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中国农业科技导报
中国农村技术开发中心
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中国农村技术开发中心

范云六

双月刊

1008-0864

nykjdb@163.com

010-82106118

100081

北京市海淀区中关村南大街12号

中国农业科技导报/Journal Journal of Agricultural Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国农业科技导报》是由科学技术部主管，中国农村技术开发中心主办，具有权威性和导向性的国家级综合学术期刊。本刊以促进农业科技自主创新为宗旨，主要报道农业高科技领域的最新科研进展、创新成果、转化应用、发展态势及政策导向，设置综述专论、研究论文、研究简报、前沿动态和信息交流等栏目。
正式出版
收录年代

    AI for Science在农业领域的应用研究

    方松姜丽华曹景军王骁...
    1-10页
    查看更多>>摘要：近年来,在算法、数据、算力三大引擎驱动下,人工智能(artificial intelligence,AI)发展迅速,并在AlphaFold3、核聚变智能控制、新冠药物设计等前沿领域取得诸多令人瞩目的成果.AI驱动的科学研究(AI for Science,AI4S)解决了科学数据分析维度高、尺度跨度大以及局限性科研实验制约大规模跨学科科研活动的瓶颈问题,促进科学研究迈向以"平台协作"为主要特征的新模式.分析了AI4S的国际态势,梳理了当前我国农业数字化发展现状及现实困境,将文献、统计数据、调研案例分析相结合,提出推动AI4S赋能我国农业发展的实践路径.AI4S将成为撬动农业生产从"看天、看地、看庄稼"的传统模式向智能感知、智能决策、可视化管理等模式转变的强力引擎,推动科学研究从单打独斗的"小农作坊模式"迈向"安卓模式"的平台科研.在此平台上,科研人员共享算力、模型、算法、数据库和知识库等基础设施,围绕农业全产业链全生命周期研发应用,通过"滚雪球效应"加速科研创新和成果应用.利用AI技术赋能农业生产数字化、网络化和智能化,为支撑理论-实验的在线迭代,还需要完善高质量农业科学数据资源体系、适度超前推进AI关键技术与基础设施、优化新范式下的交叉创新科研生态、加强农业数据安全监管、制定完善的配套政策和激励机制等措施来打通数据壁垒,推动AI+农业落地,从源头强化农业科技创新,推动农业强国建设.

    AIforScience人工智能智慧农业科研范式

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    高标准农田生态化改造内容及评价方法研究

    康佳浩田野丁武汉张洋...
    11-21页
    查看更多>>摘要：制定高标准农田生态化改造的内容与关键技术、建立专门化的评价指标体系是推动农业绿色转型并实现高质量发展的有效途径.总结了各地开展高标准农田生态化改造的实践经验并梳理了现有研究成果.高标准农田生态化改造主要集中于田、土、水、路、林5个方面,包括打造生态型田块,培育生态型土壤,搭建生态型排灌系统,铺设生态化道路网络,以及构建生态保护网络.同时,结合现有评价规范和实际工作需求,建成一套应用性强、敏感度高、特色性足的基于过程的评价指标体系,从资源高效、节能减排、生态涵养和安全优质4个维度评价改造成效.最后,从创新投入机制、制定技术规程和建立评价规范等方面提出保障高标准农田生态化改造的相关建议.

    高标准农田生态化改造指标体系评价方法农业绿色发展

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    BS型小麦光温敏雄性不育系柱头外露规律研究

    岳洁茹秦志列侯起岭苑少华...
    22-29页
    查看更多>>摘要：BS型小麦光温敏雄性不育系的开花习性影响其异交性能,进而影响杂交小麦制种产量.为了明确柱头外露对不育系异交结实的影响,以15个不育系为材料,同时选取3个配合力好、制种性状优良的恢复系作为父本,研究不育系从始花期开始连续10 d柱头外露率的变化规律及其与异交结实的相关性.结果表明,不育系在开花过程中柱头外露率基本呈先升后降的变化趋势.在盛花期,柱头外露主要集中在中部穗位.柱头外露性状较好的不育系为BS278-2、BS163、BS366、BS210.相关性分析结果表明,柱头外露率与柱头外露小花异交结实率呈极显著正相关.综上说明,柱头外露是影响不育系异交结实的重要因素之一,在制种时选择具有柱头外露性状的不育系可提升制种产量.以上研究结果为高异交光温敏不育系的选育提供了科学依据.

    BS型小麦光温敏雄性不育系开花习性柱头外露异交结实

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    玉米苗期和萌发期抗旱指数筛选及评价

    何源谷晓童冯莉情段会军...
    30-40页
    查看更多>>摘要：为了筛选主推玉米品种萌发期和苗期的抗旱性指标,以审定玉米品种作为供试材料,设置对照和干旱胁迫(质量体积分数20%的PEG-6000)2个处理.在萌发期测定发芽率、发芽势和萌发指数,在苗期至三叶一心期测定丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、叶绿素含量、根干重、冠干重、株干重、株鲜重、干重根冠比和干鲜比.采用抗旱系数、加权抗旱系数并结合主成分分析、隶属函数分析等方法综合评价玉米品种抗旱性并筛选抗旱指标.结果表明,萌发期玉米品种的发芽率、发芽势和发芽指数表现出不同程度的下降.发芽率、发芽势和发芽指数的抗旱系数变化较大,分别为7.33～97.78、14.81～97.69和33.25～98.59.基于抗旱系数和聚类分析,将18个品种分为抗旱、中等和敏感型3类,其分别与抗旱性综合评价值(Ti)0.00～0.35、0.53～0.66和0.77～0.96相对应,萌发期敏感型品种包含郑单958(V1)、京单28(V3)、华农138(V5)等11个,抗旱型品种包含先玉335(V2)、京科968(V4)、先玉047(V7)等4个.苗期玉米品种的叶片MDA含量和叶绿素含量比对照(CK)显著提高外,其他6个性状均有不同程度的变化.基于抗旱系数及其加权抗旱系数的主成分分析和聚类分析,将17个品种分为抗旱、中等和敏感型3类,其抗旱性综合评价值(Ti)分别为0.30、0.49和0.55,苗期敏感型品种包含先玉1140(V8)、MC817(V16)、郑单958(V1)等5个,抗旱型品种为京科968(V4)、先玉047(V7)和农大372(V9)等7个.因而,玉米萌发期和苗期的抗旱性需应用综合评价方法进行有效评价,尤其对于黄淮海地区水资源匮乏和可利用水资源严重短缺的玉米生产及单粒播种模式下苗期和萌发期品种抗旱性评价研究显得尤为重要.

    玉米杂交种胁迫处理萌发期苗期抗旱系数聚类分析

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    谷子苗期氮高效转录组分析与基因挖掘

    夏雪岩崔纪菡黄玫红郭帅...
    41-57页
    查看更多>>摘要：氮利用效率是影响谷子产量和品质的重要因素.筛选氮高效谷子品种、挖掘控制氮利用效率的重要基因及解析其作用机制对于提高谷子氮利用效率、减少肥料使用、保护环境和保障粮食安全具有重要意义.通过比较氮高效和氮低效谷子品种在不同氮水平条件下表型性状和氮吸收能力发现,氮高效品种比低效品种具有较高的铵态氮和硝态氮吸收能力.设置3个氮素水平(0、3和6 mmol·L-1),在谷苗两叶一心期处理7 d后,运用转录组测序(RNA-seq)技术比较不同品种在各个处理之间的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs).结果表明,以0 mmol·L-1氮处理为对照,共获得16 000个DEGs.通过GO和KEGG富集分析发现,氨基酸合成与代谢、防御相关代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、光合生物的碳固定、丙酮酸代谢、卟啉与叶绿素代谢、MAPK信号通路-植物、氨基糖和核苷酸糖代谢在调控氮代谢生物反应过程中发挥重要作用.并预测到3 348个转录因子,分属46个家族,其中预测转录因子数量最多的是MYB-related家族(189个),其次为bHLH家族(182个)、WRKY家族(158个)、MYB家族(156个)和HB-other家族(153个).通过WGCNA分析筛选出KME值排名前30位的基因,其中有7个基因被注释到基因信息.RT-qPCR结果显示,Seita.9G488700、Seita.2G368800和Seita.5G063300表达趋势与RNA-seq结果一致,主要调控糖转运蛋白和碳水化合物运输与代谢过程.说明氨基酸合成与代谢、光合生物的碳固定、乙醛酸和二羧酸代谢途径等信号通路在谷子氮高效利用方面发挥重要作用.研究结果筛选到3个与氮高效利用相关的基因,完善了谷子氮高效基因组注释信息,为氮高效基因资源的挖掘利用提供理论指导.

    谷子氮高效转录组学氮高效基因

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    基于非靶向代谢组学的上部烟叶不同成熟度差异分析

    张彩虹张力王卫民赵炯平...
    58-70页
    查看更多>>摘要：为探究不同采收成熟度对上部叶的内在质量和代谢组学的影响,以云烟87为试验材料,采收叶片SPAD值分别为30～35(BM1)、25～30(BM2)、20～25(BM3)、15～20(BM4)的烤烟上部叶,研究不同采收成熟度对上部叶农艺性状、化学成分协调性、感官质量以及代谢组学的影响.结果显示,BM3处理上部叶的化学成分协调性较好,感官评吸分数最高.4种处理共筛选出230种差异代谢物,主要是有机酸类、生物碱类、糖类、氨基酸类、醇类和核苷类等.生物信息学分析表明,差异代谢物中的L-色氨酸、绿原酸、棕榈油酸、刀豆氨酸、肌酸、山梨醇、葫芦巴碱、α-亚麻酸、甘油酸、创伤性酸、胆碱、马泰树脂醇、脱氧肌苷、芸香苷、L-苯丙氨酸、鸟嘌呤、L-脯氨酸、L-蛋氨酸、葡糖二酸、尼古丁、油酸、L-丝氨酸、黄氧酸、L-谷氨酸、丁香酸、丁香酚、色胺酸等可能是上部烟叶成熟过程中较关键的代谢物.差异代谢物显著富集在氨基酸代谢、核苷酸代谢、碳水化合物代谢、维生素代谢和脂质代谢等通路中,其中甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢,苯丙烷类生物合成,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等通路在烟叶成熟过程中油分和香气物质的形成起重要调控作用.

    烟叶代谢组学成熟度差异代谢物

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    不同授粉强度对蓝莓柱头响应机制的转录组分析

    冀薇樊莹黄家兴杨慧鹏...
    71-82页
    查看更多>>摘要：授粉对蓝莓生产至关重要,为探究不同授粉强度下柱头的响应机制及其特性,以'蓝源(M7)'为研究对象,比较不同花龄下柱头可授性,并对花粉活力进行测定,然后对3种授粉强度处理下的蓝莓柱头进行转录组测序和分析.结果表明,随花龄的不断延长,'蓝源(M7)'柱头可授性表现为先升高后逐渐降低的趋势,在开花第2天可授性最强.3种授粉强度的花粉表现出不同的活力,随着授粉强度的增加,柱头内参与花粉管生长调节的钙依赖蛋白激酶17(Cpk17)和涉及肌醇含量的肌醇加氧酶(MIOX1)等基因的表达量显著提高.对差异表达基因的GO(gene ontology)富集分析发现,与碳水化合物代谢、肌醇加氧酶活性和细胞壁组织相关的功能基因被显著富集;KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析发现,与植物-病原体互作和肌醇膦酸代谢相关的通路被显著富集.由此推测,授粉强度的增加可能对柱头和花粉的识别过程产生影响,通过参与柱头和花粉间的信号转导、激素合成过程对花粉管的生长起促进作用,进而影响受精过程.以上结果为理解蓝莓柱头对不同授粉强度的响应机制提供了理论参考,为蓝莓的精确授粉提供科学依据.

    蓝莓柱头授粉强度转录组测序差异表达基因

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    小粒咖啡叶绿素合成基因CaPOR的全基因组鉴定及表达分析

    张振伟董相书杨婧李学俊...
    83-97页
    查看更多>>摘要：叶绿素是植物进行光合作用、积累有机物的重要物质,其中POR(pro tochlorophyllide oxidoreductase)负责催化光合体中的光合色素前体原叶绿素酸转化为叶绿素a,是光诱导被子植物转绿的关键酶,对光合作用至关重要.为研究小粒咖啡叶片叶绿素合成POR基因,通过基因家族分析和转录组测序分析,筛选和鉴定小粒咖啡POR基因,并进一步利用实时荧光定量分析关键基因的表达.结果表明,CaPOR基因家族成员蛋白质的理化性质相似,所含保守基序大致相同,在启动子区域主要以光响应元件和生长发育类元件为主.结合染色体定位、共线性分析以及密码子偏好分析发现,CaPOR基因在小粒咖啡中已形成基因簇,且出现复制加快的现象,这一现象是由碱基突变以及自然选择共同影响所致.对筛选出的7个CaPOR基因的表达量进行分析发现,在小粒咖啡叶片的生长发育过程中,7个CaPOR基因的表达量均为成熟叶片显著高于嫩叶,与小粒咖啡叶片生长发育过程中叶绿素合成变化正相关.以上研究结果为进一步揭示小粒咖啡叶片叶绿素合成以及POR基因的功能研究提供参考.

    小粒咖啡叶绿素生物信息学分析表达分析

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    基于转录组和代谢组解析川芎对镉胁迫的响应机制

    徐皖菁彭芳赵豆豆罗姣姣...
    98-109页
    查看更多>>摘要：为了解不同水平镉(Cd)胁迫下川芎基因表达和代谢产物的变化规律,探究川芎对Cd胁迫的响应机制,利用盆栽试验,以不添加Cd溶液的清洁土壤为对照,设置1、3、6、10 mg·kg-1共4个Cd胁迫处理水平,采用转录组学测序(RNA sequencing,RNA-seq)和超高效液相色谱质谱联用(ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)技术,筛选川芎抗Cd胁迫的关键基因与代谢通路.结果表明,共筛选到8 569个差异表达基因,包括上调基因6 859个,下调基因1 710个.与对照相比,4个Cd处理组的共有差异基因仅1个,为CML19,可能是川芎抗Cd胁迫的关键基因.代谢组共标注和定量了1 238种差异代谢物,在KEGG数据库中注释得到76条代谢通路,其中包括氨基酸代谢、氨酰基-tRNA的生物合成和脂肪酸的生物合成等.联合分析表明,当受到不同水平Cd胁迫时,川芎通过调节不同种类氨基酸来维持自身代谢平衡,在川芎抗Cd胁迫中发挥重要作用.研究结果为川芎抗Cd胁迫提供科学支撑与理论依据,为针对川芎资源的栽培育种及缓解Cd胁迫等相关研究提供基础.

    川芎镉胁迫转录组代谢组

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    深度学习在畜禽典型行为识别中的研究进展

    朱芷芫王海峰李斌赵文文...
    110-124页
    查看更多>>摘要：采食、饮水、站立和打斗等典型行为与畜禽生产能力、健康状况和福利密切相关,影响畜禽产量与经济效益.当前,畜禽养殖规模化趋势加速,传统人工观察畜禽行为不仅费时费力,而且主观性较强.随着机器学习的快速发展,神经网络、算法和算力不断优化,计算机视觉、语音识别、生物识别、自然语言处理等技术能准确高效地监测畜禽信息,分析畜禽生理和健康状况,在畜禽领域展现出广阔的应用前景.介绍了深度学习技术的发展历程,阐述了深度学习技术在常见畜禽种类(牛、猪、羊、鸡)行为识别方面的研究进展,为未来研究和实际应用提供了技术参考;总结了深度学习技术在畜禽行为识别中关于模型通用性、数据集多样性和数字化行为结果全面性等方面存在的问题并提出改进策略,旨在推动深度学习在畜禽典型行为中的进一步应用.

    畜禽深度学习行为识别

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