检索结果-内蒙古大学图书馆

林业科学 2023年第5期59卷 61-70页

作者：杨琨琪张慧春张萌边黎明南京林业大学机械电子工程学院南京210037 南京林业大学林学院、南方现代林业协同创新中心、林木遗传与生物技术教育部重点实验室南京210037

【目的】构建多视角植物表型信息采集平台,以固定时间间隔获取水肥胁迫处理下苗木图像,从形态变化中提取表征簸箕柳苗木水肥胁迫的应激反应表型参数,为苗木栽培和精确水肥管理提供参考。【方法】构建一套多视角表型信息采集平台,探讨一... 详细信息

【目的】构建多视角植物表型信息采集平台,以固定时间间隔获取水肥胁迫处理下苗木图像,从形态变化中提取表征簸箕柳苗木水肥胁迫的应激反应表型参数,为苗木栽培和精确水肥管理提供参考。【方法】构建一套多视角表型信息采集平台,探讨一种基于时间序列图像的苗木表型信息提取方法,采用近似拼接算法将局部植株图像有效拼接成完整植株图像,基于多视角图像提出株高、主茎直径等表型信息的提取算法及株高可视化算法。以簸箕柳为研究对象开展水肥胁迫试验,设置水分因素和氮肥因素,包括正常水分处理与干旱胁迫处理2个水平以及6个氮肥水平,对比观察时间序列下簸箕柳株高和主茎直径的变化情况。【结果】1)图像近似拼接算法相较于传统直接拼接算法和暴力拼接算法在多视角表型信息采集平台上具有更好适应性,能够很好消除拼接痕迹,实现图像无缝拼接。2)多视角下株高提取算法的决定系数(R^(2))为0.96、主茎直径提取算法的R^(2)为0.74,能够解决单视角下因植物叶片遮挡导致的株高测量不准确和主茎直径无法测量等问题。3)整个生长周期时间序列下,簸箕柳苗木平均株高和主茎直径随时间的变化受不同水分处理显著影响,正常水分处理簸箕柳苗木平均株高和主茎直径分别为33.6 cm和2.49 mm,干旱胁迫处理簸箕柳苗木平均株高和主茎直径分别为22.8 cm和2.25 mm,正常水分处理簸箕柳苗木平均株高和主茎直径相比干旱胁迫处理高47.4%和10.7%。4)整个生长周期时间序列下,簸箕柳苗木平均株高和主茎直径在6个氮肥水平呈现出显著差异性,随氮肥含量增加呈先增加后降低趋势。正常水分处理下,除T5处理组外,其他组平均株高和主茎直径均高于CK处理组,其中T2处理组生长速率最高,速率分别为1.92 cm·d^(-1)和0.075 mm·d^(-1);干旱胁迫处理下,T1、T2处理组平均株高高于CK处理组,其中T2处理组平均生长速率最高,平均株高和主茎直径生长速率分别为1.05 cm·d^(-1)和0.035 mm·d^(-1)。【结论】基于连续图像序列的分析处理方法在监测苗木表型信息中具有可靠性和实用性。当氮肥含量不足时,植物生长速度放缓,当氮肥含量过量时,会抑制植物生长速度甚至出现烧苗等情况。综合株高与主茎直径,正常水分处理下T2处理组(尿素每盆0.1 g,扦插种植第40天再施加尿素每盆0.1 g)为最佳施肥指标。

关键词：表型信息时间序列图像株高主茎直径水肥胁迫

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基于小样本学习和骨架提取算法的干旱胁迫杨树苗表型解析

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农业工程学报 2024年第19期40卷 177-185页

作者：周磊张慧春边黎明南京林业大学机械电子工程学院南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 南京林业大学林木遗传育种全国重点实验室/南方现代林业协同创新中心/林木遗传与生物技术教育部重点实验室南京210037

杨树是木材生产加工的重要来源和防护林建设的重要树种,中国的杨树人工林栽培规模居世界首位。然而,全球变暖加剧使得干旱成为杨树培育中最为严重的典型的非生物胁迫,给木材原料形成、森林资源保护带来挑战。该研究采用低成本的机器视... 详细信息

杨树是木材生产加工的重要来源和防护林建设的重要树种,中国的杨树人工林栽培规模居世界首位。然而,全球变暖加剧使得干旱成为杨树培育中最为严重的典型的非生物胁迫,给木材原料形成、森林资源保护带来挑战。该研究采用低成本的机器视觉成像研究干旱胁迫杨树苗表型快速解析方法。首先,提出了基于YOLOv8-pose的杨树骨架提取算法,识别植株上的叶片个体及内部的关键节点,实现植株整体形态结构信息的提取。其次,引入小样本学习技术,提出基于极少量人工标注的训练数据集扩充方法,大幅降低YOLOv8-pose模型训练的人工标注成本。然后,依据杨树骨架信息计算每个叶片主叶脉、叶柄的倾角,并将倾角信息转换为频数分布,便于人工智能算法建模。最后,研究并对比了传统机器学习及深度学习分类器,选择最优算法建立干旱胁迫等级分级模型。结果表明,小样本学习YOLOv8-pose模型在叶片识别、关键点提取任务中表现优异(交并比阈值为0.5时的平均精度分别为0.798和0.914);基于一维卷积神经网络分类模型和倾角频数分布特征的杨树苗干旱胁迫等级分级模型优于其他对比方法,分类准确率为0.850。该研究提出的杨树表型解析方法可为缺水杨树识别、抗旱杨树筛选提供新的技术支持。

关键词：植物表型深度学习杨树干旱胁迫骨架提取

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表型技术在林木育种和精确林业上的应用

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林业科学 2020年第6期56卷 113-126页

作者：边黎明张慧春南京林业大学林学院南方现代林业协同创新中心林木遗传与生物技术教育部重点实验室南京210037 南京林业大学机械电子工程学院南京210037

缺乏有效的表型采集与分析能力已成为林木育种研究领域的瓶颈,其关键难点是生成准确的表型数据,以便正确解释获得的结果。在精确林业中面临的核心挑战是实现自动化、大范围、快速实时的表型性状分析。长久以来,林木遗传育种和精确林业... 详细信息

缺乏有效的表型采集与分析能力已成为林木育种研究领域的瓶颈,其关键难点是生成准确的表型数据,以便正确解释获得的结果。在精确林业中面临的核心挑战是实现自动化、大范围、快速实时的表型性状分析。长久以来,林木遗传育种和精确林业监测要花费大量的人力收集常规表型数据,传统的表型研究方法具有效率低、维度低、通量低、精度低、劳动量大、主观性强等缺点,无法满足挖掘“基因型—表型—环境型”内在关联、揭示特定生物性状形成机制的科研需求。因此,亟需在林业上发展并应用非破坏式、自动化、高通量、高精度的表型监测技术。现代表型技术使用搭载多种类型成像传感器的系统,自动收集林木形态结构和生理生化等大量表型数据,实现对大批量林木个体的生长监测。另外,无损测量的特点使对同一林木个体进行连续监测得以实现,从而获取林木生长相关的表型性状,如在胁迫研究中,表型技术能明晰林木对胁迫的响应模式及其对胁迫的抗性。利用新型传感器技术对遗传测定群体进行准确、高通量、无损式、快速高效的表型信息采集,对于加快林木遗传改良进程、实施精确林业战略、挖掘优良种质、提高森林质量和抗逆能力至关重要。本文回顾林木表型技术的发展,介绍了基于个体和基于林分(群体)的林木表型技术的应用领域和研究内容。详细分析可见光相机、荧光成像仪、近红外成像仪、高光谱成像仪、热红外成像仪和激光雷达扫描仪等各成像传感器的测量参数、频谱范围、成像原理、优缺点,以及在林木表型信息采集上的应用现状等。林木表型技术的研究趋势为:1)构建新型采集平台获取林分和个体的关键表型性状以提高精度及通量;2)利用环境监测技术,分析林木在温度、湿度、水分、光照等非生物胁迫下的表型反应,以进行抗逆良种选育;3)利用生物胁迫下的表型变化分析推动精确林业中的病虫害监测、分类、识别和防治等;4)利用高通量表型技术与全基因组选择、数量性状位点和全基因组关联分析相结合以鉴定基因的功能,提高选择的准确性。表型技术的应用将实现快速实时、高质量、高精度、高通量的采集林木数据,从而提高育种效率,优化精确林业实践,加速林业信息化的发展进程。

关键词：表型成像传感器精确林业林木遗传育种生物胁迫

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Type-A细胞分裂素响应调节因子基因家族研究进展

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园艺学报 2023年第9期50卷 1867-1888页

作者：陆静韦素云尹佟明陈赢男南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南京林业大学林学院南方现代林业协同创新中心南京210037

Type-A response regulators(RR)是细胞分裂素信号转导的末端组分,仅具有REC接收域,不仅影响植物生长发育,还响应非生物胁迫。本文中详细梳理了近年来草本和木本植物type-A RR鉴定、进化关系、表达模式、功能特征等研究进展,总结了潜在... 详细信息

Type-A response regulators(RR)是细胞分裂素信号转导的末端组分,仅具有REC接收域,不仅影响植物生长发育,还响应非生物胁迫。本文中详细梳理了近年来草本和木本植物type-A RR鉴定、进化关系、表达模式、功能特征等研究进展,总结了潜在的调控网络,以期为深入理解type-A RR负调节细胞分裂素信号的机制提供参考。

关键词：细胞分裂素 A型响应调节因子表达模式基因功能调控网络

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马尾松分布格局对未来气候变化的响应

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南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第2期46卷 196-204页

作者：吴帆朱沛煌季孔庶南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

【目的】分析并预测未来气候变化对马尾松适宜分布范围,探讨影响马尾松潜在地理分布的主要气候因子,为马尾松潜在分布区种质资源管理和保护提供参考与指导。【方法】以中国数字植物标本馆记录的马尾松分布数据为基础,利用MaxEnt模型及... 详细信息

【目的】分析并预测未来气候变化对马尾松适宜分布范围,探讨影响马尾松潜在地理分布的主要气候因子,为马尾松潜在分布区种质资源管理和保护提供参考与指导。【方法】以中国数字植物标本馆记录的马尾松分布数据为基础,利用MaxEnt模型及地理信息系统ArcGIS 10.3软件探讨马尾松当前地理分布特征及其潜在分布区,并针对代表性浓度路径(RCP) 2.6及RCP 8.5两种气候情景下未来(2050年和2070年)马尾松适宜分布范围及主要气候因子进行分析。【结果】当前马尾松高适生区覆盖的地区主要分布于秦岭—淮河线以南。浙江、福建、江西、湖北西南部、湖南、重庆、四川东南部、贵州北部、广西中部、广东北部等地区为马尾松主要分布区,海南、云南及台湾等地为零星分布区。在未来气候情景下,马尾松适生区向我国北部地区迁移,包括河南西部、山东半岛、辽东半岛、河北东部、山西南部等地区,而在云南南部零星地区不会再有马尾松自然分布。在未来两种气候情景4个条件中,相同RCP情景下,不同年限各适生区之间的差异并不明显,变化趋势大致相同;但相同年限的不同RCP情景对应的各适生区面积变化存在明显区别,RCP 8.5的影响要高于RCP 2.6。影响马尾松地理分布的主导生物气候变量为年均降水量、最干月降水量及平均气温日较差,且降水较温度的影响更大。【结论】未来气候变化将导致马尾松分布范围进一步扩大,新增分布区主要集中于当前分布区北部。应以当前马尾松适生环境为基础,针对当地气候类型、土壤条件等环境因素合理建立保护区,以便马尾松能够顺利适应新环境。

关键词：马尾松气候变化 MaxEnt模型代表性浓度路径潜在地理分布主导生物气候因子

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中国马尾松遗传改良研究历程与成就

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南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第6期46卷 10-22页

作者：季孔庶徐立安王登宝倪州献王章荣南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

围绕中国马尾松遗传改良从20世纪50年代末的起步,70年代末80年代初开始的全面发展,到21世纪后现代生物技术的快速融入提升,较全面回顾了60多年3代人坚持不懈的科研历程及取得的主要成就,并着重总结南京林业大学马尾松课题组牵头或参与... 详细信息

围绕中国马尾松遗传改良从20世纪50年代末的起步,70年代末80年代初开始的全面发展,到21世纪后现代生物技术的快速融入提升,较全面回顾了60多年3代人坚持不懈的科研历程及取得的主要成就,并着重总结南京林业大学马尾松课题组牵头或参与的优良种源筛选、优树选择、母树林与种子园营建、无性系选育、材性遗传改良、现代生物技术辅助育种等相关研究工作,及其创新与引领性作用、对社会的贡献和遗传改良经验。面对新的机遇与挑战,针对马尾松树种特点、现有研究基础及社会需求、结合生物学领域的发展趋势,进行了该树种的相关研究展望,认为未来该树种的遗传改良应围绕种质资源、多目标选育、家系与无性系林业需求、常规与现代生物技术融合等方面展开,同时需侧重抗松材线虫病、纸浆材、高产脂良种选育,将基础性和前沿性研究融入常规育种等领域,从而使该树种的遗传改良推向一个新高度。

关键词：马尾松遗传改良研究进展成就战略对策

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低温胁迫对柳杉不同无性系的影响及抗寒性评价

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生物技术通报 2022年第3期38卷 31-40页

作者：崔洁冰张萌张莹婷徐进南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学林学院南京210037

通过分析柳杉不同无性系抗寒性的差异,评价柳杉不同无性系抗寒能力,为柳杉的引种栽培及抗寒育种提供理论依据。以生长一致的10个柳杉无性系的2年生枝条为试验材料,分别在4℃、0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃和-20℃目标低温下处理12 h,... 详细信息

通过分析柳杉不同无性系抗寒性的差异,评价柳杉不同无性系抗寒能力,为柳杉的引种栽培及抗寒育种提供理论依据。以生长一致的10个柳杉无性系的2年生枝条为试验材料,分别在4℃、0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃和-20℃目标低温下处理12 h,对其叶片的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性及叶绿素荧光参数进行测定,结合主成分分析及隶属函数计算对测定的指标进行综合评价和抗寒性排序。结果表明,低温胁迫下随着温度逐渐降低,MDA含量在一定温度范围内具有一定的波动性,但总体上呈现先上升后下降再上升的趋势;SOD活性在低温初期先出现短暂的下降后经抗寒锻炼呈现出上升又下降的趋势;柳杉不同无性系PS II最大光化学效率(Fv/Fm)和PS II的实际光合量子产量(Y(II))表现出相似的变化趋势,其值在0℃达到最高,0℃之后持续降低;光化学淬灭系数(qP)在低温初期无明显变化,0℃后随着低温胁迫的加剧而降低。柳杉不同无性系抗寒性具有显著差异,其中57#、68#和32#无性系抗寒性较强,3#、25#和42#无性系抗寒性较弱。

关键词：柳杉低温胁迫生理指标主成分分析抗寒性评价

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马尾松PmAOX基因克隆与不同逆境胁迫表达分析

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南京林业大学学报（自然科学版） 2020年第4期44卷 70-78页

作者：孙晓波陈佩珍吴晓刚吴帆季孔庶南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

【目的】揭示马尾松(Pinus massoniana)抗氰呼吸途径的交替氧化酶(alternative oxidase,AOX)基因的功能。【方法】提取15年生马尾松不同组织RNA,运用RT-PCR及RACE技术克隆基因全长。以基因组DNA为模板,利用染色体步移法(chromosome walk... 详细信息

【目的】揭示马尾松(Pinus massoniana)抗氰呼吸途径的交替氧化酶(alternative oxidase,AOX)基因的功能。【方法】提取15年生马尾松不同组织RNA,运用RT-PCR及RACE技术克隆基因全长。以基因组DNA为模板,利用染色体步移法(chromosome walking,CK)克隆目的基因的启动子区域。通过qRT-PCR技术分析目的基因在不同组织及逆境胁迫下的表达。【结果】克隆获得基因全长为1 610 bp,开放阅读框(open reading finder,ORF)1 221 bp,编码406个氨基酸,推测氨基酸含有与拟南芥At AOX基因相同的双铁羧酸结构LET、NERMHL、LEEA和RADEH,将其命名为PmAOX。实时荧光定量PCR显示,PmAOX在马尾松花中表达量最高,根中最低;脱落酸(abscisic acid,ABA)(100μmol/L)胁迫后表达量逐渐下降,持续胁迫至24 h时,表达量增加至最大;经高温(42℃)、H2O2、NaCl(200 mol/L)、CO2(0.08%~0.10%)、低温(4℃)及干旱(10%PEG6000)处理后,表达量均呈现先升高后降低的趋势;高温42℃处理至3 h时表达量最高;H2O2处理4 h时,表达量最高;NaCl胁迫至6 h时,表达量最高;CO2、低温及干旱处理至12 h时,表达量最高。克隆得到PmAOX起始密码子上游1 081bp的启动子区域,经PlantCARE分析显示PmAOX启动子区域具有CAAT-box及TATA-box的基本顺式作用元件和低温、干旱等多个胁迫诱导元件,同时还包括脱落酸、茉莉酸甲酯、赤霉素、水杨酸在内的激素调控元件和光及昼夜节律响应元件。【结论】PmAOX可能与马尾松抗逆性相关,并受激素的诱导和调控。

关键词：马尾松 PmAOX 基因克隆逆境胁迫荧光定量启动子

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柳树痂囊腔菌的基因组测序和比较基因组分析

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南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第3期46卷 143-150页

作者：程强赵丽娟南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

【目的】报道柳树痂囊腔菌(Elsino?murrayae)的全基因组序列,与甜橙痂囊腔菌杨树致病型的基因组进行比较分析,为阐述柳树痂囊腔菌的致病和适应性机制提供参考。【方法】采用Illumina HiSeq 2500测序仪对柳树痂囊腔菌的全基因组序列进行... 详细信息

【目的】报道柳树痂囊腔菌(Elsino?murrayae)的全基因组序列,与甜橙痂囊腔菌杨树致病型的基因组进行比较分析,为阐述柳树痂囊腔菌的致病和适应性机制提供参考。【方法】采用Illumina HiSeq 2500测序仪对柳树痂囊腔菌的全基因组序列进行测序,预测蛋白编码基因,筛选与致病相关的碳水化合物活性酶基因、小分泌蛋白基因和次生代谢产物基因簇。根据痂囊腔属真菌基因的直系同源关系,筛选柳树痂囊腔菌和甜橙痂囊腔菌杨树致病型之间共有特异性的基因和二者之间差异基因,并进行GO富集分析。鉴定柳树痂囊腔菌的交配类型位点,使用特异性引物进行PCR,检测分离株的交配类型。【结果】组装获得了1个20.7 Mb基因组,完整度99%;预测出8 256个蛋白编码基因,其中包括486个碳水化合物活性酶基因,193个小分泌蛋白基因和16个次生代谢产物基因簇(GenBank登录号:NKHZ00000000)。系统进化和共线性分析显示柳树痂囊腔菌和甜橙痂囊腔菌杨树致病型亲缘关系最近,两者之间具有12个在其他痂囊腔菌中没有的共有特异性基因。两个真菌的比较基因组分析,筛选出752和1 746个差异基因,主要参与碳水化合物代谢和毒素代谢的生物学过程。已有分离株的交配类型均为MAT1-2。【结论】获得柳树病原真菌-柳树痂囊腔菌的基因组,筛选出痂囊腔菌中负责寄主适应性的候选基因,分析了柳树痂囊腔菌交配系统,这可为柳树病害防治和柳树-病原真菌相互作用研究提供关键信息。

关键词：柳树痂囊腔菌柳树疮痂叶斑病基因组甜橙痂囊腔菌交配类型

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山新杨蔗糖合酶基因PCR介导的重组现象研究

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南京林业大学学报（自然科学版） 2021年第3期45卷 79-86页

作者：葛宝柱徐强陈赢男南京林业大学南方现代林业协同创新中心林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室江苏南京210037

【目的】山新杨(Populus davidiana×***)是林木基因工程育种基础和应用研究的良好材料;以山新杨蔗糖合酶基因(PdbSUS)为例研究聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)过程介导的重组现象,在此基础上区分每一个PdbSUS基因... 详细信息

【目的】山新杨(Populus davidiana×***)是林木基因工程育种基础和应用研究的良好材料;以山新杨蔗糖合酶基因(PdbSUS)为例研究聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)过程介导的重组现象,在此基础上区分每一个PdbSUS基因的两种单倍型,为后续研究提供准确的序列信息,并为判断木本植物基因真实的单倍型遗传信息提供参考。【方法】分别采集番茄(Lycopersicon esculentum)和山新杨新鲜嫩叶,以番茄基因组为内参,利用流式细胞仪测定山新杨基因组大小及其倍性水平。参考毛果杨(***)蔗糖合酶序列设计引物,分别以山新杨基因组DNA和cDNA为模板进行同源克隆,将PCR扩增产物回收纯化,连接测序载体并转化大肠杆菌感受态细胞,挑取阳性克隆进行菌液PCR验证,将整合有外源片段的转化子进行一代测序。利用SnapGene及DNAMAN软件对测序结果进行分析比对。【结果】山新杨为二倍体植物,获得了7个PdbSUS基因的全长序列,并分别在基因组和转录水平鉴定出每个基因的两种单倍型序列。同时,检测到PCR介导的重组现象并通过限制性酶切多态性(RFLP)进行了验证。在测序的209个克隆中,发现有18个含有嵌合产物,占比8.6%,不同基因产生嵌合产物的概率为0~33.3%。检测到的嵌合产物均来自同一个位点的不同等位基因之间发生重组,未发现不同蔗糖合酶基因之间发生重组的现象。【结论】PCR介导的重组是PCR反应过程中能够衍生重组分子的一种高频事件,该现象可能是由于引物延伸不完全或聚合酶模板转换导致。在利用PCR技术克隆木本植物或其他基因组杂合度较高物种的基因时,需识别产物中重组分子才能够准确区分单倍型的遗传信息。

关键词：山新杨蔗糖合酶基因 PCR介导重组模板转换嵌合产物重组分子

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