A glycine-rich nuclear effector VdCE51 of Verticillium dahliae suppresses plant immune responses by inhibiting the accumulation of GhTRXH2

Verticillium dahliae is an important soil-borne fungal pathogen that causes great yield losses in many cash crops.Effectors of this fungus are known to regulate plant immunity but the mechanism much remains unclear.A glycine-rich nuclear effector,VdCE51,was able to suppress immune responses in tobacco against Botrytis cinerea and Sclerotinia sclerotiorum.This effector was a required factor for full virulence of V.dahliae,and its nuclear localization was a requisite for suppressing plant immunity.The thioredoxin GhTRXH2,identified as a positive regulator of plant immunity,was a host target of VdCE51.Our findings show a virulence regulating mechanism whereby the secreted nuclear effector VdCE51 interferes with the transcription of PR genes,and the SA signaling pathway by inhibiting the accumulation of GhTRXH2,thus suppressing plant immunity.

A novel chorismate mutase effector secreted from root-knot nematode Meloidogyne enterolobii manipulates plant immunity to promote parasitism

Meloidogyne spp.is an economically important plant-parasitic nematode distributed worldwide.To fight with host immune system for successful parasitism,plant parasitic nematodes secrete effectors to promote infection.In this study,we identified one chorismate mutase(CM)effector from M.enterolobii,named Me-CM.Spatial and temporal expression assays exhibited Me-cm is expressed in esophageal glands and up-regulated at parasitic-stage juveniles.Me-CM affects the pathogenicity of M.enterolobii based on the reduced infection rate,number of galls,egg masses,eggs per mass and multiplication rate collected from RNA silencing experiments.We showed that Me-CM localized in the cytoplasm and nucleus of plant cells and decreased the expression level of the marker gene PR1 of salicylic acid(SA)pathway.Besides,constitutive expression of Me-cm in Arabidopsis thaliana significantly reduced salicylic acid concentration.These results suggested that M.enterolobii may secrete effector Me-CM to fight with plantimmunesystemsvia regulating SA signaling pathway when interacting with host plants,ultimately facilitating parasitism.

The Magnaporthe oryzae effector Avr-PikD suppresses rice immunity by inhibiting an LSD1-like transcriptional activator

Avirulence effectors(Avrs),encoded by plant pathogens,can be recognized by plants harboring the corresponding resistance proteins,thereby initiating effector-triggered immunity(ETI).In susceptible plants,however,Avrs can function as effectors,facilitating infection via effector-triggered susceptibility(ETS).Mechanisms of Avr-mediated ETS remain largely unexplored.Here we report that the Magnaporthe oryzae effector Avr-PikD enters rice cells via the canonical cytoplasmic secretion pathway and suppresses rice basal defense.Avr-PikD interacts with an LSD1-like transcriptional activator AKIP30 of rice,and AKIP30 is also a positive regulator of rice immunity,whereas Avr-PikD impedes its nuclear localization and suppresses its transcriptional activity.In summary,M.oryzae delivers Avr-PikD into rice cells to facilitate ETS by inhibiting AKIP30-mediated transcriptional regulation of immune response against M.oryzae.

Puccinia triticina effector protein Pt_21 interacts with wheat thaumatin-like protein TaTLP1 to inhibit its antifungal activity and suppress wheat apoplast immunity

Puccinia triticina(Pt), as the causal agent of wheat leaf rust, employs a plethora of effector proteins to modulate wheat immunity for successful colonization. Understanding the molecular mechanisms underlying Pt effector-mediated wheat susceptibility remains largely unexplored. In this study, an effector Pt_21 was identified to interact with the apoplast-localized wheat thaumatin-like protein TaTLP1 using a yeast two-hybrid assay and the Pt_21-TaTLP1 interaction was characterized. The interaction between Pt_21 and TaTLP1 was validated by in vivo co-immunoprecipitation assay. A TaTLP1 variant,TaTLP1C71A, that was identified by the site-directed mutagenesis failed to interact with Pt_21. Pt_21was able to suppress Bax-mediated cell death in leaves of Nicotiana benthamiana and inhibit TaTLP1-mediated antifungal activity. Furthermore, infiltration of recombinant protein Pt_21 into leaves of transgenic wheat line overexpressing TaTLP1 enhanced the disease development of leaf rust compared to that in wild-type leaves. These findings demonstrate that Pt_21 suppresses host defense response by directly targeting wheat TaTLP1 and inhibiting its antifungal activity, which broadens our understanding of the molecular mechanisms underlying Pt effector-mediated susceptibility in wheat.

A Meloidogyne incognita effector Minc03329 suppresses plant immunity and promotes parasitism

Meloidogyne incognita is a devastating plant-parasitic nematode.Effectors play important roles during the stages of nematodes infection and parasitism,but their molecular functions remain largely unknown.In this study,we characterized a new effector,Minc03329,which contains signal peptide for secretion and a C-type lectin domain.The yeast signal sequence trap experiments indicated that the signal peptide of Minc03329 is functional.In situ hybridization showed that Minc03329 was specifically expressed in the subventral esophageal gland.Real-time qPCR confirmed that the expression level of Minc03329 transcript was significantly increased in pre-parasitic and parasitic second-stage juveniles(pre-J2s and par-J2s).Tobacco rattle virus(TRV)-mediated gene silencing of Minc03329 in host plants largely reduced the pathogenicity of nematodes.On the contrary,ectopic expression of Minc03329 in Arabidopsis thaliana significantly increased plant susceptibility to nematodes.Transient expression of Minc03329 in Nicotiana benthamiana leaves suppressed the programmed cell death triggered by the pro-apoptotic protein BAX.Moreover,the transcriptome analysis of Minc03329-transgenic Arabidopsis and wild type revealed that many defense-related genes were significantly down-regulated.Interestingly,some different expressed genes were involved in the formation of nematode feeding sites.These results revealed that Minc03329 is an important effector for M.incognita,suppressing host defense response and promoting pathogenicity.

丘陵果园自然环境下柑橘采摘机器人设计与试验

智慧果园是未来果园行业发展的趋势,智能化果实采摘是发展智慧果园的关键问题。为实现智能化果实采摘,本文搭建了一种适用于丘陵果园矮化栽培模式下的柑橘采摘机器人系统。针对丘陵果园垄间地面凹凸不平,存在地形倾斜角0°~20°,设计了一种自适应调平平台保持机械臂基座水平;通过视觉系统获取多幅点云图像建立果树的三维点云模型,获取果实位置信息;为避免采摘时造成果实损伤,结合柑橘类水果的采摘特点,设计了一种剪切夹持一体化的末端执行器完成柑橘采摘。针对果园自然环境的主要扰动因素(风和光照)进行分级,设置10组对比试验,结果表明:在低光照或正常光照条件下,平均果实定位准确率为82.5%,末端执行器夹取成功率为87.5%,平均采摘时间最短为12.3 s/个;高光照条件下平均果实定位准确率为72%,末端执行器夹取成功率为80%,平均采摘时间最短为12.5 s/个。

分体刀具式名优茶采摘末端执行器设计与试验优化

针对名优茶机械化采摘过程中侧芽无法采摘的问题,根据顶芽、侧芽及茶梗的相关参数并结合茶园环境设计了一种末端执行器,利用分体式刀具的刀齿弯曲变形适应茶梗的干扰从而采摘侧芽。通过有限元仿真刀具切割侧芽得到采摘成功率的影响因素为刀齿宽度、刀齿长度及刀具厚度;采用三因素三水平的中心组合设计与响应面分析法研究各因素对采摘成功率的交互影响;以采摘成功率为响应值建立二次回归模型,确定各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为:刀齿长度、刀齿宽度、刀具厚度。以采摘成功率为目标对各试验因素进行优化,得到优化后的刀齿宽度、刀具厚度、刀齿长度分别为2.6、0.9、20.0 mm。采用优化后的参数进行茶园采摘试验,结果表明,末端执行器能够有效完成茶叶采摘工作,顶芽、侧芽采摘成功率分别为93%、63%,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。

切割脱离式鲜食朝天椒采摘末端执行器设计与试验

末端执行器是采收机器人重要组成部分,针对单生朝天椒果实朝天生长特征,本文设计了一款切割脱离式鲜食朝天椒采收末端执行器。针对朝天椒果实长度55~80 mm、果实最大直径9~13 mm、茎秆直径2~3 mm、茎秆长度20~30 mm,采用横断切、斜切、削切切割方式对品种“高辣878”朝天椒进行了生物特性试验,结果表明,在入切角70°、80°下朝天椒茎秆最大切割力为13.1 N。根据朝天椒生物特性设计了末端执行器,建立了末端剪切机构运动学与动态静力数学模型,并基于动态静力分析结果,以外部驱动力最小为目标采用遗传算法对末端执行器剪切机构杆件尺寸进行优化,优化得到曲柄长度为33 mm,连杆长度为60 mm,连杆延长杆长度为54 mm。为实现朝天椒茎秆切断,优化得到剪切机构需要外部驱动力矩0.94 N·m,根据优化结果选用舵机作为动力源。最后通过采收试验验证了朝天椒采收末端执行器的可行性。试验结果表明,末端执行器整体采收成功率为91.3%,验证了朝天椒末端执行器具有良好的采收性能。

基于负压式苹果采摘机器人末端设计及仿真

为提高苹果采摘效率,实现无损化、高效化采摘。设计出一种基于负压式末端执行器的六自由度采摘机器人,并对基于负压式设计的末端结构进行验证。后基于SD-H参数法对机器人进行正逆运动学求解,运用ADAMS仿真软件对采摘机械臂进行运动学和动力学仿真分析。对末端吸口中心点和各关节点进行监控获取末端吸口位移、速度、加速度与各关节力矩曲线。分析曲线表明:机械臂运动过程平稳无突变,采摘苹果产生冲击力对机械臂各关节影响较小,机械结构设计合理,可满足采摘工作需求,并对后续路径规划提供基础依据。

堆垛机器人末端执行机构轻量化设计

为了提高堆垛机器人在定制式木工家具生产线的作业效率,设计了一种基于气压驱动的真空吸附式末端执行机构,提出一种针对该机构的两工况多目标轻量化设计方法。首先,校核了两工况下的静动态性能,建立了末端执行机构参数化模型。定义9个设计变量,采用最优拉丁超立方进行试验设计,并对近似模型的精度进行评价,确定径向基神经网络模型作为优化设计的代理模型。然后,以末端执行机构的质量、变形、应力为响应目标,并以执行机构的尺寸为约束进行多目标轻量化设计。最后对优化后的模型加工出样机,进行试验验证。结果表明:优化后末端执行机构在保证静动态特性满足设计要求的前提下,轻量化得到明显改善,质量降幅15.7%。

空间站机械臂末端执行器用导轨设计与验证

针对滚珠直线导轨用于空间机构时的空间环境适应性问题,提出了空间机构用导轨设计方案,经导轨地面试验和产品在轨试验验证,该设计方案可以满足在轨使用要求,实现了导轨在真空、高低温等空间复杂环境下的长寿命应用.以空间站机械臂末端执行器用滚珠直线导轨研制为例,开展了导轨设计,并进行了导轨试验验证,确定了导轨采用滚珠溅射沉积MoS_(2)复合薄膜的固体润滑方案,间隙为0.04~0.05 mm,满足末端执行器在轨工作2000次以上的使用寿命要求.通过末端导轨试验可知,固体润滑的导轨载荷能力和使用寿命均显著下降,在空间机构用导轨研制过程中,须进行专项寿命试验,以验证导轨能否满足在轨使用要求.

旋转式两工位名优茶采摘收集一体末端执行器设计与试验

针对现有的名优茶采摘末端执行器存在结构复杂、单工位工作效率低或切口氧化发红的问题,设计了一种结构简单、工作效率高、采摘质量佳的采摘收集一体旋转式两工位末端执行器。执行器两端软体采摘手指通过正反转循环处于采摘和收集工位,实现采摘与收集功能。通过对末端执行器采收动作进行分析和预试验,得到影响末端执行器采收成功率的因素:舵机臂转角、安装板角速度和硅胶厚度。采用Box-Behnken研究各因素对茶叶采收成功率的影响,以采收成功率为响应值建立二次回归模型,得到影响显著性的主次排序为:安装板角速度、舵机臂转角、硅胶厚度。利用Design-Expert软件,以采收成功率为目标,对各因素进行优化得到最佳参数:安装板角速度为265.329(°)/s、舵机臂转角为40°、硅胶厚度为4.986 mm。对优化后的参数取整并进行试验,试验值与预测值相对误差小于5%。本文研究的旋转式两工位名优茶采摘收集一体末端执行器能够实现茶叶高质高效采摘和收集。

柑桔采摘机器人末端执行器设计与试验

针对现有柑桔采摘机器人末端执行器单果采摘时间长、采摘成功率低等问题,以20SiMnMoV合金结构钢为材料,设计制作了一款柑桔采摘末端执行器。该末端执行器主要由抓取机构、剪切机构、连接架及控制系统等部分组成,通过控制系统,抓取机构可以实现柑桔无损抓取,剪切机构可将果梗与柑桔快速分离。应用CATIA软件建立末端执行器的三维模型,借助UG与ABAQUS软件对其进行模态分析与静强度分析,得到末端执行器在采摘柑桔过程中不会发生共振,最大变形量为0.077 mm,最大应力为853.1 Mpa、小于材料屈服强度。在脐橙园田间采摘试验结果表明,在采摘机器人机械臂姿态的采摘角度为45°,切割刀刃角度为45°,空压机气压为6 kPa时,采摘成功率最高,单果采摘时间接近最小。该柑桔采摘机器人末端执行器采摘速度高,控制难度低,与机械臂集成度高。

植物工厂岩棉块种苗移植机移植部件设计与试验

目前植物工厂岩棉块种苗移植装备自动化程度低,作业时大多依赖于人工,劳动强度大,效率低。基于植物工厂水培叶菜种苗移植现状设计了一种二级变间距的高速移植部件,并配备有一种拨指式定植杯分离辅助机构。对移植手取苗过程中岩棉块种苗进行受力分析,为移植手设计提供依据;开展拨指式定植杯分离辅助机构落杯试验,为后续植苗至栽培槽孔的定植杯中奠定基础。搭建移植机构试验平台,以取苗深度、岩棉块含水率、移植部件横移速度、移植手升降速度、移植手夹苗间距为试验因素进行五因素三水平正交试验,通过方差分析各因素对移植成功率的影响。试验结果表明:当取苗深度为24 mm、岩棉块含水率为90%、移植部件横移速度为0.8 m/s、移植手升降速度为0.24 m/s、移植手夹苗间距为14 mm时,机构移植成功率为97.9%,移植速度为3132株/h,能够满足高速、高效、稳定的植物工厂岩棉块叶菜种苗移植机械化作业的技术需求。

基于TRIZ的猕猴桃采摘机设计

针对猕猴桃采摘效率低、易损伤果实等问题,应用TRIZ理论指导猕猴桃采摘机的设计。通过需求分析,确定猕猴桃采摘机的作业流程。基于系统功能分析识别旋拧式猕猴桃采摘末端执行器的功能缺陷,应用因果分析、物场分析等TRIZ工具对采摘末端执行器求解创新方案,创新设计出一种自动定位果树—识别果实—剪断果梗—收集果实的猕猴桃采摘机。应用ADAMS对末端执行器采摘动作进行步态仿真、应用MATLAB对采摘机作业空间和采摘轨迹进行动态仿真,结果表明:猕猴桃采摘机采摘轨迹空间范围为X方向行程约1.4 m、Y方向行程约1.8 m和Z方向行程约2.3 m;采摘速度为8 s/个,末端执行器采摘过程作业动作平稳连贯,满足预期设计要求。在产品概念设计阶段应用TRIZ理论,有利于产生高质量、多层级的概念解,提高产品设计效率。

废旧锂离子电池搬运机器人末端执行器设计

为了解决废旧锂离子电池回收问题,针对回收过程中的分拣步骤,设计了一种可以承载电池质量并适应不同尺寸的机器人末端执行器。介绍了末端执行器各个机构,并针对肘杆六杆机构进行了进一步校核,建立了六杆机构的运动学模型;使用遗传-BFGS(Genetic Algorithm-BFGS,GABFGS)拟牛顿法和粒子群-BFGS(Particle Swarm Optimization-BFGS,PSO-BFGS)拟牛顿法对六杆机构的杆长及位置参数进行优化,建立了六杆机构的动力学模型,计算并仿真校核了空载所需的驱动力,以及极限条件下搬运过程的径向力。研究提供了一种六杆传动机构的新思路,可为废旧锂离子电池分拣设备的研发提供参考。

剪切夹持一体化水果采摘末端执行器的设计与分析

【目的】推进水果采摘机械化,同时减少机械采摘中水果的损耗。【方法】本研究设计了一种剪切夹持一体化的通用采摘末端执行器,该执行器采用直流减速电机推拉螺杆套接的法兰盘来改变连杆与导轨滑块间的角度,从而带动移动刀台的往复运动,实现剪切夹持与松开的动作;刀片下端配备硅胶材质的柔性夹持体,可以在剪切力增大时夹紧果梗,便于剪断;同时使用SolidWorks软件对该执行器进行了动力学分析。【结果】电机转矩与刀尖剪切力在连杆与导轨夹角最大处的比例系数为3.697,结合选定的电机型号,该末端执行器的剪切力大于小型水果的果梗剪切强度,满足一般水果的采摘要求。【结论】该末端执行器通过改变微动开关的位置及刀片夹持体的相对位置可适用于不同类型的水果剪切果梗采摘,具有轻便、操作简单、适用性强等优点。

基于“治未病”思想探讨中医药调控CREB蛋白防治阿尔茨海默病的作用机制研究进展

阿尔茨海默病是常见的中枢神经退行性疾病,突触功能障碍导致神经元丢失是主要发病机制,然而突触可塑性改变导致的记忆减退在AD发病之前即可出现,这为在AD患者出现不可逆病理损害之前进行干预提供了可能。环磷酸腺苷效应元件结合蛋白(CREB)处于突触强化和记忆形成过程中多条激活通路的中心汇聚点,在人体学习记忆能力的维持中起着关键作用,本文通过回顾近年来同道有关CREB与学习记忆研究及中医药治疗AD现状的文献,分别从CREB与学习记忆的相关通路、参与AD发病机制的实验研究以及中医药防治AD与CREB蛋白的相关性等方面进行整理总结,以期为中医药以CREB蛋白为切入点改善记忆减退进而防治AD提供部分理论及实验依据。

水果采摘机械手关键技术研究现状与展望

采摘机器人的研究对推动水果产业的发展有着重要作用。采摘机械手的运动规划与其硬件结构是采摘机器人的关键技术,影响水果采摘的效率与水果品质。本文分析了传统运动规划算法、基于生物智能的运动规划算法、基于概率采样的运动规划算法以及基于深度强化学习的运动规划算法等运动规划算法的优点和不足。同时总结了采摘机械手硬件结构的研发现状,指出目前采摘机械手存在采摘效率低、规划算法效率低、系统成本高与采摘对象单一等问题,对未来水果采摘机器人的研究进行了展望。本文为未来采摘机器人的研发提供了参考。

机器人制孔末端执行器的设计及静动力学分析

提出了一种新型机器人制孔末端执行器的模块化结构设计方案,阐述了该末端执行器的主要模块结构设计、技术特点和技术参数。针对末端执行器整体和主要结构零件分别进行了有限元静力学及动力学分析计算,分析结果表明结构设计科学合理。同时,进一步揭示了高速制孔末端执行器与其匹配的机器人成本和制孔质量之间的关系,可以为其他类似机器人末端执行器设计提供参考。