2024年, 第47卷, 第03期　
刊出日期：2024-05-30

  

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  单细胞分选与测序技术在环境微生物领域的应用及前景

  郭晗玥, 王礼岳, 阮杨, 徐琪程, 凌宁, 沈其荣

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 415-423.

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  随着对环境微生物生态系统认知的深化，对其深入研究的需求持续增加，传统的培养组学和环境DNA测序等研究手段已经难以满足对微生物物种和功能多样性的全面了解。单细胞分选与测序技术为环境微生物研究开创了全新的视角，成为该领域的热点与前沿。单细胞技术将微生物研究的焦点从群落水平深入到个体细胞层面，通过精准分选并测序单个微生物细胞，深入挖掘微生物的种间和种内多样性以及功能特性。本综述介绍单细胞技术在环境微生物研究中的应用，详细论述单细胞分选和基因组扩增的关键过程，并探讨单细胞测序数据解析过程中的生物信息学基本流程，为单细胞分选与测序技术在环境微生物研究中的发展提供借鉴和启示。
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  细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响

  刘艳洁, 赵晓冰, 王枫, 丁静

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 424-434.

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  [目的]本研究旨在解析细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响，为揭示细胞分裂素途径调控植物开花的分子机制奠定基础。[方法]以细胞分裂素受体基因SlHK4的2个纯合突变株系slhk4-4和slhk4-5及野生型(WT)番茄为材料，统计各株系开花时间，并在发芽26 d后取植株茎尖进行石蜡切片显微观察、响应细胞分裂素的荧光信号检测以及转录组测序等分析。[结果]slhk4-4和slhk4-5突变体的始花节位与WT相同，但始花时间分别比WT晚6和4 d。与WT相比，slhk4-5茎尖花分生组织分化推迟，细胞显著减小，细胞数目略少；slhk4-4与细胞分裂素响应启动子TCSn驱动的绿色荧光蛋白基因GFP过表达株系的杂交F_1代茎尖中，响应细胞分裂素的GFP荧光信号显著减弱；slhk4-5茎尖中细胞周期正调控基因Cyclin-B1-2表达下调，开花正调控基因FUL2、SOC1表达上调，而花发育基因AGL12和AGL19表达下调，开花调控相关基因的表达变化趋势与slhk4-5开花推迟的性状变化不完全一致。差异表达基因(DEG)的功能分析显示，57.6%具有功能注释的DEG是富集于光合作用、呼吸作用、蛋白合成和代谢等相关通路中的结构基因，其中88.2%在slhk4-5茎尖中的表达下调，表明slhk4茎尖的细胞活性很可能弱于WT。[结论]细胞分裂素受体SlHK4的功能缺失导致slhk4茎尖细胞分裂素信号减弱，花分生组织细胞减小，活性降低，分化延后，进而导致slhk4开花推迟。SlHK4是番茄开花时间的正调控因子。
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  ‘阳光玫瑰’葡萄9种缺素症的观察与分析

  方啸宇, 徐文清, 李少楠, 任艳华, 上官凌飞, 陆爱华, 房经贵

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 435-442.

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  [目的]本文旨在通过观察‘阳光玫瑰’葡萄9种缺素表观差异并研究株高等生长指标以及叶绿素含量等生理指标，为及时进行营养诊断及指导田间施肥提供参考。[方法]以1年生‘阳光玫瑰’葡萄扦插苗为材料，采用大棚内珍珠岩盆栽方式，设置改良霍格兰完全营养液(CK)和缺素(-N、-P、-K、-Ca、-Mg、-Fe、-B、-Zn、-Cu)营养液培养处理，分析各处理条件下植株的表观差异与生长生理指标。[结果]缺P、Mg和Zn时，‘阳光玫瑰’发生症状更早；缺B、Cu和Mg时，株高生长明显缓慢，并且症状发生剧烈，死亡率高。与对照相比，‘阳光玫瑰’缺Ca、缺B时叶片数量显著下降。缺素胁迫显著降低‘阳光玫瑰’叶片叶绿素含量，但对叶片含水量影响较小。葡萄对缺素胁迫的抗性与MDA含量和SOD活性总体呈正相关，即含量与活性越大，抗性越强。[结论]‘阳光玫瑰’对B和Mg元素的缺乏较敏感、耐性弱，对Zn元素的缺乏耐性较强。
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  ‘滁菊’叶部病害病原菌鉴定与化学防治

  詹庆玲, 屠涵舒, 王梦琪, 史亚东, 刘晔, 赵爽, 王海滨, 陈发棣, 房伟民, 陈素梅, 史燕, 管志勇

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 443-452.

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  [目的]本文旨在明确‘滁菊’叶部病害致病菌并筛选出有效化学农药，以有效防治‘滁菊’病害的发生。[方法]采用组织分离法分离纯化病原菌，进行形态学鉴定、分子生物学鉴定与致病性测定，分析导致‘滁菊’叶部病害的主要病原菌，并采用平板毒力测定13种农药的抑菌效果，筛选有效药剂及防治浓度；采用叶片菌丝贴接法对盆栽‘滁菊’幼苗接种致病菌，进一步在盆栽活体幼苗上测定筛选药剂的防治效果。[结果]从‘滁菊’病害叶片分离的主要致病菌为交链格孢菌(Alternaria alternata)、长柄链格孢菌(Alternaria longipes)、细极链格孢菌(Alternaria tenuissima)。平板毒力测定结果表明，苯醚甲环唑·嘧菌酯对链格孢菌(CJ31、CJ4-1)菌丝生长抑制效果最好，己唑醇对链格孢菌(CJ3-1、CJ37)菌丝生长抑制效果最好，异菌脲对链格孢菌(CJ30)菌丝生长抑制效果最好，且EC_(50)值均低于7 mg·L~(-1)。盆栽药效测定表明，异菌脲500倍稀释液和己唑醇3 000倍稀释液对链格孢菌具有较好防效。[结论]导致‘滁菊’中心产区叶部病害的主要病原菌为链格孢菌，引起‘滁菊’的黑斑病。推荐将异菌脲、己唑醇、苯醚甲环唑·嘧菌酯作为‘滁菊’田间叶部病害防治的首选药剂。
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  绿豆GPX基因家族鉴定及其对非生物胁迫的响应

  邱涛涛, 苏鸿飞, 王瑜, 张禾佳, 胡慧欣, 阮诗婷, 袁星星, 谢彦杰

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 453-461.

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  [目的]本文利用生物信息学方法从绿豆基因组中筛选谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX)基因家族成员，并探究其组织表达模式及其对若干胁迫的响应。[方法]利用生物信息学的方法对绿豆GPX家族的等电点、相对分子质量、共线性、上游顺式作用元件等进行分析，通过转录组测序和RT-qPCR进一步分析绿豆GPX基因家族的组织表达模式以及在不同逆境胁迫和激素作用下的表达水平。[结果]从绿豆基因组中筛选出8个GPX基因，其不均匀分布于1/2/3/5/10号染色体上。基因结构及基序分析结果显示，8个GPX的基因结构类似，均含有6个内含子区域，并且大部分GPX成员都具有UTR区。转录组以及RT-qPCR分析结果表明，多个GPX家族成员均能响应多种逆境胁迫。组织表达分析结果显示，不同GPX家族成员在不同组织中呈特异性表达；GPX家族整体在绿豆中表达丰度较低，但表达量能被各种胁迫强烈诱导。[结论]绿豆GPX基因家族响应多种非生物胁迫，不同GPX成员响应的胁迫类型不同。
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  硝化作用强度对EBPR工艺运行效果的影响

  王可馨, 王世明, 顾向阳

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 462-467.

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  [目的]本文旨在探究硝化作用强度对强化生物除磷(EBPR)工艺运行效果的影响。[方法]采用厌氧-好氧型序批式生物反应器(SBR)驯化得到EBPR污泥，将进水氨氮浓度提高至48 mg·L~(-1),比较无硝化抑制剂和添加硝化抑制剂2种条件下EBPR系统中硝化作用强度及除磷效率的变化，分析硝化作用强度对EBPR工艺运行效果的影响。在系统运行各阶段均取1个周期，测定混合液中磷酸根、氨氮、硝氮、亚硝氮质量浓度以及EBPR污泥中糖原、聚羟基烷酸(PHA)含量的周期变化，分析硝化作用强度对聚磷菌代谢的影响。[结果]在进水氨氮浓度提高至48 mg·L~(-1)且无硝化抑制剂的情况下，硝化作用强度逐渐增强，17 d后硝化反应速率上升至1.45～1.80 mg·h~(-1)·g~(-1),系统出现了好氧磷释放现象，导致除磷效率大幅下降，同时出现糖原的降解量与合成量显著上升、PHA的合成量与降解量显著下降等代谢异常现象；再次加入硝化抑制剂，系统的除磷功能在24 h内恢复正常。[结论]EBPR工艺运行效果与硝化作用强度密切相关，当硝化反应速率上升到一定程度时可引起好氧磷释放现象，导致EBPR工艺除磷效率大幅下降。
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  广西亚热带植物根际促生菌的筛选、鉴定及促生作用研究

  王晶, 李波, 黎柳萍, 韦靖, 姜明国, 周燕

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 468-476.

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  [目的]本文旨在从植物根际土壤中分离具有多种促生性能的菌株，并明确其促生特性和抗病效果。[方法]采用选择培养方法从植物根际土壤中筛选具有固氮、产氨、溶磷、解钾、分泌吲哚乙酸(indole acetic acid, IAA)、产铁载体和产蛋白酶等特性的菌株，通过16S rRNA对菌株分类学鉴定。测定其对小麦根腐病菌(Bipolaris sorokiniana)、小麦冠腐病菌(Fusarium gramiuearum)、黄瓜织球壳菌(Plectosphaerella cucumerina)、香蕉炭疽病菌(Colletotrichum musae)、交链格孢菌(Alternaria alternate)和尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的抑制作用，并通过盆栽试验探究植物根际促生菌对植物的促生效果。[结果]从植物根际土壤中分离细菌191株，固氮及产氨菌171株，解有机磷菌66株，解无机磷菌62株，解钾菌28株，产铁载体菌98株，产IAA菌41株，产蛋白酶菌45株。抑菌试验表明贝莱斯芽胞杆菌C32对6种致病菌均表现出较强的抑菌活性，抑菌率均在50%以上。盆栽试验结果表明，1株IAA高产菌株川大肠杆菌0208对番茄和玉米植株促生效果最为显著。与对照组相比，玉米盆栽株高、茎粗、根长、地上部鲜重和地下部鲜重分别增加21.49%、19.35%、42.98%、19.58%和56.67%,番茄盆栽分别增加53.51%、14.90%、12.28%、43.12%和48.62%。[结论]从广西亚热带植物根际土壤中筛选到多株具有高效促生和防病功能的菌株，为微生物肥料的开发提供优质菌种资源。
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  菊芋14-3-3基因家族的鉴定及其对非生物胁迫响应的分析

  任文才, 岳杨, 丁柏水, 高秀美, 周兆胜

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 477-488.

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  [目的]本文旨在鉴定菊芋14-3-3基因家族成员并分析它们对高温、低温、盐和干旱胁迫响应的表达模式，为研究14-3-3蛋白功能及菊芋育种提供依据。[方法]采用克隆和生物信息学研究基因性质，采用RNA-seq数据分析和RT-qPCR研究基因对非生物胁迫的响应模式。[结果]从菊芋中克隆到14-3-3基因家族的10个成员HtGRF1—HtGRF10,GenBank登录号为OP132618—OP132627。根据进化关系将其分为2个亚家族：HtGRF1—HtGRF7属于非ε组，HtGRF8—HtGRF10属于ε组，通常形成同源或异源二聚体。组织表达分析表明，HtGRF2/3/6/9在芽、根、茎、叶中的表达丰度较高，HtGRF3/5/9在块茎发育过程中前高后低。综合分析根和叶中HtGRF对非生物胁迫响应时发现，HtGRF6表达水平在高温、盐和干旱胁迫下下降；HtGRF2/3/7/8/9表达水平在盐胁迫下下降，而在干旱胁迫下上升；HtGRF1表达水平在低温胁迫下上升；HtGRF4/5表达水平在干旱胁迫下下降；而HtGRF10表达水平变化不显著。[结论]菊芋14-3-3蛋白是一个高度保守的多基因编码家族，在菊芋的生长发育和适应复杂环境中起着重要作用。
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  靶向鸡糖皮质激素受体基因的microRNA预测与鉴定

  赵敏蝶, 刘杰, 赵茹茜

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 489-496.

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  [目的]本文旨在预测和筛选靶向调控鸡糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor, GR)表达的microRNA。[方法]用TargetScan、PicTar和miRDB软件分别预测靶向鸡GR 3′UTR microRNA并取交集；构建包含鸡GR 3′UTR的重组质粒及突变质粒，通过双荧光素酶试验鉴定microRNA和鸡GR 3′UTR的靶向性；用TargetScan和miRDB软件分别预测候选microRNA的靶基因，用DAVID软件对预测出的共同靶基因进行GO功能分析；用Western blot检测过表达候选microRNA对鸡DF1细胞GR蛋白表达的影响。[结果]miR124-3p、miR142-3p、miR204/211、miR183、miR18-5p和miR181a/181b是3种软件预测靶向GR 3′UTR的交集microRNA;双荧光素酶试验结果表明miR142-3p、miR204/211和miR18-5p靶向结合GR 3′UTR。2种软件预测3个候选microRNA的靶基因中都有GR且富集分子功能不同；在DF1细胞中过表达3个候选microRNA后，miR142-3p和miR204/211显著降低GR蛋白的表达水平(P<0.05)。[结论]miR142-3p、miR204/211和miR18-5p靶向结合鸡GR 3′UTR,且miR142-3p和miR204/21可以降低鸡DF1细胞中GR蛋白的表达水平。
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  抗日本乙型脑炎病毒的线粒体靶向小分子化合物的筛选及鉴定

  李晓晗, 陈婧, 周斌

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 497-506.

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  [目的]线粒体作为重要的能量代谢细胞器，不仅可以调控宿主先天免疫通路影响病毒复制，而且其生物学功能的改变与病毒生命周期密不可分。本文旨在确定抑制日本乙型脑炎病毒(JEV)的线粒体靶向化合物。[方法]通过体外CCK-8、间接免疫荧光、蛋白免疫印迹、RT-qPCR以及细胞因子检测等试验，对382种线粒体靶向化合物抗JEV的效果进行评价，筛选到的敏感药物在小鼠体内进行抗病毒效果验证。[结果]通过药物初筛，从382种药物中筛选出9种疑似抗JEV药物，进一步的体外分子试验筛选确定了其中3种药物对JEV复制有明显的抑制作用，分别为丙酮酸钠(sodium 2-oxopropanoate)、布喹那(brequinar)及松果菊苷(echinacoside)。动物试验结果表明，3种药物有效抑制了JEV在小鼠体内的增殖，给药组小鼠体重增加明显高于对照组，血液中的病毒含量更低，死亡率更低，细胞因子水平出现显著变化，其中以布喹那给药组最为明显。[结论]成功筛选出3种抗JEV的线粒体靶向化合物，为探究线粒体在病毒复制中发挥的作用提供了借鉴，也为抗JEV的临床药物研发提供了新思路。
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  PRRSVNsp4基因突变株对β2M表达的影响

  康磊, 刘珂, 王建忠, 尹才, 邱亚峰, 魏建超, 李蓓蓓, 邵东华, 李宗杰, 粟硕, 马志永

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 507-514.

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  [目的]本试验旨在探究猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)Nsp4基因是否在抑制细胞β2M表达方面发挥关键性作用，以进一步研究PRRSV对抗原递呈的免疫抑制机制。[方法]建立PRRSV的反向遗传平台并成功拯救出PRRSV野生毒株SH2020。根据之前对Nsp4基因不同结构域的研究以及氨基酸位点功能预测，在其DomainⅡ和DomainⅢ分别筛选出3个和5个不同的氨基酸位点，并在病毒感染性克隆质粒上对这些位点进行不同的氨基酸替换突变，再将构建好的感染性克隆质粒转染Marc-145细胞以拯救各个Nsp4突变PRRSV病毒，将拯救的PRRSV病毒以MOI=0.02感染PAM细胞，并通过RT-qPCR和Western blot验证PRRSV Nsp4基因是否能够在PAM细胞β2M表达方面发挥作用。[结果]成功拯救出PRRSV D2-5(Nsp4-A80L)突变毒株，并且在Marc-145细胞上的生长动力学特性与野生毒株SH2020相似；而Nsp4基因其余位点突变则会导致PRRSV生长受到显著抑制从而无法进行试验。Western blot和RT-qPCR试验结果证实PRRSV D2-5毒株能够显著促进β2M在Marc-145和PAM细胞的表达，而野生毒株SH2020则表现出了对β2M表达的抑制作用。[结论]Nsp4基因在PRRSV抑制细胞β2M表达方面发挥重要作用，并且Nsp4-A80L突变能够显著促进β2M的表达。
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  猫疱疹病毒Ⅰ型gIgE基因缺失毒株的构建及生物学特性分析

  张晶晶, 孙慧敏, 宋家升, 鲍恩东

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 515-521.

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  [目的]为了开发一种能够预防感染、阻止潜伏期建立的猫疱疹病毒Ⅰ型(FHV-1)弱毒疫苗，利用同源重组以及CRISPR/Cas9技术将FHV-1的gIgE基因替换为红色荧光蛋白基因(RFP)。[方法]构建针对gIgE基因的3条sgRNA及表达Cas9蛋白的质粒，将含有sgRNA及Cas9蛋白的质粒与含有RFP的转移载体共转染到猫肾细胞(F81),通过噬斑纯化以及有限稀释方法进行病毒纯化，以重组病毒感染F81细胞连续10代验证其遗传稳定性，通过测定重组病毒以及亲本病毒H07的病毒滴度、一步生长曲线以及判断噬斑大小评价其生物学特性。[结果]成功构建了FHV-1 gIgE基因缺失毒株并将其命名为FHV-ΔgIgE-RFP;提取重组病毒DNA,通过PCR验证gIgE基因无目的条带，表明重组病毒纯化成功，再通过PCR验证RFP基因有目的条带，表明重组病毒成功插入外源基因。病毒滴度测定结果显示，与亲本病毒相比重组病毒的病毒滴度下降了90%;在F_1—F_(10)连续传代过程中RFP荧光表达且无减弱现象，表明重组病毒可稳定表达外源基因；测定FHV-ΔgIgE-RFP以及H07的生长曲线，重组病毒的生长趋势与亲本病毒大致相同，表明插入外源基因并不会改变病毒本身的生长特性；噬斑观察及染色结果显示，在病毒感染细胞前、后期，重组病毒的噬斑都小于亲本病毒，表明缺失gIgE基因后病毒毒力下降。[结论]成功构建并筛选出FHV-1 gIgE基因缺失致弱毒株，为开发疱疹病毒弱毒活载体疫苗奠定了基础。
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  海洋链球菌次级代谢产物Streptochlorin对金黄色葡萄球菌诱发乳腺细胞氧化应激的保护作用

  扶绍东, 王子菁, 王正磊, 黄代钏, 石皖荣, 苗晋锋, 张明智

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 522-529.

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  [目的]本试验旨在探讨Streptochlorin对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)感染引起小鼠乳腺上皮细胞氧化应激的影响及机制。[方法]采用海洋链球菌次级代谢产物Streptochlorin预处理小鼠乳腺上皮细胞指标检测(EpH4-Ev)2 h,适时加入S.aureus(MOI=10)共孵育4 h,收集样品；通过细胞活性检测、倒置荧光显微镜观察、生化指标检测、Western blot、RT-PCR等方法检测相关指标，并辅以计算机分子对接技术，明确Streptochlorin对S.aureus诱发乳腺上皮细胞氧化应激的影响及潜在机制。[结果]20μmol·L~(-1) Streptochlorin预处理能够明显改善S.aureus侵袭导致的乳腺上皮细胞排列紊乱、皱缩等形态改变，降低细胞损伤标志物乳酸脱氢酶(LDH)、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAGase)的分泌以及肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)和白细胞介素6(IL-6)等炎性细胞因子的基因表达(P<0.05)。Streptochlorin预处理能显著降低乳腺上皮细胞胞内活性氧(ROS)水平，提高细胞总抗氧化能力(T-AOC)水平，减少丙二醛(MDA)水平(P<0.05)。Western blot检测以及分子对接结果显示，Streptochlorin可能通过Keap1-Nrf2信号通路促进下游分子血红素加氧酶1(HO-1)、NAD(P)H∶醌氧化还原酶1(NQO1)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的基因表达发挥抗氧化作用(P<0.05)。[结论]Streptochlorin对S.aureus感染小鼠乳腺上皮细胞诱发的氧化应激和炎症反应具有显著的保护作用，这可能与Keap1-Nrf2信号通路的激活有关。
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  孵化后期热处理对肉雏鸡骨骼肌和肝脏温敏TRP离子通道及线粒体功能的影响

  李晓庆, 李盛, 周晓铧, Mohamed Ahmed Fathi, 李春梅

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 530-538.

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  [目的]孵化后期热处理能够在一定程度上提高肉鸡的耐热性，而骨骼肌和肝脏线粒体功能及温敏瞬时电位(transient receptor potential, TRP)离子通道与机体耐热性密切相关。因此，本试验旨在研究孵化后期热处理(thermal manipulation, TM)对雏鸡骨骼肌和肝脏温敏TRP离子通道及线粒体功能的影响。[方法]选取240枚AA肉鸡种蛋随机分为3组(每组8个重复，每重复10枚种蛋):CON组，37.5℃孵化；TM1组，在孵化期第16～18天39.5℃热处理3 h·d~(-1);TM2组，在孵化期第16～18天41.5℃热处理3 h·d~(-1)。出雏后测定1日龄直肠温度，检测胸肌、腿肌和肝脏组织相关基因表达水平。[结果]与CON组相比，孵化后期热处理显著降低了1日龄雏鸡的直肠温度(P<0.01),TM1组雏鸡腿肌器官指数显著增加(P<0.05)。与CON组相比，TM2组雏鸡胸肌的avUCP基因表达水平显著降低(P<0.01),COXⅣ(P<0.05)、Tfam(P<0.01)、PGC1α(P<0.05)、ATP5B(P<0.01)和IDH3α(P<0.01)基因表达水平均显著增加，TRPV1、TRPV2和TRPV3基因表达水平均显著降低(P<0.05),SERCA1基因表达水平显著增加(P<0.01)。与CON组相比，TM2组雏鸡腿肌的avUCP基因表达水平显著降低(P<0.01),ATP5B基因表达水平显著增加(P<0.05);TM2组雏鸡肝脏组织的Tfam和SERCA1基因表达水平显著增加(P<0.05)。相关性分析结果显示，温敏TRP基因表达水平与线粒体经典产热基因avUCP和avANT表达呈正相关关系，与线粒体氧化磷酸化功能相关基因表达水平呈负相关关系。[结论]孵化后期热处理可通过降低1日龄雏鸡胸肌的温敏TRP基因和线粒体产热相关基因表达水平水平，增加线粒体生物发生及氧化磷酸化功能相关基因表达水平，引起线粒体热适应性变化。
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  不同发酵温度下Lactiplantibacillus plantarumJB1对发酵香肠的控胺效果

  秦善, 曾宪明, 石洁, 芮昕, 姜梅, 张秋勤

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 539-550.

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  [目的]Lactiplantibacillus plantarum JB1源自发酵香肠，具有降解生物胺的潜力，本试验旨在评价该菌株在发酵香肠中的实际应用效果。[方法]将L.plantarum JB1接种至香肠中，在不同的温度系统(20℃和35℃)中进行发酵，以不接种菌株自然发酵组为对照组，测定接种、发酵、干燥及贮藏阶段发酵香肠的理化指标、感官品质及生物胺含量。[结果]接种L.plantarum JB1能快速降低香肠pH值至4.60左右，有效抑制肠杆菌生长达10~3 CFU·g~(-1)以上，促进蛋白质降解，增加小肽和氨基酸氮含量，有利于产品干燥后形成良好的质构。主发酵温度从20℃提高至35℃有利于发酵香肠蛋白降解与质构提升，但也增加了生物胺含量，对照组总胺含量在干燥和贮藏阶段分别增加14.45和57.01 mg·kg~(-1)。与对照组相比，接种L.plantarum JB1对香肠中8种生物胺含量均有抑制作用，生物胺总量最高降解98.26 mg·kg~(-1),降解率超过30%。[结论]L.plantarum JB1具有稳定持续的降胺能力，尤其在高温发酵时既能提升产品品质又能有效控制生物胺的含量，可应用于低胺食品的发酵与生产。
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  超声预处理蓝莓真空冷冻干燥工艺优化及对品质的影响

  聂梅梅, 杨慧珍, 李大婧, 肖亚冬, 杨亦雯, 于蕊, 刘春菊, 牛丽影, 金鹏

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 551-563.

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  [目的]本文旨在更好提高蓝莓真空冷冻干燥速率与产品品质。[方法]利用超声处理作为预处理方式，研究超声温度(45、55、65和75℃)、频率(45、80和100 kHz)、功率(600、700、800、900和1 000 W)和时间(25、30、35和40 min)对蓝莓真空冷冻干燥特性、质构、色泽、营养物质保留率及抗氧化活性的影响，并以干燥速率、花青素含量、色泽和脆性为指标进行四因素三水平响应面优化试验，筛选出最佳超声预处理工艺及参数。[结果]超声温度对蓝莓花青素含量的影响极显著(P<0.001);超声频率对蓝莓干燥速率、花青素含量和脆性的影响显著(P<0.05);超声功率对蓝莓脆性的影响显著(P<0.05);超声条件对蓝莓ΔE值的影响均不显著(P>0.05)。最终获得蓝莓超声预处理的优化工艺条件：超声温度55℃,频率80 kHz,功率700 W,时间30 min,此条件下蓝莓的干燥速率为1.69 g·g~(-1)·h~(-1),花青素含量0.55 mg·g~(-1),脆性2 770.00 g,ΔE值6.16。[结论]超声预处理可改善蓝莓真空冷冻干燥品质，该结果为蓝莓真空冷冻干燥研究及产品开发提供基础。
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  农产品检测用脱氧雪腐镰刀菌烯醇纯度标准物质的研制

  孟佳佳, 郭文博, 聂冬霞, 韦阳, 赵志辉, 韩铮

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 564-574.

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  [目的]本文旨在研制脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON)国家级纯度标准物质，为农产品中DON的检测等工作提供物质基础。[方法]利用质量平衡法和定量核磁共振法对DON纯度标准物质进行纯度定值。质量平衡法包括采用液相色谱面积归一化法测定DON主成分含量，采用卡尔费休库仑法测定纯度标准物质中水分含量，采用顶空气相色谱-质谱法测定挥发性杂质含量，以及采用电感耦合等离子质谱法测定无机离子杂质含量。定量核磁共振法采用苯甲酸为内标，选择合适的共振峰，内标法定量标准物质的纯度，并对标准物质进行均匀性、稳定性检测和不确定度评估。[结果]质量平衡法的纯度定值结果为99.47%,定量核磁共振法定值结果为99.45%,最终所研制的DON纯度标准物质的纯度为99.5%,扩展不确定度为0.4%,均匀性良好，且满足12个月以上的稳定性要求。[结论]本试验所研制的DON纯度标准物质符合国家标准物质技术规范，目前已被批准为国家一级标准物质，并已被用于小麦、玉米等农产品实际检测过程中。
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  航天诱变育种对金针菇遗传和药用品质性状的影响

  林艺美, 赖亮民, 钟武杰, 黄舒婷, 王家佩, 王杰

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 575-582.

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  [目的]本文旨在利用航天诱变技术，选育获得金针菇特色优质种质资源。[方法]对金针菇菌株F3-1进行航天诱变处理，通过拮抗试验、分子标记试验和活性物质测定等对航天诱变菌株进行筛选鉴定及遗传变异多样性分析，并筛选活性物质含量高的菌株。[结果]拮抗试验初筛获得7株与出发菌株存在拮抗现象的变异株。分子标记(ISSR、RAPD、SRAP)聚类分析结果表明，7个诱变菌株与出发菌株的遗传相似系数为0.694～0.962,且在遗传相似系数为0.800时可分为3个类群。诱变菌株与出发菌株的菌丝生长速度、生物量、总酚、类黄酮、多糖和麦角硫因等指标的变异系数为7.68%～38.97%,遗传多样性指数H′为1.53～2.00。其中，多糖含量的变异系数最高，受诱变影响大；总酚的遗传多样性指数最大，诱变类型丰富。生物学特性聚类分析显示，在遗传距离为3.16时分为3个类群。最终筛选获得2株活性物质含量高的菌株(T2和T5),其中T2菌株生长速度、生物量和活性物质等均优于出发菌株，而T5菌株主要表现为高多糖含量菌株，其多糖含量比出发菌株提高114.70%(P<0.01)。[结论]航天诱变处理的金针菇菌株存在丰富的遗传变异多样性，是新品种选育的优异种质资源。
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  结合改进CBAM和MobileNetV2算法对小麦病斑粒分类

  任治洲, 梁琨, 王泽宇, 张群, 郭雅欣, 郭嘉琦

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 583-591.

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  [目的]小麦病斑粒智能检测对于高效、快速、准确评估麦粒的品级有重要意义。现有小麦病斑粒分类的深度神经网络存在参数数量大、运算复杂等缺点，不便于在移动端部署模型，影响了小麦病斑粒现场分类的效率。本文提出了一种用于小麦病斑粒分类的轻量级神经网络算法。[方法]本研究在轻量化网络MobileNetV2的基础上进行改进，加入改进的CBAM(convolutional block attention module)注意力机制，对改进的模型全整型量化后在边缘计算设备上部署。利用该模型对4种小麦籽粒(赤霉病粒、腥黑穗病粒、破损粒和正常粒)分类。[结果]相比于改进前的MobileNetV2网络，结合改进的注意力机制和MobileNetV2网络在准确率、精准率、召回率上分别提升3.15%、3%和3%;全整型量化后的改进模型对小麦赤霉病粒、腥黑穗病粒、破损粒和正常粒的识别准确率分别达到99%、94%、99%和96%。该模型大小仅有2.36 MB,在边缘计算设备的单次推理时间仅为96.95 ms。[结论]本文改进后的算法模型的准确率提升、大小减少、推理速度加快，可为小麦病斑粒分类模型去冗余提供指导。
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  基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法

  朱琦, 周德强, 盛卫锋, 左文娟, 朱家豪

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 592-601.

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  [目的]针对苹果无损检测过程中表面缺陷检测精度低的问题，提出一种基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法。[方法]首先为提高网络对表面缺陷细节特征的提取能力，设计一种基于Dense模块以及SE模块的深浅特征选择模块DSCS(deep and shallow feature selection module),采用DSCS替换Backbone中的C3模块，在保留表面缺陷浅层信息的基础上强化对重要特征的学习，并起到削弱冗余特征的作用；针对Backbone与Neck部分输出信息过多导致的参数耦合问题，利用解耦头原理对Head层部分进行分层预测。其次采用ELU激活函数改进原有解耦头，简化末端结构，使网络训练更加容易。最后针对表面缺陷标注困难的问题，采用Wise-IoU损失函数代替CIoU损失函数，为不同质量的标注提供非线性增益，实现网络的动态聚焦学习。[结果]DSCS-YOLO提高了对小目标的检测能力，在苹果表面缺陷测试集上平均精度均值达到90.9%,相较于YOLOv3-tiny、YOLOv5s、YOLOX-s以及SSD分别提高了4.5%、1.9%、6.3%、16.3%,检测效果最优。同时模型参数量为9.54 M,推理时间仅为2.8 ms,检测速度快，满足实际应用需求。[结论]改进后的DSCS-YOLO提高了YOLOv5s算法的精度，实现了苹果表面缺陷的精准识别。
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  基于改进YOLOv5s的不同成熟度苹果目标检测方法

  王勇, 陶兆胜, 石鑫宇, 伍毅, 吴浩

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 602-611.

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  [目的]本文旨在解决在自然环境下不同成熟度苹果目标检测精度较低的问题。[方法]提出了一种改进的YOLOv5s模型SODSTR-YOLOv5s(YOLOv5s with small detection layer and omni-dimensional dynamic convolution and swin transformer block),用于不同成熟度苹果检测。首先改进YOLOv5s的多尺度目标检测层，在Prediction中构建检测160×160特征图的检测头，提高小尺寸的不同成熟度苹果的检测精度；其次在Backbone结构中融合Swin Transformer Block,加强同级成熟度的苹果纹理特征融合，弱化纹理特征分布差异带来的消极影响，提高模型泛化能力；最后将Neck结构的Conv模块替换为动态卷积模块ODConv,细化局部特征映射，实现局部苹果细粒度特征的充分提取。基于不同成熟度苹果数据集进行试验，验证改进模型的性能。[结果]改进模型SODSTR-YOLOv5s检测的精确率、召回率、平均精度均值分别为89.1%、95.5%、93.6%,高、中、低成熟度苹果平均精度均值分别为94.1%、93.1%、93.7%,平均检测时间为16 ms,参数量为7.34 M。相比于YOLOv5s模型，改进模型SODSTR-YOLOv5s精确率、召回率、平均精度均值分别提高了3.8%、5.0%、2.9%,参数量和平均检测时间分别增加了0.32 M和5 ms。[结论]改进模型SODSTR-YOLOv5s提升了在自然环境下对不同成熟度苹果的检测能力，能较好地满足实际采摘苹果的检测要求。
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  分形通风系统对房式仓通风作用效果模拟研究

  林俊, 刘伟, 陆欣

  南京农业大学学报. 2024, 47(03): 612-623.

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  [目的]为解决粮堆通风死角问题，探究分形结构在通风过程作用效果和对通风均匀性的影响。[方法]提出多孔介质(沙砾)填料包裹变截面通风管道通风系统；通过矩形单元体构形最小流阻优化方法得到分形结构相关参数，将根据优化参数设计的分形支管与变截面通风管结合，提出多孔介质填料包裹变截面管道加分形结构通风系统。粮食种类选用稻谷，填料层多孔介质材料选用沙砾，对2种通风系统进行通风降温仿真研究，模拟初温为300 K粮仓通入恒温为293 K的冷风降温过程，通风时间均持续7.5 d,对比2种通风系统的速度场和温度场。[结果]在非分形通风系统，通风死角区域绝大部分处在填料层，粮堆各区域通风强度得到保证，但强通风与强降温区域集中在通风管附近及其上方区域，降温均匀性不佳。在分形通风系统，通风死角区域被控制在通风管及分形支管下方位置，从速度场看粮堆各区域通风更加均匀，粮堆各区域降温均匀性较好，最大温差由2.8 K降低到1.3 K。从通风均匀性指数可知，分形通风系统整体通风均匀性较好，均匀性指数达0.919。[结论]沙砾填料层可帮助粮堆避开大部分通风死角，分形结构在通风弱区可有效增强通风强度，在提升温降均匀性方面效果优异。