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  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1070-1076.
    [目的]本文旨在研究层状复合氢氧化物(LDH)对dsRNA抑制稻瘟病的增强效果。[方法]比较层状复合氢氧化物(LDH)与不同比例dsRNA混合的负载效率,筛选合适的负载比。用不同浓度LDH处理稻瘟病菌孢子,考察LDH对稻瘟病菌孢子发育的影响。使用不同浓度的dsRNA-LDH处理稻瘟病菌孢子,检测dsRNA-LDH对稻瘟病菌孢子附着胞形成的抑制作用。使用稻瘟病菌侵染水稻,考察LDH增强dsRNA防治稻瘟病的效果。[结果]在100 ng·μL-1浓度条件下LDH不仅不影响稻瘟病菌孢子发育,而且还可以增强dsRNA稳定性及其对稻瘟病菌孢子附着胞形成的抑制作用。与清水处理孢子的对照组相比,dsRNA-LDH处理组的水稻发病症状明显减弱。[结论]LDH可以明显增强dsRNA对稻瘟病的防治效果。dsRNA-LDH具有开发成为高效绿色环保RNAi药剂的潜力和价值。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1178-1188.
    [目的]异质核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, hnRNP)是一类RNA结合蛋白,在RNA代谢的各个方面发挥着重要作用。将目前已注释的镰刀菌hnRNP G在禾谷镰刀菌基因组中进行比对,得到其同源蛋白FGSG_07478。本研究旨在考察该蛋白在禾谷镰刀菌生长发育、抵抗逆境、产毒和致病等方面的作用。[方法]基于同源重组原理和聚乙二醇(PEG)介导的原生质体转化方法,获得FGSG_07478基因敲除突变体ΔFGSG_07478,观察测定其在营养生长、无性繁殖、有性生殖、抵抗逆境中的变化,同时进行小麦胚芽鞘接种试验验证其致病力。通过超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测ΔFGSG_07478产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的能力,并利用RT-qPCR检测野生型菌株PH-1和突变菌株ΔFGSG_07478中参与DON生物合成的7个TRI基因的相对表达量。[结果]突变菌株ΔFGSG_07478的生长速率较野生型菌株PH-1慢16.2%,产孢量降低43.4%;有性生殖诱导结果显示ΔFGSG_07478的有性生殖能力减弱,较野生型产生更少的子囊壳。胁迫因子敏感性测定结果显示,ΔFGSG_07478对H2O2和十二烷基硫酸钠(SDS)等胁迫因子的敏感性显著增加,对刚果红的抗性显著增加。此外,与野生型相比,虽然致病力无明显差异,ΔFGSG_07478的DON生物合成量显著减少,TRI4、TRI5、TRI6、TRI8、TRI10、TRI12和TRI101等基因表达水平显著降低。[结论]FGSG_07478在禾谷镰刀菌的生长发育、有性生殖、逆境胁迫以及产毒过程中发挥着重要作用。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1212-1220.
    [目的]为解决生菜分类、分割和鲜重估测独立处理,增加时间成本的问题,本文提出一种端到端的生菜无损鲜重估测模型——LettuceNet。[方法]LettuceNet模型通过分析俯视图像估测生菜鲜重。LettuceNet结合Swin Transformer-Tiny(Swin-T)和UPerNet,有效提取生菜冠层图像的特征。模型设计了基于K-Net的用于语义分割的分割头部网络以及用于鲜重估测的回归头部网络。回归头部网络融合利用Swin-T的特征与分割头部网络的结果,用于生菜的分类和冠层面积统计,使LettuceNet能够同时高效处理语义分割和鲜重估测任务。[结果]2个数据集的试验结果表明,LettuceNet语义分割任务中,其平均像素准确度(MPA)分别为98.01%和98.75%,而平均交并比(MIoU)分别为96.02%和97.63%;在鲜重预测方面,决定系数R2分别为0.898和0.919,均方根误差(RMSE)分别为0.865和30.814 g,平均绝对百分比误差(MAPE)分别为1.894%和18.194%。[结论]通过输入生菜冠层图像,LettuceNet能够实时且无损完成生菜的分类、分割与鲜重估测,能够快速对生菜的生长情况进行定量分析,为植物工厂的智能管控提供数据支持。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1130-1138.
    [目的]本文旨在探究2′-岩藻糖基乳糖(2′-FL)对脂多糖(LPS)诱导的仔猪小肠上皮J2细胞系(IPEC-J2)炎症和屏障功能的影响。[方法]以IPEC-J2为细胞模型,先通过预试验对LPS和2′-FL的处理浓度分别进行筛选,最终选择100μg·mL-1 LPS诱导细胞促炎反应,然后通过不同浓度(20和100μg·mL-1)2′-FL干预来探究其对LPS诱导IPEC-J2的促炎反应和屏障功能受损的调节作用。试验分为6组:对照组(CON)、LPS组(100μg·mL-1 LPS)、FL20组(20μg·mL-1 2′-FL)、FL100组(100μg·mL-1 2′-FL)、SF20组(100μg·mL-1 LPS+20μg·mL-1 2′-FL)和SF100组(100μg·mL-1 LPS+100μg·mL-1 2′-FL)。试验处理24 h后测定各组细胞活力、紧密连接蛋白、炎症因子和炎症相关通路基因的表达水平,通过Western blot检测NF-κB、Myd88、Claudin-1和Occludin蛋白的相对表达水平。[结果]与CON组相比,LPS组显著降低IPEC-J2细胞活力(P<0.05),显著上调促炎因子IL-6、IL-8及炎症通路NF-κB、Myd88和CD14基因的表达(P<0.05),显著下调抗炎因子IL-4基因的表达(P<0.05),显著下调紧密连接蛋白Claudin-1、Claudin-3、Claudin-4、ZO-1、ZO-2和Occludin基因的表达(P<0.05)。与CON组相比,FL20组还显著提高Claudin-1、Claudin-3、Claudin-4和ZO-2基因的表达水平(P<0.05)。与LPS组相比,SF20组和SF100组显著提高IPEC-J2细胞活力(P<0.05),显著下调IL-8及上调IL-4和IL-10基因的表达(P<0.05),显著下调NF-κB、Myd88和CD14基因的表达(P<0.05),显著上调Claudin-1、Claudin-3、Claudin-4、ZO-1、ZO-2、Occludin基因的表达(P<0.05)。Western blot结果显示,与CON组相比,只有LPS组的NF-κB蛋白显著上调(P<0.05)。与LPS组相比,SF20组的NF-κB、Myd88蛋白表达量降低,Claudin-1和Occludin蛋白表达量升高,但差异均不显著。[结论]LPS处理促进IPEC-J2细胞的促炎反应并造成屏障功能受损,2′-FL干预减弱了LPS刺激的促炎信号通路,改善了LPS引起的屏障功能受损。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1241-1250.
    [目的]针对目前农业机器人在非结构化枣园中传统机器视觉算法难以处理光影变化、夜间难以识别等问题导致的导航道路分割不准确,实时性及复杂模型难以部署等问题,本研究提出基于YOLOv5s-seg改进网络模型视觉导航路径识别方法——YOLOv5s-orchard模型。[方法]模型采用FasterNet代替YOLOv5s-seg的原有主干网络,减少了模型的参数量和内存占用量;在特征提取层及neck部分引入SE注意力机制,提高了模型的特征提取能力;将C3替换成C3Ghost轻量级网络以进一步减少模型的参数量和内存占用量。[结果]改进后的网络mAP达到91.59%,FLOP下降到11.30 G,模型大小为2.91 MB。对分割后的图像采用最小二乘法拟合道路离散点提取导航线,算法平均距离偏差为1.99 cm,平均距离误差比例为0.68%。[结论]YOLOv5s-orchard网络具有较高的精度,导航线提取误差较小,能够满足枣园道路分割的需求。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1221-1229.
    [目的]为快速检测叶片含水量,本研究探索及时监测番茄植株生长状况的在线监测模型。[方法]利用高光谱成像技术,提取195个叶片样本的平均光谱反射率。通过异常值剔除、样本集划分、5种预处理方法对原始光谱进行预处理和优化,采用连续投影算法(successive projections algorithm, SPA)、无信息变量消除变换法(uninformation variable elimination, UVE)、迭代保留信息变量法(iterative retained information variable, IRIV)和遗传偏最小二乘算法(genetic partial-least-squares algorithm, GAPLS)提取特征波长,并建立偏最小二乘回归(partial-least-squares regression, PLSR)模型。基于优选的特征波长,建立PLSR、多元线性回归(multiple linear regression, MLR)以及主成分回归(principal component regression, PCR)模型和卷积神经网络模型(convolutional neural network, CNN)。[结果]优选基线校准-正交信号校正法(baseline-orthogonal signal correction, Baseline-OSC)对叶片含水量进行预处理;IRIV法提取的特征波长建立的叶片含水量定量预测模型效果最优,Rc2为0.489,Rp2为0.466;基于IRIV-CNN建立的叶片含水量模型效果好(Rc2=0.668,RMSEC=0.019;Rp2=0.424,RMSEP=0.033)。[结论]利用高光谱成像技术结合Baseline-OSC-IRIV-CNN模型预测番茄叶片含水量是可行的。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1189-1201.
    [目的]针对现有植物病害识别模型参数大、田间复杂背景下识别准确率低的问题,提出一种基于改进ShuffleNetV2的轻量化植物病害识别模型LWCR-Net(lightweight crop recognition network)。[方法]在基本特征提取模块中引入残差连接,解决梯度消失问题,使模型能够学习更复杂的特征表示;引入CBAM(convolutional block attention module)注意力机制模块,以增强特征提取和模型利用能力;采用DenseNet121作为教师模型,LWCR-Net作为学生模型,利用知识蒸馏策略对模型进行训练,以进一步提升模型性能。[结果]轻量化植物病害识别模型LWCR-Net大小为2.44 MB;F1值和准确率分别为95.49%和96.16%,较原模型提高4.89%和3.96%。与DenseNet121、ResNet34、MobileNetV3等其他经典网络对比,LWCR-Net模型不仅达到较高的识别准确率,而且模型参数量较少。[结论]LWCR-Net模型能够实现在田间复杂背景下对植物病害的准确识别,且模型所需内存较小,方便部署到移动端,为植物病害智能诊断提供参考。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1105-1112.
    [目的]本文旨在明确枯草芽胞杆菌发酵液组分对番茄幼苗生长的影响,针对有效代谢产物进行发酵条件优化,为制备高效微生物肥料提供技术支持。[方法]以枯草芽胞杆菌枯草亚种(Bacillus subtilis subsp.subtilis)NRCB002为供试菌株,通过温室盆栽试验,明确NRCB002发酵液组分对番茄幼苗生长和根系形态的影响;以NRCB002菌株生长量及代谢产物乙偶姻产量为评价指标,通过单因素优化法确定碳源和氮源的种类、浓度、发酵温度和发酵时间,通过正交试验设计和极差分析优化无机盐成分。[结果]与去离子水和发酵培养基对照相比,重悬菌液、发酵菌液上清、发酵菌液及含乙偶姻的重悬菌液均显著提高番茄株高、茎粗、叶面积、根冠比、总根长、总根表面积、总根体积、侧根数、地上部和根部的干重;其中,发酵菌液上清及含乙偶姻的重悬菌液处理的番茄幼苗地上部干重显著高于重悬菌液的幼苗地上部干重;发酵菌液上清、发酵菌液及含乙偶姻的重悬菌液处理的番茄幼苗根部干重显著高于重悬菌液处理的幼苗根部干重。以80 g·L-1蔗糖为碳源、以25 g·L-1酵母浸粉为氮源时菌株NRCB002的生物量和乙偶姻浓度均较高;最优无机盐组合:KH2PO41.5 g·L-1、MgSO4·7H2O 1.0 g·L-1和MnSO4·H2O 0.2 g·L-1;优选的发酵温度为37℃,发酵时间96 h。使用优化后的发酵条件,用1 L摇瓶进行发酵,NRCB002生物量(D600)为15.70,乙偶姻浓度为29.65 g·L-1,分别是初始发酵培养基的3.4和11.8倍。[结论]菌株NRCB002发酵液对番茄生长具有良好的促生作用,乙偶姻是其发酵液中关键的促生物质。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(05): 948-956.
    [目的]缝线可为手术切口提供充足的作用力并维持创缘对合,促进愈合,但缝线引起的异物反应可加剧组织炎症,影响组织愈合。本试验旨在探究不同规格缝线缝合猫腹壁后缝合强度及组织炎症反应差异。[方法]取猫皮肤与肌肉组织样本,使用USP 2-0、3-0、4-0、5-0 PGA缝线缝合,测定组织缝合强度。在猫腹壁肌肉植入不同规格缝线,分别于植入后1、14和90 d采样,检测炎性因子水平,评估炎症反应强度。[结果]在体外试验中,USP 5-0 PGA缝线组发生更多的缝线断裂,在50%应变以下,各组间应力无显著差异(P>0.05);最大抗张力时,各组间应变、应力及抗张力均无显著差异(P>0.05)。猫肌肉植入缝线后1和14 d,植入处炎性因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)的mRNA和蛋白表达水平随缝线直径减小而减少,大直径缝线周围组织炎症反应更加剧烈(P<0.05)。[结论]USP 5-0 PGA可满足猫腹壁手术切口缝合张力需求,且小直径缝线可减少缝线引起的组织炎症。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(05): 923-931.
    [目的]本研究旨在明确纤维二糖利用基因簇对巴氏链球菌生长及毒力的影响。[方法]以肺炎链球菌基因组中纤维二糖利用基因簇为参考,同源性比对分析猪源巴氏链球菌WUSP067中纤维二糖利用基因簇,通过荧光定量PCR(RT-qPCR)、RT-PCR、缺失株构建、不同条件下的生长曲线测定、小鼠毒力试验等评价其对巴氏链球菌生长及毒力的影响。[结果]巴氏链球菌WUSP067基因组中存在2个潜在的纤维二糖利用相关基因簇(cellobiose locus, CL),将其分别命名为CL1和CL2,它们均包括编码磷酸转移酶系统和β-葡萄糖苷酶的基因。RT-qPCR结果显示,与添加10 g·L-1葡萄糖的DMEM培养基相比,在添加10 g·L-1纤维二糖的DMEM培养基中,CL1中的BglP1wp和BglAwp基因表达量无显著差异,而CL2中celAwp和celBwp基因表达极显著上调(P<0.000 1),分别上调49倍和33倍,提示其参与利用纤维二糖。选择CL2深入研究,RT-PCR结果显示,该基因簇由2个操纵子组成。构建编码β-葡萄糖苷酶的celAwp基因缺失株,生长曲线分析表明,野生株和celAwp基因缺失(ΔcelAwp)株在THB、DMEM+10 g·L-1葡萄糖条件下生长情况无明显差异,但在DMEM+10 g·L-1纤维二糖条件下,野生株能以纤维二糖为唯一碳源生长,而ΔcelAwp表现出明显的生长缺陷,生长12 h时D600仍低于0.5。以断奶仔鼠为感染模型,比较野生株和ΔcelAwp株的毒力,每鼠攻毒剂量为3×10~8 CFU,野生株攻毒组小鼠3日内全部死亡,而ΔcelA株攻毒组的小鼠死亡趋势较缓,14 d后存活率为20%(P<0.05)。[结论]猪源巴氏链球菌WUSP067能以纤维二糖为唯一碳源生长,CL2是纤维二糖利用相关基因簇,其中celAwp基因不仅促进该菌利用纤维二糖,而且还影响该菌的毒力,在巴氏链球菌致病过程中发挥作用。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1086-1096.
    [目的]前期从广谱抗菌的Xenorhabdus bovienii NN6菌株的胞外蛋白中分离出一种新型杀菌蛋白PPIA-L20,为肽基脯氨酰异构酶A类似物,该蛋白能够抑制尖孢镰刀菌西瓜专化型的孢子的萌发,致使孢子死亡。经过多次试验验证ppia-l20基因的表达水平不稳定,与发酵时间没有明显的相关性。本文旨在探寻调控ppia-l20基因表达的调控因子,进而推测ppia-l20基因表达调控的分子机制,为进一步提高抗菌蛋白的产量提供参考。[方法]对ppia-l20的转录水平进行Real-time PCR分析并与菌株生长曲线进行相关性分析,选择ppia-l20基因表达量差异显著的2个发酵时间点进行转录组学比较,并对表达差异显著的DEG(differential expressed gene)进行GO功能注释、KEGG富集通路和蛋白网络互作分析。[结果]4~84 h发酵菌体中的ppia-l20基因表达趋势不稳定,其转录水平与时间不相关。与ppia-l20低表达量的8 h发酵菌体相比,ppia-l20高表达量的12 h发酵菌体中有466个DEG,包括193个上调基因和273个下调基因。Real-time PCR验证表明基因表达差异趋势与转录组测序结果一致,证明测序结果可信。对差异表达的基因进行GO功能注释、KEGG富集分析,发现DEG的功能与膜形成相关,富集通路与双组分调节系统、磷酸转移酶系统和阳离子抗菌肽抵制通路相关。其中,双组分调节系统中的qseC基因和opmR基因表达量均上调2倍,ppia-l20基因位于阳离子抗菌肽抵制通路,该通路上的nlpE基因(负责编码外膜脂蛋白)显著下调。蛋白互作网络中,PPIA-L20蛋白与位于外膜的AMP结合蛋白TycC、GrsB有互作关系,NlpE蛋白与双组分调节系统中cpxR基因、cpxA基因表达的蛋白有互作关系。[结论]Xenorhabdus bovienii NN6菌株可能通过双组分调节系统通路、阳离子抗菌肽抵制通路上的关键基因nlpE和磷酸转移酶系统共同调控ppia-l20的表达。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1049-1057.
    [目的]本文旨在研究干旱胁迫对葡萄生理特性以及胁迫相关基因表达的影响。[方法]以‘阳光玫瑰’和‘巨峰’葡萄品种为试材,采用人工模拟干旱胁迫的方法,调查2个品种植株的胁迫症状,测定生理指标,并对2个品种在干旱胁迫处理下的各生理指标进行主成分分析和隶属函数分析,同时对叶片胁迫相关基因的表达进行测定。[结果]‘巨峰’和‘阳光玫瑰’2个品种的耐旱性均表现为胁迫前期植株基部叶片出现萎蔫并伴有叶缘焦枯,后期植株叶片失绿萎蔫至枯黄,‘阳光玫瑰’出现胁迫症状早于‘巨峰’。随着干旱胁迫时间的延长,2个葡萄品种的叶片旱情指数增加,株高和茎粗均呈先升高后降低的趋势,叶绿素含量下降,过氧化物酶、超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化氢酶活性呈先上升后下降的趋势,而光系统Ⅱ(PSⅡ)中非调节能量耗散的量子产额、丙二醛含量、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量呈上升趋势。‘巨峰’和‘阳光玫瑰’在干旱胁迫下的平均隶属函数值为0.47和0.46,‘巨峰’对干旱胁迫耐受性略高于‘阳光玫瑰’。RT-qPCR结果显示干旱胁迫处理显著上调2个葡萄品种叶片中VvPIP1、VvWRKY71、VvPP2C2、VvRD22的基因表达量。[结论]干旱胁迫下,‘阳光玫瑰’和‘巨峰’葡萄对干旱胁迫的响应趋势相同但响应程度存在差异,‘巨峰’的干旱耐受性高于‘阳光玫瑰’。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1159-1167.
    [目的]β-乳球蛋白是由BLG基因编码的蛋白质,是牛乳中主要的过敏原。本试验旨在使用优化后的单碱基编辑器(CBE)YE1-BE3-FNLS和YE1-AncBE4max对牛胚胎BLG基因进行单碱基编辑,同时对2种单碱基编辑器在牛胚胎BLG基因敲除效果进行评价。[方法]在奶牛的BLG基因的第一外显子上设计sgRNA序列,通过胞嘧啶碱基编辑器将BLG基因第21位密码子CAG突变为TAG,实现c*.61C>T(p.Q21*)的转变,获得终止密码子,使蛋白质翻译提前终止,达到基因敲除的目的。通过体外转录获得sgRNA以及YE1-BE3-FNLS和YE1-AncBE4max的mRNA,显微注射到奶牛胚胎中,收集囊胚,分别检测20枚YE1-BE3-FNLS编辑囊胚和24枚YE1-AncBE4max编辑囊胚,进行胚胎基因组PCR扩增,扩增BLG基因目标序列并进行测序验证编辑效率。根据sgRNA的序列,全基因组选择错配碱基最少的5个潜在脱靶位点进行脱靶检测。[结果]囊胚靶向编辑效率检测结果表明,YE1-AncBE4max对牛胚胎BLG基因的靶向编辑效率为83.3%(20/24)高于YE1-BE3-FNLS的靶向编辑效率60%(12/20),而前者存在较大的编辑窗口(C1-C9),可对sgRNA序列上的多个胞嘧啶进行编辑,后者具有较小的编辑窗口C2-C4;另外,YE1-BE3-FNLS具有较高的靶位点双链编辑效率35%(7/20),而YE1-AncBE4max只有2枚编辑胚胎发生双链编辑,纯合编辑率较低;2种单碱基编辑器制备的编辑胚胎均未出现插入缺失和脱靶效应。[结论]本文使用的2种胞嘧啶碱基编辑器均能高效制备奶牛BLG基因编辑胚胎,为进一步获得BLG基因单碱基敲除奶牛储备技术方法。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(05): 873-879.
    [目的]本研究旨在明确黑龙江省大豆田反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)种群对氟磺胺草醚的抗药性水平,并研究其产生抗性及多抗性的分子机制。[方法]利用琼脂法快速测定采自黑龙江省嫩江县的3个反枝苋种群对氟磺胺草醚的抗性水平。通过盆栽法筛选出抗氟磺胺草醚/噻吩磺隆的反枝苋植株,并进行原卟啉原氧化酶(protoporphyrinogenⅨoxidase, PPO)和乙酰乳酸合酶(acetolactate synthase, ALS)的靶标基因测序。[结果]相比于敏感种群,黑龙江省3个种群对氟磺胺草醚的相对抗性倍数(resistance index, RI)分别为83.6、83.8和93.4;位于反枝苋PPO2高度保守区域编码128位氨基酸的核苷酸由AGG突变为GGG,导致精氨酸被替换为甘氨酸(Arg-128-Gly)。3个抗氟磺胺草醚的反枝苋种群均对ALS抑制剂类除草剂产生多抗性。对als基因测序后发现,与敏感种群相比,各抗性种群10个单株的ALS保守区域均发生多个不同位点(Ala-205-Val、Asp-376-Glu、Trp-574-Leu和Ser-653-Thr)及组合的氨基酸取代方式,各种群突变位点和杂合度多样。[结论]PPO2的Arg-128-Gly氨基酸取代可能是黑龙江3个反枝苋种群对氟磺胺草醚产生抗性的主要原因,3个种群同时对ALS抑制剂类除草剂存在靶标位点突变导致的多抗性。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1168-1177.
    [目的]呕吐毒素(DON)广泛存在于粮谷类原料及其制品中,对人和动物的健康都造成严重危害。然而,现有呕吐毒素解毒酶DepB存在种类少、催化性能差等问题,限制了其在食品加工和饲料中的应用。本研究采用理性设计策略对呕吐毒素解毒酶DepB进行分子改造,以提高DepB的催化活性。[方法]通过对底物10?范围内的氨基酸残基进行丙氨酸和甘氨酸扫描,确定突变“热点”氨基酸残基。随后,采用定点饱和突变和组合突变技术筛选得到催化活性显著提高的突变酶,并对其进行三维结构模拟和分子动力学模拟,分析其催化活性提高的分子机制。[结果]通过筛选获得了催化活性显著提高的三点突变酶A289V/A227R/S54N,该酶比活力为335.77 U·mg-1,是野生型DepB的2.25倍。三点突变酶的Km值由95.11μmol·L-1下降到58.33μmol·L-1,kcat/Km值由5.99 mmol-1·L·s-1提高至16.94 mmol-1·L·s-1,亲和力和催化效率均显著提高。通过三维结构模拟和分子动力学模拟分析,发现空间位阻减小、静电相互作用增强、酶-底物-辅酶结合自由能降低是其催化活性提高的分子机制。[结论]基于理性设计策略提高了DepB的催化活性,强化了DepB的适用性能,为呕吐毒素解毒酶的分子改造及其在食品加工和饲料中的应用提供依据。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1077-1085.
    [目的]本研究旨在从实验室现有的生防细菌菌库中筛选对半夏软腐病具有较高防治效果的生防菌株,为半夏软腐病的绿色防控技术提供新的菌株资源。[方法]通过平板拮抗从实验室保存的300株具有生防潜力的菌株中,筛选对半夏软腐病具有拮抗效果的菌株。进一步测定拮抗菌株的水解酶活性和透明圈半径,通过对抑菌圈和透明圈半径进行统计赋值得到对半夏软腐病较高防治效果的复筛菌株。通过离体及温室防效试验验证复筛菌株对半夏软腐病的防治效果。[结果]初筛得到20株对半夏软腐病具有生防潜力的菌株,测定抑菌圈、透明圈半径大小,按照统计结果对20株菌株进行赋值,结果显示5YN8、XZ231和7Ze3赋值分数最高,分别为11.0、11.0和10.5。经离体防效验证得到20株初筛菌株对半夏软腐病腐烂程度的不同影响,对比赋值大小及半夏块茎的腐烂程度发现建立的赋值体系与菌株的生防效果具有较好的相关性,即赋值分数越高,半夏块茎的生防效果越好。将筛选得到的赋值分数最高的3株生防菌株5YN8、XZ231与7Ze3进行温室防效验证,发现它们对半夏软腐病防治效果分别为85.01%、79.55%和79.62%。通过16S rRNA基因测序比对发现5YN8为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis),XZ231和7Ze3均为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)。[结论]5YN8、XZ231与7Ze3三株生防菌株能够有效防治半夏软腐病,具有潜在的应用价值。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1097-1104.
    [目的]Epichlo3内生真菌能够产生抵御牲畜和害虫啃食的生物碱,其中部分生物碱由非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase, NRPS)合成。本研究旨在分析E.festucae基因组内的NRPS编码基因,并预测其功能。[方法]以E.festucae E2368菌株基因组数据为对象,综合运用HMMER和全局比对等分析方法以及ClustScan、PKS/NRPS Analysis和NCBI等数据库进行信息比对。[结果]E2368基因组中含有至少19个候选NRPS基因,其中11个未在Epichlo3内生真菌中报道。序列比对结果表明候选基因均为子囊菌中已报道的序列,但其中8个基因的功能未知;E2368基因组中存在环孢菌素合成酶基因扩增现象。构建候选NRPS基因所有A结构域氨基酸序列发育树,发现不同NRPS基因的A结构域会聚到同一分枝,而相同NRPS基因的A结构域则分散于不同分枝,说明采用简并引物扩增NRPS基因存在一定的局限性。[结论]对E2368基因组中NRPS基因的挖掘,将有助于解析NRPS基因的多样性,促进对新的天然产物的发现和生物合成途径的认识。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1149-1158.
    [目的]本文旨在研究母猪饲粮添加益生菌和合生元对子代巴马香猪肌肉氨基酸组成及相关基因表达的影响。[方法]选用64头妊娠巴马香猪,随机分为对照组(基础饲粮)、抗生素组(50 g·t-1维吉尼亚霉素)、益生菌组(200 mL·d-1益生菌发酵液)和合生元组(500 g·t-1低聚木糖+200 mL·d-1益生菌发酵液),每组16头母猪,单栏饲养。母猪在整个妊娠期和哺乳期饲喂相应试验饲粮;仔猪断奶后,每窝选取2头仔猪,每组32头(8栏,每栏4头),饲喂基础饲粮。分别于65、95和125日龄每组选取8头采集股二头肌和腰大肌样品,测定其水解氨基酸组成和相关基因的表达量。[结果]与对照组相比,合生元组子代巴马香猪股二头肌粗蛋白、Gly、Ser、Ala、Asp、Glu、Pro和Ile含量,腰大肌Gly、Glu、Ser和His含量均显著增加(P<0.05);益生菌组子代巴马香猪股二头肌肌肉萎缩F-box蛋白32和生肌调节因子(MyoG)、腰大肌生肌因子5(Myf5)的表达水平显著上调(P<0.05),腰大肌肌球蛋白重链Ⅱb(MyHCⅡb)、股二头肌和腰大肌肌肉生长抑制素(MSTN)的表达水平显著下调(P<0.05);合生元组子代巴马香猪股二头肌Myf6、生肌分化因子和MyoG以及腰大肌Myf5和MyoG的表达水平显著上调(P<0.05),股二头肌MSTN的表达水平显著下调(P<0.05);益生菌组和合生元组子代巴马香猪股二头肌MyHCⅡx的表达水平显著下调(P<0.05);抗生素组子代巴马香猪腰大肌MyHCⅡx的表达水平显著上调(P<0.05),而股二头肌MyHCⅠ和腰大肌MyHCⅡa的表达水平显著下调(P<0.05)。[结论]母猪饲粮添加益生菌和合生元可改变子代巴马香猪肌肉氨基酸组成,调控生肌因子相关基因表达,上调氧化型肌纤维基因的表达、下调酵解型肌纤维基因的表达,从而有利于肉品质的改善。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1139-1148.
    [目的]本试验旨在研究高温储存豆粕对肉鸡生长、免疫功能和肠道屏障的影响。[方法]将216只1日龄健康雄性爱拔益加(AA)肉仔鸡随机分成3组,每组6个重复,每重复12只鸡,分别饲喂由新鲜豆粕(对照组)、高温储存(储存温度35℃)14 d和28 d豆粕配制的日粮。试验期21 d。试验结束后,每重复选取1只接近平均体重的肉鸡屠宰采样。[结果]与对照组相比,高温储存显著增加豆粕蛋白质羰基含量(P<0.05),显著降低巯基含量(P<0.05);与高温储存14 d豆粕组相比,高温储存28 d豆粕组豆粕羰基含量显著增加(P<0.05),巯基含量显著降低(P<0.05)。与对照组相比,饲喂高温储存豆粕配制的日粮显著降低了肉鸡平均体重和平均日增重(P<0.05),提高了料重比(P<0.05),但对平均日采食量无显著影响;高温储存28 d豆粕组肉鸡法氏囊的器官指数显著降低(P<0.05);高温储存豆粕组肉鸡胸腺皮质变薄,皮质与髓质交界模糊,胸腺小体体积增大,数量增多;肝脏炎性细胞浸润部位增多、面积增大。高温储存豆粕组肉鸡空肠黏膜中分泌型免疫球蛋白A(sIgA)和免疫球蛋白M(IgM)含量显著降低(P<0.05),高温储存28 d豆粕组肉鸡空肠黏膜免疫球蛋白G(IgG)含量显著降低(P<0.05),回肠黏膜中sIgA、IgG和IgM含量显著降低(P<0.05);高温储存豆粕组肉鸡空肠黏膜中髓过氧化物酶(MPO)活性显著降低(P<0.05),高温储存28 d豆粕组肉鸡回肠黏膜MPO活性显著降低(P<0.05);高温储存28 d豆粕组肉鸡空肠黏膜中白介素1β(IL-1β)、白介素6(IL-6)、白介素10(IL-10)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)含量显著下降(P<0.05);高温储存豆粕组肉鸡血清中二胺氧化酶(DAO)活性显著升高(P<0.05),但肠道屏障完整性相关基因表达量无显著变化。[结论]35℃高温储存使豆粕蛋白质发生氧化,摄入此类豆粕会降低肉鸡前期生长性能,影响肉鸡的免疫机能和肠道屏障完整性,其影响程度随豆粕蛋白质氧化程度增高而线性增加。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(06): 1122-1129.
    [目的]本文旨在通过给母猪口服表面活性素(枯草芽胞杆菌OKB105发酵产物)以评估其产生的乳源性免疫力,从而提高仔猪肠道免疫力,降低仔猪流行性腹泻(Porcine epidemic diarrhea, PED)发病率。[方法]妊娠母猪日粮添加0.05%的表面活性素(1 g·d-1),产后第1天收集初乳。对乳成分进行分析,然后通过流式细胞术测定初乳中的免疫细胞数量和淋巴细胞的增殖能力,随后进行ELISA试验测定初乳中的细胞因子和抗病毒蛋白含量,最后用空斑试验验证初乳上清抗猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus, PEDV)的能力。[结果]母猪口服表面活性素能显著提高初乳中乳蛋白的含量(P<0.05),极显著提高初乳中CD14+单核细胞和CD3+T淋巴细胞的数量(P<0.01),极显著增强初乳中淋巴细胞的增殖能力(P<0.01),极显著提高初乳中IFN-γ和CCL28的含量(P<0.01),显著提高初乳中sIgA、IgG、TGF-β、IL-6和乳铁蛋白的含量(P<0.05)。母猪口服表面活性素能将初乳上清拮抗PEDV的滴度从1∶4提升至1∶16。[结论]口服表面活性素可以提高母猪初乳中细胞免疫和体液免疫水平,为预防新生仔猪PED造成的腹泻提供充足的乳源性免疫力保护。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 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。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(05): 916-922.
    [目的]本文旨在探讨母猪妊娠后期热应激对子代骨骼肌分化、发育、凋亡等的影响。[方法]选取12头预产期相似的(大白×长白)母猪,在妊娠后期(妊娠84 d)随机分为热应激组(HS,28~32℃)和对照组(CON,18~22℃)。母猪分娩后,每窝取一头断奶仔猪采集背最长肌(LD),用Western blot检测样品中相关蛋白的表达情况。[结果]在母猪妊娠后期,热应激显著提高初乳中INF-γ和COR的含量(P<0.05);母猪妊娠后期热应激造成断奶仔猪LD中MyoD蛋白表达水平显著降低(P<0.05),Myogenin蛋白表达水平显著升高(P<0.05),显著提高断奶仔猪LD中肌纤维类型MyHCⅡb的蛋白表达水平(P<0.05),但MyHCⅡx蛋白表达水平没有显著变化(P>0.05)。糖代谢相关蛋白检测结果表明,母猪妊娠后期热应激显著降低断奶仔猪LD中糖代谢相关蛋白PCK1和GLUT4的表达水平(P<0.05);凋亡相关蛋白检测结果表明,母猪妊娠后期热应激造成断奶仔猪LD中凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2表达水平显著升高(P<0.05)。[结论]母猪妊娠后期热应激可以显著降低断奶仔猪的体重和LD重,可能与MyoD在断奶仔猪LD中表达水平降低和糖代谢水平降低有关。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(05): 941-947.
    [目的]猪CD205分子作为猪树突状细胞(DC)特异性的抗原提呈受体,在抗原提呈过程中起关键作用。本研究通过噬菌体展示技术针对猪CD205分子CysR-FNⅡ蛋白进行筛选以获得其特异性的纳米抗体,为猪CD205靶向抗原提呈研究奠定基础。[方法]利用前期制备的猪CD205分子CysR-FNⅡ蛋白进行羊驼免疫,经6次皮下免疫后采集羊驼外周血淋巴细胞,提取总RNA后反转录获得cDNA,经PCR扩增编码纳米抗体的基因片段,构建猪CD205分子CysR-FNⅡ蛋白噬菌体展示纳米抗体基因文库,再运用噬菌体展示技术针对猪CD205分子CysR-FNⅡ蛋白进行亲和筛选,随机挑选单克隆菌落并使用Phage-ELISA方法鉴定出针对猪CD205分子CysR-FNⅡ蛋白的特异性纳米抗体。[结果]4轮亲和筛选后,通过Phage-ELISA方法鉴定和序列比对分析,共成功获得12个猪CD205分子CysR-FNⅡ蛋白特异性纳米抗体,其相对分子质量约为17×10~3。[结论]本研究成功筛选并获得猪CD205分子CysR-FNⅡ蛋白特异性的纳米抗体。
  • J Nanjing Agric Univ. 2024, 47(05): 967-978.
    [目的]本文旨在建立一种胶体金免疫层析技术高通量测定猪肉、鸡肉组织中8种磺胺类、3种四环素类、2种喹诺酮类和甲氧苄啶药物残留的方法。[方法]动物肌肉组织中磺胺类、四环素类、喹诺酮类和甲氧苄啶经磷酸缓冲液提取,并经含Tween 20的磷酸缓冲液稀释后,与胶体金标记的单克隆抗体结合,抑制抗体与硝酸纤维素膜检测线(T线)上的抗原结合,从而导致T线颜色变化。通过比较T线和质控线(C线)颜色深浅,对试样中多兽药残留进行定性判定。[结果]本试验优化了pH值、抗体添加量、抗原包被量、Tween 20添加量和冻干保护剂种类等关键因素,磺胺类、四环素类、喹诺酮类和甲氧苄啶等药物的检出限分别为50、100、50、35μg·kg-1,灵敏度≥97%,假阳性率≤2%,假阴性率≤3%,且与现有标准方法检测结果一致。[结论]该方法操作简便,灵敏度和准确度高,检测时间短且稳定性好,可用于动物肌肉组织中多兽药残留的高通量快速检测。