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  • 刘文, 王超萍, 任艳华, 刘司瑜, 李少楠, 房经贵
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 835-842.
    [目的]本文旨在研究‘霞多丽’和‘维欧尼’2个酿酒白葡萄品种在乳山地区的品质特征,为白葡萄酒酿酒品种的利用、引种推广等提供一定的理论依据。[方法]以‘霞多丽’和‘维欧尼’为试验材料,对二者转色期和成熟期果实品质性状进行分析,并对转色期与成熟期的果实进行转录组测序。[结果]在成熟期,‘维欧尼’的粒重、横径、纵径、总酚含量、可溶性糖含量和可溶性固形物(TSS)含量较高,‘霞多丽’的总有机酸含量较高。从转色期到成熟期,‘维欧尼’较‘霞多丽’的可溶性糖含量、TSS和总酚含量变化程度更大,且在糖组分中,果糖和葡萄糖含量变化更快,其他性状变化程度相似。转录组分析结果表明,‘维欧尼’从转色期到成熟期的差异表达基因(DEG)数量高于‘霞多丽’。二者的差异表达基因都在18号染色体上分布最多,在15号染色体上分布最少。此外,通过对差异表达基因GO功能分析和KEGG代谢通路分析,筛选到5个与糖酸代谢相关的基因代谢通路。[结论]不同时期的2个白葡萄酿酒品种果实品质具有差异性,主要表现在果实的总有机酸、可溶性糖、TSS、总酚含量和横、纵径等方面;从转色期到成熟期,‘维欧尼’的果实性状发育比‘霞多丽’更快。2个品种在糖酸合成代谢通路上相关基因表达量的差异性可能是导致2个白葡萄酿酒品种果实品质性状差异的原因。
  • 鲍婷婷, 孙莉琼, 李晓帆, 李宇峰, 唐晓清, 王康才
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 854-863.
    [目的]本文旨在研究4种不同根际促生菌对菘蓝根际环境改变、生长及生理的影响,为菘蓝绿色生产提供理论参考。[方法]采用4种根际促生菌(肠杆菌GS-22、芽胞杆菌GS-27、鞘氨醇杆菌GS-72和不动杆菌GS-103)单施的方法开展盆栽试验,测定土壤理化指标、菘蓝生长指标、光合指标、营养物质与相关酶活性以及活性成分等,评价根际促生菌对菘蓝的促生效果。[结果]4种根际促生菌对土壤理化性质有不同程度影响,GS-22和GS-72能够提高土壤全氮含量,GS-22和GS-103显著提高土壤速效磷含量,各处理土壤有机质含量均显著提高。接种根际促生菌,土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶和土壤蔗糖酶活性较不接种土壤根际菌(CK)的增幅分别为33.78%~73.70%、49.51%~83.93%和8.10%~186.26%。4种根际促生菌促进菘蓝生长,增加株高、主根直径、干重、鲜重等,其中GS-22对菘蓝生长性状影响最显著。根际促生菌对菘蓝生理也有显著影响,各处理菘蓝硝酸还原酶、蔗糖合成酶、酸性磷酸酶活性较CK分别增加53.81%~125.19%、57.64%~76.54%和7.87%~22.78%。4种根际菌有利于菘蓝营养物质(可溶性糖、游离氨基酸)与活性成分(总黄酮、靛蓝、靛玉红)的积累,其中GS-22与GS-27处理均可提高总黄酮、靛蓝和靛玉红的含量。[结论]菘蓝根际促生菌GS-22、GS-27、GS-72和GS-103具促生能力,能够改良土壤环境,对菘蓝的生长与生理过程有促进作用,其中GS-27的综合效果最佳。所筛选的菌株可为开发菘蓝专用微生物菌肥、实现药材增产增效提供策略。
  • 张龄尹, 刘珊珊, 魏文哲, 徐谞, 操一凡, 刘红军, 沈宗专, 李荣, 沈其荣
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 898-906.
    [目的]为实现香蕉枯萎病的有效防控,本研究拟构建对香蕉枯萎病具有抑制作用的生物防治菌群。[方法]利用平板对峙法从香蕉枯萎病的抑病型土壤中分离筛选对香蕉枯萎病菌(尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种)具有抑制作用的菌株,并通过16S rRNA测序技术对菌株进行鉴定,通过室内培养试验测定菌株产生长素和生物膜形成能力,结合室内共培养试验和盆栽试验探究构建的菌群对香蕉枯萎病的抑制作用。[结果]分离筛选到的4株拮抗菌均对香蕉枯萎病菌表现出较强的抑制作用,16S rRNA序列检测结果表明,其分别为芽胞杆菌(Bacillus sp.)、链霉菌(Streptomyces sp.)、芽胞杆菌(Bacillus sp.)、肠杆菌(Enterobacter sp.);室内培养试验发现,分离筛选的4株拮抗菌具有较强的产生长素和生物膜形成能力;体外共培养研究结果进一步发现,由4株菌组成的合成菌群表现出最强的抑制效果,相比于对照,抑菌率增加了93.6%;盆栽试验证实该合成菌群能有效在香蕉植株根际定殖,并显著降低病原菌数量,相比于对照,其病原菌数量降低了92.13%。[结论]成功分离筛选并构建了一个由4株细菌组成的抑病菌群,盆栽条件下其能明显抑制香蕉枯萎病病原菌的增殖,为利用有益微生物防控香蕉枯萎病提供了一定的技术支撑。
  • 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.
    [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。
  • 杭慧娴, 陈硕, 杨梦圆, 刘花, 赵耕毛
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 880-890.
    [目的]本文旨在研究不同特肥产品的养分效应及其施用方法,为玉米高产栽培提供理论依据。[方法]以市场主流特肥产品为研究对象,按其功能分类后布置盆栽试验,测试特肥产品对玉米生长的促进作用。通过Pearson相关性分析和主成分分析对玉米的14个指标进行综合评价,筛选出优质高效的特肥产品并予以复配施用。试验设10个处理:CK1(不施肥)、CK2(常规施肥)、T1(有机肥O12+无机肥I3+生物刺激素M7)、T2(有机肥O12+无机肥I5+生物刺激素M7)、T3(有机肥O12+无机肥I5+生物刺激素M1)、T4(有机肥O12+无机肥I3+生物刺激素M1)、T5(有机肥O2+无机肥I3+生物刺激素M7)、T6(有机肥O2+无机肥I5+生物刺激素M7)、T7(有机肥O2+无机肥I5+生物刺激素M1)、T8(有机肥O2+无机肥I3+生物刺激素M1),每处理3次重复,按随机区组排列设计。[结果]与CK1处理相比,特肥处理显著增加土壤的速效氮、有效磷、速效钾含量(P<0.05),然而CK2处理土壤的速效氮、有效磷、速效钾含量在整个生育期中均维持最高水平,6叶期(35 d)时分别达到46.0、38.9和179.6 mg·kg-1。玉米根系扫描结果显示,T4处理对玉米根系发育具有明显促进作用,与CK2处理相比,其总根长、根体积、根总表面积、根尖数均显著增加,其增幅分别为35.5%、43.9%、42.2%和28.9%。各特肥处理也均促进了玉米对矿物质营养的吸收利用,根、茎、叶的N、P、K+、Ca2+、Na+、Mg2+等元素含量明显增加。同时,特肥处理均显著促进玉米生长,其中T4处理均显著增加玉米株高、茎粗、茎叶鲜重、根鲜重。[结论]由有机肥、无机肥、生物刺激素复配而成的特肥能促进玉米营养吸收,协调玉米根系与茎叶生长,其中T4处理(3.0 t·hm-2有机肥O12+45.0 kg·hm-2无机肥I3+稀释20 000倍生物刺激素M1复配)为玉米最佳特肥施用方法。
  • 刘小岑, 吴艳碧, 田野, 阳婷倩, 郭子涵, 孙冲, 刘奕清, 朱永兴
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 843-853.
    [目的]本文旨在探究干旱胁迫对生姜苗期形态变化、光合特性及其他生理指标的影响,为生姜耐旱机制研究及耐旱品种选育提供参考。[方法]以华北、华中、西南生姜主产区的5个主栽品种‘山东大姜’‘凤头姜’‘竹根姜’‘罗平小黄姜’和‘贵州小黄姜’为试验材料,通过250 g·L-1 PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,设置正常水分处理(CK)和干旱处理(DS),测定不同处理15 d时不同品种生姜叶片水分含量、叶片水势、光合作用、气孔表型、叶绿素含量等生长和生理指标,并采用石蜡切片法观察生姜茎部木质素沉积。[结果]与CK相比,干旱处理15 d各品种生姜叶片均有不同程度的卷曲发黄;叶片自由水含量(FWC)、相对含水量(RWC)及总含水量(TWC)显著下降,‘山东大姜’束缚水含量(BWC)升高,其余4个品种BWC显著降低;各品种生姜叶片水势显著下降,‘凤头姜’降幅最大;此外,叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)下降,气孔长度和宽度减小,保卫细胞长度和宽度无显著变化;5个品种中‘罗平小黄姜’光合指标受影响最大,其中Gs和Tr分别下降了100%、93.84%。‘山东大姜’叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和总叶绿素a+b(Chla+b)含量均下降但不显著,其他4个品种则显著下降;类胡萝卜素(Car)含量在‘山东大姜’中增加,但不显著,在其他4个品种中显著下降;在干旱处理后,‘山东大姜’和‘罗平小黄姜’茎秆木质素沉积量增加。[结论]干旱胁迫影响生姜苗期生长发育,且不同生姜品种耐旱性存在差异,5个生姜品种的耐旱性从强到弱排序:‘山东大姜’‘凤头姜’‘贵州小黄姜’‘竹根姜’‘罗平小黄姜’。‘山东大姜’耐旱性较强,可用于进一步的生姜抗旱分子机制解析和抗旱育种优质种质材料创制。
  • 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.
    [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。
  • 李吴洁, 危疆树, 王玉超, 陈金荣, 罗好
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 1000-1008.
    [目的]柑橘叶片受到病菌感染或虫害侵袭后,导致柑橘树生长发育异常、产量减少甚至死亡。早期柑橘叶片病虫害检测有助于做好预防措施减少损失。[方法]实际检测过程中YOLOv5s模型存在定位不精确、背景复杂等问题,受VAN(visual attention network)模型的启发,引入LKA(large kernel attention)模块,对YOLOv5s模型进行改进。改进的YOLOv5s模型可实现对图像信息的集中关注和精细抽取;使用CARAFE轻量级算子替换常规的上采样方法,能够提高特征重建质量,解决尺度不匹配问题并提高检测性能;使用FReLU激活函数,能够捕捉更多的柑橘病虫害的关键特征,提高检测准确度。此外,还构建了一个包含炭疽病、溃疡病和受潜叶蝇病虫侵害的柑橘叶片数据集,采用该数据集进行试验。[结果]改进后的模型YOLOv5-LC对于柑橘病虫害的检测结果显示:平均检测精度mAP50达到94.5%,mAP50:95为84.3%,较原模型分别提高了2.0%和4.4%,模型大小仅为7.3 MB。准确率为93.8%,召回率84.5%,浮点运算次数仅为18.5 G。[结论]改进后的YOLOv5-LC模型可以更加准确检测出柑橘病虫害。
  • 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.
    [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。
  • 范诗濛, 冯嘉欣, 孔维一, 郭海林, 宗俊勤, 刘建秀, 陈静波, 徐志刚
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 625-634.
    [目的]本文旨在研究不同LED光质对紫花苜蓿种子萌发及幼苗光合色素和酚类化合物含量的影响,为紫花苜蓿芽苗菜生产和植物工厂化生产的光质调控技术提供基础。[方法]以黑暗处理(D)为对照,研究10种LED光质(红光R660和R630,蓝光B450和B465,绿光G520,黄光Y590,红蓝光组合R5B2、R1B1和R2B5,白光W)对紫花苜蓿‘WL656’种子萌发、幼苗生长、解剖及酚类化合物合成的影响。[结果]不同处理对紫花苜蓿种子发芽率、发芽势、发芽指数无显著影响。单色光处理中,2种纯红光均促进紫花苜蓿幼苗胚根伸长;B465处理使幼苗下胚轴直径、表皮细胞厚度、皮层厚度和单个导管面积均显著增加,B450使维管束直径显著增加。不同单色光对叶绿素a含量无显著影响,而2种蓝光处理下叶绿素b含量最低,R660处理下类胡萝卜素含量最高;2种纯蓝光均对幼苗中花青素、总酚和类黄酮的积累有促进作用,而在G520、Y590和D处理下幼苗几乎不含花青素。R630提高下胚轴中查尔酮合成酶(CHS)活性,G520显著提高子叶中CHS活性;W提高幼苗下胚轴的花青素合成酶(ANS)活性,Y590提高幼苗中ANS活性。3种红蓝光组合中,随着红光比例降低,茎直径、皮层厚度和下胚轴CHS活性降低,根长、表皮细胞厚度、维管束直径和下胚轴中花青素含量先减少后增加,子叶中光合色素含量和CHS活性上升。下胚轴中总酚和类黄酮含量在R2B5处理中最高,子叶中3种酚类化合物含量无差异。下胚轴中ANS活性在R1B1处理下最高,子叶中ANS活性在R5B2处理下最高。[结论]纯红光促进种子发芽后的幼苗伸长,纯蓝光促进幼苗中花青素、类黄酮和总酚生成,红蓝光组合对幼苗生理特性影响较为复杂。综合考虑生长生理指标,R2B5处理下生长量适中,叶绿素和酚类物质含量较高,是较适合紫花苜蓿幼苗生长的LED光质。
  • 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.
    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。
  • 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.
    [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。
  • 刘艳洁, 赵晓冰, 王枫, 丁静
    南京农业大学学报. 2024, 47(03): 424-434.
    [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。
  • 陈良, 赵敏蝶, 曹爱智, 王建民, 赵茹茜
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 700-709.
    [目的]本研究旨在探究胆汁酸是否能促进肉鸡体内脂多糖(LPS)外排及其缓解LPS诱导的炎症反应。[方法]选择60只1日龄雄性Ross 308肉鸡,分成4组,每组15只,空白组(CON)和模型组(LPS组)的鸡饲喂基础日粮,低剂量胆汁酸缓解组(LBA组)的鸡饲喂含猪源胆汁酸(160 mg·kg~(-1))的基础日粮,高剂量胆汁酸缓解组(HBA组)的鸡饲喂含猪源胆汁酸(250 mg·kg~(-1))的基础日粮。试验第28天,鸡群禁食9 h后,CON组腹腔注射等体积生理盐水,LPS组、LBA组和HBA组腹腔注射LPS(1 mg·kg~(-1) BW)。LPS注射后3 h翅静脉采血并全部屠宰取样,测定炎症相关指标、LPS水平及肝脏相关LPS摄取和外排基因表达量。[结果]CON组肝脏未发现炎性细胞浸润。LPS组肝脏出现大量炎性细胞浸润且血清IL-1β水平显著增加(P<0.05),血清和肝脏LPS水平及肝脏甘露糖受体C1基因(MRC1)、稳定素1/2基因(STAB 1/2)表达量均显著增加(P<0.05);血清、肝脏、胆汁和盲肠内容物的总胆汁酸(TBA)浓度显著降低(P<0.05),并且肝脏胆盐输出泵(BSEP)、多药耐药蛋白2(MRP2)、多药耐药相关蛋白1(MDR1)、肝X受体α(LXRα)和法尼醇受体(FXR)基因表达量均显著降低(P<0.05)。与LPS组相比,LBA组肝脏炎性细胞浸润减少,血清IL-1β浓度显著降低(P<0.05);血清和肝脏LPS水平、肝脏MRC1、STAB1/2基因表达量均显著降低(P<0.05)。与LPS组相比,HBA组肝脏炎性细胞浸润消失,血清IL-1β浓度、肝脏MRC1、STAB1/2基因的表达量显著降低(P<0.05),血清LPS水平显著降低(P<0.05),而胆汁LPS水平显著增加(P<0.05),血清、胆汁和盲肠内容物总TBA水平和肝脏MDR1、ATP结合盒转运蛋白G2(ABCG2)基因及FXR蛋白表达量均显著增加(P<0.05)。[结论]胆汁酸通过增强肝脏的摄取、合成和外排功能,提高肉鸡体内LPS外排效率,降低机体炎症反应。
  • 徐浩, 王朝阳, 徐阳春, 董彩霞
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 680-688.
    [目的]本文旨在明确我国梨主产区农户常规养分投入和产量现状,研究不同氮(N)、磷(P_2O_5)和钾(K_2O)优化施肥措施对梨产量和品质的影响,为通过养分优化管理协同提高我国梨产量和品质提供科学依据。[方法]搜集了1992—2022年公开发表的关于优化施肥对梨产量及品质影响的期刊文献112篇。通过对提取的数据进行整合分析,研究常规施肥和优化施肥下梨产量及N、P_2O_5和K_2O施用量间的关系,并基于产量效应对我国各梨主产区提出针对性施肥建议。[结果]从全国范围看,我国梨平均产量为31 t·hm~(-2),N、P_2O_5和K_2O平均施用量分别为453、235和320 kg·hm~(-2),全国范围内普遍存在N、P_2O_5和K_2O肥养分投入量偏高及各主产区间差距大的现象。与常规施肥相比,优化N、P_2O_5和K_2O施肥分别提高果实可溶性糖含量5.5%~7.3%、果形指数1.5%~1.6%、维生素C含量3.0%~3.4%,降低总酸含量3.6%~7.3%和果皮硬度1.4%~2.2%。同时,一定程度上减施N、P_2O_5和K_2O有助于梨的增产提质,以此为依据可针对各主产区提出N、P_2O_5和K_2O适宜的施用区间:西部产区最佳投入量分别为292.9~390.5 kg·hm~(-2)、113.1~169.6 kg·hm~(-2)和71.0~106.4 kg·hm~(-2);长江流域产区最佳投入量分别为289.0~385.3 kg·hm~(-2)、221.7~277.1 kg·hm~(-2)和158.7~238.0 kg·hm~(-2);环渤海产区最佳投入量分别为228.1~342.2 kg·hm~(-2)、113.9~170.8 kg·hm~(-2)和261.6~348.8 kg·hm~(-2);黄河故道产区最佳投入量分别为258.7~388.1 kg·hm~(-2)、164.1~218.8 kg·hm~(-2)和330.1~440.1 kg·hm~(-2)。[结论]优化施肥能够协同提高我国梨树产量和果实品质,以此为基础提出的针对性施肥建议有助于实现我国梨主产区的高效绿色可持续发展。
  • 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.
    [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。
  • 彭旭艺, 邢通, 李蛟龙, 张林, 赵良, 江芸, 高峰
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 731-740.
    [目的]肠道微生物的组成和多样性对宿主的肠道发育和健康有着重要的影响。本试验旨在研究慢性热应激对肉鸡盲肠微生物区系和代谢的影响及日粮添加胍基乙酸(guanidinoacetic acid, GAA)的缓解作用。[方法]选取体重相近的192羽28日龄雄性爱拔益加(AA)肉鸡,随机分成4个处理组:对照组(NC,22℃,自由采食饮水);热应激组(HS,32℃,自由采食饮水);采食配对组(PF,22℃,当天饲料饲喂量同前一天HS组肉鸡的饲料消耗量,自由饮水);热应激+胍基乙酸组(HG,32℃,日粮添加0.6 g·kg~(-1) GAA,自由采食饮水)。每处理6重复,每重复8只鸡。试验期为14 d。[结果]相较于NC组与PF组,热暴露显著降低盲肠拟杆菌门(Bacteroidota)相对丰度,显著提高厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)相对丰度(P<0.05)。LEfSe分析发现,与炎症相关的Oscillospiraceae、Erysipelatoclostridium在HS组显著富集。相较于NC组,热暴露显著提高盲肠中乙酸浓度、显著降低丁酸浓度(P<0.05)。相较于HS组,HG组的Actinobacteria相对丰度显著下降、乙酸浓度显著降低、丁酸浓度显著升高(P<0.05)。与抗炎相关的Geobacillus、Bacillaceae在HG组显著富集。[结论]慢性热应激使肉鸡盲肠微生物菌群结构和短链脂肪酸代谢改变;日粮添加GAA能够减轻慢性热应激对肉鸡盲肠菌群结构和短链脂肪酸代谢的不利影响。
  • 薛悦平, 胡彦蓉, 刘洪久, 童莉珍, 葛万钊
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 782-791.
    [目的]针对水稻病虫害图像分类技术缺少对病症描述的问题,本文提出一种轻量化的水稻病虫害图像描述模型,对水稻病虫害图像进行更为具体的描述。[方法]以白叶枯病、细菌性条斑病、恶苗病、三化螟虫、稻瘟病、稻曲病、纹枯病、飞虱、稻蓟马、胡麻斑病这十类常见的水稻病虫害开展研究,构建了水稻病虫害图像中文描述数据集。首先采用多模态预训练模型CLIP生成图像向量,其中包含基本的图像信息以及丰富的语义信息,采用映射网络将图像向量映射到文本空间里生成文本提示向量,语言模型GPT-2根据文本提示向量生成图像描述。[结果]在水稻病虫害图像描述数据集上,本文模型的指标总体明显优于其他模型,本文算法的BLEU-1、BLEU-2、BLEU-3、BLEU-4、ROUGE、METEOR指标较传统的CNN_LSTM模型分别提升0.26、0.27、0.24、0.22、0.22、0.14。生成的图像描述具有准确、详细、语义丰富等优点。另外使用实际稻田图片对模型进行测试,实际田间的场景更为复杂多样,生成的图像描述指标与数据集指标对比总体仅有轻微下降,仍高于其他对比模型。本文模型对水稻病虫害的总体识别准确率达97.28%。[结论]基于多模态预训练模型的水稻病虫害图像描述方法能够准确识别水稻病虫害病症并形成相应的病症描述,为水稻病虫害检测提供一种新思路。
  • 李培艺, 汪小旵, 王延鑫, 武尧, 李泽晟
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 809-822.
    [目的]针对田间作业环境复杂导致金丝皇菊采摘机器人行走不稳定、生产效率低的问题,本文设计了一种基于LiDAR多维点云优化的菊花采摘机器人自主导航系统,以实现机器人在农田中的精准作业与高效生产。[方法]通过履带式底盘搭载的Velodyne 16线激光雷达获取田间三维点云信息,并对其进行坐标校正和体素滤波预处理。提出了一种多维点云优化算法,可按照金丝皇菊植株生长特性获取不同坐标轴下的有效点云特征,生成左右两侧垄沟线;并采用改进纯跟踪控制算法对最小二乘法拟合得到导航基准线进行跟踪导航。[结果]通过对Stanley控制算法和改进纯跟踪控制算法进行仿真试验,改进纯跟踪算法表现出更高效的跟踪性能。利用金丝皇菊采摘机器人在南京市湖熟菊花园进行实地试验。试验结果表明,基于LiDAR多维点云优化的自主导航算法横向平均绝对误差为0.047 4 m,标准差值为0.030 6 m,位置偏差绝对值为0.078 9 m,航向平均绝对误差为2.177°,标准差值为2.589°,横向平均绝对误差减小67.13%,离散程度降低48.34%。[结论]本文提出的基于LiDAR多维点云优化算法和改进纯跟踪算法可以有效提高导航精准度,改善系统抗干扰性,导航效果较好,从而保证金丝皇菊采摘机器人的精准作业。
  • 范国强, 张海, 栗艳飞, 刘春雪, 杨晓静
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 907-915.
    [目的]本试验旨在研究日粮添加α-亚麻酸对育肥猪肌肉脂肪酸组成与肠道菌群的影响。[方法]选取36头120日龄杜×长×大三元猪进行分栏喂养,根据体重相近原则随机分为2组,每组3个重复,每重复6头,分别为对照组(CON)和添加α-亚麻酸组(ALA)。CON组饲喂基础日粮,ALA组饲喂含5 g·kg-1 α-亚麻酸的基础日粮。饲喂至162日龄时在每个重复中随机选取6头猪屠宰并采样分析。[结果]相较于CON组,ALA组猪平均终末重、日增重、日采食量及料重比均未见显著差异,但料重比降低7.7%,ALA组猪背最长肌肉色、滴水损失无显著变化。在血液生化指标中,ALA组总胆固醇和游离脂肪酸含量相较于CON组显著降低(P<0.05)。对背最长肌脂肪酸组成分析结果显示,与CON组相比,ALA组中饱和脂肪酸(saturated fatty acid, SFA)含量和n-6多不饱和脂肪酸(omega-6 polyunsaturated fatty acid, PUFA)/n-3 PUFA的比值显著降低(P<0.05),C18:3n-3(ALA)、C20:5n-3(DPA)含量显著升高(P<0.05),n-3 PUFA总含量也显著升高(P<0.05)。与CON组相比,ALA组结肠内容物中瘤胃球菌科、毛螺菌科、韦荣氏菌科、丁酸球菌科的丰度均显著增加(P<0.05),而氨基酸球菌科、产粪甾醇真细菌、脱硫弧菌、消化链球菌科、坦纳菌科、梭状芽胞杆菌科和克里斯滕森菌科的丰度均显著降低(P<0.05)。[结论]日粮添加5 g·kg-1 α-亚麻酸改善了育肥猪肌肉脂肪酸组成,降低了肌肉中饱和脂肪酸(SFA)含量,提高了n-3 PUFA含量并降低了n-6 PUFA/n-3 PUFA的比值,显著促进了育肥猪肠道中瘤胃球菌科、毛螺菌科、韦荣氏菌科等常见的短链脂肪酸(SCFA)产生菌的增殖。
  • 化春键, 宋一鸣, 蒋毅, 俞建峰, 陈莹
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 1019-1027.
    [目的]为了实现草坪维护的精准化施药,针对自然环境中杂草与草坪草颜色相近导致杂草难以识别的问题,以YOLOv5s为基础目标检测网络,提出一种突出输入图片颜色信息的草坪杂草检测模型。[方法]对输入图片进行切片,扩展RGB通道数为原来的4倍。对切片后的图片进行全局平均池化和全局最大池化,提取原图片中的颜色信息,对颜色通道进行加权,提高对单色目标检测效果。为了进一步增强网络对于形状相似颜色不同的目标识别效果,改进SPPF模块为SPPFCSPC模块,进一步提高不同草坪环境下的杂草识别精度。[结果]改进后的YOLOv5s网络对于单色目标识别效果较好,对普通草坪杂草的检测精确率达到0.928,召回率为0.970,mAP@0.5为0.943,帧率为104 f·s-1,模型内存占用量13.8 MB比使用Focus模块的YOLOv5s检测精度提高4.1百分点,比使用Conv模块的YOLOv5s检测精度提高5.4百分点,在疏林草坪的检测结果mAP@0.5达到0.957。[结论]本文算法可有效识别多种自然环境中的草坪杂草,可为草坪杂草精准化施药提供支持。本文改进模块对颜色的敏感度较好,为与背景颜色相似度较高的单色目标检测提供技术参考。
  • 郭小燕, 于帅卿
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 1009-1018.
    [目的]本文提出一种轻量级YOLOv5S农作物虫害目标检测模型以解决在样本数量不足的情况下农作物虫害识别的问题。[方法]利用Ghost技术将2个Ghost Bottle Block线性特征提取模块封装为1个GB模块,代替YOLOv5S中前7个CBL、CSP、SPP非线性特征提取模块,从而约简了YOLOv5S的网络参数,减轻了网络体量。[结果]在保证虫害检测效果的前提下降低网络对计算硬件与训练样本的依赖。为了验证模型的有效性,对水稻、玉米、棉花、马铃薯、苜蓿5种农作物的12类虫害进行识别与定位,多类别平均精度(mAP)为91.31%,比YOLOv5S模型高出2.56百分点。[结论]通过与SSD、Faster-RCNN、YOLOv5S模型对比发现,本文提出的模型在mAP、F1-score、精确率(Precision)、召回率(Recall)4个评价指标均占优势,尤其在小目标、密集目标、与背景相似目标的检测方面表现突出。
  • 仝召茂, 陈学海, 汪本福, 马志艳, 杨光友
    南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1202-1211.
    [目的]为实现对田间麦穗的实时准确计数,本文提出一种基于改进YOLOv5s的麦穗检测计数方法。[方法]通过C2f模块获得更加丰富的梯度流,增强模型细粒度特征提取能力,并在网络关键部位引入CoordConv坐标卷积,加大对坐标信息关注程度,提升模型对麦穗位置的感知能力,同时考虑到麦穗检测任务中中小尺寸麦穗居多,采用Inner CIoU损失函数加快模型收敛速度。[结果]在公开数据集Global Wheat Head Detection(GWHD)上对上述方法进行试验,结果表明,本文改进模型的精确率、召回率、平均精度均值mAP0.5分别为93.5%、91.6%和95.9%,参数量、计算量、每秒帧数分别为12.4 MB、27.5 GFLOPs和34。[结论]本文改进模型在精确率、召回率、平均精度均值mAP0.5等指标上较原始YOLOv5s模型分别增加1.0、1.2和1.3百分点,并且优于YOLOv7-tiny、YOLOv8s等模型,可满足检测的实时性要求。同时改进后模型在处理遮挡、重叠等复杂情况时都比原始模型表现更优,具有良好的鲁棒性。
  • 蒋薇, 严定春, 李栋, 孙伟超, 薛博文, 程涛, 李军营, 汤亮
    南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1230-1240.
    [目的]土壤背景在无人机遥感监测中存在干扰作用,本文旨在对烟草长势和品质无人机高光谱监测进行去土壤效应的研究。[方法]通过实施2个品种、4个施氮水平互作处理的烤烟田间试验,利用无人机平台搭载的高光谱相机获取大田关键生育期的烤烟冠层反射光谱数据,并分别使用土壤植被组分光谱分解(3SV)算法与植被指数阈值法去除土壤效应后的各小区平均光谱,利用植被指数优化算法进行全生育期烤烟叶面积指数和烟碱含量的高光谱监测模型构建。[结果]在使用3SV算法后,波段组合与烟叶烟碱相关关系较高的区域分布在λ1:450~500 nm和λ2:580~660 nm组合以及λ1:630~670 nm和λ2:680~700 nm;波段组合与叶面积指数相关关系较高的区域分布于λ1:730~770 nm和λ2:750~800 nm组合以及λ1:510~600 nm和λ2:680~700 nm。基于3SV算法的烟叶烟碱含量与叶面积指数监测模型验证精度均较植被指数阈值算法处理后有不同程度提高,‘云烟87’烟碱的模型验证决定系数R2从0.64提高到0.88,RMSE从0.71%降低至0.29%,效果最为明显。利用3SV算法与波段优化算法,筛选出与‘云烟87’和‘K326’叶面积指数关系最佳的指数分别为NDLI515,691和NDLI764,799;与‘云烟87’和‘K326’烟碱含量关系最佳的指数分别为NDNI450,658和NDNI456,654,并建立了适用于监测大田生育期的叶面积指数与叶片烟碱含量的模型。[结论]通过比较不同去除土壤背景算法,发现3SV算法提高了烟草叶面积指数与烟碱监测模型的精度,为无人机高光谱大面积监测烟草长势与品质提供了技术支持。
  • 荆禹铭, 嵇乐乐, 肖栋, 胡春梅, 侯喜林, 李英, 胡君, 刘同坤
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 643-652.
    [目的]本文旨在创制优质的菜薹四倍体新材料。[方法]用2 g·L~(-1)秋水仙素溶液点滴二倍体菜薹LCX019幼苗的子叶生长点,通过形态学、解剖学、细胞学与流式细胞仪的方式筛选鉴定出同源四倍体植株,并对二、四倍体植株的农艺性状以及品质特性进行分析比较。[结果]形态学与解剖学结果显示,同源四倍体菜薹在株型、叶片、花、种荚、菜薹等方面表现出“巨大性”的特点;气孔孔径变大,气孔密度下降;花粉粒体积相比二倍体增大,形状呈橄榄球形或不规则形状。细胞学结果显示,四倍体菜薹根尖染色体数目为二倍体的2倍;流式细胞仪的分析结果表明,四倍体的DNA荧光强度约为二倍体的2倍。四倍体菜薹的可溶性糖、有机酸及纤维素含量显著增加76.17%、13.71%和80.34%,叶绿素含量、硝态氮含量显著下降25.01%、45.10%,可溶性蛋白含量无显著变化。通过分析二、四倍体的光响应曲线与光合特性,发现四倍体菜薹LCX019对弱光的利用能力强于二倍体植株。[结论]获得了具有优良品质的菜薹同源四倍体新材料,为菜薹育种提供新的种质资源。
  • 董文盼, 杨纪潇, 杨项明, 吕明慧, 朱彦泽, 蒋春号
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 665-673.
    [目的]构建了西瓜枯萎病菌——尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusarium oxysporum f. sp.niveum,FON)的重组酶聚合酶扩增技术(recombinase polymerase amplification, RPA)的快速检测体系,以期为田间西瓜枯萎病的快速检测提供技术支持。[方法]从NCBI网站下载包括西瓜枯萎病菌在内的11种病原真菌的基因组序列,利用SeqHunter 2软件进行生物信息学分析,经比对得到4个FON的特异性基因片段,并对其进行引物设计和筛选。利用聚合酶链式反应(PCR)验证引物的特异性和灵敏度,然后利用建立的RPA检测体系对引物的特异性和灵敏度进行验证,最后进行人工接种FON的西瓜植株的RPA检测与评价。[结果]建立了FON的RPA检测体系,并对DNA恒温快速扩增试剂盒的扩增体系进行最佳反应时间(40 min)和最适反应温度(30℃)的摸索,得到其最佳反应体系的检测下限为100 pg·μL~(-1)。利用DNA恒温快速扩增试剂盒(胶体金试纸条型)进行扩增时,只需在38℃反应12 min,取50μL稀释20倍的扩增产物用胶体金试纸条进行检测,5 min后即可进行结果的判断,检测下限为100 pg·μL~(-1)。[结论]成功构建FON的RPA检测体系,且建立的RPA检测体系能够从温室接种FON之后未显症的西瓜植物组织基因组DNA中检测到FON,可为田间西瓜枯萎病早期的快速检测提供技术支持。
  • 牛佳斌, 唐凯, 夏迎萌, 刘同坤, 孙小川, 段伟科, 黄志楠
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 653-664.
    [目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT)基因家族成员,分析其基本性质、染色体定位、进化关系以及在不同组织、不同果实发育阶段和不同非生物胁迫下的表达特征。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家族并分析其理化性质、基因结构、染色体定位、共线性、顺式作用元件分布和进化关系等;利用转录组数据分析辣椒NRT(CaNRT)基因在不同组织和不同果实发育阶段中的表达特征,并利用RT-qPCR技术分析在不同非生物胁迫下的表达模式。[结果]辣椒中共包含73个CaNRT基因,不均匀分布在10条染色体上。系统进化分析表明,CaNRT基因可分为3个亚家族,同一亚家族具有相似基因结构和保守基序。顺式作用元件分析结果表明CaNRT可能受光、激素、逆境胁迫等多种因素调控。CaNRT1亚家族成员主要在根、茎、叶中表达量较高,CaNRT2亚家族在任何时期表达量都较低,CaNRT3亚家族存在组织表达差异性,主要在根中高表达。逆境胁迫数据表明,CaNRT1.18、CaNRT3.3、CaNRT3.1、CaNRT2.1、CaNRT1.23在低温、高温、干旱、盐和氧化处理下明显响应,所有CaNRT基因在低温处理时均有不同程度的正向响应。[结论]在辣椒基因组中共鉴定获得73个CaNRT基因,筛选出多个在辣椒生长发育和逆境胁迫中具有重要作用的关键基因。
  • 杨国星, 张敏, 杨国涛, 陈虹, 张国豪, 刘倩, 王汝丹, 王学春, 胡运高
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 635-642.
    [目的]本试验通过研究不同氮磷肥互作处理下高芥酸油菜的产量和品质,以期探明适应高芥酸油菜品种稳产提质的氮磷肥施用处理。[方法]以高芥酸型油菜‘绵油309’为试验材料,分别设置0 kg·hm~(-2)(N0)、60 kg·hm~(-2)(N1)、120 kg·hm~(-2)(N2)、180 kg·hm~(-2)(N3)4个氮肥水平和0 kg·hm~(-2)(P0)、45 kg·hm~(-2)(P1)、90 kg·hm~(-2)(P2)、120 kg·hm~(-2)(P3)4个磷肥水平,共16个处理,比较不同氮磷水平对高芥酸油菜产量及品质的影响。[结果]氮磷肥通过影响单株角果数、每角果粒数和千粒重进而影响油菜产量,2020年和2021年均在N3P2处理下产量达到最大值,2020年最大值为2 848.7 kg·hm~(-2),比最小值(929.4 kg·hm~(-2))增产206.5%,2021年最大值为2 908.3 kg·hm~(-2),比最小值(927.4 kg·hm~(-2))增产213.6%。2020和2021年在N3P2处理下菜籽油产量最高达1 144.0、1 353.1 kg·hm~(-2),芥酸产量最高分别为582.5、685.8 kg·hm~(-2)。氮肥对高芥酸油菜的含油量具有极显著影响,2年均在N2条件下含油量最高(41%~42%);氮磷肥对菜籽油中芥酸含量均具有极显著影响,2年均在N2P2处理下达到最大值55.0%。[结论]合理的施用氮肥和磷肥能够显著提高油菜的产量和品质,从而达到增产增收的目的。在生产过程中‘绵油309’作为芥酸加工型油菜,当施氮量为180 kg·hm~(-2)和施磷量为90 kg·hm~(-2)时可以实现较高的产量和较好的品质。
  • 张续博, 张家瑜, 贲宗友, 王逸凡, 曾雨可, 陈坤杰
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 792-802.
    [目的]为准确识别糙米内部裂纹,提出了一种基于改进YOLOv5l的糙米裂纹识别算法——YOLOv5-RF。[方法]使用深度卷积代替CBS(convolution+batch normalization+sigmoid linear unit)模块中的普通卷积构建出DWBS(depthwise convolution+batch normalization+sigmoid linear unit)模块,然后将DWBS模块堆叠成辅助骨干网络,再与原始的Darknet-53主干网络相结合形成基于DWBS模块的同级复合骨干网络,以提高糙米内部裂纹特征提取能力;在颈部网络使用逆向连接层来增强解码端特征的丰富性,用于提高解码端对糙米内部裂纹的识别能力;利用CBAM(convolutional block attention module)注意力模块调整SPPF(spatial pyramid pooling-fast)模块的通道注意力表达,通过构建一种SPPF模块与CBAM模块结合的网络结构来提高编码阶段的语义信息表达质量。[结果]所提出的YOLOv5-RF算法的平均准确率、召回率和准确率分别为94.01%、86.92%、90.85%,相比YOLOv5l算法分别提升了4.72%、6.23%、1.23%,但添加模块对模型检测速度的影响却很小。[结论]所提方法能够准确进行糙米内部裂纹的识别,可为稻谷爆腰率检测提供技术参考。
  • 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.
    [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。
  • 霍泱安, 李小雪, 孙郴, 李齐发, 杜星
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 710-720.
    [目的]本研究旨在分析猪卵泡发育不同阶段颗粒细胞中内参基因的表达稳定性,筛选有效内参基因用于鉴定猪卵泡发育关键调控基因及其表达模式。[方法]基于形态学观察与类固醇激素检测分离猪腔前、有腔、成熟和闭锁卵泡,并收集相应颗粒细胞;利用RT-qPCR检测甘油醛3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、β-肌动蛋白(ACTB)、ATP合酶F1(ATP5F1)、β2-微球蛋白(B2M)、真核翻译伸长因子1α(EEF1A1)、次黄嘌呤磷酸核糖转移酶1(HPRT1)、核糖体蛋白S3(RPS3)、微管蛋白α-1b(TUBA1B)和泛素C(UBC)等9个候选内参基因在猪卵泡不同发育阶段颗粒细胞中的表达水平;综合ΔCt、geNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder等算法分析候选内参基因在猪卵泡发育过程中的表达稳定性。[结果]候选内参基因在猪卵巢颗粒细胞中的表达水平存在较大差异,其中EEF1A1和TUBA1B的表达水平较高,而HPRT1和UBC的表达水平较低;不同算法得到的稳定性存在差异,用ΔCt、NormFinder和BestKeeper分析发现RPS3和ATP5F1的稳定性较高,用geNorm分析发现GAPDH和HPRT1的稳定性较高,最终利用RefFinder进行综合权重分析得出候选内参基因的稳定性从高到低依次为RPS3、ATP5F1、HPRT1、EEF1A1、GAPDH、ACTB、TUBA1B、B2M、UBC。进一步以不同表达稳定性内参基因为参照对母猪繁殖力候选基因FSHR和NORFA在卵泡发育过程中的表达模式进行检测,结果表明内参基因稳定性对准确鉴定目的基因表达水平和变化模式至关重要。[结论]RPS3和ATP5F1在猪卵泡发育过程中具有较高的表达稳定性,可作为有效内参基因用于后续猪卵泡发育相关研究,为鉴定猪卵泡发育关键调控基因及其表达模式等相关内参基因研究提供理论依据。
  • 马龙飞, 陈顺, 庄苏, 周斌斌, 刘慧娟, 张佳琦, 王恬, 王超
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 721-730.
    [目的]前期研究发现饲粮添加250~1 000 mg·kg~(-1)芦丁可提高21日龄肉鸡生长性能,本试验进一步研究芦丁对其肠道形态结构、黏膜屏障和抗氧化功能的影响。[方法]试验选取1日龄健康且体重(43±1)g相近的雄性AA肉鸡256只,随机分为4组,每组8个重复,每个重复8只鸡。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中分别添加250、500和1 000 mg·kg~(-1)芦丁。21日龄时每个重复取1只肉鸡屠宰取样测定肠道屏障功能、免疫炎症、抗氧化等相关指标。[结果]与对照组相比,饲粮添加250 mg·kg~(-1)芦丁显著提高了肉仔鸡脾脏器官指数、空肠黏膜总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性和总抗氧化能力(T-AOC),以及空肠黏膜中闭合小环蛋白1(ZO-1)、闭锁蛋白(OCLN)、核因子E2相关因子2(Nrf2)和SOD mRNA的表达水平,同时显著降低了血清肿瘤坏死因子α(TNF-α)和D-乳酸(D-LA)水平、空肠黏膜TNF-α mRNA的表达水平(P_T<0.05);与对照组相比,饲粮添加500 mg·kg~(-1)芦丁显著提高了肉仔鸡法氏囊器官指数、空肠VH/CD值,空肠黏膜T-SOD活性和T-AOC,空肠黏膜中B细胞淋巴瘤基因2(Bcl-2)、ZO-1和Nrf2 mRNA的表达水平,并显著降低了血清TNF-α水平(P_T<0.05);与对照组和250、500 mg·kg~(-1)芦丁组相比,饲粮添加1 000 mg·kg~(-1)芦丁显著提高了血清中免疫球蛋白M(IgM)和免疫球蛋白G(IgG)含量(P_T<0.05);与500 mg·kg~(-1)芦丁组相比,饲粮添加250 mg·kg~(-1)芦丁显著提高了肉仔鸡脾脏器官指数、血清脂多糖(LPS)水平和OCLN mRNA表达水平,并显著降低了血清D-LA水平(P_T<0.05);与1 000 mg·kg~(-1)芦丁组相比,饲粮添加250 mg·kg~(-1)芦丁显著提高了肉仔鸡脾脏器官指数,同时降低了空肠黏膜TNF-α mRNA的表达水平(P_T<0.05);与1 000 mg·kg~(-1)芦丁组相比,饲粮添加500 mg·kg~(-1)芦丁显著提高了肉仔鸡空肠黏膜中Bcl-2 mRNA的表达水平,并显著降低了血清中LPS水平(P_T<0.05)。[结论]饲粮添加250 mg·kg~(-1)或500 mg·kg~(-1)芦丁均可以促进免疫器官发育,增强免疫能力和改善肉仔鸡空肠形态结构,提高空肠屏障功能,其对肉仔鸡空肠抗氧化功能的改善作用可能与激活Nrf2信号通路有关。本试验条件下推荐芦丁适宜添加剂量为250 mg·kg~(-1)。
  • 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.
    [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。
  • 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.
    [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。
  • 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.
    [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。
  • 林于蓝, 张园可心, 王宝英, 黄杜鹃, 林广宁, 魏富刚, 张金波, 蔡祖聪, 赵军
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 689-699.
    [目的]本文旨在探究健康与罹患根腐病三七内生真菌群落特征差异及在不同植株部位的分布特征与随生长年限的变化规律。[方法]选取1年、2年生健康与罹患根腐病的三七植株,采用组织分离法对其根、茎部位的内生真菌进行分离,基于形态特征和ITS序列分析对分离得到的菌株进行分类鉴定,并对内生真菌群落组成及多样性特征进行分析。[结果]共分离获得966株内生真菌,经鉴定隶属于3门、5纲、14目、25科、31属。从菌株分离数及分离率看:罹病植株>健康植株,2年生>1年生,根部>茎部。健康和罹病三七的可培养内生真菌组成存在明显差异,其中曲霉属、耙齿菌属、毛壳属和青霉属在健康三七内生真菌群落中占主导,而镰刀菌属、曲霉属、篮状菌属、毛壳属和木霉属是罹病三七内生真菌的优势属。植株部位对三七内生真菌群落组成具有明显影响,其中罹病三七根部镰刀菌属的分离频率高达52%,显著高于其茎部的11.2%,且在罹病三七根部大量分离到木霉属和篮状菌属等有益真菌,其分离频率分别为11.0%和14.5%,而三七茎部内生真菌群落多样性、丰富度和均匀度均高于根部。此外,随着生长年限的增加,三七内生真菌群落的发育更加完善,健康和罹病三七内生真菌群落组成及多样性特征也随之变化,其中尖孢镰刀菌和腐皮镰刀菌在罹病三七植株中的分离频率大幅增加,达到14.5%和32.9%。健康三七内生真菌多样性、丰富度和均匀度随生长年限增加逐渐上升,而罹病三七内生真菌多样性和均匀度逐渐降低。[结论]三七植株内生真菌多样性丰富,健康和罹病三七可培养内生真菌定殖数量及群落组成具有显著差异,且植株部位与生长年限均对三七可培养内生真菌群落特征具有显著影响。
  • 胡双明, 艾仄宜, 穆兵, 代祥, 杨亦扬
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 760-771.
    [目的]本文旨在探究江苏主要产区红茶的特征香气成分与不同产区的关键差异香气组分。[方法]利用电子鼻(E-nose)结合顶空固相微萃取与气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GC-MS)技术对江苏主要产区的代表性红茶样品进行香气成分分析。[结果]电子鼻分析表明萜烯类、芳香环类物质是江苏红茶香气最主要的挥发性成分,宜兴产区红茶的醇类、酮类、醛类、硫化物、萜烯类含量显著高于句容和金坛产区。HS-SPME-GC-MS分析表明醇类物质是所有江苏红茶中比例最高的挥发性化合物,占挥发物总量的62.06%~75.66%;以相对气味活度值(ROAV)大于1.00为标准,共筛选出12种关键呈香物质,其中芳樟醇、香叶醇、柠檬醛、反式-β-紫罗兰酮、癸醛、二甲基硫醚是江苏红茶中最关键的呈香物质(ROAV>10.00)。正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)表明,不同产区的红茶香气成分之间存在一定的差异,以变量权重(VIP)值大于1.00为标准筛选出7种差异成分,其中果香型的2-甲基丁醛、苯乙醛与木质香型的反式氧化芳樟醇(呋喃类)是区分金坛产区与宜兴、句容产区的关键香气成分,花香型的顺式茉莉酮是区分句容产区与金坛、宜兴产区的关键香气成分,这些物质是造成产区间香气差异的关键因素。推测香叶醇与芳樟醇约为1∶1的含量比是江苏红茶区别于其他名优红茶的重要原因之一。[结论]本研究通过HS-SPME-GC-MS和电子鼻技术明确了江苏红茶的特征香气成分,探明了不同产区的江苏红茶的差异香气组分,该结果为丰富我国红茶香气理论奠定了基础。
  • 唐伯青, 赵大勇, 熊锋, 李德强
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 772-781.
    [目的]识别作物和杂草是农业智能化中自动除草的关键步骤。本文旨在解决作物与杂草识别精度低、检测模型实时性和鲁棒性差等问题。[方法]以叶龄处于3~8叶期的玉米及其伴生杂草为研究对象,提出一种高效准确的玉米苗与杂草的检测方法。该方法以实时端到端目标检测视觉自注意力模型为基础框架,用小尺度卷积等效替代大尺度深度卷积的思想,以较小的精度损失降低推理耗时。引入一种包含上下文信息的自顶向下注意力机制,强化模型对小目标的检测效果。应用组合图像增强策略,提升模型精度与泛化能力。[结果]改进后模型的平均检测精度为90.11%,推理阶段单张图片耗时33.67 ms,模型参数量44.86 MB。改进后的模型比主流目标检测模型总体精度更高,且推理速度快。[结论]所提方法对于玉米苗与伴生杂草的整体检测性能优秀,能够提高杂草识别的准确性和效率。
  • 邓为, 孙卫东, 刘龙申, 沈明霞, 姚文
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 741-749.
    [目的]产蛋高峰期是蛋鸡养殖的关键时期,构建产蛋高峰期蛋鸡亚健康评价指标体系,不仅有利于准确评估鸡群健康并根据鸡群健康状况展开精准饲养与管理调整,也可为无损监测产蛋高峰期蛋鸡健康状况提供参考指标和科学依据。[方法]本文基于对蛋鸡场调研、资料收集和专家咨询,并从鸡群的健康状况、行为表现、生产性能和环境与鸡群信息4个方面初步构建了产蛋高峰期蛋鸡亚健康评价指标集,运用专家咨询法筛选指标确立评价指标体系,通过层次分析法确定指标权重。[结果]共邀请了14位专家进行咨询,专家咨询问卷有效回收为100%,专家权威系数为0.875,肯德尔协调系数为0.386,表明专家积极性、权威程度、意见协调程度均较好,最终确立的评价指标体系包括4个一级指标,27个二级指标。健康状况、行为表现、生产性能和鸡舍环境4个一级指标的权重分别为0.254、0.245、0.253、0.248。[结论]构建的产蛋高峰期蛋鸡亚健康评价指标体系,专家咨询可靠性较好,评价指标覆盖较全面。
  • 李文峰, 徐蕾, 杨琳琳, 刘文荣, 潘坤, 李超
    南京农业大学学报. 2024, 47(04): 823-834.
    [目的]针对丘陵地区因田块碎片化和障碍物影响农业机器人作业的情况,提出一种基于改进蚁群算法和A~*算法相结合的多田块路径规划方法。[方法]通过无人机构建农田遥感影像,利用栅格法对农田进行环境建模,再进行子区的划分与合并,在蚁群算法中引入区域启发函数,对不同区域内的移动代价作区分,通过人工增加最优路径中的信息素浓度并建立自适应信息素挥发系数,对信息素更新方法进行改进,以此求解作业子区间的最优遍历顺序,利用具有启发式搜索功能的A~*算法进行子区连接路径规划,最终实现多田块路径规划。[结果]MATLAB仿真试验结果表明,在子区数量为40时,采用改进蚁群算法进行规划的平均路径长度比传统的蚁群算法减少了3.19%,平均迭代收敛次数减少了79.5%;在路径遍历仿真试验中,农业机器人遍历路径覆盖率能达到100%,路径重复率为6.48%。利用农田无人机遥感影像和田间作业参数进行自然环境的仿真试验,进一步验证了该方法的有效性。[结论]本研究提出的方法能有效解决丘陵地区农业机器人多田块路径规划问题,可为丘陵地区农业机器人大面积作业提供路径参考与技术支持。