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基于YOLOX-P算法的小麦穗数位点高效识别:计算机视觉与遗传育种的创新融合
小麦作为全球主要粮食作物,其产量提升对保障粮食安全至关重要。穗数(SN)是影响小麦产量的关键因素之一,但传统人工计数方法效率低下,严重制约大规模育种进程。随着全球人口增长和饮食结构变化,预计到2050年小麦产量需增加60%才能满足需求。尽管中国小麦单产在1960-2000年间年均遗传增益达0.48-1.23%,但穗数的遗传改良进展相对缓慢。当前面临的挑战包括:SN受基因型和种植密度双重影响,属于中等遗传力性状;现有检测算法在密集种植条件下准确率不足;缺乏高效精准的SN表型分析平台。中国农业科学院作物科学研究所的研究团队通过整合计算机视觉和遗传育种技术,开发了改进的YOLOX-P算法,成功实现了
来源:Plant Phenomics
时间:2025-06-16
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基于近红外光谱与机器学习的葡萄胚挽救最佳采样时间精准判定技术研究
葡萄作为全球重要的经济作物,无核品种因其食用便利性备受青睐。然而,无核葡萄育种面临关键瓶颈——胚挽救技术中采样时间的精准判定。传统依赖授粉后天数(DAP)的方法受气候、品种差异影响显著,而基于浆果发育状态的判定又需破坏性取样,导致材料浪费。如何实现高效、精准且非破坏性的采样时间判定,成为制约无核葡萄育种效率提升的核心难题。针对这一挑战,西北农林科技大学的研究团队开展了一项创新性研究,通过整合近红外光谱(NIRS)技术与机器学习算法,首次建立了葡萄胚挽救最佳采样时间的智能化判定体系。相关成果发表于《Plant Phenomics》,为无核葡萄精准育种提供了全新范式。研究采用多学科交叉技术路线:首
来源:Plant Phenomics
时间:2025-06-16
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近红外光谱技术作为火炬松抗梭锈病高通量表型分析方法的创新应用
在广袤的美国东南部林区,火炬松作为最重要的经济用材树种,每年因梭锈病造成的损失高达数百万美元。这种由梭锈菌(Cqf)引发的病害,虽可通过抗性基因型防治,但传统依赖肉眼观察瘿瘤的鉴定方式存在致命缺陷——长达6-9个月的潜伏期可能掩盖感染症状,而环境压力差异更导致10%的"逃逸感病株"被误判为抗性株。这种"漏网之鱼"一旦进入育种程序,将严重威胁人工林的健康安全。为突破这一瓶颈,由美国佐治亚大学等机构组成的研究团队在《Plant Phenomics》发表创新性研究。科学家们独辟蹊径地将振动光谱技术引入森林病理学领域,首次系统评估了近红外(NIR)和傅里叶变换中红外(FT-IR)两种光谱技术在火炬松抗
来源:Plant Phenomics
时间:2025-06-16
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基于光谱图像分析与机器学习的除草剂活性及作用模式快速诊断新方法
在农业可持续发展面临严峻挑战的今天,除草剂的研发效率成为制约因素。传统筛选方法依赖人工观察和破坏性采样,往往需要数周时间才能评估药效,且难以区分不同作用机制。更棘手的是,现有快速检测技术如叶绿素荧光测定虽能反映光合作用抑制,但对非光合靶点的除草剂(如EPSPS抑制剂)敏感性不足。这种技术瓶颈使得新型除草剂开发成本居高不下,每年全球农药企业因此损失数百万美元的研发经费。针对这一难题,首尔大学的研究团队另辟蹊径,将植物表型组学中的多光谱成像技术与机器学习相结合。他们以油菜(Brassica napus)为模型,系统分析了PSII抑制剂(普罗帕脒)、PPO抑制剂(乙氧氟草醚)、HPPD抑制剂(甲基磺
来源:Plant Phenomics
时间:2025-06-16
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基于PointNeXt与Quickshift++的三维植物器官实例分割方法:跨物种通用性研究与应用
在植物表型研究中,准确分割茎叶器官是获取株高、叶长等形态参数的关键前提。然而,现有方法多针对特定作物设计,难以兼顾单子叶(如玉米)和双子叶(如番茄)植物的显著结构差异。传统人工测量效率低下,而基于二维图像的方法受限于平面信息丢失,多角度三维重建又面临计算复杂度高的问题。激光雷达等三维传感技术的普及为直接获取植物点云提供了可能,但密集点云中相似器官的实例混淆、跨物种适应性差等挑战仍未解决。广西大学的研究团队在《Plant Phenomics》发表研究,通过结合改进的PointNeXt深度学习网络与Quickshift++聚类算法,构建了适用于多作物器官实例分割的两阶段模型。研究整合了122株甘蔗
来源:Plant Phenomics
时间:2025-06-16
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宫腔胚胎镜技术助力母胎界面免疫学研究:揭示不明原因复发性流产的免疫机制
研究背景复发性流产(Recurrent Pregnancy Loss, RPL)是困扰育龄女性的重大生殖健康问题,约50-60%病例病因不明(uRPL)。现有指南指出,母胎界面(fetal-maternal interface)的免疫失调可能是关键因素,但传统研究方法如刮宫术(Dilation and Curettage, D&C)存在样本混杂、操作创伤引发免疫干扰等缺陷,而绒毛取样(Chorionic Villous Sampling, CVS)仅适用于特定临床场景。如何精准获取母胎界面组织并解析其免疫特征,成为破解uRPL机制的核心挑战。意大利那不勒斯费德里科二世大学医院与罗马雷吉
来源:Placenta
时间:2025-06-16
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综述:纳米技术在小麦赤霉病防治中的应用进展与未来展望
Abstract赤霉病(FHB)是威胁小麦、大麦等谷物的毁灭性真菌病害,不仅造成减产,还会产生强毒性的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)。传统防治手段如杀菌剂和抗病品种因环境限制和病原体适应性逐渐失效。纳米技术通过金属纳米颗粒(AgNPs/CuNPs/ZnO NPs)破坏真菌细胞膜、产生活性氧(ROS),以及纳米载体(脂质体/聚合物NPs)精准递送杀菌剂,显著提升防治效率。智能纳米载体和CRISPR/Cas系统等新技术进一步拓展了精准防治的可能性。Antimicrobial properties of nanoparticles纳米颗粒通过物理穿透和化学干扰双重机制抑制镰刀菌:银纳米颗粒(AgNPs
来源:Physiological and Molecular Plant Pathology
时间:2025-06-16
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利用标记辅助回交技术向面包小麦转移条锈病抗性基因Yr5和Yr15的研究
小麦是全球35%人口的主粮,但条锈病(由Puccinia striiformis f. sp. tritici引起)每年造成10%-70%的产量损失,严重时甚至绝收。伊朗主栽品种Roshan虽具优良农艺性状,却因缺乏抗病性逐渐被淘汰。面对病原菌快速变异导致传统抗病基因失效的困境,如何通过现代育种技术构建持久抗性成为关键。为攻克这一难题,伊朗克尔曼沙希德·巴霍纳尔大学的研究团队开展了长达7年的研究,通过标记辅助回交(Marker-Assisted Backcrossing, MAB)技术,将目前对伊朗流行菌株仍保持高效抗性的Yr5和Yr15基因导入Roshan背景,最终培育出抗病近等基因系(Ne
来源:Physiological and Molecular Plant Pathology
时间:2025-06-16
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基于重组酶聚合酶扩增技术(RPA)的水稻根结线虫Meloidogyne graminicola快速检测及M. oryzae筛查方法的建立
水稻作为全球第三大粮食作物,其生产正面临植物寄生线虫(PPN)的严重威胁。其中,水稻根结线虫(Meloidogyne graminicola, Mg)通过诱发根部瘿瘤破坏营养吸收,可导致显著减产。更棘手的是,这种线虫既能适应淹水环境也能在旱地生存,传统形态学鉴定依赖成虫雌虫的酯酶图谱分析,而分子检测方法如PCR、LAMP等虽可靠却需要专业设备和数小时操作。随着Mg被列入欧洲EPPO A2检疫名单,开发快速、精准的现场检测技术成为当务之急。葡萄牙国家农业与兽医研究所(INIAV)联合印度农业研究所(ICAR)的研究团队,在《Physiological and Molecular Plant Pa
来源:Physiological and Molecular Plant Pathology
时间:2025-06-16
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胰腺癌并发症的复杂内镜治疗:一项展示微创技术改善生存质量的病例报告
胰腺癌被称为“癌中之王”,其五年生存率长期低于10%,而胰腺导管腺癌(PDAC)更是占所有胰腺癌病例的90%。这种恶性肿瘤的致命性不仅源于其侵袭性强、早期诊断困难,更因其进展过程中常引发胆道梗阻、胃出口梗阻(GOO)等严重并发症,导致患者无法进食、黄疸进行性加重,生存质量急剧下降。传统治疗中,手术是唯一根治手段,但80%的患者确诊时已失去手术机会,而放疗、化疗等姑息疗法对并发症控制效果有限。面对这一临床困境,内镜技术近十年的突破性进展为PDAC并发症管理带来了转机——内镜超声(EUS)从单纯的诊断工具升级为可实施精准介入治疗的“超级内镜”,尤其是腔镜贴合金属支架(LAMS)的问世,使得微创解决
来源:PHARMACIA
时间:2025-06-16
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综述:创新型一氧化氮释放纳米材料在心血管治疗中的研究进展、趋势、挑战与前景
Abstract心血管疾病仍是全球主要死因,其高发病率与经济负担亟需新型治疗策略。一氧化氮(NO)作为关键信号分子,通过激活可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)/环磷酸鸟苷(cGMP)通路调节血管张力,但存在半衰期短(仅数秒)、生物利用度低等局限。纳米载体技术通过封装NO供体(如二氮烯二醇酸盐、S-亚硝基硫醇),显著提升其在心肌梗死和血栓治疗中的可控释放能力。Introduction全球每年约1730万人死于心血管疾病,其中冠状动脉粥样硬化导致的血管狭窄是主要诱因。内皮型一氧化氮合酶(eNOS)催化L-精氨酸生成NO,通过降低血管平滑肌细胞内钙离子浓度实现舒张功能。但病理状态下(如糖尿病),活性氧(R
来源:Nitric Oxide
时间:2025-06-16
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基于脉冲电弧放电的空气源高浓度医用级一氧化氮生成技术研究
吸入性一氧化氮(NO)作为选择性肺血管扩张剂,在治疗成人和儿童呼吸衰竭及心脏疾病相关的肺动脉高压中展现出显著疗效。然而,当前临床依赖的压缩NO钢瓶存在诸多痛点:化学合成工艺复杂、存储运输风险高、钢瓶氧化产物NO2积累需严格监控,导致治疗成本居高不下,在资源有限地区难以普及。更棘手的是,传统方法将气体生产与使用分离,无法实现按需供给。这些瓶颈促使研究者探索更安全、经济的NO即时生成技术。针对这一挑战,中国研究人员创新性地提出利用空气源脉冲电弧放电技术直接电离氮气(N2)和氧气(O2)生成NO。该技术突破传统化学合成路径,通过电等离子体反应实现气体分子重组。研究团队系统优化了四电极反应腔设计,采用
来源:Nitric Oxide
时间:2025-06-16
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综述:迈向下一代物种界定方法:机器学习应用概述
Abstract物种界定是区分同一物种种群与不同物种的关键过程,传统方法依赖形态学或分子数据(如基于DNA序列的溯祖理论MSC)。然而,MSC模型在复杂进化场景和大数据集分析中存在局限,例如无法有效处理基因流或杂交事件。机器学习(ML)因其强大的数据挖掘能力成为新兴解决方案,能通过监督(SML)或非监督学习(UML)探索物种分歧假设。本文综述了ML在物种界定中的应用框架,指出其虽具计算高效性,但仍需结合模拟数据验证,并强调未来应开发兼顾多数据类型(如基因组与表型)的算法。Introduction物种作为生物学核心单元,其定义长期受“生物学物种概念”(BSC)与“广义谱系概念”(GLC)争论影响
来源:Molecular Phylogenetics and Evolution
时间:2025-06-16
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近东方山蝾螈属(Neurergus)系统发育基因组学方法的不一致性及其分类学启示
在生物多样性热点地区伊朗-安纳托利亚地带,生活着一类被称为近东方山蝾螈的濒危物种——Neurergus属。这个属的蝾螈不仅面临栖息地丧失和宠物贸易的威胁,其分类学关系更因快速辐射进化、基因渗入和不完全谱系分选(ILS)而长期存在争议。传统单基因标记(如mtDNA)的研究常得出相互矛盾的结论,而全基因组测序又因基因组庞大难以实施。这种困境在N. crocatus的系统位置、N. strauchii复合体的分类地位、以及N. kaiseri南北谱系的物种界定等问题上表现得尤为突出。为解决这些问题,研究人员采用新型靶向富集测序技术NewtCap,从55个样本中捕获约7,000个核DNA标记。通过多维
来源:Molecular Phylogenetics and Evolution
时间:2025-06-16
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基于数字断层融合的体积相关技术实现椎体变形活体测量及其在骨质疏松性骨折风险评估中的应用
骨质疏松性椎体骨折作为最常见的脆性骨折类型,不仅导致慢性疼痛和内脏并发症,更使患者5年死亡率与髋部骨折相当。尽管骨密度(BMD)检测是当前骨质疏松诊断金标准,但其对骨折风险的预测准确性不足——已有研究证实,既往椎体骨折史比BMD更能预测未来骨折风险。这种临床困境揭示了一个关键科学问题:椎体生物力学性能的评估需要超越静态的骨密度测量,转向动态载荷响应分析。美国亨利福特健康系统的Daniel Oravec团队在《Journal of Biomechanics》发表的研究,开创性地将实验室微计算机断层扫描(µCT)与力学加载结合的离体检测技术,转化为临床可用的活体评估方案。研究人员开发了基于数字断层
来源:Journal of Biomechanics
时间:2025-06-16
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基于次生木质部解剖学特征的早期木质化真叶植物分类新方法开发与应用
在植物演化史上,木质化生长(即次生生长)的出现是陆地植物征服陆地环境的关键创新之一。然而关于这一重要特征的起源和早期演化,古植物学界长期存在认知空白——直到21世纪初,人们还认为中泥盆世(约3.9亿年前)才出现最早的木质化植物。近年来在法国和加拿大早泥盆世地层(约4.1-3.95亿年前)陆续发现的化石证据彻底改变了这一认知,但也带来了新的科学问题:这些最古老的木质化植物究竟有多少分类多样性?它们之间如何区分?由于化石保存不完整,传统依赖初级木质部特征的分类方法常常失效,亟需建立基于次生木质部解剖特征的定量分类新方法。美国加州州立理工大学洪堡分校的Emma Casselman和Alexandru
来源:Annals of Botany
时间:2025-06-16
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基于细胞外囊泡与病毒共性特征的HIV新型侧流检测技术开发
在HIV诊断领域,现有居家检测技术面临严峻挑战。目前唯一获FDA批准的自检产品OraQuick®仅依赖抗体检测,灵敏度仅91.7%,且需暴露后3个月才能使用。而实验室第四代抗原/抗体检测虽能早期诊断(10-33天),却无法居家实施。更关键的是,传统方法难以区分游离抗原与抗原抗体复合物,且p24蛋白在感染后期的丰度骤降,导致检测窗口受限。这些瓶颈促使科学家将目光投向细胞外囊泡(EVs)——这种与病毒共享四跨膜蛋白(tetraspanins)的生物颗粒,可能成为突破检测极限的关键。来自美国的研究团队在《Extracellular Vesicle》发表的研究中,创新性地提出"不区分病毒与EVs,而是
来源:Extracellular Vesicle
时间:2025-06-16
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马铃薯奥古巴花叶病毒一步法逆转录环介导等温扩增检测技术的建立与应用
马铃薯作为全球第四大粮食作物,其生产长期受到植物病毒的威胁。其中马铃薯奥古巴花叶病毒(Potato aucuba mosaic virus, PAMV)属于马铃薯X病毒属(Potexvirus),不仅能单独侵染导致叶片黄化坏死,更常与马铃薯Y病毒(PVY)协同感染,造成严重减产。传统检测方法如ELISA、RT-PCR存在设备依赖性强、耗时长等缺陷,而宏阵列技术虽灵敏度高却难以推广。面对田间大规模检测的需求缺口,开发快速、精准且低成本的诊断技术成为当务之急。中国的研究团队在《Crop Protection》发表研究,建立了针对PAMV的一步法RT-LAMP检测体系。该技术通过比对9个PAMV分离
来源:Crop Protection
时间:2025-06-16
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比色法一步式逆转录环介导等温扩增技术快速特异性检测向日葵褪绿斑驳病毒
向日葵作为全球重要的油料作物,其生产正面临病毒病的严重威胁。在泰国,向日葵褪绿斑驳病毒(SuCMoV)已成为发病率最高的病原体之一,引发叶片褪绿斑驳、黄化及植株矮化等症状,造成重大经济损失。传统检测方法如RT-PCR和RT-qPCR虽可靠,但依赖昂贵仪器和电泳分析,难以在资源有限地区推广。更棘手的是,田间常出现SuCMoV与其他马铃薯Y病毒属(Potyvirus)成员的混合感染,现有技术难以快速区分。针对这一难题,泰国农业大学植物病理学系的研究团队在《Crop Protection》发表了一项突破性研究。他们首次开发出基于比色法的一步式逆转录环介导等温扩增(RT-LAMP)技术,实现了对SuC
来源:Crop Protection
时间:2025-06-16
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基于UVE-PLS-GD算法的秸秆饲料颗粒混合物离散元模型快速标定方法研究
玉米秸秆作为全球高产作物的重要副产品,其饲料化利用是农业资源循环的关键环节。然而,秸秆饲料在收获机内部经历破碎、除尘等工序时,表皮(rind)、髓质(pith)、苞叶(bracts)和粉尘(dust)等异质颗粒的复杂运动与分离行为,直接影响最终饲料品质。传统研究方法难以精准解析这些颗粒在机械内部的动力学过程,而离散元法(DEM)虽能模拟颗粒接触力学,但现有参数标定多局限于单一材料,混合物料的高效标定仍是未解难题。内蒙古农业大学的研究团队在《Biosystems Engineering》发表论文,提出基于UVE-PLS-GD算法的秸秆饲料混合物DEM快速标定方法。该研究通过结合无信息变量消除-偏
来源:Biosystems Engineering
时间:2025-06-16