• 2024年第43卷第5期文章目次
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    • >智慧园艺专题
    • 融合图像增强和迁移学习的YOLOv8n夜间苹果检测方法

      2024, 43(5):1-9. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.001

      摘要 (330) HTML (115) PDF 3.50 M (771) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对夜间场景下苹果识别率低、实时性差的问题,提出一种融合图像增强和迁移学习的YOLOv8n夜间苹果检测方法。首先,在YOLOv8n前端嵌入Zero-DCE模块增强夜间图像,更清晰地呈现苹果的轮廓和细节,降低夜间苹果图像的识别难度;其次,使用SPD-Conv进行下采样,增强模型细粒度特征的提取能力;在此基础上,针对夜间苹果数据集样本量少的问题,采用迁移学习训练策略,选取含有苹果类别的MS COCO数据集作为源域数据集,对于夜间场景下的目标域数据集,利用Zero-DCE增加其与日间苹果图像的相似度并在源域模型上微调目标域模型。基于上述方法,在夜间苹果图像数据集上进行了试验,结果显示,所提方法的模型精确率P为97.0%、召回率R为93.4%、平均精度均值mAP@0.5:0.95为74.6%,较YOLOv8n原始模型分别提升2.3、1.9和4.3百分点,同时该模型的推理速度为22 帧/s,可以满足实时性要求。消融试验显示,图像增强与迁移学习结合使用的效果超过两者单独使用时的效果之和。研究表明,改进后的模型在处理重叠、遮挡、绿果和光线过暗等复杂情形时都比原始模型表现更优,具有良好的鲁棒性。

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    • 基于改进YOLOv8的实时菠萝成熟度目标检测方法

      2024, 43(5):10-20. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.002

      摘要 (210) HTML (65) PDF 4.79 M (710) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高不同成熟度种植区域的机械采摘菠萝准确率,保证菠萝品质,提出了基于改进YOLOv8的实时菠萝成熟度目标检测方法。针对自然环境下菠萝机械采摘中存在目标小、数量密集和光线遮挡等问题,改进模型把原始YOLOv8模型中主干部分、颈部部分的公共卷积替换成深度可分离卷积(depthwise separable convolution,DSConv),精简模型参数;在融合特征前增加了卷积注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM),使特征融合更关注重要的特征,提升目标检测的准确率;使用EIoU损失函数替换YOLOv8网络原损失函数CIoU,加快网络收敛速度。结果显示,改进模型对菠萝成熟度检测的平均精度均值为97.33%,与Faster R-CNN、YOLOv4、YOLOv5、YOLOv7对比发现,平均精度均值分别提升5.53、7.91、4.38、4.66百分点;在保证检测精度的前提下,算法模型参数量仅为16.8×106。结果表明,改进模型提高了菠萝成熟度识别的精度和推理速度,具有更强的鲁棒性。

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    • 基于多传感器信息融合的菠萝果茎切割点位置检测方法

      2024, 43(5):21-30. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.003

      摘要 (93) HTML (24) PDF 1.43 M (640) 评论 (0) 收藏

      摘要:夹切一体的菠萝(Ananas comosus (L.) Merr.)采摘器在进行田间采摘作业时,需要自主确定果茎切割点位置,而菠萝果茎处容易被植株叶片和苞叶遮挡,采用单一图像处理的方法难以准确识别到果茎切割点位置,为此提出一种多传感器信息融合的菠萝果茎切割点位置检测方法。将深度相机和多组光电传感器结合,利用改进的YOLOv5目标检测算法融合RGB-D深度信息,实现对菠萝冠芽顶部至果实底部长度测量,再利用光电传感器信号变化判断菠萝采摘器是否到达冠芽顶部位置,并将冠芽顶部作为起始位置,控制采摘器下降速度和时间,从而保证采摘器底部安装的切割刀准确抵达果茎切割点位置。台架试验结果表明,该方法对真实菠萝果茎切割点检测成功率达到85%,满足菠萝采摘机器人作业过程中果茎切割点检测准确性要求。

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    • 基于改进YOLOv5对果园环境中李的识别

      2024, 43(5):31-40. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.004

      摘要 (90) HTML (60) PDF 4.84 M (641) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高果园中高遮挡和密集的李(Prunus salicina Lindl.)的检测精度,提出一种改进YOLOv5s模型,在促进模型轻量化的同时提高模型对李的检测精度。首先,使用新的结构Focus-Maxpool模块替换主干网络中的下采样卷积,使改进模型在下采样时能够保留更多高遮挡目标和小目标的特征信息。其次,使用focal loss和交叉熵函数的加权损失作为改进模型的分类损失,提升改进模型对粘连目标的识别能力。最后,设计若干组检测试验来评价改进模型的性能。结果显示,改进YOLOv5s模型的平均精度优于YOLOv5s、YOLOv4、Faster-RCNN、SSD和Centernet;与YOLOv5s模型的检测结果相比,改进YOLOv5s模型的平均精度、召回率和精度分别提高2.84、9.53和1.66百分点,检测速度可达到91.37帧/s,能够满足实时检测需求。研究结果表明,改进的YOLOv5s模型在真实果园环境下具有较高的检测精度和鲁棒性。

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    • 基于改进Faster RCNN的茶叶叶部病害识别

      2024, 43(5):41-50. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.005

      摘要 (95) HTML (28) PDF 4.47 M (685) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对茶园复杂背景下茶叶叶部病害识别较为困难的问题,提出一种基于改进Faster RCNN算法的茶叶叶部病害识别方法。通过对优化区域建议框的特征提取网络VGG-16、MobileNetV2和ResNet50进行比较,选择识别效果较好的ResNet50作为骨干网络,增加模型在茶园复杂背景下对茶叶叶部病害特征的提取能力;融入特征金字塔网络(feature pyramid network,FPN)改善小目标漏检问题和病斑的多尺度问题;采用Rank & Sort (RS) Loss 函数代替原 Faster RCNN 中的损失函数,缓解样本分布不均给模型带来的性能影响,进一步提高检测精度。结果显示:改进模型平均精度均值PmA为88.06%,检测速度为19.1帧/s,对藻斑病、白星病、炭疽病、煤烟病识别平均精度分别为75.54%、86.84%、90.42%、99.45%,比Faster RCNN算法分别提高40.98、44.16、13.9和2.43百分点。以上结果表明,基于改进Faster RCNN算法的茶叶叶部病害识别方法能够弱化茶园复杂背景的干扰,准确识别茶园复杂背景下茶叶叶部病害目标。

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    • >作物遗传改良与栽培
    • 基于CRISPR/Cas9的基因编辑及其在甘蓝型油菜中的应用

      2024, 43(5):51-64. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.006

      摘要 (204) HTML (132) PDF 1.89 M (649) 评论 (0) 收藏

      摘要:油菜是世界第二大油料作物,同时也是我国最主要的食用植物油来源。长期以来,油菜育种工作者尝试通过传统育种策略培育良种。然而,甘蓝型油菜是种间杂交后双二倍进化而来的异源四倍体物种,其基因组中存在较多基因冗余现象。因此,通过人工杂交选择、随机诱变等传统遗传方法改良性状效率非常低。近年来,CRISPR/Cas9技术以其高效、简便的独特优势,已广泛应用于多倍体油菜的基因功能研究和定向遗传改良。为了能够快速高效地对甘蓝型油菜进行种质资源创新和遗传改良,将CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于甘蓝型油菜恰逢其时。本文综述了目前CRISPR/Cas9系统应用于油菜基因功能研究和遗传改良的研究进展,涉及油菜产量、含油量和脂肪酸组成、生物和非生物胁迫耐受性等重要农艺性状,并探讨了油菜基因编辑存在的局限性以及未来发展的方向。

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    • 青贮玉米品质相关性状的全基因组关联分析

      2024, 43(5):65-74. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.007

      摘要 (114) HTML (43) PDF 2.12 M (719) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了初步揭示玉米粗蛋白含量、淀粉含量、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)含量、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率等性状的遗传规律,按照随机区组设计将183份自交系为材料种植于贵阳,测定玉米粗蛋白含量、淀粉含量、NDF含量、ADF含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率,利用Maize SNP 50芯片对供试材料进行基因分型,采用混合线性模型进行全基因组关联分析,结果显示,分别鉴定出31、61、11、36、20和42个与粗蛋白、淀粉、NDF、ADF、可溶性糖及体外干物质消化率显著相关的单核苷酸多态性位点(SNP)(P<0.001),对表型变异的解释率分别为5.80%~11.40%、5.78%~11.38%、5.78%~7.85%、5.81%~10.37%、5.78%~7.35%和5.79%~11.33%。同时,发现SYN6712、PHM1190.3、SYN7541和PZE-104072386属于一因多效位点;其中,6号染色体上的SYN6712、PHM1190.3和SYN7541同时与淀粉、体外干物质消化率显著关联,4号染色体上的PZE-104072386同时与ADF、可溶性糖显著关联,经过等位变异鉴定发现T/T基因型是SYN6712和PHM1190.3的优异等位变异,并挖掘到了Zm00001d037272Zm00001d037386Zm00001d037532Zm00001d051166等候选基因。

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    • 广西割手密核心种质构建与关联分析

      2024, 43(5):75-81. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.008

      摘要 (41) HTML (23) PDF 1.89 M (572) 评论 (0) 收藏

      摘要:为发掘甘蔗育种优异野生基因资源,以来自广西的333份割手密为材料,应用12对SSR引物的分子标记数据和28个表型性状资料构建广西割手密核心种质,并进行关联分析。关联分析结果显示,广西割手密茎径、节间长度、曝光前颜色、脱叶性和毛群共5个表型性状与8个位点显著相关;茎径与叶长、叶宽、节间长度、节数和锤度5个性状均表现出极显著相关;株高、茎径、节间长度、节数4个表型性状之间呈现显著或极显著的正相关;锤度与茎径和节间长度均表现为极显著的负相关。核心种质抽样按照总资源比例的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9进行梯度筛选,当抽样比例达到30%以上时,即可包含100%等位基因覆盖度。遗传多样性评价和主成分分析结果显示,构建割手密核心种质所筛选材料具有丰富的遗传多样性,且基于核心种质绘制的主成分图与原始种质的分布图趋势相吻合。结果表明,根据30%的抽样比例筛选出99个割手密样本构建核心种质,遗传多样性评价和主成分分析所构建的核心种质具有较好的代表性。

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    • >园艺·林学
    • 二烯丙基二硫对大白菜自毒作用的缓解效应

      2024, 43(5):82-90. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.009

      摘要 (72) HTML (23) PDF 2.21 M (559) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究二烯丙基二硫(diallyl disulfide, DADS)对大白菜自毒作用的缓解效应,以大白菜品种‘金麒麟’为试验材料,利用水培试验设置6组处理:CK1(1/2 Hoagland营养液)、CK2(重茬液处理)、D1(1 μmol/L DADS+重茬液)、D5(5 μmol/L DADS+重茬液)、D10(10 μmol/L DADS+重茬液)、D15(15 μmol/L DADS+重茬液),每个处理设置12个组培瓶,每个培养瓶培养4株幼苗,共48株幼苗,测定不同处理下大白菜幼苗生长性状、生理生化指标。结果显示,施用不同浓度DADS对自毒作用下大白菜幼苗的生长均具有促进作用,以5 μmol/L DADS缓解效果最好;与CK2大白菜重茬液处理相比,D5(5 μmol/L DADS)处理大白菜幼苗的地上与地下部鲜质量分别显著增加19.42%和23.40%,根系活力显著增加45.29%,总根长和根尖数也随之增加,减轻了自毒作用对根系结构的损伤;同时叶片叶绿素含量增加;与CK2处理相比,大白菜幼苗的渗透调节物质含量明显增加,抗氧化酶SOD、POD和CAT活性分别增加30.75%、27.44%和17.68%,MDA含量显著降低20.58%;组织学染色显示,D5处理过氧化氢和超氧阴离子的积累明显减少。综上,外源施用DADS可通过降低氧化胁迫,促进根系生长,从而有效地缓解大白菜根系分泌物的自毒作用,以施加5 μmol/L DADS的缓解效应最显著。

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    • ‘东试早柚’果实无核成因探究

      2024, 43(5):91-97. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.010

      摘要 (67) HTML (39) PDF 3.25 M (577) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确‘东试早柚’果实无核成因,以‘东试早柚’及其杂交群体为试材,利用醋酸洋红和苯胺蓝染色法、杂交授粉及分子标记等手段探究‘东试早柚’无核原因。结果显示:‘东试早柚’的花结构完整,花粉活力及萌发率分别为94.80%和86.20%;‘东试早柚’自交表现为不亲和,而与‘沙田柚’杂交亲和;利用S5S6基因型分子标记从‘沙田柚’ב东试早柚’的175株杂交子代中共鉴定出F1代杂种164株,排除了‘东试早柚’雄性不育的可能;连续2 a田间试验观察显示,‘东试早柚’刺激性单性结实和天然单性结实的平均座果率分别为13.04%和25.56%。结果表明,‘东试早柚’自交不亲和并具有一定的单性结实能力是导致其无核的主要成因。

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    • 淹水胁迫下葡萄根际细菌群落结构变化

      2024, 43(5):98-105. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.011

      摘要 (64) HTML (26) PDF 2.70 M (581) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨根际细菌和葡萄耐涝性的关系,采用盆栽淹水法,对1年生巨峰葡萄扦插苗进行淹水胁迫 21 d以及淹水后恢复7 d的处理,运用16S rRNA高通量测序技术对土壤细菌进行测序,分析其细菌群落组成和结构,探究淹水胁迫对巨峰葡萄根际细菌群落结构组成的影响。结果显示:淹水21 d巨峰葡萄根际细菌的丰度最高,淹水14 d巨峰葡萄的根际细菌多样性最高;胁迫后恢复期间,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度显著增加;根系细菌功能预测分析显示脂质、萜类和聚酮类化合物代谢有显著变化。结果表明,短期淹水胁迫促进植物产生代谢物改变细菌群落以应对逆境胁迫,但长时间淹水使植物代谢发生紊乱,导致潜在有害细菌类群的丰度增加,植物有益菌群减少。

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    • >资源与环境
    • 手性纳米材料的制备及其抗菌和抗病毒研究进展

      2024, 43(5):106-115. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.012

      摘要 (282) HTML (21) PDF 1.58 M (673) 评论 (0) 收藏

      摘要:手性纳米材料是一类新兴的具有纳米尺度手性和生物学稳定性的材料,在药理学、生物学和药物开发等领域受到研究者的广泛关注。手性纳米材料的合成方法主要包括手性配体介导、自组装及外场感应法。与天然手性材料相比,手性纳米材料通常表现出独特的光学性质,如等离子体圆二色性、光子圆二色性和圆偏振发光效应,其主要利用圆二色光谱和圆偏振发光光谱进行表征。基于手性纳米材料独特的光学性质,研究者考察了手性纳米材料对细胞的影响,先后发展了对革兰氏阴性菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等具有选择性抗菌的手性纳米材料,以及对乙肝病毒、烟草花叶病毒和猪繁殖与呼吸综合征病毒等具有选择性抗病毒作用的手性纳米材料。本文在简要介绍手性纳米材料的合成方法、光学性质及其表征手段的基础上,系统总结了手性纳米材料对细胞的影响以及其在抗菌及抗病毒领域的研究进展,并对该领域目前存在的问题及未来的发展方向分别进行了总结及展望。

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    • 化肥减量配施生物炭和秸秆对砂姜黑土区水稻产量、养分吸收和土壤碳的影响

      2024, 43(5):116-125. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.013

      摘要 (176) HTML (39) PDF 1.39 M (606) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨砂姜黑土区养分资源高效管理和秸秆资源化利用方式,采用田间定位试验,连续2 a研究化肥减量配施生物炭和秸秆对该区域水稻产量、养分吸收和土壤碳的影响。试验设5个处理:①不施肥(CK);②常规施肥(100% NPK);③化肥减量20%(80% NPK);④化肥减量20%+秸秆(80% NPK+S);⑤化肥减量20%+生物炭(80% NPK+B),测定并分析水稻籽粒产量、地上部生物量、植株氮、磷、钾养分含量、土壤总有机碳(TOC)和微生物量碳(MBC)。结果显示,化肥减量20%配施生物炭或秸秆均有利于提高水稻产量和地上部生物量,且生物炭较秸秆的效果更为显著。化肥减量20%配施生物炭(80% NPK+B)处理的水稻产量和地上部生物量较100% NPK处理分别增加5.2%和4.7%,较80% NPK处理分别增加7.9%和7.2%;化肥减量20%配施秸秆(80% NPK+S)较100% NPK处理的水稻产量和地上部生物量分别增加3.4%和3.0%;80% NPK与100% NPK处理的籽粒和地上部生物量无显著差异;化肥减量20%配施生物炭显著提高了水稻地上部N、P2O5和K2O养分累积量,较100% NPK处理分别提高了10.4%、7.2%和20.0%;化肥减量20%配施秸秆可显著提高氮、钾养分累积量,但却同时显著降低了磷素累积量;化肥减量20%配施生物炭或者秸秆,均有利于改善土壤总有机碳的累积,并且显著提高了土壤微生物量碳的含量,其中生物炭提高土壤总有机碳含量效果优于秸秆,而秸秆提高土壤微生物量碳含量效果优于生物炭。综合来看,在沿淮砂姜黑土区,化肥减量20%配施生物炭或者氮钾减量20%配施秸秆可增加或维持水稻产量,提高水稻对养分的吸收能力,利于固碳培肥。

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    • 生物有机肥对土壤镉形态及玉米镉积累的影响

      2024, 43(5):126-131. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.014

      摘要 (84) HTML (49) PDF 1.07 M (561) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究生物有机肥治理镉污染土壤的可行性及对土壤重金属污染修复的效果,采集河南省淅川县2种镉污染土壤,分别设置6种施肥处理:CK(不施用任何物料)、NPK(常规施NPK肥)、NPK+0.5% OF(常规施肥+0.5%商品有机肥)、NPK+1% OF(NPK+1%商品有机肥)、NPK+0.5% BF(NPK+0.5%生物有机肥)和NPK+1% BF(NPK+1%生物有机肥),测定种植前后土壤全镉含量、土壤各化学形态镉、玉米植株根系及籽粒镉含量。结果显示,以添加1%生物有机肥的治理效果最佳,NPK+1% BF处理下2种土壤有效态镉含量相较于NPK+1% OF降幅分别为19.74%、7.09%;施用有机物料降低土壤弱酸提取态镉含量,提高残渣态镉含量,NPK+1.0% BF弱酸提取态镉含量相比CK下降11%、残渣态镉上升16%;施用有机物料各处理玉米植株根系、籽粒镉含量显著降低,以NPK+1.0% BF处理效果最佳,相比NPK处理,土壤Ⅰ的玉米根系、籽粒镉含量降幅达34.41%、31.59%。综上,在镉污染土壤中施用生物有机肥,可显著降低土壤有效态镉含量,促进土壤弱酸提取态镉向残渣态镉转化,降低镉危害;玉米根系及籽粒镉含量均显著下降,综合治理效果表现为生物有机肥优于商品有机肥。

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    • 不同算法下超大城市中心城区夏季冠层热岛强度的时空分异特征

      2024, 43(5):132-139. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.015

      摘要 (52) HTML (17) PDF 2.24 M (566) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确评估高度复杂的超大型城市冠层热岛强度分异特征,以武汉市为例,提出一种考虑城市不同片区空间差异性的冠层城市热岛强度(canopy urban heat island intensity,CUHII)计算方法,并结合基于“城-郊”二分法的传统算法探讨不同算法下冠层城市热岛特征。结果显示:传统算法下各片区始终表现出城市热岛现象,且CUHII日变化曲线高度一致;与之相反,片区算法中各片区的CUHII日变化差异显著,具有多个大型生态空间的武昌片区在昼间出现了持续的冷岛现象。同时,除晴朗天气外,高温和降水天气会进一步加剧片区算法中城市片区间CUHII差异。此外,传统算法识别的冷、热岛中心范围较小并分布于中心城区外围,而片区算法识别的热岛中心呈带状覆盖城区中部高密集开发区,冷岛中心则邻近武昌片区内大型自然湖泊。结果表明,提出的算法弱化了城市区域发展不均对冠层热岛评估带来的干扰,有利于深入挖掘热岛特征并更加准确地识别城市热环境需要优先干预的区域。

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    • 湖北烤烟低温连阴雨灾害时空分布特征

      2024, 43(5):140-148. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.016

      摘要 (43) HTML (27) PDF 4.25 M (598) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更好地防御低温连阴雨灾害对湖北烤烟的产量与品质带来的不利影响,构建烤烟不同生育期的低温连阴雨判别指标,并利用湖北烤烟种植区32个国家气象观测站1975—2020年逐日气象数据,深入分析湖北烟区低温连阴雨7项灾害指标的时空分布特征。结果表明:(1)时间上,过程平均气温、日平均降水量及平均总降水量等3项指标均为低—高—低演变过程,以成熟前期最高、伸根期最低,过程平均日数均在5 d左右,而年平均过程次数、年平均过程日数、灾害频率均以成熟后期最多、旺长期最少,其中灾害频率在这2个时期分别为每10 a发生6、1次;(2)空间上,气温、降水在不同生育期南北差异一致,北部烟区气温低,南部烟区降水多、强度大,而过程平均日数在伸根期、旺长期南部大于北部,成熟后期则相反;(3)灾害频率空间差异显著,前3个生育期,南部烟区较北部烟区发生频率更高,成熟后期南北相当,灾害频率均高达56%以上,过程平均持续5.7 d。

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    • >动物科学·动物医学
    • miRNA在乳腺癌中的研究进展

      2024, 43(5):149-156. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.017

      摘要 (280) HTML (78) PDF 1.40 M (746) 评论 (0) 收藏

      摘要:乳腺癌是全球3种最常见的癌症之一,对人类健康构成严重威胁。MicroRNA(miRNA)作为一种基因调控的小分子,可以介导细胞靶基因调控乳腺癌发生和发展进程。本文根据miRNA的来源进行分类并综述了当前已知内源性与外源性miRNA(植物元)的功能特性,并探讨这些miRNA在乳腺癌调控中的作用机制。同时,运用生物信息学预测乳腺癌相关的外源性miRNA潜在靶点,旨在为miRNA在乳腺癌治疗中的应用提供参考。

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    • 猪精液冻融技术及其影响因素研究进展

      2024, 43(5):157-166. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.018

      摘要 (173) HTML (40) PDF 927.80 K (1066) 评论 (0) 收藏

      摘要:养猪业是我国畜牧产业的重要组成部分。国内生猪养殖主要采用自繁自养模式,配种所使用的精液多采用鲜精或常温稀释保存精液,而精液冻融技术可实现猪精液的长期保存,但与牛、小鼠等物种相比较,猪精液冻融技术还有待于进一步优化改善。为进一步改进猪精液冷冻技术并实现在生产上大规模应用,本文主要综述了猪精液冻融技术发展概况、主要技术流程,影响猪精液冻融后精子活力的关键因素,包括精液的采集、冷冻前降温平衡、冷冻保护剂添加和冷冻方法等,以及精子冻融过程中的理化性质变化,包括物理结构损伤、功能性损伤、精子抗冻机制等,最后总结、展望了能够提高猪精液冻融效果的新方法。

    • 无接触式猪体体尺测量技术研究进展

      2024, 43(5):167-177. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.019

      摘要 (168) HTML (41) PDF 1.75 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着视觉传感器和计算机视觉等领域的科技进步,无接触式猪体体尺检测相关的硬件设备和技术方法都发生了巨大的变化。视觉感知升级为三维立体视角,相应的设备也从黑白相机更新为深度设备。设备类型通常决定了基本的实施方案和技术方法,然而目前该领域的研究大多聚焦具体的算法细节,难以满足实际的工程需求。本文以视觉传感器类型为核心,概述了无接触式猪体体尺测量方面不同的工程部署方法,总结了设备使用方法、采集数据的环境条件和方式等,同时对猪体体尺测量的5个三维点云技术任务进行分析,并归纳了目前研究的优缺点、提升空间以及与实际工程应用相结合的方案,最后展望了深度学习与三维点云技术相结合的研究难点。通过对比发现,深度设备和三维点云技术是未来工程应用的方向,基于深度学习的点云分割、点云补全、关键点检测等技术具有良好的应用前景,为无接触式猪体体尺测量技术的后续研究提供了参考。

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    • 猪伪狂犬病病毒变异株传代致弱JS18-150株的获得与鉴定

      2024, 43(5):178-185. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.020

      摘要 (79) HTML (25) PDF 2.61 M (590) 评论 (0) 收藏

      摘要:为获得安全性良好、免疫原性高的变异株弱毒苗,采用鸡胚成纤维细胞(CEF)传代培养的方法对猪伪狂犬病病毒流行毒株JS18株进行传代,最终获得JS18-150株,随后通过PCR鉴定、测序、致病力试验和免疫效力试验对JS18-150株的体外生长特性、安全性和免疫原性进行初步研究。试验结果显示,在CEF上连续传代后,JS18株的gIgEUS9基因缺失,获得的JS18-150株毒力已致弱,在CEF上适应性显著提高,与JS18株生长动力学相似;将JS18-150株以107.0 TCID50/mL接种仔猪,所有仔猪均未观察到任何临床症状,且体温均未超过40.5 ℃;JS18-150株以106 TCID50/mL接种仔猪后能保护仔猪有效抵御JS18株和HBZL05株的攻击。结果表明,JS18-150株对仔猪安全性良好,可作为PRV弱毒疫苗研制的候选毒株。

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    • Wnt/β-catenin/VEGF通路在副猪嗜血杆菌引起猪内皮细胞损伤中的作用

      2024, 43(5):186-192. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.021

      摘要 (77) HTML (31) PDF 2.28 M (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究副猪嗜血杆菌(Haemophilus parasuis,HPS)引起猪渗出性炎症的过程中血管内皮屏障的变化情况,以HPS感染原代猪血管内皮细胞,通过Western blot和荧光定量PCR检测HPS对Wnt/β-catenin通路及其下游靶基因表达的影响,并通过间接免疫荧光和跨内皮电阻测定检测细胞间黏附连接结构的改变。结果显示:HPS感染激活猪内皮细胞中的Wnt/β-catenin信号通路,促使胞质中的β-catenin蛋白发生核转位,导致胞膜处由β-catenin和血管内皮钙黏蛋白(VE-cadherin)构成的黏附连接结构被破坏,细胞通透性增加。抑制Wnt/β-catenin通路下游血管内皮生长因子(VEGF)基因的表达,可以明显抑制β-catenin的核转位,显著恢复内皮细胞间β-catenin和VE-cadherin构成的黏附连接结构,恢复内皮细胞通透性。以上研究结果表明,HPS通过激活猪内皮细胞中Wnt/β-catenin通路,破坏细胞间黏附连接,增加内皮细胞通透性;同时,Wnt/β-catenin通路下游VEGF基因通过正反馈调节效应放大了HPS感染引起的Wnt/β-catenin信号通路的激活效应和细胞结构的损伤。

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    • 酪氨酸对固原乌鸡黑色素分布沉积及相关基因表达的影响

      2024, 43(5):193-204. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.022

      摘要 (56) HTML (25) PDF 6.80 M (531) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究固原乌鸡黑色素分布沉积特征以及在不同日粮酪氨酸水平下黑色素相关基因表达量的变化,明确酪氨酸对固原乌鸡黑色素形成的影响,选取4周龄、体质量差异不显著的健康固原乌鸡150只,随机分为5组,每组3个重复,每个重复10只。日粮酪氨酸添加水平分别为0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%,饲养至12周龄末,利用电镜技术观察不同组织中黑色素的分布特征,利用免疫组织化学和荧光定量PCR方法检测不同组织中黑色素相关基因表达量的变化。试验结果显示:固原乌鸡皮肤、气管与小肠中存在黑色素细胞且大都已分化成熟。TYR在肺脏组织有阳性反应,TYRP1在肌肉与肝脏组织有阳性反应,MITF、CREB1在肺脏、肝脏、小肠、胸肌组织中均有阳性结果。在不同日粮酪氨酸水平下,MITF、TYR、TYRP1基因的表达量与黑色素含量成一定的线性相关。结果表明,固原乌鸡组织黑色素沉积特征与组织中黑色素颗粒合成量相关,而黑色素合成过程中TYR、MITF可能是其主要关键调控基因,日粮中添加酪氨酸能够促进其表达。

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    • 团头鲂lpin1基因的克隆、表达及对肌肉损伤的响应

      2024, 43(5):205-212. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.023

      摘要 (60) HTML (22) PDF 4.91 M (548) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入研究lpin1基因在鱼类肌肉损伤修复过程中的作用机制,以团头鲂(Megalobrama amblycephala)为研究对象,采用荧光定量PCR和整胚原位杂交技术检测团头鲂lpin1基因的时空表达及肌肉损伤后该基因的表达变化。结果显示,团头鲂lpin1基因的ORF序列长2 694 bp,编码897个氨基酸,编码的蛋白质具有高度保守的Lipin-N、Lipin-mid和LNS2(Lipin/Ned1/Smp2)结构域,系统进化树分析显示团头鲂Lpin1与鲤和斑马鱼的亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,lpin1在团头鲂胚胎发育过程中的各个时期均有表达,且在成鱼肌肉组织中表达量最高;整胚原位杂交进一步显示lpin1在肌肉效应期和心跳期的头部和体节中特异表达;对团头鲂幼鱼肌肉进行不同程度损伤后,与未损伤组相比,lpin1基因分别在轻度损伤后48 h和重度损伤后72 h的表达量最高,pax7基因表达量分别在轻度损伤后144 h和重度损伤后96 h最高。以上结果表明,lpin1基因可能在团头鲂肌肉损伤和修复的过程中扮演着重要角色。

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    • 加州鲈肠道芽孢杆菌的筛选及其功能研究

      2024, 43(5):213-223. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.024

      摘要 (38) HTML (33) PDF 2.65 M (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:为筛选对加州鲈(Micropterus salmoides)有益生效果的芽孢杆菌,从加州鲈肠道分离芽孢杆菌,检测其溶血性、产酶能力、生物被膜形成能力、对多种常见抗生素的敏感性、耐受人工胃肠液及体外拮抗诺卡氏菌的能力等,并将菌株拌料饲喂加州鲈后测定加州鲈体质量增长和炎症因子的表达。结果显示,从鉴定到的94株芽孢杆菌中筛选出无溶血性且产酶能力广的4株枯草芽孢杆菌K-3、K-12、K-13、K-22,4株菌均是强生物被膜形成株,对多种常见抗生素敏感,其中K-3、K-13菌株能在体外拮抗诺卡氏菌。4株菌在人工胃液(pH 4)和人工肠液中2 h的存活率达到80%以上。K-13试验组的体质量增长率显著高于对照组,K-12、K-13试验组肠道蛋白酶、脂肪酶活性显著高于对照组。此外,与对照组相比,K-13试验组头肾、脾、后肠中的促炎因子表达水平下调,抑炎因子表达水平上调,表明K-13菌株具有减轻加州鲈肠道炎症发生的潜力。综合分析,本研究分离筛选的枯草芽孢杆菌K-13株具有安全性高、产酶能力强、拮抗诺卡氏菌、促进加州鲈生长的特性,可作为加州鲈饲料添加的益生菌制剂。

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    • 黄芩苷对脂多糖诱导的小鼠炎症的保护作用

      2024, 43(5):224-233. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.025

      摘要 (125) HTML (23) PDF 2.90 M (493) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步明晰黄芩苷(BCN)对脂多糖(LPS)诱导的小鼠炎症损伤的缓解作用机制,采用体内体外试验结合,体外试验采用LPS建立RAW264.7细胞炎症模型,测定细胞吞噬能力、一氧化氮释放、炎症细胞因子及TGF-β/SMAD2通路相关mRNA表达;体内试验采用不同浓度的黄芩苷对BALB/c小鼠连续7 d灌胃后腹腔注射LPS建立炎症模型,测定小鼠脾脏指数、T细胞亚群及免疫平衡,RT-qPCR法测定脾脏炎症细胞因子和TGF-β/SMAD2通路相关基因的mRNA表达。结果显示:黄芩苷在0~25 μg/mL范围内对RAW264.7增殖无抑制作用,LPS质量浓度为1 mg/mL时,细胞存活率为54.55%。不同质量浓度黄芩苷均可增强RAW264.7细胞的吞噬能力(P<0.05),降低NO释放(P<0.05);LPS刺激后炎症细胞因子mRNA表达上升(P<0.05),TGF-βSMAD2表达下降,黄芩苷干预后上述mRNA表达得到逆转。此外,LPS处理后小鼠脾脏指数显著上升(P<0.05),不同剂量的黄芩苷组均改善这一情况(P<0.05)。黄芩苷能够改善LPS刺激的CD4+细胞与CD8+细胞的分化,降低CD4+/CD8+,同时,黄芩苷可恢复LPS刺激的Th17/Treg平衡轴失衡。结果表明,黄芩苷对LPS诱导的小鼠炎症具有缓解作用,其作用机制可能与TGF-β/SMAD2信号通路激活、抑制炎症因子的表达及恢复Th17/Treg平衡轴有关。

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    • >食品与农业工程
    • 超声辅助去糖处理对热风干燥及压差闪蒸干燥红枣脆片品质的影响

      2024, 43(5):234-241. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.026

      摘要 (30) HTML (19) PDF 876.50 K (496) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同去糖预处理方法对热风干燥及压差闪蒸干燥红枣脆片品质的影响,利用超声(US)、超声辅助酶法(US+EM)、超声辅助碱法(US+AM)、超声辅助热水法(US+WM)4种不同预处理方法处理红枣脆片,分析干燥后红枣脆片的色泽、质构、滋味和主要营养成分含量。结果显示,不同超声辅助去糖预处理方法对热风干燥及压差闪蒸干燥红枣脆片品质均有较大的影响,对比不同去糖预处理组,超声(US)和超声辅助酶法(US+EM)处理下红枣鲜样固形物减少率分别为2.53%和3.36%,显著低于超声辅助碱法(US+AM)和超声辅助热水法(US+WM)处理;超声辅助热水法(US+WM)处理下热风干燥及压差闪蒸干燥红枣脆片多糖含量最低,去除多糖效果最佳,其次是超声辅助酶法(US+EM)处理;超声辅助酶法(US+EM)去糖处理下压差闪蒸干燥红枣脆片黄酮保留量最高,VC损失量最小。电子舌结果显示超声辅助酶法处理下压差闪蒸干燥红枣脆片口感最佳。结果表明,超声辅助酶法处理在减少糖分的同时最大程度地保留了红枣脆片的风味和营养成分。

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    • 花生仁变温湿法脱红衣预处理工艺参数研究

      2024, 43(5):242-252. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.027

      摘要 (37) HTML (21) PDF 1.84 M (510) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高花生仁湿法脱红衣质量,以花生品种“花育23”为试验材料,考察冷浸温度、冷浸时间、热浸温度、热浸时间等因素对花生仁脱净率、破损率和含水率的影响。结果显示:单因素试验确定冷浸温度、冷浸时间、热浸温度、热浸时间等因素对花生仁脱净率、破损率和含水率有显著影响;响应面试验显示冷浸温度、冷浸时间、热浸温度和热浸时间对脱净率的影响程度大小为冷浸温度>热浸温度>热浸时间>冷浸时间,对破损率的影响程度依次为热浸温度>冷浸温度>热浸时间>冷浸时间,对含水率的影响程度依次为冷浸温度>热浸温度>热浸时间>冷浸时间;利用Design Expert V13软件优化求得最佳预处理工艺参数为冷浸温度19 ℃、冷浸时间13 min、热浸温度75 ℃和热浸时间20 s,此时脱净率、破损率、含水率分别为95.7%、11.3%和13.6%,与试验验证结果平均相对误差分别为1.03%、4.13%、0.60%,该结果说明优化结果可靠。

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    • 噬菌肽SEYT4对食品链中常见致病菌的清除效果

      2024, 43(5):253-260. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.028

      摘要 (25) HTML (18) PDF 1.79 M (478) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究噬菌肽在食品加工链中的应用前景,以1种含有37个氨基酸的新型噬菌肽SEYT4为研究对象,分析其结构特性,并选择食品加工链中常见的致病细菌,在不同温度、盐度及pH下进行杀菌试验,测定SEYT4的杀菌谱、杀菌效率及杀菌特性,利用C57BL/6雌性小鼠评估SEYT4的安全性,并通过模拟被致病菌污染的叶菜和厨具,探究SEYT4清除食品链中致病菌的效果。结果显示:噬菌肽SEYT4是1个发夹状的双α-螺旋结构,分子质量约为4.5 ku,理论等电点为9.69;能够清除大多数高毒性且耐药的革兰氏阳性和革兰氏阴性致病菌,杀菌率高达99.99%,在不同温度下均具有较高活性,且在中性和弱碱性环境下杀菌效果更好,但在高盐环境下会失活;对小鼠红细胞无溶血作用;在构建的人工污染香菜模型中能将叶片和洗涤液中的致病菌清除约90.00%,同时能清除食品接触面上99.00%以上的致病菌。结果表明,噬菌肽SEYT4是一种对致病菌有良好的杀菌效果且安全性高的新型抗菌肽,能够有效防控食品链中污染的致病菌,有望成为一种食品加工链中的实用消毒剂。

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    • 基于区块链的水产交易计量数据采集与传输研究

      2024, 43(5):261-268. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.029

      摘要 (27) HTML (13) PDF 1.14 M (442) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决目前水产交易中手动录入计量数据易篡改、易丢失的问题,本研究提出一种基于区块链技术的水产交易计量数据采集与传输安全模型。首先设计一套基于树莓派的数据采集平台,用于数据的自动采集和录入;其次通过智能合约和共识机制保证所采集交易数据的传输与存储安全;最后,基于区块链技术设计一套水产交易计量数据采集与传输系统,实现水产交易计量数据采集和查询等功能,并基于Hyperledger Fabric平台搭建测试环境进行验证。结果显示,基于区块链技术的数据采集与传输系统可以有效地完成数据采集,保证数据传输与存储过程中的数据安全,数据传输率可达100%,丢包率相比传统传输系统更低。结果表明,本研究所提出的模型有效提高了数据的安全可靠性,提升了水产交易效率,更适合在实际水产交易中使用。

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    • 基于EDEM的笼养种鸭精准饲喂器的设计与试验

      2024, 43(5):269-277. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.030

      摘要 (43) HTML (26) PDF 1.14 M (422) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决目前笼养种鸭饲喂系统供料量不精确、饲喂过程中个体饲喂量可控程度较低导致的不利于种鸭育种选育研究的问题,设计了一种叶片式颗粒饲料饲喂器。分析饲喂器充料排料原理以及核心工作部件参数,以饲料通过间距、排料叶片螺旋升角、叶片转速为试验因素,并以单位时间饲喂器饲料排量的变异系数为评价指标建立三因素三水平正交试验,并结合实际养殖需求,分析各因素的影响大小以及其最优组合。仿真结果显示,各参数对排料均匀性的影响大小依次为饲料通过间距、排料叶片螺旋升角、叶片转速;当饲料通过间距为9.0 mm、叶片螺旋升角为71.5°、叶片转速为58.4 r/min时,饲喂器的排料变异系数有最小值18.66%。在最优参数组合下,饲喂器排料性能台架试验结果显示,饲喂器排料变异系数为18.74%,排料速度为109.26 g/s,排料预设量与实际量的最大相对误差为3.07%,满足种鸭供料需求。

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    • 同向双螺旋排肥器优化设计与试验

      2024, 43(5):278-287. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.031

      摘要 (58) HTML (18) PDF 1.94 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统排肥器存在施肥不均而造成肥料利用率低问题,设计了一种双排肥轮结构的同向双螺旋排肥器,通过理论分析确定排肥器的理论排肥量及影响排肥均匀性的参数,以排肥轮螺距、中心距、叶片高度为试验因素,以排肥均匀性波动系数和轴向平均速度为试验指标,进行三因素三水平Box-Behnken试验。结果显示:排肥轮螺距对排肥均匀性波动系数影响极显著,排肥轮中心距、叶片高度对排肥均匀性波动系数影响显著,排肥轮螺距、中心距、叶片高度对轴向平均速度影响极显著,在排肥轮中心距为48 mm、螺距32.5~33.2 mm、叶片高度13.5~14.7 mm时,排肥均匀性波动系数≤10%、肥料轴向平均速度≥30 mm/s,排肥器作业性能最佳。在最优参数组合下排肥均匀性波动系数台架试验与仿真试验相对误差为1.47%、单圈排肥量台架试验与仿真试验相对误差为1.96%,台架试验与仿真试验吻合较好。在不同转速下同向双螺旋排肥器较单螺旋排肥器排肥均匀性波动系数平均降低64.21%、单圈排肥量平均提升72.16%,优化后的同向双螺旋排肥器排肥均匀性好且排肥流量大。

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    • 数字化无人生猪养殖系统建设及应用

      2024, 43(5):288-296. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.032

      摘要 (93) HTML (22) PDF 2.38 M (450) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善我国绝大多数养殖场面临的生产效率低下、人工清粪、设备体积大、功耗高、感知数据精度低等问题,基于融合机器视觉、大数据、物联网、智能建模、数据库等技术研发数字化无人生猪养殖系统,并建立生猪养殖数字化无人系统的应用示范基地,包括完成生猪养殖智能视觉监控、远程操作系统终端、数字化远程环境监控物联感知及智能科学决策、自动操作提醒、物联智能设备的应用等数字无人化技术。通过建立应用场景,采用人工养殖与数字化无人养殖进行生猪养殖对照试验,以养殖人员工作时长、猪只生长状态和异常行为状态为评价指标。结果显示,本系统通过RKNet结合HAM机制可实现无接触式猪脸识别,猪脸识别模型准确性为99.26%,精确度为99.20%,模型大小仅为1.52 MB。应用数字化无人生猪养殖系统后,养殖员的日均工作时长由4 h降为2.5 h,生猪日均增长质量由1.21 kg提高至1.72 kg,生猪日均异常行为减少36.4%。结果表明,建立数字化无人系统的生猪养殖场能提高生猪养殖效率,降低人工成本,提升生猪养殖业的经济效益。

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    • >技术与方法
    • 莱茵衣藻LRR-1蛋白多克隆抗体的制备与鉴定

      2024, 43(5):297-302. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2024.05.033

      摘要 (74) HTML (22) PDF 1.90 M (441) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入研究富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat,LRR)在机体先天免疫过程中的作用机制,以莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为模式生物,通过生物信息学预测分析CrLRR-1蛋白的二级结构、亲水性及免疫原性等理化性质,人工设计并合成特异性肽段,与钥孔血蓝蛋白(keyhole limpet hemocyanin,KLH)偶联后免疫新西兰白兔。结果显示:采用间接ELISA法测定抗血清效价达到1∶512 000,将抗血清依次经Protein A和抗原亲和纯化后得到CrLRR-1蛋白多克隆抗体;利用免疫印迹与免疫荧光检测制备的抗体,该抗体可特异性识别莱茵衣藻内源LRR-1蛋白,且CrLRR-1蛋白主要定位于细胞膜。结果表明,成功制备CrLRR-1蛋白多克隆抗体。

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年第43卷第5

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