计算机视觉在线虫进食行为自动分析中的应用

秀丽隐杆线虫被广泛地用作研究基因与行为关系的绝佳模式生物.线虫的咽部神经元回路控制着复杂的进食行为.为了研究进食行为的分子机制,有必要对线虫进食行为表型分析鉴定.然而,目前为止,几乎所有的线虫进食行为表型鉴定都是通过人眼来判断.因为其泵入食物的肌肉运动频率高,该行为的分析是很困难而且效率低下的.为解决这个问题,我们设计了基于计算机视觉技术的自动化成像系统来高通量分析线虫进食行为表型.此成像系统对进食表型的检测准确率达到98%以上,并使得连续可靠地分析其表型细微变化成为可能.同时,在保证高准确率的前提下单位时间内分析数据的效率比人工分析提高了3倍.     

岩溶区和非岩溶区两种优势植物凋落叶分解的比较研究

应用野外分解网袋法对岩溶地区和非岩溶地区两种优势树种桂花和青冈栎凋落叶的分解速率和养分释放规律进行研究。结果表明:分解1年后,凋落叶失重率桂花大于青冈栎,同一物种岩溶区大于非岩溶区。凋落叶各元素浓度随分解时间变化也有一定差异,C含量均表现为初期上升,后下降,最后上升的趋势;N含量前半年呈波动状态,后半年逐渐上升;P含量处波动状态,总体呈上升趋势。N、P含量和凋落叶失重率均表现为极显著正相关,而C:N、C:P、N:P与凋落叶失重率呈极显著负相关(P<0.01),说明凋落叶分解过程中失重率与N、P含量及C:N、C:P、N:P关系密切。凋落叶桂花N、P含量比青冈栎高,分解速率也比较快。     

授粉处理对红富士苹果果实品质影响的综合评价

以“长富2号”红富士苹果(Malus domestica ‘Red Fuji',Nagafu No. 2)为母本,9个授粉品种为父本,进行人工授粉,研究授粉处理对红富士苹果成熟期果实品质的影响,并构建基于主成分分析的综合评价函数。结果表明:果实的花青苷、单果重、维生素C、固酸比、可溶性糖、可溶性蛋白、可滴定酸等主要经济性状,各授粉处理间差异较大,果形指数、硬度差异较小; 主成分分析提取6个主成分,累计方差贡献率达96.02%,根据主成分得分和方差相对贡献率构建综合评价函数,由综合评价函数确定9个授粉处理果实的综合品质由高到低的排序为雪球、美红、火焰、红星、道格、全家红、绚丽、荷红、粉芽。     

MHO对苹果虎皮病发生和果皮活性氧代谢的影响

为研究6-甲基-5-庚烯-2酮(MHO)诱导苹果虎皮病发病以及对果皮活性氧代谢的影响,该实验将冷藏210d的红星苹果用0.5、1.0、2.0mL/L的MHO进行外源处理后,测定其内源MHO含量,在25℃下放置10d后,期间定期测定货架期果皮中的MDA、O2.-、H2O2含量,以及PPO、SOD、CAT、POD活性的变化。结果表明,随着MHO处理浓度的增加,红星苹果果皮中MDA、O2.-、H2O2的含量也随之增加;果皮中的PPO活性逐渐上升,SOD、CAT、POD的活性随着MHO的处理浓度增加而降低;随着MHO处理浓度的增加,果实虎皮病的发病率也随之升高,同时果皮内源MHO含量也随之逐渐增加。研究认为,外源MHO可能通过降低抗氧化酶活性进而参与苹果虎皮病的发病过程。     

箭叶淫羊藿居群形态及遗传多样性比较研究

箭叶淫羊藿（Epimedium sagittatum）是淫羊藿属中分布最广、形态变异最大、分类学最难处理的一个物种,不同箭叶淫羊藿居群其形态、活性成分等差异较大,质量极其不稳定。本实验选择湖北罗田等12个不同的箭叶淫羊藿地理居群,在武汉植物园进行同园栽培,分析其主要形态数量性状及遗传多样性。结果发现箭叶淫羊藿不同居群在形态上表现出各自明显的差异。基于AFLP数据进行的遗传多样性分析显示,各居群聚类关系与地理分布密切相关,柳州居群（LZ）、西南居群（CL、HH、ZY）、华东华中居群（YT、WN、NF、HS、QZ、SG、LY、LT）依次分出。而形态分层聚类分析显示各居群形态变异复杂,只有部分与遗传多样性有一定的相关性。本研究结果对箭叶淫羊藿分类研究及资源筛选具有重要指导作用。     

中国北方杂草稻光合与水分生理特性

杂草稻是一类重要的稻属种质资源,具有耐寒、耐旱、耐瘠薄等优良特性.本文以88份中国北方杂草稻资源和4份栽培稻为材料,研究了中国北方杂草稻的光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合与水分生理特性及其相互关系.结果表明: 北方杂草稻资源的光合和水分生理特性存在较大差异,具有丰富的多样性.杂草稻的光合速率变化范围在12.47～28.67 μmol CO₂·m^-2·s^-1,瞬时水分利用效率的变化范围在1.39～3.40 mg·g^-1.光合参数中,胞间CO₂浓度的变异系数最小,气孔导度的变异系数最大.光合速率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系,光合速率与胞间CO₂浓度呈显著的直线关系,瞬时水分利用效率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系.可用杂草稻材料的优越性能对栽培稻进行品种改良.     

光照强度对大花旋蒴苣苔叶形态和生理指标的影响

以复苏植物大花旋蒴苣苔(Boea clarkeana)为盆栽实验材料,通过梯度遮光处理,研究不同光照强度(100%、80%、60%、40%和20%透光率)和不同处理时间(30、60、90、120和150d)对大花旋蒴苣苔叶生长指标和生理指标的影响。结果表明:随着光照强度的减弱,大花旋蒴苣苔叶的各生长指标(叶片长、叶片宽、叶柄长、叶柄直径以及叶面积)呈现先增大后减小的趋势,透光率为60%时达到最大值;全光照(100%透光率)时,大花旋蒴苣苔表现出明显的外伤症状,透光率为80%和20%时,分别表现出中度伤害和轻度伤害,透光率为40%和60%时,未出现明显的外伤症状;过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)3种抗氧化酶活性均较低且随着光强减弱呈现先降低后升高的趋势,随着处理时间的延长呈先上升后下降的趋势,全光照时抗氧化酶的活性最大,透光率60%处理下酶活性相对较低;丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量和质膜透性随着光强减弱呈先降低后升高的趋势,随着处理时间的延长显著升高;叶绿素含量随着光强减弱呈逐渐上升的趋势,随着处理时间的延长先降低后升高。分析表明,40%～60%的透光率有利于大花旋蒴苣苔的生长,强光和弱光对大花旋蒴苣苔的生长均不利。     

四种松毛虫表型性状多样性与环境因子的关系

对马尾松毛虫、落叶松毛虫、云南松毛虫、思茅松毛虫4种松毛虫的8个表型性状(蛹重、蛹长、雌雄虫体重、雌雄虫翅展和雌雄虫体长)进行了遗传多样性分析.结果表明:8项性状指标在4种松毛虫之间差异极显著;在所有性状中变异系数最大的是蛹重(CV=51.99％);对各种群变异系数比较分析发现,变异系数最大的是落叶松毛虫,最小的是云南松毛虫.主成分分析表明,蛹长、雌虫体重和雌虫翅展3个主分量构成的信息量基本能代表这8个性状的变异.系统聚类的结果为马尾松毛虫与落叶松毛虫聚为第一分支,思茅松毛虫和云南松毛虫聚为第二分支.松毛虫属昆虫表型性状的变异与生态环境因子的相关性较密切.     

不同土壤水分下山杏光合作用CO2响应过程及其模拟

在半干旱黄土丘陵区,以2年生盆栽山杏为材料,应用CIRAS-2型光合作用系统,测定了8个土壤水分梯度下山杏光合作用的CO₂响应过程,并采用直角双曲线模型、指数方程和直角双曲线修正模型对其CO₂响应数据进行拟合,分析了山杏光合作用与土壤水分的定量关系.结果表明: 山杏CO₂响应过程对土壤水分有明显的阈值响应特征.维持山杏叶片较高的光合速率(P_n)和羧化效率(CE)的土壤相对含水量(RWC)在46.3%～81.9%,在此水分范围内,光合作用没有发生明显的CO₂饱和抑制现象;当RWC超出此范围,土壤水分升高或降低均明显降低山杏叶片的光合能力(P_{n max})、CE和CO₂饱和点(CSP).在不同土壤水分条件下,3个模型对山杏CO₂响应数据的模拟效果有明显差别.在46.3%～81.9%土壤水分范围内,3个模型均能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数CE、CO₂补偿点(Γ)和光呼吸速率(R_p),其拟合精度均表现为直角双曲线修正模型＞指数方程＞直角双曲线模型;当土壤水分含量过高(RWC＞81.9%)或过低(RWC＜46.3%)时,只有直角双曲线修正模型能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数.RWC在46.3%～81.9%范围内,山杏具有较高的光合作用效率;与传统直角双曲线模型和指数方程相比,直角双曲线修正模型具有更好的适用性.     

江苏省路网密度与聚落占地率的关系

基于2000年江苏省1∶1万地形图数据,应用邻域分析方法,对江苏省15个县(或县级市)的道路与聚落在5、10、15及20 km 4个尺度上的空间分布特征及二者在16个尺度组合下的关联强度进行了比较.结果表明:道路是异质性较低的景观要素类型,而聚落是异质性较高的景观要素类型;道路与聚落的空间异质性水平均随着观测尺度的增大而降低,但前者的异质性水平随尺度增加而降低的程度不如后者明显;路网密度较大或聚落占地率较高的地区,道路及聚落分布的空间异质性均分别趋于下降;在16个尺度组合中,20 km尺度路网密度与5 km尺度聚落占地率的关联程度最高;在上述尺度组合下,路网密度随聚落占地率的增大呈阶梯式增长,路网密度的增长表现出非连续性特征;由于这两种不同景观要素类型往往具有不同的尺度依赖特征,有必要比较多种尺度组合下二者的相关程度,并选择合适的尺度组合来研究景观要素间的相关关系.