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tRNA硫醇化修饰介导植物盐胁迫响应的分子机制
刘朝辉;葛玉君;范玉栋;陆理想;李瑞琪;徐玉芳;【目的】分析tRNA硫醇化通路关键基因CTU2、CTU1、URM11在介导拟南芥盐胁迫中的表达水平及表型，探究相关基因介导植物盐胁迫响应的分子机制。【方法】通过亚细胞定位分析AtCTU2在细胞区室中的位置；通过实时荧光定量PCR分析AtCTU2基因在150 mmol·L-1 NaCl处理后的表达水平；DNA水平鉴定atctu2突变体并通过实时荧光定量PCR分析盐胁迫响应基因AtP5CS1和AtRCI2A的表达水平；通过酵母双杂交系统检测AtCTU1、AtCTU2和AtURM11蛋白之间复合体形成情况；通过实时荧光定量PCR分析AtCTU1和AtURM11基因在NaCl处理后的表达水平；在100和150 mmol·L-1 NaCl浓度的培养基上培养atctu2、atctu1、aturm11突变体，观察其表型并统计绿色子叶的比例。【结果】在黄化苗来源的原生质体中，AtCTU2-GFP融合蛋白定位于细胞核和细胞质；在绿色苗来源的原生质体中，AtCTU2-GFP仅定位于细胞质；拟南芥经NaCl处理后AtCTU2基因表达水平明显上调；atctu2突变体中盐胁迫响应基因AtP5CS1和AtRCI2A表达水平下调；AtCTU1和AtCTU2、AtCTU1和AtURM11蛋白之间存在相互作用；在无NaCl胁迫处理条件下，野生型及atctu1、atctu2和aturm11突变体的生长状态无显著差异；在NaCl处理后，野生型植株表现为轻度生长迟缓和子叶黄化，而所有突变体萌发率显著降低且生长受到明显抑制；其中，atctu2突变体对盐胁迫的敏感性最强，aturm11和atctu1突变体依次减弱，统计结果与表型一致。【结论】tRNA硫醇化通路关键基因CTU2、CTU1和URM11参与调控拟南芥盐胁迫耐受性，表明该通路在介导植物盐胁迫响应中起重要作用。
桃温度敏感性半矮生关键基因的组学鉴定与dCAPS标记开发
侯楠;李博;李玉歌;连晓东;张海朋;王小贝;谭彬;【目的】针对桃温度敏感型半矮生性状（temperature-sensitive semi-dwarf， TSSD），鉴定关键候选基因，并利用基因组遗传变异开发dCAPS标记。【方法】利用生物信息学分析桃TIP家族成员的理化性质和顺式作用元件。通过转录组分析进行初步筛选，并结合数量性状基因座（quantitative trait loci，QTL）定位区间，鉴定调控桃温度敏感型半矮生性状的关键候选基因。基于候选基因启动子区域SNPs位点开发衍生酶切扩增多态性序列（derived cleaved amplified polymorphic sequences， dCAPS）标记并在桃杂交群体中验证。【结果】在桃中鉴定了8个液泡膜内在蛋白（tonoplast intrinsic proteins，PpTIPs）基因，其启动子区域包含有光响应、非生物胁迫响应和激素响应等顺式作用元件。初步鉴定，调控温度敏感型半矮生性状的35个关键候选基因，其中包含PpTIP1;3和PpTIP2;1。利用QTL定位区间筛选出关键候选基因PpTIP2;1。基于PpTIP2;1启动子SNPs开发的dCAPS标记在桃杂交群体中验证的准确率约为95%。【结论】鉴定了PpTIPs基因家族成员并挖掘调控桃温度敏感型半矮生性状的关键候选基因PpTIP2;1。开发出可用于TSSD分子标记辅助选择育种的dCAPS标记。
秧苗移栽机仿生鸭嘴的设计
段宇辉;孙盟盟;李浩铭;董奥辉;杨洋;袁志华;商俊娟;【目的】解决目前鸭嘴式移栽机工作后黏附在鸭嘴上的黏土不掉落，导致秧苗移栽机栽植机构无法持续工作的问题。【方法】在龙门架全自动移栽机的基础上，针对栽植机构设计一种仿生凸包鸭嘴；以平顶山红黏土和许昌粉砂质黏土为例，通过理论分析确定土壤颗粒模型；以粪金龟头凸包为仿生参考对象，采用solidworks软件建立原型鸭嘴和仿生凸包鸭嘴模型，凸包直径和凸包间距均不同，将模型导入EDEM软件，对原鸭嘴和仿生凸包鸭嘴的入土、鸭嘴张开及出土过程进行模拟仿真；对仿生凸包鸭嘴进行试验验证。【结果】仿真结果表明，在红黏土中，原型鸭嘴和仿生凸包鸭嘴在入土、鸭嘴张开及出土过程仿真试验后，原型鸭嘴黏附土壤的质量为0.092 072 kg，黏附土壤质量最少的仿生凸包鸭嘴的凸包直径为3 mm，凸包间距为4 mm，黏附土壤质量为0.062 462 kg，黏附土壤质量相比原鸭嘴减少32.16%；在粉砂质黏土中，原型鸭嘴黏附土壤的质量为0.126 151 kg，黏附土壤质量最少的仿生凸包鸭嘴的凸包直径为5 mm，凸包间距为6 mm，黏附土壤质量为0.085 657 kg，黏附土壤质量相比原鸭嘴减少32.10%。试验结果表明，原型鸭嘴黏附土壤平均质量为0.151 193 kg，黏附土壤质量最少的仿生凸包鸭嘴的凸包直径为5 mm、凸包间距为6 mm的仿生鸭嘴黏附土壤平均质量为0.101 892 kg，黏附土壤质量相比原鸭嘴减少32.6%。【结论】仿生凸包具有较好的减粘效果，在红黏土中，凸包直径为3 mm、凸包间距为4 mm的仿生鸭嘴减粘效果最好；在粉砂质黏土中，凸包直径为5 mm、凸包间距为6 mm的仿生鸭嘴减粘效果最好。减粘率均达到30%以上，能够满足减粘要求。试验结果与仿真结果基本吻合，验证了仿真的合理性和可行性。
植物14-3-3蛋白的抗逆功能研究进展
孔金玲;钟慧;刘涛;宋坤锋;郭红祥;王静;为深入理解植物整合信号以感知和响应环境变化，综述了植物14-3-3蛋白的种类、进化特征及其在植物中的主要功能与作用机制，重点总结了其作为调控因子参与干旱、冷害、营养缺乏以及病原体胁迫等植物逆境应答的进展。综合现有研究，探讨了14-3-3蛋白在植物病毒入侵早期响应及相互作用途径中的调控作用，并展望了14-3-3蛋白在病毒防御，作物改良和优质生产中的重要意义。
农业数字化对中国粮食生产韧性的影响与机制
黄婧;刘诗园;罗雨柯;【目的】探究农业数字化对中国粮食生产韧性的影响效应及作用机制，为推进农业数字化转型、保障粮食安全提供决策参考。【方法】基于2011—2023年中国30个省份面板数据，构建粮食生产韧性指数与农业数字化指数，采用系统GMM模型与动态面板门槛模型进行实证分析。【结果】1）农业数字化对粮食生产韧性具有倒U形影响；2）农业数字化提升韧性的效果受农村人力资本、新型经营主体发展与农业固定投资的多重门槛约束，需超过特定门槛才能发挥显著作用。【结论】实施差异化数字农业发展战略，同步推进农村人力资本提升、新型经营主体培育与农业基础设施建设，建立健全农业数字化发展评估机制。
河南省森林康养基地空间分布与影响因素
周游;何静;李志;黄鑫;赵慧;许世林;李永生;【目的】系统分析河南省省级森林康养基地的空间分布特征及影响因素，为区域康养产业高质量发展提供依据。【方法】以河南省85处省级森林康养基地为对象，运用最邻近距离法、核密度分析及地理统计方法，结合自然与社会经济因子，系统解析其空间格局与形成机制。【结果】基地空间分布呈现出“凝聚性与不均衡性”特征，形成“西密东疏、多核分散”格局，受地形、植被与交通驱动显著，与人口、经济相关性较弱。【结论】河南省森林康养基地尚处于资源依赖型初级阶段。未来应对标国家康养基地标准，整合森林公园、生态湿地保护区等资源，加强专业康养设施建设，推动区域均衡布局，强化康养专业功能，打造特色康养品牌，促进产业深度融合与高质量发展。
基于深度学习的玉米种植密度检测模型构建与试验验证
申家宁;姚艺晗;孙彤;许鑫;刘杨;王启磊;冯海宽;杨浩;岳继博;乔红波;【目的】构建一种无人机低空遥感结合目标检测模型，实施玉米种植密度监测，为农业研究者提供了高效、精准的技术支持，有助于玉米种植密度的监测和管理。【方法】(1)设计DASC＿YOLO模型来实现玉米植株目标检测，该模型在YOLOv8n的基础上引入可变形的注意力机制(Deformable Attention，DAttention)和自校准卷积(Self-Calibrated Convolutions，SCConv)，使模型可以自动调整注意力模式，增强模型对玉米特征的提取能力；(2)基于DASC＿YOLO对玉米植株检测结果开展玉米种植密度估算。使用决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)评估种植密度估算的准确性。【结果】(1)设计的DASC＿YOLO在不同种植密度下均表现出优异的检测性能。在高密度种植区域中，DASC＿YOLO相比其他模型减少了误检和漏检的发生；(2)结合低空无人机遥感和DASC＿YOLO检测结果，能够实现玉米种植密度高精度估算(R2=0.995，RMSE=0.087 个·m-2)和玉米种植密度分布制图。【结论】设计的DASC＿YOLO能够准确检测出无人机影像中玉米植株目标，结合目标检测结果和无人机低空遥感能够提供高精度的玉米种植密度信息。
禾本科与豆科作物间作系统的磷高效吸收利用机制研究进展
张银杰;耿赛男;于晓娜;李岚涛;张倩;王宜伦;在分析禾本科与豆科作物磷吸收利用的生物学差异及间作理论的基础上，重点探讨禾本科与豆科作物间作系统通过作物–微生物–土壤互作网络，在光调控、根系构型介导的空间分层、根系分泌物介导的土壤磷活化、根系–微生物共生、根际微生物调控及土壤结构优化等的作用下，实现生态位优势互补，促进磷高效吸收利用。同时，从多组学技术挖掘磷高效调控关键基因与信号通路、构建功能微生物菌群并优化其定殖技术等角度，对禾本科与豆科作物间作系统减磷增效潜力的未来发展方向进行了展望。
“作物–秸秆–土壤”图像分割与比例提取方法研究
葛士里;高光甫;岳继博;刘杨;冯海宽;李冰;乔红波;郭伟;束美艳;【目的】深入研究“作物–秸秆–土壤”分割与比例提取方法，提升田间秸秆覆盖度调查的自动化水平。【方法】在田间采集作物、秸秆和土壤的高清数码图像，构建基于VGG16、ResNet50和EfficientNet＿B0主干特征网络的U-Net和DeepLabV3+模型进行“作物–秸秆–土壤”数码图像分割，基于分割结果，选择性能最优的模型进行比例提取；采用平均交并比(Mean intersection over union，MIoU)、准确率(Accuracy，Accuracy)和召回率(Recall，Recall)评估各深度学习分割模型精度，通过决定系数(Coefficient of determination，R2)和均方根误差(Root mean square error，RMSE)评估比例提取的准确性。【结果】以ResNet50为主干的U-Net模型实现了农田图像精准分割，MIoU为80.96%，Accuracy为90.00%，其精度优于同主干的DeepLabV3+模型和其他主干特征网络，其在“作物–秸秆–土壤”覆盖度提取中展现最高精度，R2为0.851～0.979，RMSE为3.220%～8.554%。【结论】主干网络为ResNet50的U-Net模型能够准确地提取农田数码图片中的“作物–秸秆–土壤”覆盖度信息，为动态监测耕作进度和推动农业生态环境保护提供技术支撑。
履带式自动化微喷带铺设回收装置设计
孙超祥;袁刘正;刘海林;赵斌;王德哲;朱晨辉;李连豪;杨绍旗;肖亚涛;【目的】设计一种自动化小型履带式微喷带铺设回收设备，解决现阶段微喷带铺设回收设备自动化程度低、人力投入大的问题。【方法】通过对实际作业需求的深入分析，设计小型履带式移动底盘和微喷带铺设回收机构。确定了接地比压、履带节距，行驶及收卷所需功率等基本参数，使用3D打印以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS塑料)为原料制作了样机负重轮系、导向轮系和收卷辊系，使用ANSYS结合实际作业条件，对所设计零件进行了强度校核，通过Solid Works motion分析探讨了微喷带回收时的运动过程。以STM32单片机结合遥控模块、超声波模块、导航模块等开发了集成远程遥控、自主导航、实时监测等功能的控制系统。【结果】零件强度满足需求，样机结构强度良好，在通过松软农田、田垄、低坡时均具有良好通过性，实际最大行驶速度5.334 km·h-1，坚实地面50 m平均行驶偏移率为2.984%，微喷带铺设回收过程顺畅，控制系统各部件工作稳定，导航最大误差1.87 m。【结论】设备集成远程遥控、自主导航、实时监测功能于一体，能够满足农田环境中微喷带的自动化铺设回收需要。