科研产出
基于植物工厂LED阵列补光灯的栽培槽平面光场强度预测模型
《西南农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]针对重庆地区寡日照的气候特点,结合不同作物、不同生长阶段光需求的差异性,探究植物工厂中光源不同高度和光强比例条件下的栽培槽平面光场分布规律,建立补光灯高度、光强比例与栽培槽平面光场强度之间的定量关系模型,为补光灯高度及光强的自动、精准、按需调控提供支撑.[方法]在重庆市农业科学院的密闭型智能仿真农业环境实验室中,以智能LED补光灯为研究对象,探究补光灯不同高度和光强比例条件下的栽培槽平面光场强度变化规律,采用回归型支持向量机算法构建以补光灯高度、光强比例、空间位置信息为输入,栽培槽平面光场强度为输出的补光灯光场强度预测模型,利用此模型进行栽培槽平面光场强度的预测及实现根据不同作物、不同生长阶段需光特性的补光灯高度的精准调节.[结果]探析不同高度和光强比例条件下的栽培槽平面光场分布规律,发现在同一光源高度条件下,随着光强比例的增大,栽培槽平面的光场强度值也随之增加;在同一光强比例下,随着补光灯高度的增加,栽培槽平面中心区域的光场强度值随之减小,而边缘区域的光场强度值反而有一定程度的增加.对比5种建模方法,发现SVR算法在所得数据集上表现最佳.构建的栽培槽平面光场强度预测模型的训练精度R2可达0.9897,测试精度R2达0.9815,证明此模型可靠性良好.[结论]解析植物工厂LED阵列补光灯的栽培槽平面光场强度分布规律,证明了构建栽培槽平面光场强度预测模型的必要性.该模型的精准构建,为设施农业或植物工厂条件下不同作物、不同生长阶段的光源位置及强度最优动态调控奠定良好的支撑.
关键词： 植物工厂 补光灯 光场强度 回归型支持向量机 预测模型
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基于Faster R-CNN网络的茶叶嫩芽检测
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为有效识别茶叶嫩芽提高机械采摘精度、规划采摘路线以避免伤害茶树,针对传统目标检测算法在复杂背景下检测精度低、鲁棒性差、速度慢等问题,探索了基于Faster R-CNN目标检测算法在复杂背景下茶叶嫩芽检测方面的应用.首先对采集图像分别进行等分裁切、标签制作、数据增强等处理,制作VOC2007数据集;其次在计算机上搭建深度学习环境,调整参数进行网络模型训练;最后对已训练模型进行测试,评价已训练模型的性能,并同时考虑了 FasterR-CNN模型对于嫩芽类型(单芽和一芽一叶/二叶)的检测精度.结果表明,当不区分茶叶嫩芽类型时,平均准确度(AP)为54%,均方根误差(RMSE)为3.32;当区分茶叶嫩芽类型时,单芽和一芽一叶/二叶的AP为22%和75%,RMSE为2.84;另外剔除单芽后,一芽一叶/二叶的AP为76%,RMSE为2.19.通过对比基于颜色特征和阈值分割的茶叶嫩芽识别算法(传统目标检测算法),表明深度学习目标检测算法在检测精度和速度上明显优于传统目标检测算法(RMSE为5.47).可以较好地识别复杂背景下的茶叶嫩芽.
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NAC转录因子在植物花发育中的作用
《生物工程学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：转录因子(transcription factor,TF)是一类能够与特定部位结合,调控目的基因特定表达的具有特殊结构的蛋白质分子.NAC(NAM、ATAF1/2、CUC1/2)转录因子作为植物特有的一类转录因子家族,由保守的N端结构域和高度可变的C端转录激活域组成,参与植物生长发育、生物及非生物胁迫等反应过程,在植物花的发育过程中具有重要的调控作用.本文就NAC转录因子的发现、结构及其对花药发育、其他花器官发育、开花时间的调控作用等方面进行总结,以期为解析NAC转录因子在植物花发育中的调控机制以及完善调控网络提供理论依据.
关键词： NAC转录因子 开花时间 花器官发育 激素途径 调控机制
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基于RNA-seq技术的茶树新梢组培褐变分析
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为研究褐变对于茶树组培转录水平的影响,以褐变前后的茶树组培新梢为研究材料,利用RNA-seq技术对样品进行转录组测序分析,筛选出1 753个差异表达基因,其中上调表达590个,下调表达1 163个.通过GO和KEGG数据库,对差异基因进行功能基因注释和富集分析,发现差异基因主要富集在糖代谢、应激与防御反应、植物激素信号传导、胁迫响应等代谢通路,表明褐变对于茶树新梢生长发育相关的基础代谢造成了损伤,褐化逆境抑制了相关基因的正常表达;同时,茶树新梢在响应褐变后,激活了Glyco_hydro_1、p450、AP2等与胁迫相关的转录因子高表达.本研究表明,褐变导致茶树组培大量基因被诱导或抑制表达,与胁迫响应相关的部分转录因子显著上调表达,这为解决褐变危害并获得茶树组培成功提供帮助.
关键词： 茶树(Camellia sinensis(L.)O.Ktze.);褐变;RNA-seq;组培
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高温胁迫下萝卜苗期的转录组分析
《南方农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】对高温胁迫下萝卜幼苗进行转录组测序分析，筛选不同耐热性萝卜品种间的差异表达基因，为阐明萝卜幼苗响应高温胁迫的分子机制提供理论参考。【方法】以耐热萝卜品种1116T和热敏感萝卜品种Wr129为对象，对其进行高温（40℃）胁迫处理0（常温，对照）和24 h，提取各时间点样品总RNA进行转录组测序，以|log2Fold Change|≥1,P<0.05且TPM≥10为标准，筛选出差异表达基因（DEGs），并进行GO功能注释和KEGG代谢通路富集分析。【结果】随着高温胁迫时间的增加，Wr129和1116T幼苗茎叶逐渐发生萎蔫，胁迫24 h后Wr129叶片萎蔫下垂且干枯变黄，而1116T叶片轻度萎蔫下垂，仍保持绿色。12个文库共获得81.45 Gb Clean data，平均有62.30%的reads比对到萝卜参考基因组的一个位置。从2个不同耐热性品种中共鉴定到2701个差异表达基因。GO功能注释结果显示，2629个差异表达基因在GO数据库中得到注释，其中，有559个差异表达基因被注释为细胞组分类别中的叶绿体被膜、叶绿体基质和叶绿体类囊体3个条目，470个差异表达基因被注释为与胁迫响应相关的生物学过程。KEGG代谢通路富集结果显示，1166个差异表达基因富集到124条代谢通路，其中，有74个差异表达基因富集到光合作用和光合作用-天线蛋白代谢通路，23个基因富集到卟啉和叶绿素代谢通路，大部分基因在高温胁迫下被诱导；35个差异表达基因富集到谷胱甘肽代谢途径，其中14个谷胱甘肽-S-转移酶基因（GSTs）在高温胁迫下上调表达。高温胁迫24 h,Wr129和1116T幼苗叶片PSII的最大光化学效率（Fv/Fm）和总叶绿素含量均下降，但1116T的下降幅度较小。【结论】Wr129和1116T的耐热性存在明显差异，其原因是1116T植株可通过调控光合作用和抗氧化系统相关基因的表达，减缓Fv/Fm和叶绿素含量下降速率，从而提高植株对高温胁迫的耐受能力。
关键词： 萝卜 高温胁迫 转录组 耐热性 光合作用 谷胱甘肽代谢
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茄子单性结实近等基因系的创建及遗传背景分析
《植物遗传资源学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为了探索单性结实分子调控网络,准确获得控制单性结实性状的基因,为茄子单性结实育种提供基础材料,本研究构建了茄子单性结实/非单性结实近等基因系.本试验采用杂交、回交和自交技术,结合单性结实鉴定和农艺性状调查,获得两组近等基因系JDX1和JDX8.利用覆盖茄子基因组的219对SSR引物对茄子近等基因系及亲本进行遗传背景分析.结果表明,近等基因系JDX1和JDX8与轮回亲本的遗传背景相似度分别达97.14%和88.23%,说明两组近等基因系材料遗传背景与其轮回亲本基本一致.单性结实鉴定结果表明,与轮回亲本比,近等基因系JDX1与JDX8已经转育成非单性结实株系.对两组单性结实近等基因系农艺性状调查结果表明,与轮回亲本相比,JDX1和JDX8株高、首花高度、节间距、叶片长、叶片宽、果长和果粗均不存在显著差异.结合果色、株型等农艺性状,可以得出单性结实近等基因系JDX1和JDX8的表型基本与轮回亲本一致的结论.该材料的成功创制为单性结实基础研究奠定了良好的材料基础.
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重庆针形名优绿茶香气特征及成分分析
《食品与发酵工业 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为探究重庆针形名优绿茶香气品质特征及成分组成,收集重庆市38个针形名优绿茶样品,采用感官审评及顶空固相微萃取联用气相色谱-质谱技术对其香气特征及含量进行分析.结果表明,重庆针形名优绿茶主要表现为清香型或栗香型.共检测出香气成分40种,包括醇类11种,酯类6种,醛类4种,酮类5种,碳氢化合物类10种,芳烃2种,杂环及含硫化合物各1种.香叶醇、苯甲醇、苯乙醇、β-芳樟醇、顺-茉莉酮、吲哚、橄榄醇、橙花叔醇、顺-已酸-3-己烯酯、2-甲基戊酸甲酯、水杨酸甲酯、β-杜松烯、顺-β-法尼烯等香气物质对构成重庆针形名优绿茶特征香气品质具有重要作用.酯类在清香型绿茶中含量显著高于栗香型绿茶.通过主成分分析,清香型与栗香型绿茶主要贡献香气成分有明显差异,清香型绿茶差异成分有反,反-3,5-辛二烯-2-酮、柠檬烯、反-戊酸-2-己烯酯、香叶基丙酮、橙花叔醇、氧化芳樟醇Ⅰ(呋喃型)、β-芳樟醇、顺-茉莉酮、6,10,14-三甲基-十烷-2-酮,主要为呈现花香和果香类物质;栗香型绿茶差异成分主要有环氧芳樟醇Ⅱ、4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯、壬醛、二甲硫,主要为呈现甜香和鲜味类物质.产地聚类分析表明,地区微域环境对重庆针形名优绿茶香气品质形成有重要影响,其中永川区所产永川秀芽的聚类效果最好.该研究可为重庆针形名优绿茶特征香气形成研究及品质评价提供理论参考.
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丘陵茶园自动喷药装置设计与试验
《干旱地区农业研究 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为实现丘陵山区茶园自动化喷药，解决目前丘陵茶园自动化程度低、药液浪费严重和大中型装置无法进入等问题，设计了一种茶园自动喷药装置。根据丘陵山区茶园实际条件，对自动喷药装置的主要零部件进行结构设计及理论分析，装置采用水平方向和45°角方向喷射的喷药模式，结合超声波测距模块自动对靶，实现喷头与茶树冠表层之间位置的定位，并计算得到喷杆长度为1.1 m,单侧喷杆上设置3个喷头，喷头间距为0.5 m。喷药控制系统以STC89C52作为微控制器，运用C语言编程实现对喷杆喷药距离的自动调节和对电机和电磁阀的控制。选取冠层梯度、喷雾高度和行走速度为试验因素，以雾滴沉积密度为性能指标进行正交试验，结果表明：冠层梯度对雾滴沉积密度有极显著影响（P＜0.001）,喷雾高度和行走速度对其影响不显著（P＞0.05）,对雾滴沉积密度的影响程度从大到小依次为冠层梯度、喷雾高度、行驶速度，不同冠层梯度下各点位雾滴平均沉积密度均大于26个·cm-2,满足喷幅界定的20个·cm-2要求。
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