摘要：叶绿体标记具有遗传保守性高且不受核基因重组干扰等特点,适于对玉米种质资源进行分类管理。本研究基于Maize6H-60K芯片对玉米叶绿体标记筛选获得叶绿体分组候选位点,使用上述位点对3549份玉米种质资源进行聚类分析,将玉米种质资源划分为B、D、H、C、T共5个类群。通过基因型信息对比筛选出29个叶绿体分组特异标记(Varietal Chloroplast Panel,VCP)并设计KASP引物。开发兼容芯片、KASP平台的快速分组分析算法,算法结果与聚类分析一致。挑选5个类群特异位点利用序贯法对种质资源进行快速分组检测,构建玉米种质资源快速分组方法,减少了95%的检测量,为玉米种质资源提供一种新型高效的分组管理方法。

摘要：【目的】荧光毛细管电泳由于其检测通量高、分辨率高等优点,被广泛应用于个体鉴定、品种鉴定、物种鉴定等多种应用场景中。尾巴序列为荧光毛细管电泳平台的广泛应用提供了高效的解决方案。为解决已有尾巴序列无法满足多物种使用需求,本研究基于编码转译技术开发高效的通用尾巴序列(universal tailed-sequence,UTS)设计工具。基于此工具设计通用尾巴序列,构建适合多作物的通用型PCR体系和程序,提高荧光电泳通量和灵活性。【方法】基于编码转译技术开发高效的通用尾巴序列设计工具,并对3755个常用汉字进行编码转译,并设置序列GC含量、发卡结构及同源引物二聚体退火温度等筛选条件得到符合条件的UTS。使用BLAST工具对通用尾巴序列设计工具生成的UTS在多种生物基因组上进行同源性评估,并在玉米、番茄、辣椒、西瓜等作物上进行实验评估,构建物种通用型实验体系及程序。【结果】通过设计工具编码转译并筛选共得到7436833个高质量的候选UTS,占所有字组的52.74%。挑选6个UTS在20个作物基因组上的BLAST结果显示其与M13相比具有更好的特异性。通过对通用引物扩增程序进行优化,使通用引物在多个物种上的扩增成功率达到或超过95%,并具有较强的稳定性。【结论】利用编码转译技术开发通用尾巴序列,并为其搭配物种通用型扩增体系和程序,提供一种通量高、成本低的荧光电泳通用检测方法。

摘要：速冻方式不同对鱼肉温降速率、均匀性以及解冻后品质的影响不同,最佳速冻方式选取已成为行业内提升鱼类速冻效率与维持鱼肉品质的主要方式之一。以罗非鱼为例,结合3D扫描逆向建模与计算流体力学数值模拟等技术直观获取冷风式速冻、氯化钠和氯化钙浸渍速冻方式下罗非鱼温度时空分布规律,并通过与实验值比较验证模拟结果的准确性与可靠性,综合对比分析不同速冻方式对罗非鱼冻结速率、均匀性以及水分流失的影响规律,确定最佳速冻方式并提出优化设计方案。研究结果表明,温度模拟值与实测值最大偏差为1.81℃,最大均方根误差与平均绝对百分比误差分别为1.017℃、18.9%,且冻结过程罗非鱼温度降至-15℃时,3种速冻方式所需冻结时间模拟值与实测值最大相对偏差仅为6.89%。其次,氯化钠和氯化钙两种浸渍速冻方式下罗非鱼冻结速率基本相同,相比冷风式速冻冻结时间约降低73%,冻结均匀性提升10~40倍。两种浸渍速冻方式下罗非鱼解冻后水分流失率仅为3.89%和3.92%,分别比冷风式速冻方式降低10.37%和9.68%左右。最后,提出了一种氯化钠液流化速冻方式优化方案,通过综合考虑冻结速率、均匀性及能耗确定最佳流速为2.5 m/s,且相比鱼体头朝入口水平放置与竖直放置,鱼体背朝入口水平摆放方式的冻结效率最优。

摘要：笼养模式下鸡/蛋自动识别与计数在低产能鸡判别及鸡舍智能化管理方面具有重要作用,针对鸡舍内光线不均、鸡只与笼之间遮挡及鸡蛋粘连等因素导致自动计数困难的问题,本研究以笼养鸡只与鸡蛋为研究对象,基于YOLO v7-tiny提出一种轻量型网络YOLO v7-tiny-DO用于鸡只与鸡蛋识别,并设计自动化分笼计数方法。首先,采用JRWT1412型无畸变相机与巡检设备搭建自动化数据采集平台,获取2146幅笼养鸡只图像用于构建数据集。然后,在YOLO v7-tiny网络基础上应用指数线性单元(Exponential linear unit,ELU)激活函数减少模型训练时间;将高效层聚合网络(Efficient layer aggregation network,ELAN)中的常规卷积替换为深度卷积减少模型参数量,并在其基础上添加深度过参数化组件(深度卷积)构建深度过参数化深度卷积层(Depthwise over-parameterized depthwise convolutional layer,DO-DConv),以提取目标深层特征;同时在特征融合模块引入坐标注意力机制(Coordinate attention mechanism,CoordAtt),提升模型对目标空间位置信息的感知能力。试验结果表明,YOLO v7-tiny-DO识别鸡只和鸡蛋的平均精确率(Average precision,AP)分别为96.9%与99.3%,与YOLO v7-tiny相比,鸡只与鸡蛋的AP分别提高3.2、1.4个百分点;改进后模型内存占用量为5.6 MB,比原模型减小6.1 MB,适合部署于算力相对有限的巡检机器人;YOLO v7-tiny-DO在局部遮挡、运动模糊和鸡蛋粘连情况下均能实现高精度识别与定位,在光线昏暗情况下识别结果优于其他模型,具有较强的鲁棒性。最后,将本文算法部署到NVIDIA Jetson AGX Xavier边缘计算设备,在实际场景下选取30个鸡笼开展计数测试,持续3 d。结果表明,3个测试批次鸡只与鸡蛋的计数平均准确率均值分别为96.7%和96.3%,每笼平均绝对误差均值分别为0.13只鸡和0.09枚鸡蛋,可为规模化养殖场智能化管理提供参考。

摘要：为解决嫁接机人工上苗过程中砧木子叶损伤和叶柄劈裂问题,采用正压气流压苗和负压吸附定位原理,设计一种辅助自动上苗作业的砧木上苗定位机构。通过建立机构有限元分析模型,在给定边界约束条件下利用CFD软件对吸附块内部气流场进行动力学仿真,获得气室内部流场分布情况及各因素对砧木子叶吸附力的影响。采用仿真正交试验对吸附块结构参数进行优化设计,确定吸附块各因素对吸孔平均吸力影响的主次顺序依次为出口负压、吸孔直径、吸孔深度;当吸附块出口负压3 kPa,吸孔直径1 mm和吸孔深度4 mm时,吸附块对子叶具有较好的吸附能力。上苗试验结果表明:该机构对白籽南瓜苗子叶吸附成功率为96.67%,压苗成功率为99.33%,综合上苗成功率为96.03%,伤苗率仅为0.67%,作业性能满足嫁接机自动上苗作业要求。子叶吸附失败原因是子叶方向和上苗高度控制不准确,以及子叶展角过小导致叶柄劈裂。吸附块作业面仿形和结构参数仿真试验对提高砧木柔性和安全上苗具有重要意义,大幅缩短了吸附块设计周期,研究结果为解决嫁接机自动上苗问题提供理论依据和设计参考。

摘要：光线分布和叶片光合特征在冠层内部具有极强的时空异质性,基于三维冠层模型的玉米光合模型是精确评估品种高光效的重要手段。该研究将作物三维冠层模型、光线分布模型、光合模型与光能利用模型相耦合,建立了玉米冠层光合生产模型3DMaizeCaP,设置3个不同株型的玉米品种(矮单268、京科968和郑单958),2种不同光照条件(晴天和阴天),通过大田试验与模型模拟研究揭示了玉米冠层光合速率和光能利用效率对品种和环境的响应。结果表明,矮单268、京科968和郑单958的叶片最大光合速率和暗呼吸速率均随节位下降呈线性降低的垂直分布规律,各品种中矮单268的最大光合速率最大,而暗呼吸速率最小;冠层净光合速率日变化趋势明显,矮单268在阴天和晴天下的冠层最大净光合速率(以CO2计)为21.6和26.2μmol/(m^2·s),均显著(P0.05);单叶尺度上,各叶片中第16节位的单叶日净同化量达到最大;矮单268的光能利用效率最大,在阴天和晴天下分别为3.22和3.03 g/MJ,比京科968分别高4.5%和5.6%,比郑单958分别高7.7%和7.8%;初始光量子效率对玉米冠层光能利用效率的敏感性显著高于最大光合速率(P<0.05)。从提高玉米冠层光能利用效率考虑,建议设计株型紧凑、叶片光合性能强的玉米品种。研究可为定量研究玉米冠层光合速率提供估算方法,也可为高光效品种选育提供评价依据和鉴定技术。

摘要：针对现有农机速度调节策略功率匹配度不高、燃油经济性差的问题,以静液压传动拖拉机为平台,基于CAN总线设计了拖拉机定速巡航控制系统。该系统由拖拉机工况采集、负载检测、油门控制、变量泵排量调节、作业负载调节、通信等模块组成。设计了油门调节机构和负载调节装置,获取并解析了拖拉机工况数据,建立了静液压传动拖拉机油门开度、变量泵排量与速度对应的数学模型,制定了发动机转速与变量泵排量协同控制策略。分别在水泥路面空载、田间空载和平地作业3种工况下进行了协同控制策略试验,在平地作业工况下进行了定油门控制策略、油门排量耦合控制策略和油门排量协同控制策略试验。结果表明,3种工况下,协同控制策略的速度控制绝对误差分别为0.005、0.007、0.012 m/s;在达到相同目标速度的前提下油门排量协同控制策略降低了发动机转速。拖拉机定速巡航控制系统能够在保证速度控制精度的前提下,减小燃油消耗。