四个大类,20个AP2属于ERF亚家族,3个属于DREB亚家族,RAV亚家族仅有1个,其余10个属于AP2亚家族。实时荧光定量PCR检测结果表明,DREB和RAV基因均能响应低温胁迫,且不同低温处理时间的不同组织的表达量存在差异。本研究为阐明金银花AP2转录因子响应低温胁迫的机制奠定了一定的理论基础。     

辣椒BES1基因家族鉴定及表达分析

BES1基因是油菜素内酯信号途径中的关键转录因子。为了解辣椒中BES1基因家族功能,以已测序辣椒CM334为试验材料,根据已公布辣椒基因组数据,本研究利用生物信息学方法对辣椒BES1基因家族进行鉴定,并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和生物非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,辣椒中有9个候选BES1基因,根据BES1基因结构可将其分为ClassⅠ和ClassⅡ 2大类,Class Ⅰ 和 Class Ⅱ 在结构上差异较大。辣椒BES1编码蛋白介于181~713个氨基酸范围内,分子量为20.22~78.23 kDa,等电点介于5.48~9.23。转录组数据分析发现,辣椒BES1基因在辣椒中表达具有差异性。在脱落酸、低温、高温、茉莉酸甲酯和疫病胁迫下CA04g20150和CA12g17430均被诱导上调,表明其在生物和非生物胁迫中发挥作用。本研究结果为进一步探究BES1基因家族调控植物抗逆的分子机制奠定了基础。     

扶桑绵粉蚧虫生真菌 FE-1 菌株的鉴定及其毒力测定

【目的】评价从扶桑绵粉蚧（Phenacoccus solenoposis）僵虫中分离的虫生真菌在害虫生物防治中 的应用潜力,为开发其作为生物防治制剂提供基础。【方法】采用组织分离法,从扶桑绵粉蚧僵虫中分离纯化 虫生真菌菌株,综合培养性状、形态学特性和系统发育树分析,明确其分类学地位;利用扫描电镜技术,探究 菌株对扶桑绵粉蚧的侵染方式,明确其对扶桑绵粉蚧的侵染力;采用浸虫法,室内测定分离菌株对扶桑绵粉蚧 雌成虫的致病力。【结果】从扶桑绵粉蚧僵虫中分离纯化获得一株真菌菌株 FE-1,形态学结果发现菌株 FE-1 在 PDA 培养基培养 5 d 后菌落直径为 50~60 mm,菌落正面为橙白色,分生孢子形态呈两种类型,小型孢子为 长柱形,大型孢子为镰刀型;综合培养性状、形态学特征和系统发育树分析结果鉴定菌株 FE-1 为木贼镰刀菌 （Fusarium equiseti）;扫描电镜结果表明菌株 FE-1 侵染扶桑绵粉蚧的方式主要为分生孢子在表皮处萌发形成芽 管,然后水平生长,并在特定接触表皮处形成膨大的附着孢进入昆虫体腔,明确了菌株 FE-1 对扶桑绵粉蚧侵染 力;室内毒力测定结果表明,菌株 FE-1 对扶桑绵粉蚧雌成虫的致病力随着分生孢子浓度的增大逐渐增强;孢子 浓度为 1×108 CFU/mL 时,LT50 为 3.32 d,接种 7 d 后,扶桑绵粉蚧雌成虫的校正死亡率为 87.50（±1.79）%, LC50 为 1.8×105 CFU/mL。【结论】从扶桑绵粉蚧僵虫中分离纯化获得的木贼镰刀菌菌株 FE-1,其在扶桑绵粉 蚧体壁能形成膨大的附着孢进行侵染,对扶桑绵粉蚧具有一定的侵染力。同时,该菌株在室内对扶桑绵粉蚧雌 成虫有较好的致死效果,极具生防潜力,可为扶桑绵粉蚧的生物防治研究提供优质的原材料。