基于植保大数据的病虫害移动智能采集新设备

为提高农作物重大病虫害发生信息自动化、智能化采集能力,全面提升监测预警水平,笔者基于大数据、人工智能和深度学习技术,研发了一款农作物病虫害移动智能采集设备——智宝,主要实现了3个方面的功能:一是病虫害发生信息自动采集上报.通过该产品进行人工拍照,可实现对田间农作物重大病虫害发生图像、发生位置、发生数量、微环境因子等数据的实时采集和上报.二是自动识别计数.基于植保大数据与人工智能技术,通过构建病虫害自动识别系统,可实现重大病虫害精准识别与分析,只要拍摄照片,即可快速、精确地识别病虫害种类,并自动计数、上报到指定的测报系统.三是自动分析判别分级.针对拍摄采集上报的重大病虫害发生信息,系统可在自动识别和计数的基础上,进一步对病虫害发生严重程度进行智能判别分级,甚至根据相关预测模型,对病虫害的发生趋势进行辅助分析预测,提出预测建议.通过2016—2019年组织多地植保机构进行试验改进,该技术产品日趋成熟,有望在未来的农作物病虫害发生信息采集和预测预报工作中推广使用.     

Identifying Primate ACE2 Variants That Confer Resistance to SARS-CoV-2

SARS-CoV-2 infects humans through the binding of viral S-protein (spike protein) to human angiotensin I converting enzyme 2 (ACE2). The structure of the ACE2-S-protein complex has been deciphered and we focused on the 27 ACE2 residues that bind to S-protein. From human sequence databases, we identified nine ACE2 variants at ACE2–S-protein binding sites. We used both experimental assays and protein structure analysis to evaluate the effect of each variant on the binding affinity of ACE2 to S-protein. We found one variant causing complete binding disruption, two and three variants, respectively, strongly and mildly reducing the binding affinity, and two variants strongly enhancing the binding affinity. We then collected the ACE2 gene sequences from 57 nonhuman primates. Among the 6 apes and 20 Old World monkeys (OWMs) studied, we found no new variants. In contrast, all 11 New World monkeys (NWMs) studied share four variants each causing a strong reduction in binding affinity, the Philippine tarsier also possesses three such variants, and 18 of the 19 prosimian species studied share one variant causing a strong reduction in binding affinity. Moreover, one OWM and three prosimian variants increased binding affinity by >50%. Based on these findings, we proposed that the common ancestor of primates was strongly resistant to and that of NWMs was completely resistant to SARS-CoV-2 and so is the Philippine tarsier, whereas apes and OWMs, like most humans, are susceptible. This study increases our understanding of the differences in susceptibility to SARS-CoV-2 infection among primates.     

基于线粒体D-loop区和Cyt b基因分析广西禾花鲤三个群体遗传结构

研究基于线粒体D-loop区和Cyt b基因部分序列, 分析了广西全州、融水、环江三地禾花鲤(Cyprinus carpio)的遗传结构。在3个群体中共鉴定到19种D-loop与Cyt b序列的组合单倍型, 总的单倍型多样性(H_d)和核苷酸多样性(π)分别为0.916±0.010和0.008±0.004, 禾花鲤线粒体DNA具有单倍型多样性高和核苷酸多样性低的特点。环江群体单倍型多样性最低, 但是核苷酸多样性却最高, 反映了环江群体存在最明显的谱系混杂。分子方差分析(AMOVA)显示遗传变异主要来源于群体内部(71.54%), 禾花鲤三个群体间有显著的遗传分化(F_st=0.285; P<0.01)。系统发育分析表明, 多数样本的线粒体单倍型属于华南鲤(C. carpio rubrefusus)类型, 同时三地禾花鲤中均检测到一定频率的西鲤(C. carpio carpio)或远东鲤(C. carpio haematopterus)类型的线粒体单倍型, 提示禾花鲤可能受到鲤养殖品种的杂交渐渗。研究初步揭示了广西禾花鲤的种质资源现状, 为禾花鲤这一地方特色“稻鱼共作”品种的选育和苗种管理提供了必要的依据。     

中国东北地区人乳头瘤病毒16型全基因组克隆及HPV16.HaCaT重组细胞模型的构建及初步鉴定

为构建含东北地区人乳头瘤病毒16型(HPV16)全基因组的HPV16.HaCaT细胞模型,收集中国东北地区HPV16单一感染患者宫颈脱落细胞,提取DNA,将HPV16全基因组分成4个区段,通过4对特异性引物对HPV16全基因组进行分段扩增,测序后进行序列拼接及核酸序列分析,克隆HPV16全基因组序列;通过细胞转染,构建含HPV16全基因组的HPV16.HaCaT重组细胞模型;利用聚合酶链式反应(PCR)和细胞免疫荧光法检测重组细胞内HPV16早期基因的表达.成功克隆出中国东北地区HPV16全基因组序列(GenBank登录号:MW320358);构建了东北地区HPV16全基因组的重组质粒及HPV16.HaCaT重组细胞模型;证明了 HPV16早期基因E1-E4、E5、E6和E7在重组细胞模型内均有表达,从而获得中国东北地区HPV16全基因组序列及含有HPV16全基因组的HPV16.HaCaT重组细胞模型.     

2018年河南省肠道病毒环境监测结果分析

通过对2018年河南省环境污水中肠道病毒(Enterovirus,EV)的持续监测,了解河南省环境污水中脊灰病毒(PV)和非脊灰肠道病毒(NPEV)的血清型分布及流行情况.选取了河南省东、西、南、北、中部的五个城市,对每个城市有10万～30万人共同使用的下水管网的地区进行污水采样,每两个月采集1次,每次采集两份污水样品,采集持续1年,对污水样品进行浓缩,将浓缩液接种至RD细胞、L20B细胞和HEp-2细胞进行病毒分离.对病毒分离物进行VP1区核苷酸序列测定分析,采用最大似然法构建系统进化树对EV进行分子定型,并进行核苷酸相似性分析.共采集污水样品60份,分离到EV阳性毒株16株(26.67％),分别为8株CVB5、3株E7、3株E11、1株CVB5+E11混合株;1株PVIII;环境监测标本与急性弛缓性麻痹(Acute flaccid paralysis,AFP)病例标本,在济源市和周口市分离到的CVB5比例有一致性,郑州市和济源市分离到的E7比例有一致性;污水标本中阳性毒株的检出时间要早于AFP病例标本中同种毒株型别的检出时间1～3个月.来源于AFP病例监测和环境监测的CVB5之间的核苷酸相似性为94.7％～99.6％,来源于AFP病例监测和环境监测的E7之间的核苷酸相似性为92.5％～100.0％.来源于AFP病例监测和环境监测的CVB5属于同一个基因型,E7也是同一个基因型,甚至是同一个病毒传播链.河南省2018年建立了环境监测方法,是AFP病例监测的有益的补充,也可对人类肠道病毒病流行或暴发进行预测和预警.     

粪甲虫对绢蒿荒漠春秋两季牛粪分解的影响

为明确绢蒿荒漠草地牛粪的分解规律,分别在5月(春季)和9月(秋季)设置不同堆置时间点(0、7、29、48、58 h),明确粪便理化性质变化规律,同时设置不同开口的网笼(无网笼、上下开口、上开口、全封口),探讨各生态功能类群粪甲虫对粪便分解的影响。结果表明: 春季的粪甲虫种类数显著高于秋季,秋季的粪甲虫数量显著高于春季。春季粪便的水分、全碳、全氮、全磷下降主要集中在0～29 h,堆置29 h时粪便的水分、全碳、全氮、全磷分别降低39.4%、13.9%、32.1%、26.7%。堆置58 h时粪便的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维分别显著降低8.0%和16.0%。秋季粪便的水分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维在0～7 h内下降速度最快,堆置7 h时分别降低85.6%、10.2%和20.2%。7～58 h内中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维上升,58 h时粪便的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维分别升高20.0%和13.7%。全碳、全氮和全磷的分解主要集中在0～29 h内,堆置29 h时分别降低17.5%、55.0%和64.8%。不同开口的网笼有效阻止了相应生态功能类群粪甲虫的进驻,随着粪甲虫生态功能类群的增加,粪便分解速度加快,无网笼状态下的粪便分解速度显著高于其它处理。粪甲虫种类、数量以及粪便堆置时间均显著影响牛粪的分解过程。     

三级串联垂直潜流人工湿地的脱氮性能及微生物学特征

探究了3种水力负荷(HLR)下三级串联垂直潜流人工湿地(T-VFCWs)对农村生活污水的处理效果,并解析了系统中的氮素转化机制。结果表明: 当系统HLR由0.10增至0.20 m³·m^-2·d^-1时,T-VFCWs始终保持着对农村生活污水高效的处理效果,系统出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。T-VFCWs中顺次连接的3个VFCW单元(标记为V-1、V-2和V-3)在限氧环境下因其进水水质的差异可形成各自不同的氮素转化途径,并通过协同作用实现系统的高效脱氮。当T-VFCWs在试验期间连续运行时,V-1、V-2和V-3中主要的脱氮途径分别为短程硝化/反硝化作用、基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)作用和反硝化作用,上述3单元对进水中总氮(TN)和NH₄⁺-N去除的贡献率分别为(51.3±4.4)%和(63.7±2.6)%、(30.9±4.8)%和(35.5±4.5)%、(17.8±5.0)%和(0.8±0.1)%。该研究可为组合式人工湿地的研发及工程化应用提供科学依据和技术支撑。     

江苏省2017年新报告HIV感染者治疗前耐药分析及基因亚型分布

基于大样本量的亚型及治疗前耐药分析,更准确地掌握江苏省HIV-1流行亚型,更真实地评估江苏省治疗前耐药水平并为抗病毒治疗的开展提供依据收集2017年全年全江苏省新报告感染者治疗前血样.逆转录PCR扩增HIV-1蛋白酶区(pol)基因并送测序.ChromasPro剪辑,拼接,合成序列.MEGA7做序列比对并构建进化树分析亚型.序列在线比对耐药位点.治疗前耐药分析,耐药率达16.3％.蛋白酶区(PR)主要耐药位点是L33F,占44.4％.核苷酸逆转录酶区(NRTI)主要耐药位点是M184位点变异,占35％.非核苷酸逆转录酶区(NNRTI)耐药位点主要是V179位点变异,占59.2％.CRF01_AE亚型(456,37.7％)和CRF07_BC亚型(381,31.6％)仍为江苏省主要流行亚型;不同的是复杂重组体(CPXs)和独特重组体(URFs)数量极速上升至第三位(241,19.9％).江苏省HIV-1复杂重组体大量出现,提示新人病毒或病毒交叉重组频繁,艾滋病的防制依然任重道远.在治疗前耐药比例大幅上升的情况下,治疗前耐药检测成为个体选择抗病毒治疗方案的关键.     

留茬免耕播种对河西绿洲灌区春小麦出苗和产量的影响

本研究通过田间定位试验,探讨了河西绿洲灌区单作小麦、小麦/玉米间作、小麦/大豆间作3种典型春小麦生产模式下,长期留茬免耕播种对春小麦出苗和产量的影响,为该区域春小麦高效可持续生产提供理论依据。结果表明: 与传统翻耕相比,留茬免耕播种小麦/玉米和小麦/大豆间作的小麦出苗率、出苗均匀度下降明显,降幅分别为3.3%～8.6%、9.6%～20.5%和2.9%～8.8%、10.7%～61.7%;单作小麦的出苗均匀度有所提高,其中2019年显著增加14.9%,而出苗率在2020年显著降低4.2%;3种种植方式下,春小麦麦苗整齐度均有所下降。留茬免耕播种3种种植模式下,春小麦成穗数在收获时均与传统翻耕处理持平,差异不显著。3种模式下的春小麦均可以通过提高穗粒数和千粒重来弱化出苗对产量的影响,在收获时,春小麦籽粒产量的增幅分别为10.3%～12.9%(单作小麦)、10.5%～11.9%(小麦/玉米间作)和10.3%～22.5%(小麦/大豆间作),均达到显著水平。在农田风蚀退化极其严重的河西绿洲灌区,留茬免耕播种是春小麦生产中切实可行的耕作措施。     

桔小实蝇雌成虫对寄主挥发物β-石竹烯的行为反应

寄主植物挥发性化合物往往对昆虫产卵场所的选择具有重要的影响,为了明确桔小实蝇Bactrocera dorsalis众多寄主中是否存在特定的挥发物能够引诱桔小实蝇雌成虫产卵,本研究对桔小实蝇3种寄主(番石榴、橙子和芒果)果实的挥发物进行了鉴定,并测试了相关挥发物对桔小实蝇产卵行为的影响.研究结果表明3种寄主果实均能引诱桔小实蝇产卵并且β-石竹烯是3种寄主果实中共有的挥发物;Y型嗅觉仪和四臂嗅觉仪测试均表明低浓度β-石竹烯(9 μg/mL)对桔小实蝇雌成虫具有引诱作用,但高浓度β-石竹烯对桔小实蝇没有引诱作用;增加寄主番石榴果实中β-石竹烯的含量也会显著降低果实对雌虫产卵的诱集效果.本研究证实了特定浓度的β-石竹烯在桔小实蝇产卵行为中的作用,为开发该虫防治中的推拉策略提供了一种思路.