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  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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.
    [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。
  • 焦金铖, 安晓虎, 王妍茏, 孟会生, 张杰, 郝鲜俊, 王帅兵
    南京农业大学学报. 2024, 47(02): 298-305.
    [目的]本文旨在探究不同有机腐熟物与荧光假单胞菌配施在矿区复垦土壤的有效合理施用。[方法]以玉米作为供试作物,采用盆栽试验研究不同有机腐熟物(羊粪、牛粪、猪粪、鸡粪)与荧光假单胞菌配施对复垦土壤氮素形态和酶活性影响。[结果]有机腐熟物配施荧光假单胞菌可以在单施有机腐熟物的基础上有效提高复垦土壤各氮素、微生物量碳/氮含量和酶活性。以鸡粪配施荧光假单胞菌对各氮素、微生物量碳/氮含量以及4种土壤酶活性的提升效果最为显著,其与单施鸡粪处理相比,铵态氮含量显著提高13.12%,微生物量碳显著提高20.21%,蛋白酶活性显著提高16.11%。[结论]腐熟鸡粪与荧光假单胞菌配施效果最好,可作为复垦土壤中较为合理的施用方式。
  • 何苏南, 陈环宇, 郁凯, 王凯, 孙果丽, 朱小梅, 贺亭亭, 邓晔, 邢锦城, 张倩, 王绪奎, 郁洁
    南京农业大学学报. 2024, 47(02): 274-283.
    [目的]有机肥施用是江苏滨海轻度盐碱地主要的改土提质技术,本试验通过研究在有机替代模式下夏玉米种植系统农田生产力和土壤碳库的变化特征,探索在粉垄耕作模式下有机肥还田同氮肥减量的最佳比例。[方法]按照等氮量投入原则,以当地氮肥施用(CK)为对照,设置25%有机肥+75%氮肥(CT25)、50%有机肥+50%氮肥(CT50)、75%有机肥+25%氮肥(CT75)、有机肥全量替代氮肥(CT100)处理,开展粉垄耕作模式下不同比例有机肥替代氮肥玉米种植田间试验,对玉米农田生产力和土壤碳库指标进行测定。[结果]与氮肥全量施用相比,有机肥替代化肥比例在25%~50%时,玉米籽粒产量可增加8.74%~11.21%,其中CT25处理的玉米光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO_2浓度(C_i)显著增加,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量均较单施氮肥显著增加,有机替代比例超过50%以上时玉米产量和土壤养分较纯施氮肥无显著变化。相较于纯施氮肥,有机肥替代比例在25%~75%时土壤碳储量提升9.47%~14.61%,这主要依赖于土壤有机碳含量和容重的显著增加。土壤有机碳含量和玉米产量呈显著的正相关关系。[结论]粉垄耕作模式条件下,有机肥替代氮肥在25%~50%可以显著改善土壤理化性质,增加土壤碳储量,提升农田生产力,可作为江苏滨海旱作玉米种植推荐施肥技术。
  • 帅良, 庞纪伟, 胡美华, 廖玲燕, 殷菲胧, 刘云芬, 李小洁, 何妹英
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 979-988.
    [目的]本文旨在探究采后常温(RT)和低温(LT)贮藏过程中龙眼果实糖含量和代谢相关酶活性及基因表达变化的规律,为龙眼果实采后贮藏保鲜提供参考依据。[方法]以‘储良’龙眼为试验材料,设置4℃和25℃处理,探究其可溶性固形物(TSS)、蔗糖、葡萄糖和果糖含量变化情况及相关糖代谢酶活性和相关基因表达量的变化规律。[结果]不同贮藏温度下龙眼果实的糖含量变化不同,常温贮藏过程中蔗糖含量下降,葡萄糖和果糖含量上升,而低温贮藏保持较高的蔗糖含量,促进葡萄糖和果糖含量快速下降。与常温贮藏相比,低温贮藏提高了蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性,抑制中性转化酶(NI)、酸性转化酶(AI)、蔗糖合成酶(SS)、果糖激酶(FRK)和己糖激酶(HXK)活性,抑制DlNI、DlAI、DlSPS、DlFRK和DlHXK基因的表达。相关性分析表明,低温贮藏改变了龙眼果实中蔗糖含量与糖代谢相关酶活性和基因表达的关系。主成分分析也显示,低温贮藏延缓了龙眼果实蔗糖代谢的发生,保持较好的果实品质。[结论]低温贮藏通过调控龙眼果实糖代谢相关基因的表达,影响相关酶活性进而使糖组分发生变化,使龙眼果实保持较高的蔗糖含量,从而延缓龙眼果实品质劣变。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 舒嘉傲, 曹少先, 孟春花, 钱勇, 张俊, 张建丽, 丁强, 李隐侠, 李齐发
    南京农业大学学报. 2024, 47(01): 174-182.
    [目的]本文旨在研究湖羊长链非编码RNA-269(long no-coding RNA-269,lncRNA-269)序列特征、表达模式和转录调控,为后续开展lncRNA-269的功能研究提供理论基础。[方法]以湖羊为研究对象,采用5′/3′RACE结合PCR扩增方法获得其序列全长,利用RT-qPCR方法鉴定其在湖羊组织中的表达模式,并利用PCR方法扩增其启动子区,鉴定其启动子区特征,分析其转录调控情况。[结果]湖羊lncRNA-269全长3 146 bp,组织表达谱显示其在湖羊各组织中广泛表达,且在健康卵泡中显著高表达,其表达水平与NR5A1 mRNA水平和血清中雌二醇(E_2)水平呈正相关。荧光素酶活性分析发现在lncRNA-269启动子区的-359~-17 nt有1个转录激活基序,在-1 485~-942 nt有1个转录抑制基序。JASPAR软件预测发现在lncRNA-269转录抑制启动子区域存在FOXO3、PDX1等转录因子结合位点,在转录激活区域有SMAD4、YY1等转录因子结合位点。过表达SMAD4可显著提升lncRNA-269启动子区荧光素酶活性,染色质免疫沉淀(ChIP)-PCR试验进一步确认了SMAD4特异性与lncRNA-269启动子区结合。[结论]湖羊lncRNA-269在健康卵泡中显著高表达,其启动子区存在一个转录激活区域和一个转录抑制区域,转录因子SMAD4可通过与lncRNA-269启动子区结合显著上调lncRNA-269的启动子活性。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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.
    [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。
  • 曹小艳, 叶晓琴, 曹海霞, 阿地力·沙塔尔
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 864-872.
    [目的]本文旨在明确和田地区核桃物候与苹果蠹蛾的发生关系,为精准防控提供理论依据。[方法]从核桃花期至果实成熟期定点、定期在野外进行物候观察,用游标卡尺测量果实三径,通过随机抽样法调查苹果蠹蛾各虫态发生,并将核桃物候与苹果蠹蛾各虫态发生进行关联。[结果]对苹果蠹蛾成虫消长动态调查发现,4月下旬‘新丰’核桃物候为果实膨大期,‘扎343’核桃物候为坐果期时,越冬代成虫达羽化高峰,在此阶段开展对越冬代成虫的防治可有效降低虫口密度;7月下旬‘新丰’核桃物候为果皮转色期,‘扎343’核桃物候为硬核期时,第1代成虫达羽化高峰,在此阶段开展对第1代成虫的防治可有效降低虫口密度。对产卵调查发现,4月下旬至5月上旬,越冬代成虫开始产卵,核桃物候为果实膨大期(花后20~30 d),此时为第1代卵防治的最佳时期;5月上旬至5月下旬,越冬代成虫产卵达高峰,核桃物候为果实膨大期(花后30~40 d),此时为第1代初孵幼虫防治的最佳时期;8月上旬,第1代成虫产卵达高峰。‘新丰’核桃物候为果皮开裂期,‘扎343’核桃物候为果皮转色期,此时为第2代初孵幼虫防治的最佳时期。对蛀果调查发现,5月上旬至6月上旬,第1代幼虫开始为害并达为害高峰,核桃物候为果实膨大期(花后40~60 d),此时为第1代老熟幼虫防治的最佳时期;8月上旬,第2代幼虫蛀果达高峰,‘新丰’核桃物候为果皮开裂期,‘扎343’核桃物候为果皮转色期,此时为第2代老熟幼虫的最佳防治时期。[结论]结合核桃物候明确了苹果蠹蛾各虫态的发生动态,为苹果蠹蛾各虫态的精准防控奠定基础,进而减少苹果蠹蛾对核桃果实的为害。
  • 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。
  • 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。
  • 徐俊杰, 王莹, 丁宁, 马向花, 刘塔, 周天赐, 李涛, 袁朝海, 张威, 蔡亚非
    南京农业大学学报. 2024, 47(01): 133-141.
    [目的]本试验以舍饲育肥牦牛为研究对象,探究日粮精粗比对舍饲育肥牦牛瘤胃代谢的影响,期望为青海牦牛规模化、产业化和现代化养殖过程中日粮精粗比调控提供参考。[方法]对15头试验牛群进行分组,分别饲喂精粗(质量)比为3∶7(A组)、5∶5(B组)、7∶3(C组)的全混合日粮(total mixed ration, TMR)。饲喂90 d后于凌晨空腹屠宰,采集瘤胃液和瘤胃上皮组织,通过16S核糖体RNA(16S ribosomal RNA,16S rRNA)高通量测序、气相色谱、RT-qPCR以及Western blot试验方法,探究不同精粗比日粮饲喂下,舍饲育肥牦牛瘤胃细菌菌群结构、瘤胃发酵参数以及瘤胃上皮中挥发性脂肪酸(VFA)转运载体表达量的变化。[结果]日粮精粗比显著影响瘤胃细菌菌群结构,随着精料占比升高,在门水平上,拟杆菌门(Bacteroidetes)、螺旋体门(Spirochaetes)和黏胶球形菌门(Lentisphaerae)相对丰度显著上升(P<0.05),厚壁菌门(Firmicutes)和软壁菌门(Tenericutes)相对丰度显著下降(P<0.05);属水平上,随着精料比例提高,理研菌科RC9肠道群(Rikenellaceae RC9 gut group)、克里斯腾森菌科R7群(Christensenellaceae R7 group)、Saccharofermentans、产琥珀酸菌属(Succiniclasticum)和Lachnoclostridium相对丰度显著升高(P<0.05),C组牦牛瘤胃球菌属(Ruminococcus)和拟杆菌属(Bacteroides)相对丰度显著低于A组(P<0.05),B组和C组牦牛普氏菌属(Prevotella)、假丁酸弧菌(Pseudobutyrivibrio)和密螺旋体属(Treponema)相对丰度显著高于A组(P<0.05)。日粮精粗比对瘤胃pH值及VFA产量影响显著,精粗比上升显著下调瘤胃内容物pH值(P<0.05),乙酸浓度、乙酸浓度/丙酸浓度显著降低(P<0.05),丙酸、戊酸和总VFA浓度显著升高(P<0.05),与A、B组相比,C组丁酸和异丁酸浓度显著升高(P<0.05)。日粮精粗比对瘤胃上皮VFA转运载体表达量影响显著。随着日粮精料比例升高,腺瘤下调蛋白基因(DRA)、假定阴离子转运载体1基因(PAT1)、单羧酸转运载体1基因(MCT1)和单羧酸转运载体4基因(MCT4)在mRNA水平的相对表达量显著升高(P<0.05),而阴离子交换蛋白2基因(AE2)在mRNA水平和蛋白水平的相对表达量则显著下降(P<0.05),上述基因的蛋白表达趋势与mRNA的一致。随着日粮精粗比例升高,牦牛的生产性能,即平均日增重、饲料转化率、屠宰率也随之提高,且具有显著差异(P<0.05)。[结论]饲喂高精料日粮可提升牦牛瘤胃中非纤维素降解菌的相对丰度,使大量能量饲料和蛋白饲料快速转化为VFA,为机体供能。激活瘤胃上皮细胞中VFA转运载体,提高其表达量,加快VFA转运入血的速度,以提高脂肪代谢底物,最终达到快速育肥的效果。
  • 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。
  • 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。
  • 王苏苏, 李涛, 丁宁, 王莹, 邓子晗, 张威, 陈芷希, 徐俊杰, 时晓丽, 向小娥, 仲伟臣, 蔡亚非
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 957-966.
    [目的]奶牛乳房炎是奶牛养殖过程中的高发疾病,本研究旨在对声波脉冲技术(acoustic pulse therapy, APT)治疗奶牛乳房炎的效果进行初步探究。[方法]根据致病菌和牛奶体细胞检测结果,选择江苏省某牧场临床乳房炎和亚临床乳房炎奶牛100头,其中临床乳房炎奶牛60头,分为APT治疗组20头、抗生素治疗组20头、APT和抗生素联合治疗组20头;亚临床乳房炎(隐性乳房炎)奶牛20头,采用APT治疗;20头健康奶牛作为阴性对照组。对比探究APT治疗奶牛乳房炎的效果。[结果]当奶牛罹患乳房炎后,生产性能指标牛奶中体细胞数显著升高(P<0.05),日产奶量显著下降(P<0.05);血液中白细胞数显著升高(P<0.05),淋巴细胞数和中性粒细胞数极显著升高(P<0.01),炎症因子IL-1β含量显著升高(P<0.05)、IL-6和IL-8含量极显著升高(P<0.01),糖皮质激素含量显著升高(P<0.05)。在使用APT治疗后,体细胞数显著下降(P<0.05),日产奶量显著升高(P<0.05),乳脂、乳蛋白、乳糖、非脂固形物、总固形物和尿素氮无显著变化(P>0.05);白细胞数、中性粒细胞数和淋巴细胞数显著下降(P<0.05),其他血液生理指标无显著变化(P>0.05);亚临床组炎症因子IL-1β含量显著下降(P<0.05),IL-6和IL-8含量显著降低(P<0.05),糖皮质激素含量显著下降(P<0.05)。[结论]APT作为一种新的奶牛乳房炎治疗技术,可以有效治愈奶牛乳房炎,且没有引起产奶量损失。
  • 魏子翔, 何瑞银, 李毅念, 徐高明, 丁启朔
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 1037-1048.
    [目的]本文旨在研究稻茬地秸秆-土壤-带状立式旋耕系统的相互作用机理,探究三者交互作用下关键作业参数对种床清秸与平整效果的影响,为秸秆田间综合管理和水旱轮作系统耕作机械优化设计提供依据。[方法]基于离散元法构建三维立旋仿真模型;模拟水稻秸秆覆盖条件下条带立旋还田作业过程,优化参数范围并进行室内土槽试验验证。以条带立旋作业过程中的前进速度、刀轴转速、秸秆长度为影响因素,以种床清秸率和种床耕后平整度为指标,采用响应面法构建数学模型,分析各因素对种床质量的影响并进行性能优化试验。[结果]在设定耕作深度为15 cm时,影响种床清秸率和种床耕后平整度的主次顺序为前进速度、刀轴转速、秸秆长度。多因素正交试验优化结果表明:机具前进速度1.09 m·s-1、刀轴转速281.5 r·min-1、秸秆长度6.89 cm时种床质量最优,种床清秸率为81.95%,种床平整度为8.67 mm。[结论]本文构建的交互作用模型经验证可靠,能有效评价稻茬田立旋作业参数对种床清秸平整效果。
  • 洪星, 姬江涛, 段意洁, 张瑞红, 高颂
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 1028-1036.
    [目的]奶牛臀宽是奶牛生长繁殖的重要评判标准,目前臀宽测量依旧以人工测量为主,费时费力,而且容易受主观因素影响。本文提出一种基于点云精准分割的奶牛臀宽自动测量方法。[方法]搭建奶牛后俯视深度图像采集系统,对原始数据进行处理,利用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)方法剔除奶牛周围的背景。基于PointNet++神经网络,将奶牛坐骨结节进行分割并获取臀部区域。检测奶牛臀部区域的轮廓线,利用坐骨结节与尾巴之间的凹陷来判定坐骨结节的位置,最终计算出奶牛的臀宽。[结果]点云分割模型在交并比50%下的平均准确率可达94.2%,体尺测量的最大绝对误差为-5.53 cm,平均相对误差为5.84%。而奶牛在尾巴自然下垂状态时绝对误差为-2.02~2.22 cm,平均相对误差为3.79%。[结论]本文方法在奶牛尾巴自然下垂时效果最好,能够较好地实现奶牛臀宽自动检测。
  • 刘晓宇, 张欣, 彭悦, 于淼, 熊劲松, 程宗明
    南京农业大学学报. 2024, 47(02): 213-221.
    [目的]本文旨在通过验证草莓bHLH(basic/helix-loop-helix)家族转录因子FabHLH37的功能,解析其调控草莓抗灰霉病的机制,为草莓的抗病育种提供新的基因资源。[方法]以栽培草莓品种‘红颜’为试验材料,提取灰霉菌侵染后的草莓果实总RNA并反转录为cDNA,克隆FabHLH37编码区序列,并使用在线软件对其进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR(qPCR)分别检测该基因在草莓不同组织及果实接种灰霉菌后的相对表达量;利用烟草瞬时表达系统研究该基因的亚细胞定位;通过草莓果实瞬时表达系统研究FabHLH37抗灰霉病功能。[结果]FabHLH37基因CDS全长789 bp,编码262个氨基酸,理论等电点(pI)为6.61,相对分子质量为2.9×10~5。进化分析显示FabHLH37与月季、苹果等蔷薇科植物bHLH37蛋白同源关系较近。亚细胞定位分析显示FabHLH37特异性定位于细胞核。qPCR分析表明FabHLH37在草莓根中表达量最高,叶次之,灰霉病菌侵染可以显著诱导FabHLH37基因的表达。草莓果实瞬时表达结果显示,与对照相比,过表达FabHLH37的草莓果实接种灰霉菌后感病程度轻,而沉默FabHLH37的草莓果实相反。进一步的qPCR检测发现,在草莓果实瞬时表达体系中,FaPR1/4/5-1、FaBG2-1、FaCHI3-1、FaSOD、FaPAL等多个防御基因的表达量与FabHLH37的表达量呈正相关,即过量表达FabHLH37可显著提高这些基因的表达量,而沉默FabHLH37则显著降低这些基因的表达量。[结论]FabHLH37可通过诱导防御基因的表达从而正向调控草莓灰霉病。
  • 张燕, 欧阳爱莲, 王飞, 贾成成, 杨帆, 汤东生
    南京农业大学学报. 2024, 47(02): 284-291.
    [目的]本文旨在通过探究胜红蓟种子在不同土壤环境中的存活力大小,揭示胜红蓟种子在农田形成优势种群的原因。[方法]以胜红蓟种子为研究对象,检测胜红蓟种子采收后210 d内在不同温度、湿度、深度、pH值、盐浓度和渗透势土壤环境下存活力动态。[结果]在10~30℃的土壤贮藏环境中,210 d内最适萌发温度始终为20℃,因此,将20℃培养的胜红蓟种子萌发率作为表征种子存活力的指标。在不同的土壤温度、湿度环境中,胜红蓟种子在5~30℃、土壤湿度20%环境中贮藏120 d的种子存活力均高于90%。在土壤深度20 cm,贮藏120 d的胜红蓟种子存活力无显著下降;贮藏深度达到30 cm种子存活力下降至60%。在pH值为4~10环境中贮藏120 d的胜红蓟种子存活力一直维持在95%以上,各处理之间无显著差异。在不同NaCl浓度的土壤环境中贮藏150 d的胜红蓟种子存活力无显著差异,存活力均超过95%;贮藏180 d后,160 mmol·L~(-1)NaCl处理种子存活力才显著低于其他处理。在渗透势高于-0.8 MPa的土壤环境中,贮藏150 d各处理胜红蓟种子存活力保持在95%以上;当渗透势达到-1 MPa时,贮藏180 d的种子存活力下降至85%。[结论]贮藏210 d,胜红蓟种子在不同梯度土壤温度、土壤湿度、pH值、盐浓度、渗透势、深度的贮藏条件下存活力保持稳定,显示出强大的适应性和耐受性,可能是其成为热带亚热带地区农田恶性杂草的原因。
  • 赵一名, 沈明霞, 刘龙申, 陈佳, 祝万军
    南京农业大学学报. 2024, 47(02): 369-382.
    [目的]针对规模化养殖环境下死鸡巡检自动化程度低、人工巡检费时费力等问题,提出一种基于图像配准融合算法和改进YOLO v5s的死鸡检测方法。[方法]为提高死鸡目标特征的显著性,利用SURF算法结合RANSAC算法实现热红外与可见光图像的特征点匹配,采用仿射变换模型得到配准图像,使用小波变换实现图像的分解重构,从而得到最终的配准融合图像;为降低背景信息对死鸡目标检测的干扰,提升模型对鸡只遮挡情况的检测效果,以YOLO v5s目标检测算法为基础,通过加入SE注意力模块,将CIoU_Loss和DIoU_NMS运用于原模型,构成改进后的YOLO v5s-SE模型。[结果]配准融合后的图像与源图像的相关系数平均值达到0.86,体现了良好的配准融合效果;模型在融合图像上的检测准确率以及平均精度均值均高于可见光图像和红外图像,改进后的YOLO v5s-SE相较于原始YOLO v5s在融合数据集上的检测准确率提升了3.3%,达到97.7%。[结论]改进后的YOLO v5s-SE在保证应有检测速度的同时提升了目标检测的精度,可满足实际生产中死鸡实时检测的需求。
  • 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。
  • 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。
  • 张雯琦, 金思成, 刘智文, 钱菁菁, 朱程
    南京农业大学学报. 2024, 47(05): 891-897.
    [目的]本文旨在明确在不施用化肥的情况下豆科绿肥作物体内养分含量变化及其翻压还田后对土壤肥力的影响。[方法]于2021年10月至2022年5月,通过田间试验研究紫云英、毛叶苕子、蚕豆、箭筈豌豆4种豆科绿肥的生长发育和氮、磷、钾养分含量,并分析绿肥翻压还田后对土壤养分含量的影响。[结果]不同绿肥在苗期与生育后期全氮、全磷和全钾养分含量变化趋势相似,生育后期的养分含量显著高于苗期,干物质量达1 800 kg·hm-2以上,适宜翻压。在生育后期,毛叶苕子的全氮含量(3.34%)和全磷含量(0.29%)显著高于其他3种绿肥,紫云英的全钾含量(3.58%)最高,且差异显著。紫云英和毛叶苕子的氮、磷、钾养分累积量相对较高,蚕豆和箭筈豌豆相对较低。4种豆科绿肥还田,土壤pH值没有显著影响,土壤有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量均增加,提高了2.71%~29.50%。其中紫云英还田可以显著提高土壤肥力,土壤有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量与休耕相比分别增加了4.04%、3.40%、29.50%和8.22%。[结论]在不额外施用化肥时,种植紫云英有利于土壤肥力提升。
  • 代祥, 梅菊芬, 杨亦扬, 王玉花
    南京农业大学学报. 2024, 47(02): 232-241.
    [目的]本试验旨在探讨不同叶色茶树群体的叶色关系及分布规律,确定茶树叶色定量描述的最佳色差仪参数,为叶色描述、分类提供理论依据。[方法]以120个茶树品种(或株系)为研究对象,用色差仪测定叶片的明度(L~*)、红度(a~*)、黄度(b~*)、彩度(C~*)、总色值(E~*)、色调角(h)和饱和度(S~*),开展包括正态性检验、主成分分析、非参数多重比较、聚类分析和相关性分析的统计分析。[结果]由黄色、绿色到紫绿色,叶片的L~*、b~*、C~*、E~*和S~*值逐渐降低,a~*值先降后升。h值在绿色茶树中最大,紫绿色与黄色茶树没有显著差异。7个参数在绿色茶树中多为正态分布,而在黄色、紫绿色茶树中多为偏态,说明黄色和紫绿色茶树所受选择压力大于绿色茶树。主成分分析结果表明,不同颜色茶树群体之间主要是明度和饱和度存在差异,群体内主要是红绿度存在差异。多重比较结果显示,S~*值对不同品种(株系)茶树叶色的区分度最佳,a~*值最差。当欧式距离为8.78时,120个茶树品种(株系)被聚为3类,与目测法的分类一致。L~*、b~*、C~*、E~*和S~*值与叶绿素含量的相关性较强,相关系数都在0.70以上;a~*值与花色苷含量的相关性较强,相关系数为0.76。[结论]S~*值对不同品种茶树叶色区分度最佳,同时与叶绿素和花色苷含量均有较强的相关性,能够在一定程度上反映叶绿素与花色苷含量,可以选定饱和度S~*作为精准评价茶树叶片颜色的最佳色差仪参数。
  • 张稳乐, 罗朝晖, 吕璐皞, 江雨萌, 赵海燕, 陈丹
    南京农业大学学报. 2024, 47(02): 264-273.
    [目的]水产养殖废水可以作为替代性水源进行农业灌溉,本研究旨在分析不同浓度的水产养殖废水灌溉耐盐水稻对土壤、植物及生态经济效益的影响。[方法]以耐盐水稻为供试植物进行盆栽试验,设置淡水与水产养殖废水体积比1∶1(DY)、水产养殖废水(Y)2种灌溉处理,以淡水(D)灌溉为对照,监测土壤理化性质变化情况、耐盐水稻生长及产量,以此为依据并结合稻田生态系统服务价值评估方法计算水产养殖废水灌溉耐盐水稻过程中产生的生态经济效益价值。[结果]水产养殖废水灌溉能够降低土壤pH值、提高土壤电导率(EC),同时水产养殖废水能够改善土壤物理性状,降低土壤容重,提高土壤孔隙度,改善土壤持水状况;水产养殖废水灌溉能够不同程度增加土壤有机质、全氮、全磷和速效磷含量,提高土壤肥力;与D灌溉相比,DY能有效增加耐盐水稻株高和生物量,提高耐盐水稻产量,增产达199%;D灌溉、DY灌溉、Y灌溉3种处理系统的生态经济效益按从大到小的处理依次为DY灌溉(30 532.08元·hm~(-2))、Y灌溉(20 980.63元·hm~(-2))、D灌溉(13 208.60元·hm~(-2))。[结论]淡水与水产养殖废水按体积比1∶1混合灌溉能够改善土壤理化性质,增加土壤肥力,提高作物产量,并且可以带来较大的生态经济效益价值,为最优的灌溉模式。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 王宇歆, 钱思妍, 杨蔚桐, 田欣, 李舒清, 邹建文
    南京农业大学学报. 2024, 47(02): 253-263.
    [目的]滨海盐渍土壤作为耕地的后备资源,具有强大的生产潜力,科学改良应用盐渍土壤的同时综合考量温室气体的排放,有利于实现经济-环境的双赢。探究不同盐度滨海盐渍土N_2O排放规律特征,可为后续盐渍土壤盐度管控和温室效应的应对提供科学依据。[方法]采集自然形成的不同盐度梯度的滨海盐渍土壤进行室内培养试验,土壤盐度分别为0.96、2.57、4.04和15.23 mS·cm~(-1),并依次命名为Y1、Y2、Y3、Y4,采用气相色谱动态监测土壤N_2O的排放特征。[结果]不同盐分浓度影响下盐渍土壤N_2O累积排放量存在显著差异,当土壤盐度为0.96~4.04 mS·cm~(-1)时,随着盐度上升,土壤N_2O排放量下降;当盐度达到15.23 mS·cm~(-1)时,N_2O再次被刺激产生,排放量(2 598.94μg·kg~(-1))仅次于轻度盐渍土(5 384.17μg·kg~(-1))。盐度的增加给土壤微生物生存带来压力,氨氧化细菌AOB相较于古菌AOA更易受到盐分的影响,在轻、重度盐渍化土壤(Y1、Y2、Y3)中AOA仍能保持较高丰度;而在高盐分土壤(Y4)中,AOA和AOB的相对丰度受到抑制,阻碍了硝化作用的进行。盐度梯度影响下N_2O累积排放量还与反硝化潜势(PDR)呈显著正相关。当盐度持续增加,土壤类型划分为盐土(Y4)时,nosZ基因丰度显著降低,N_2O还原作用减弱,使得Y4盐渍土中的氮素最终以N_2O的形式排放。[结论]盐度梯度影响滨海盐渍土壤硝化和反硝化进程,二者共同促进了土壤氮素的转化,造成N_2O排放的差异。当EC_(2.5∶1)为0.96~4.04 mS·cm~(-1)时,盐度的提高限制硝化、反硝化作用的速率,表现出N_2O的减排;当盐分分类达到盐土标准时,由硝化作用产生的N_2O减少,由反硝化作用(异养反硝化和硝化细菌反硝化)产生的N_2O成为盐土土壤的主要温室气体排放来源。