浙江农业学报

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2023年第35卷第9期目次

2023, 35(9): 0.

摘要 ( 89 )

PDF(3661KB) ( 271 )

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小麦HP基因家族鉴定和分析

娄渊根, 李闯, 李晶晶, 邢国珍, 路亚南, 郑文明

2023, 35(9): 2023-2032. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221279

摘要 ( 252 )

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PDF(8009KB) ( 554 )

组氨酸磷酸转运蛋白HP(histidine phosphotransfer proteins)在植物的生长发育调控及逆境胁迫应答中发挥重要作用。为理解HP基因在小麦基因组中的进化特征和功能,研究通过生物信息学分析鉴定普通小麦的HP基因家族成员,对其理化性质、进化特征、基因结构、顺式作用元件以及在逆境胁迫条件下的表达模式进行了分析。结果表明,在小麦基因组鉴定到31个HP基因,编码蛋白质序列包括116~200 个氨基酸。通过和其他植物的HP蛋白比较以及对蛋白结构、基因结构和基序的分析,显示小麦HP家族基因序列具有保守性。顺式作用元件预测表明,HP基因具有光、植物激素、干旱、低温等非生物胁迫响应相关的启动子调控元件。热图分析表明,HP基因在应答非生物胁迫中表达模式存在多样性;qRT-PCR分析表明,TaHP5-6B基因在低磷胁迫下受到强烈的诱导表达。综上所述,小麦全基因组鉴定的HP家族基因是非生物胁迫响应的重要基因资源。

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115份花生种质资源农艺与品质性状鉴评及分析

张小利, 朱灵龙, 李付振, 唐秀梅, 夏友霖, 游宇, 钟瑞春

2023, 35(9): 2033-2044. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221204

摘要 ( 276 )

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PDF(1500KB) ( 533 )

为了解花生种质资源遗传多样性,提高花生种质资源利用效率,以收集的115份花生种质资源为材料,通过变异系数、Simpson多样性指数、相关性分析、主成分分析、聚类分析对19个农艺和品质性状进行了鉴定评价。结果表明:19个性状变异系数的变化范围为4.21%~43.42%,主茎高、总分枝数、单株荚果数和单株生产力4个性状变异丰富,播种至开花天数、种子宽度、出仁率、蛋白质含量和粗脂肪含量5个性状较稳定;19个性状多样性指数变化范围为1.78~2.09,其中亚油酸含量多样性指数最小,种子宽度多样性指数最大;相关性分析发现单株生产力与单株荚果数、百果重、百仁重、荚果宽度和种子宽度呈极显著正相关;主成分分析将19个性状归为5个主成分,累积贡献率为77.142%,可综合概括19个表型性状的大部分信息。聚类分析将115份花生种质资源分为3个类群,第Ⅰ类群为大果资源,综合性状表现优良,可作为优质亲本加以利用。筛选出68份高粗脂肪含量、27份高蛋白质含量和6份高蔗糖含量的特异种质,可作为花生品质育种的优质亲本利用。

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不同栽培模式对灵芝菌株农艺性状及活性成分积累的影响

李学龙, 李超, 李跃, 刘国丽, 张鹏, 张敏

2023, 35(9): 2045-2055. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221254

摘要 ( 265 )

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PDF(1086KB) ( 477 )

探究段木栽培模式及代料栽培模式对不同灵芝菌株主要农艺性状及活性成分积累的影响,以确定灵芝子实体优质高效栽培模式。分别以段木及代料(木屑、麦麸、石膏)为栽培原料,比较两种不同栽培模式下,不同灵芝菌株菌丝平均生长速度、菌丝长势、菌丝长满菌袋时间、菌丝特征以及灵芝子实体单重、菌柄长度、菌柄直径、菌盖直径、菌盖厚度、生物学效率等主要农艺性状。采用药典及国标方法检测灵芝子实体三萜及甾醇、多糖、蛋白质、16种氨基酸含量,比较不同栽培模式对灵芝子实体主要活性成分积累的影响。研究结果表明,6个供试灵芝菌株在不同栽培模式下,菌丝平均生长速度、菌丝长势、菌丝长满菌袋时间、菌丝特征均存在一定差异。不同栽培模式下供试灵芝菌株子实体质量、菌柄长度、菌柄直径、菌盖直径、菌盖厚度、生物学效率等主要农艺性状差异较大,段木栽培模式下灵芝菌株CZ22子实体质量最大(117.15 g),生物学效率最高(7.54%),代料栽培模式下灵芝菌株CZ22子实体质量最大(40.58 g),生物学效率最高(9.02%)。不同栽培模式下相同灵芝菌株子实体三萜及甾醇、多糖含量存在一定差异,代料栽培模式下灵芝菌株CZ27子实体中三萜及甾醇含量最高(1.14%),代料栽培模式下灵芝菌株CZ25多糖含量(1.36%)最高,而蛋白质、16种氨基酸总含量及各氨基酸含量差异较大。灵芝代料栽培模式与段木栽培模式相比,具有生物学效率高、子实体产量大、生物活性成分含量丰富等优势,为灵芝高效栽培提供理论依据。

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基于RNA测序技术鉴定和分析绵羊毛囊发育相关的可变剪接事件

袁晓春, 王翊帆, 王雅艳, 孙昊然, 孟科, 李新海

2023, 35(9): 2056-2067. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221409

摘要 ( 165 )

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可变剪接是调控动植物体内蛋白质多样性和遗传多样性的重要分子机制。为鉴定和分析杜泊羊毛囊发育过程中的可变剪接,分别于2019年9月(生长旺期,S1)、2020年1月(休止期,羊毛停止生长,S2)、2020年3月(生长初期,新羊毛生长导致旧羊毛脱落,S3)对杜泊成年母羊体侧中部皮肤组织取样,利用Illumina HiSeqTM 4000测序平台对样品进行转录组测序。利用rMATS软件鉴定样品中的可变剪接事件和差异剪接基因,在3组样品中共鉴定出128 033个可变剪接事件,其中外显子跳跃的比例最高,约占75.69%,内含子保留比例最少,约占2.03%。在S1vs S2、S1vs S3和S2vs S3中共筛选到3 448个显著(P<0.05)的差异剪接基因。GO(gene ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)功能富集分析显示,差异剪接基因显著富集在血管内皮生长因子(VEGF)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、PI3K-Akt信号通路、Rap1(RAS-related protein 1)信号通路、Hippo信号通路、神经营养因子信号通路等与毛囊发育密切相关的通路上,表明筛选到的差异剪接基因在杜泊羊毛囊发育过程中发挥重要作用。并进一步筛选出可能参与绵羊毛囊发育相关的关键基因(SMAD2、FGFR2、BMP4、BCL2等)。本研究通过分析杜泊羊毛囊发育过程中的AS事件,揭示绵羊毛囊发育和羊毛呈周期性循环过程中相关遗传调控机制,研究结果可以为后续开展绵羊毛囊发育与羊毛生长呈周期性变化中发育相关基因功能分析与挖掘提供理论基础。

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基于细菌全基因组的大口黑鲈源维氏气单胞菌AV040株致病性与耐药性解析

邹文腾, 刘振红, 杨靖璇, 陆阳阳, 彭开松

2023, 35(9): 2068-2078. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221113

摘要 ( 169 )

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2021年7月安徽某养殖场的大口黑鲈(Micropterus salmoides)苗在下塘期发生了爆发性死亡。在排除寄生虫和病毒感染后,从患鱼脾脏和肾脏分离到多株细菌,经鉴定,血平板单菌落β-溶血试验和回归感染筛选出一株致病力较强的维氏气单胞菌(Aeromonas veronii)AV040株。AV040全基因组测序(GenBank ID:CP095841)显示,253个编码序列为毒力基因,其中编码的黏附(adherence)分子156个、分泌系统(secretion system)85个、毒素(toxin)12个。腹腔注射AV040株对大口黑鲈(约10 g)和昆明白小鼠(约20 g)的半数致死浓度(median lethal dose, LD₅₀)分别为6.53×10⁶ CFU·g^-1和2.97×10⁷ CFU·g^-1;受染大口黑鲈表现为胸鳍、腹鳍、肛门、肝胰腺、脾脏和幽门垂出血;受染小鼠表现为蜷缩、眯眼和颤抖,肝脏和肠道出血。AV040全基因组中有5个耐药基因,并采用K-B药敏试验进行表型验证。其中OXA-912和cphA3与碳青霉烯类(carbapenem)的耐药性有关,对碳青霉烯类(carbapenems)的亚胺培南耐药;rsmA和adeF与氨基糖苷类(aminoglycosides)、喹诺酮类(quinolones)和四环素类(tetracyclines)的耐药性有关,对氨基糖苷类的庆大霉素、卡那霉素、新霉素和丁胺卡那,喹诺酮类的诺氟沙星、恩诺沙星、环丙沙星和氧氟沙星,四环素类的多西环素和四环素敏感和中介;EF-Tu突变体与利福霉素类(rifamycin)的耐药性有关,对利福霉素类的利福平耐药。AV040株基因组中未检测出耐药基因,但表型为耐药的抗生素,包括林可酰胺类的克林霉素和林可霉素、硝基咪唑类的甲硝唑、甲氧苄啶类的甲氧苄啶、青霉素类的青霉素G和氨苄西林。本研究以全基因组测序为基础,解析了AV040株致病性和耐药性的表型与基因型间的复杂关系,加深了对大口黑鲈源维氏气单胞菌病原学的理解。

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雌雄红螯螯虾染色体核型比较分析

刘芳芳, 陈红林, 刘峰, 许晓军, 黄福勇, 楼宝, 钱豪杰

2023, 35(9): 2079-2089. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221534

摘要 ( 207 )

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为获得精确的染色体数目、臂长信息等数据来辅助红螯螯虾(Cherax quadricarinatus)染色体水平的基因组组装,同时也为深入了解其细胞遗传学特征,特对雌、雄红螯螯虾的染色体核型差异进行分析。以红螯螯虾肝胰腺和精巢组织为材料,筛选秋水仙素最佳作用时长,采用低渗和空气干燥的方法制备染色体标本,分别从雌雄红螯螯虾的肝胰腺组织中获得有丝分裂相,从精巢组织中获得减数分裂相。共统计36个雌、雄个体有丝分裂相的染色体数目和36个雄虾减数分裂相的二价体数目。结果表明:雌、雄红螯螯虾染色体数目出现频率最高的均为200,分别占39.3%、50.0%,二价体数目出现频率最高的为100,占50%。从中选取染色体形态清晰、着丝粒可识别的有丝分裂中期相进行核型分析,发现雌、雄红螯螯虾染色体在核型分组上的结果一致,核型公式为n=100=36(m)+33(sm)+14(st)+17(t),未发现异型染色体。独立样本t检验结果显示,雌、雄红螯螯虾的各组型染色体长度和染色体臂比无显著差异(P>0.05)。本研究首次比较了雌、雄红螯螯虾染色体核型数据,丰富了红螯螯虾细胞遗传学基础研究和十足目动物染色体核型信息,为其遗传育种工作提供了基础数据,为红螯螯虾染色体水平的基因组组装提供了可靠的参考数据。

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大白菜番茄红素β-环化酶基因BrLCYB的鉴定与功能分析

李必元, 岳智臣, 赵彦婷, 雷娟利, 胡齐赞, 陶鹏

2023, 35(9): 2090-2096. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221285

摘要 ( 161 )

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PDF(2246KB) ( 549 )

本研究从大白菜中克隆了唯一的番茄红素β-环化酶基因(BrLCYB),编码序列长度为1 482 bp,BrLCYB只在5 'UTR所对应的基因序列中存在一个内含子,导致其转录后形成2种类型的转录本(BrLCYB-1和BrLCYB-2),其中BrLCYB-1类型占98.26%。BrLCYB广泛表达在多种器官中和整个胚胎发育阶段,其中在花和成熟胚胎中有着较高的表达。系统进化树显示,高等植物的LCYB起源于蓝藻,LCYB基因在进化过程中出现了内含子获得和内含子丢失事件,最终在高等植物的编码序列中丢失全部内含子。BrLCYB蛋白包含番茄红素β-环化酶结构域,为了进一步验证BrLCYB的功能,构建了pET-BrLCYB原核表达载体。pACCRT-EIB和pET-BrLCYB共转化到大肠埃希菌中,可使得大肠埃希菌富集橙黄色的β-胡萝卜素,证明大白菜BrLCYB具有番茄红素β-环化酶的催化功能。

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甜菜碱对高温胁迫下茄子幼苗生理特性的影响

高晓萍, 张婧, 牛天航, 刘阳, 常有麟, 刘思恬, 颉建明

2023, 35(9): 2097-2108. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221258

摘要 ( 194 )

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PDF(2479KB) ( 508 )

为探究外源甜菜碱对茄子高温胁迫伤害的缓解作用,以茄子品种新娘为材料,幼苗四叶一心时叶面喷施0(CK)、20(T1)、40(T2)和60 mmol·L^-1(T3)甜菜碱,连续喷施3 d。在气候箱40 ℃高温胁迫48 h后,测定幼苗生物量积累、光合特性、卡尔文循环关键酶与抗氧化酶活性的变化。结果表明:喷施不同浓度的甜菜碱均可不同程度缓解高温胁迫下茄子幼苗的生长,其中以40 mmol·L^-1处理缓解的效果最为明显。与CK相比,T2处理幼苗株高、鲜重、根长、根表面积、根体积与根尖数均显著(P<0.05)提高,分别提高32.97%、34.17%、19.47%、16.55%、32.20%和25.29%;T2处理显著提高了叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量;同时,显著提高叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与蒸腾速率(T_r),分别提高51.26%、40.24%和49.86%,并显著提高果糖1,6二磷酸酶(FBPase)、果糖1,6二磷酸醛缩酶(FBA)、3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)与转酮醇酶(TK)等卡尔文循环相关酶活性,以及光系统Ⅱ的实际光化学效率。T2处理显著提高了叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和脯氨酸(Pro)含量,分别提高35.62%、109.65%、72.99%和58.13%,显著降低了丙二醛(MDA)含量。40 mmol·L^-1的甜菜碱能够减轻高温胁迫下茄子幼苗叶片叶绿素的降解,维持光合碳循环酶活性,促进光合作用,提高叶片抗氧化能力,减轻细胞膜伤害,进而促进高温胁迫下茄子幼苗的生长。

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基于优化植被指数组合的多品种辣椒叶片叶绿素数值估测

王宇, 汪泓, 肖玖军, 李可相, 邢丹, 张永亮, 陈阳, 张蓝月

2023, 35(9): 2109-2120. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221456

摘要 ( 204 )

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叶片叶绿素与植被生长状况息息相关,SPAD值能够反映作物叶片叶绿素含量,不同品种辣椒外形和生理生态参数具有明显差异,因此,准确、快速地估算SPAD值具有重要意义。以4个不同品种辣椒为研究对象,测量其SPAD值,对原始光谱进行倒数、对数、倒数对数、一阶微分和二阶微分变换,通过将变换光谱替换原始光谱来优化植被指数,对比优化植被指数和经典植被指数搭建模型的差异,最终得到不同品种辣椒SPAD值和高光谱之间的关系,寻找SPAD值的最优反演模型。结果表明:不同品种辣椒冠层光谱特性存在差异;辣椒叶片建模集、验证集和全样本SPAD值的变化趋势均为线椒大于朝天椒;基于倒数对数光谱优化的植被指数除了CI_{red edge}外,其余植被指数的相关系数均高于经典植被指数;基于lg1/R-VI搭建的随机森林模型无论是建模集还是验证集精度均较好,适合于不同品种辣椒SPAD值的估算,其中全样本模型测试集决定系数(R²)为0.83,平均绝对误差(MAD)为1.90,验证集R²和MAD分别为0.45和1.26。

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三唑和甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的复配制剂登记现状分析

王祥云, 王卢燕, 张昌朋, 李艳杰, 赵学平, 蒋金花

2023, 35(9): 2121-2129. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20220917

摘要 ( 221 )

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为明确三唑和甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的复配制剂登记现状,通过中国农药信息网对三唑类杀菌剂和甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的登记信息进行统计分析,并根据登记数量选出13种复配制剂进一步分析其在剂型、毒性、施用方式、登记作物、防治对象上的差异。结果发现:登记剂型种类共10种,占比最高的4种剂型分别为悬浮剂、水分散粒剂、可湿性粉剂、乳油;毒性上,大部分剂型为低毒,占比高达92.0%;施用方式上,以喷雾为主;作物-防治对象中,苯醚甲环唑·嘧菌酯登记作物范围最广,戊唑醇·肟菌酯防治对象种类最多。结果总结分析了三唑和甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂复配组合的特点,为进一步研发其环境友好复配剂型提供数据参考。

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农药水解半衰期的pH值敏感性评价

李辉, 胡文兰, 张志恒

2023, 35(9): 2130-2148. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221205

摘要 ( 177 )

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PDF(1398KB) ( 318 )

为了量化环境pH值变化对农药半衰期的影响程度,基于不同环境pH值下的农药半衰期数据,建立了农药半衰期的pH值敏感性指数评价方法,并根据指数大小将敏感性分为3A、2A、1A、0、1B、2B和3B共7个等级。利用该方法对305种农药水解半衰期进行的评价结果:pH值敏感性指数在-1.67~3.31,指数平均值为0.50,指数绝对值平均值为0.60。多数农药的水解半衰期pH值敏感性指数为正值,在环境pH值提高时会促进水解。其中氨基甲酸酯类、二苯醚类和芳氧苯氧丙酸酯类除草剂,氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类杀虫剂,二甲酰亚胺类和苯并咪唑类杀菌剂尤为显著。而三嗪类和磺酰脲类除草剂则比较独特,总体上有随着pH值的降低水解加快的趋势。农药半衰期的pH值敏感性指数,能直观地反映环境pH值变化对农药半衰期的影响程度。

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木醋液对几种植物病原真菌的抑菌活性与作用机制

李彦湘, 丁德东, 何静, 张金花, 赵吉桃, 赵倩, 候彩霞, 朱珠

2023, 35(9): 2149-2159. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221348

摘要 ( 192 )

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为探究木醋液在植物病害生物防治中的实际应用及其对病原菌的作用机制,试验通过测定菌落生长直径和半数有效浓度(EC₅₀值)评价木醋液对几种供试植物病原真菌的抑菌活性。考察木醋液对供试敏感菌株孢子萌发、菌丝干重、细胞膜通透性、细胞壁完整性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、还原性糖含量和腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)含量等指标的影响,结合电镜观察菌体超微结构变化揭示其作用机制。结果表明:木醋液对7种供试植物病原真菌均具一定的抑制效果,对黄色镰刀菌(Fusarium culmorum)的抑菌作用表现最为显著,其EC₅₀值为4.98 μL·mL^-1,在5.5 μL·mL^-1时,木醋液对其孢子萌发和生物量抑制率分别达90.09%和95.22%。经木醋液处理后,F. culmorum的细胞结构遭到破坏,其菌丝细胞壁变薄且不完整,细胞器结构紊乱,细胞膜通透性增加;菌丝体碱性磷酸酶活性、可溶性糖含量、还原性糖含量、可溶性蛋白含量和ATP含量显著降低;碘化丙啶染色孢子后,孢子荧光强度显著增加。以上结果表明,木醋液主要通过破坏真菌细胞结构、扰乱菌体物质代谢和能量代谢来实现其抑菌效果。

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梨火疫病防治用药对意大利蜜蜂的急性毒性与风险评价

班学, 马翔宇, 张飞鹏, 张王斌

2023, 35(9): 2160-2168. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221158

摘要 ( 157 )

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PDF(1709KB) ( 368 )

为明确梨火疫病防治用药对意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)的生态风险,参照GB/T 31270.10—2014《化学农药环境安全评价试验准则第10部分:蜜蜂急性毒性试验》在室内采用连续摄入法和接触法测定7种杀菌剂对意大利蜜蜂的急性毒性,并引入危害熵值(HQ)就其生态风险作初步评价。急性毒性试验结果表明,45%中生菌素原药、85%春雷霉素原药和4%春雷霉素水剂对意大利蜜蜂的48 h致死中浓度(LC₅₀,以有效成分计,下同)和半致死剂量(LD₅₀,以单只蜜蜂、有效成分计,下同)分别为208、253、247 mg·L^-1和412、2 434、223 μg,毒性等级为低毒;0.3%四霉素水剂对意大利蜜蜂的48 h LC₅₀和LD₅₀分别为45 mg·L^-1和2.86 μg,毒性等级为中毒;3%中生菌素可溶液剂、3%噻霉酮微乳剂和47%春雷·王铜可湿性粉剂对意大利蜜蜂的48 h LC₅₀分别为110、65、107 mg·L^-1,48 h LD₅₀分别为193、22、480 μg,判定其急性经口毒性为中毒、急性接触毒性为低毒。风险评价结果表明,3%噻霉酮微乳剂和0.3%四霉素水剂的HQ分别为75.0、340.9,属于中风险;3%中生菌素可溶液剂、4%春雷霉素水剂和47%春雷·王铜可湿性粉剂的HQ分别为8.5、5.3、3.1,属于低风险。因此,库尔勒香梨生产中可优先选择中生菌素、春雷霉素、春雷·王铜这3种低风险农药来防治梨火疫病。当施用噻霉酮、四霉素时,应采取相关措施降低其对蜜蜂的毒性风险。

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玫烟色棒束孢转录组测序及潜在致病相关基因分析

谢梅琼, 王龙江, 何余容, 吕利华

2023, 35(9): 2169-2180. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221707

摘要 ( 153 )

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本研究利用Illumina HiSeq高通量无参转录组测序对玫烟色棒束孢IFCF01菌株进行测序及分析,探讨玫烟色棒束孢转录组基因的表达特征,为该菌基因功能研究提供基础数据。转录组测序共获得540 896 444条序列片段。组装后共获得 36 466 条基因序列集合,总长度为34 551 468 bp,平均长度947 bp。功能注释结果显示,共有22 741个基因在Nr、GO、COG、KEGG等6大数据库被注释,占总数的62.36%。在Nr数据库中共有21 737条基因得到注释,其中注释到球孢白僵菌的数量最多,为44.3%。共有10 888个基因注释到COG数据库的25个功能类别,匹配上4 060个基因序列。GO注释结果显示,共有9 617个基因得到注释,分布在生物过程、分子功能、细胞组分3大类功能模块的49个亚类。共有14 364个基因在KEGG数据库得到注释,涉及108个KEGG代谢途径。利用病原菌和寄主互作数据库,共鉴定到86条玫烟色棒束孢潜在致病相关的基因。对基因序列进行简单重复序列(SSR)位点检测共获得8 572个SSR位点,发生频率为18.18%。本研究结果可为玫烟色棒束孢基因资源挖掘、功能基因研究及SSR分子标记奠定基础。

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一种基于开放气室的土壤呼吸监测装置

谷恪忱, 姜俊杰, 潘辰昕, 孙麒淞, 尹文杰, 胡军国

2023, 35(9): 2181-2191. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221470

摘要 ( 191 )

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针对传统开放气室需要将气体取样至红外气体分析仪(IRGA)测量CO₂浓度的不便,设计了一种土壤呼吸监测装置,并提出了补偿气体CO₂浓度不稳定时的修正计算方法。通过计算流体力学仿真分析,将一种小巧、轻便、低成本的非色散红外传感器模块布置于气室内部的合适位置,替代IRGA。控制气体流量为3、4、5 L·min^-1,根据仿真软件获得土壤呼吸速率为0.5、2、5、10 μmol·m^-2·s^-1时气室内的CO₂体积分数场。以气室底面中心点为原点建立笛卡尔坐标系,结合传感器模块尺寸分析,发现对于所述气室,由点(-0.046 5,0.071 7, 0.209 0)(单位为m)为球心、直径0.05 m确定的球形区域内,测量CO₂浓度计算土壤呼吸速率的平均误差不超过15%。将布置传感器后的装置与LI-8100开路式土壤碳通量测量系统,以及自制的密闭气室进行实地对比测验,平均误差为10.8%,与仿真分析结果一致。

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化肥有机肥配施对土壤性质、樱桃果实品质和产量的影响

岳宗伟, 李嘉骁, 孙向阳, 刘国梁, 李素艳, 王晨晨, 查贵超, 魏宁娴

2023, 35(9): 2192-2201. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221052

摘要 ( 206 )

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为明确化肥、有机肥配施比例对土壤理化性质、酶活性,以及樱桃果实品质和产量的影响,在北京市通州区开展田间试验,设置CK(不施肥),以及等氮量条件下配施不同比例有机肥的5个处理,研究不同处理间土壤理化性质、土壤酶活性和果实品质指标、产量的差异。结果显示,与CK和纯施化肥的处理相比,50%(以氮计)化肥+50%有机肥的处理可以显著(P<0.05)提升土壤全氮、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量和脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性,在产量未显著下降的前提下,显著提高果实的维生素C含量和糖酸比,果实品质最好。在当地的樱桃生产中,50%化肥+50%有机肥是推荐的施肥方式。

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毛豆壳生物炭的活化及其对甲萘威的吸附性能

韩静, 朱依婷, 郑驰, 马莉红, 张亚男, 曾秋艳, 刘书亮, 陈姝娟

2023, 35(9): 2202-2211. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20220998

摘要 ( 155 )

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PDF(2034KB) ( 461 )

以KOH为活化剂,优化毛豆壳活化生物炭(A-SBC)的制备条件,研究不同体系对A-SBC吸附甲萘威的影响,分析A-SBC对甲萘威的吸附动力学、热力学特性,以期为实现毛豆壳的资源化利用和控制甲萘威农药的环境污染提供理论依据和技术支撑。结果表明:将毛豆壳在700 ℃、1 h预碳化后,与KOH按1∶2.0的质量比混合,在750 ℃、1.5 h的条件下活化,获得的A-SBC对甲萘威的吸附性能最佳,吸附率达89.63%,吸附容量为113.28 mg·g^-1。与未经活化的毛豆壳生物炭相比,A-SBC的表面凹陷,孔隙密集,有机官能团减少。当体系pH为2.0~6.5时,A-SBC对甲萘威的吸附良好,并在pH值为5.5时吸附容量最大;A-SBC对甲萘威的吸附随温度升高而增多,在离子强度(NaCl)为0.01 mol·L^-1时吸附容量最大。A-SBC对甲萘威的吸附更符合准二级动力学模型,等温吸附曲线更适于用朗缪尔(Langmuir)方程拟合,说明其以化学吸附为主。吸附热力学结果表明,A-SBC对甲萘威的吸附由疏水作用主导,是自发的吸热反应。A-SBC对甲萘威的吸附性能优良,可为去除水体环境中的甲萘威污染提供新途径与新材料。

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beta@壳聚糖保鲜涂层的制备及其对太谷梨枣品质的影响

王诗瑶, 辛镇忠, 王连, 王愈

2023, 35(9): 2212-2221. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221442

摘要 ( 156 )

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PDF(2244KB) ( 360 )

太谷梨枣因成熟期为雨季,采后常伴随开裂、发霉、品质下降等现象,致使其鲜果货架期缩短,商品性下降。为延长太谷梨枣的货架期,制备以beta分子筛为核相,壳聚糖为壳层的类核壳结构保鲜涂层,并探究二者不同配比对太谷梨枣采后品质的影响。通过对梨枣的硬度、失重率、细胞膜通透性、可溶性固形物含量的分析,筛选出beta分子筛与壳聚糖的最佳比例。结果表明:在贮藏70 d后,beta分子筛和壳聚糖质量比为1∶1.5的保鲜涂层处理的太谷梨枣呼吸速率为43.99 mg·kg^-1·h^-1,硬度为4.99 N,与初始相比,硬度保留42%,失重率为2.45%,细胞膜通透性增加了48.67%,可溶性固形物含量下降。由此可见,beta@壳聚糖保鲜涂层在一定程度上能延缓太谷梨枣果实失重率和细胞膜通透性增加的速度,同时抑制硬度、可溶性固形物含量的下降,从而提高果实贮藏品质。

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富有机硒抹茶的化学组成、抗氧化活性及其对DNA损伤的保护作用

李笑, 闫婷玉, 牛丽丽, 翟盼盼, 张华峰, 杨晓华, 彭元金

2023, 35(9): 2222-2232. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221253

摘要 ( 153 )

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PDF(1230KB) ( 482 )

为阐明新型富有机硒抹茶的营养保健作用与物质基础,采用电感耦合等离子体发射光谱仪等测定富有机硒抹茶、普通国产抹茶和进口抹茶样品中必需氨基酸、微量元素等营养素和表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)等活性物质的含量,采用电子鼻等分析3种抹茶的感官特性,检测其重金属含量、农药残留状况,研究其体外抗氧化、抗DNA损伤作用。结果表明:富有机硒抹茶的有机硒含量达到了富有机硒食品标准,其硒多糖、硒蛋白的硒含量高于普通国产抹茶和进口抹茶,还含有较丰富的铁、锌、锶等微量元素。富有机硒抹茶中赖氨酸、缬氨酸、苏氨酸3种必需氨基酸和EGCG的含量显著(P<0.05)高于其他2种抹茶。富有机硒抹茶及其蛋白质、多糖中未检出铅、砷、汞、镉,其相对农药残留量显著(P<0.05)低于其他2种抹茶。富有机硒抹茶的感官特性优于普通国产抹茶和进口抹茶,总还原力、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力、抗DNA损伤作用均强于其他2种抹茶。综上,富有机硒抹茶符合国家食品安全标准,营养价值较高,感官特性较好,具有较强的抗氧化、抗DNA损伤活性。

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轻便自走式采茶机的设计与试验

俞国红, 郑航, 叶云翔, 薛向磊, 傅童

2023, 35(9): 2233-2239. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221118

摘要 ( 257 )

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针对当前双人手抬式采茶机需要配置操作人员数量较多,使用舒适度差等问题,设计了一种适用于丘陵缓坡梯田式茶园的轻便自走式采茶机。分析了整机的结构及工作原理,对履带底盘、采茶升降机构、液压传动系统进行了理论分析和选型计算,开展了田间采茶试验,并对样机进行采茶质量性能测试。试验结果表明,该采茶机工作性能稳定,采下茶叶完整率为81.1%、可制茶率为93.7%、茶叶损失率为0.82%、漏采率为0.77%,各采摘性能指标均在标准范围以内,满足使用要求。

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弱光条件下猪舍清洗目标检测

李颀, 李煜哲

2023, 35(9): 2240-2249. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221447

摘要 ( 130 )

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无人工干预的猪舍清洗可以有效预防猪只感染疾病。针对猪舍场景中光线较弱、特征不明显、存在相互遮挡情况导致对清洗目标的检测准确率低的问题,提出一种改进的YOLOv5算法。在预处理阶段,利用基于双边滤波的Retinex算法提高在弱光条件下对猪舍清洗目标的检测能力;在清洗目标检测过程中,通过在YOLOv5网络的backbone中引入CBAM(convolutional block attention module)注意力机制,使网络学习到猪舍清洗目标更多的有效特征信息;对网络中边框回归损失函数进行改进,采用DIoU-NMS算法筛选出猪舍清洗目标的候选框,提高在部分遮挡情况下清洗目标的检测精度。实验结果表明:在猪舍清洗目标的测试集上改进后的YOLOv5目标检测算法较基准算法准确率提高7.3百分点,召回率提高7.6百分点,平均准确度提高7.1百分点,在弱光条件和目标遮挡情况下鲁棒性更高。研究结果为畜牧智能清洗设备的研发提供了基础。

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基于知识蒸馏和模型剪枝的轻量化模型植物病害识别

刘媛媛, 王定坤, 邬雷, 黄德昌, 朱路

2023, 35(9): 2250-2264. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221193

摘要 ( 178 )

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深度学习为植物病害识别提供了新方法,但是目前大多数深度学习模型的参数众多,难以在存储和计算资源受限的智能手机或嵌入式传感器节点等边缘设备上使用。为此,以植物叶片为研究对象,基于知识蒸馏和模型剪枝方法开展基于轻量化模型的植物病害识别研究。首先,改进ResNet模型,在知识蒸馏中引入一个或多个助教网络训练模型;然后,经过稀疏化训练后,利用模型剪枝获得轻量化的学生网络模型;接着,使用助教网络和学习率倒带重训练该学生网络模型,在减小模型规模的同时保证模型的性能。结果表明:在包含14种植物共38个类别的数据集上,将模型剪枝90%后,模型准确率为97.78%,比原模型提高1.49百分点;在包含5个类别苹果叶的数据集上,将模型剪枝70%后,模型准确率为91.94%,比原模型提高4.85百分点。提出的轻量化模型能够移植在Android平台上并有效运行,可为嵌入式终端精准识别植物病害提供新方案。

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农业自然资源资产监管模式的法经济学分析

张文斐

2023, 35(9): 2265-2274. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221379

摘要 ( 149 )

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基于大部制改革背景,运用法经济学分析范式,对农业自然资源资产的不同监管模式进行供需吻合度与成本效益分析考量。农业自然资源资产的监管模式应以实现供求均衡为目标,使所付成本与所获效益成正比。研究表明:从参与主体来看,多元监管较之于单元监管模式,在法律体系融贯性与法律规范可行性需求方面的供需吻合度更高;从监管形式来看,综合监管较之于分散监管模式,更能以较低的成本获得较大的预期效益。农业自然资源资产多元综合监管的实现,应赋予政府、市场、社会等多元主体共同治理的权利(力),构建社会公众参与机制,以维护社会安全,实现社会效用最大化。

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