基于多传感器信息融合的菠萝果茎切割点位置检测方法

夹切一体的菠萝(Ananascomosus(L.)Merr.)采摘器在进行田间采摘作业时,需要自主确定果茎切割点位置,而菠萝果茎处容易被植株叶片和苞叶遮挡,采用单一图像处理的方法难以准确识别到果茎切割点位置,为此提出一种多传感器信息融合的菠萝果茎切割点位置检测方法。将深度相机和多组光电传感器结合,利用改进的YOLOv5目标检测算法融合RGB-D深度信息,实现对菠萝冠芽顶部至果实底部长度测量,再利用光电传感器信号变化判断菠萝采摘器是否到达冠芽顶部位置,并将冠芽顶部作为起始位置,控制采摘器下降速度和时间,从而保证采摘器底部安装的切割刀准确抵达果茎切割点位置。台架试验结果表明,该方法对真实菠萝果茎切割点检测成功率达到85%,满足菠萝采摘机器人作业过程中果茎切割点检测准确性要求。

热脱附-气相色谱/质谱分析菠萝果实香气研究

采用热脱附-气相色谱/质谱(TCT-GC/MS)联用技术,对动态顶空密闭循环吸附捕集的菠萝果皮及果肉的挥发物进行了检测,结果表明:菠萝果皮与果肉的香气中富含酯类化合物、尤其是甲酯类成分,含量最高的均为己酸甲酯、分别达到45.66%和64.45%;果皮挥发物中的2-甲基丁酸甲酯相对含量为8.03%、辛酸甲酯相对含量为6.44%,均比果肉中的含量(分别为6.50%和3.51%)高;果肉挥发物中未检出非酯类成分,而在果皮挥发物中检测到2,5-二乙烯基四氢吡喃(9.07%)和少量甲酸乙酸酐(0.87%)。

菠萝叶片色泽、色素及抗氧化活性的关系

以菠萝22个栽培品种的叶片为实验材料,测定其5种色泽参数(L*、a*、b*、c*和h*值)、5种色素(叶绿素、类胡萝卜素、花青苷、类黄酮和总酚)含量及3种抗氧化活性指标(ABTS、DPPH自由基和亚硝酸盐的清除能力),并进行相关性分析。研究结果显示,色泽参数a*和h*值可以作为菠萝叶片指示色泽、主要色素含量和抗氧化活性变化的重要指标;菠萝叶片主要色素组成是叶绿素、类黄酮和总酚,且含有少量的花青苷,几乎不含类胡萝卜素。相关性分析结果显示,菠萝叶片类黄酮和总酚含量均与3种抗氧化活性指标极显著正相关,而叶绿素含量与其它指标相关性未达到显著水平,类黄酮和总酚是菠萝叶片抗氧化活性的主要功效成分。

菠萝叶中防晒成分的超声提取及其稳定性研究

采用超声辅助提取法从菠萝叶中提取防晒成分,以单因素实验考察防晒成分的最佳提取工艺条件,并且研究了提取液中防晒成分的稳定性。结果表明:以丙酮为溶剂,料液比0.1200∶25(g·m L^(-1)),提取温度50℃、提取时间90min、超声功率144W的条件下菠萝叶中防晒成分提取效果较佳,温度和光照对提取液的防晒活性没有明显的影响,菠萝叶中含有较强的紫外线吸收成分,是具有广谱防晒作用的植物。

菠萝果实发育过程中糖积累与其代谢酶的关系

以菠萝[Ananas comosus(L.)Merr."]巴厘"和"台农11号"两个品种为试验材料,测定不同发育时期果实中蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖代谢相关酶——酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖积累与酶活性的关系进行分析。结果表明:2个品种果实中糖积累动态十分相似,即果实发育前期,糖积累缓慢;进入成熟期,蔗糖迅速积累,而己糖"巴厘"果实中前期变化较少,后期稍有积累,"台农11号"果实中前期稍有积累,后期基本不变。2个品种果实中蔗糖含量与SS和SPS活性相关系数分别达到正的显著或极显著水平,NI活性与2个品种果实中蔗糖含量呈极显著负相关,蔗糖含量与AI的活性相关性品种间差异明显。

菠萝DNA的提取及AFLP反应体系的建立

为了应用AFLP分子标记对菠萝种资源进行种质鉴定、分类及亲缘关系等方面的研究,最重要的是要获得高质量的DNA,菠萝叶片革质化程度较高,且纤维、多糖、多酚等次生代谢物质含量较多,严重干扰DNA的抽提或影响其后的AFLP双酶切及其扩增反应,本研究以菠萝叶片为材料,利用改良CTAB法得到了39个高质量的菠萝分类群的DNA基因组,并进行了AFLP分析,得到了条带清晰、多态性好的菠萝品种指纹图谱,这为菠萝基因库的建立、优良品种选育以及亲缘关系的系列研究提供理论依据。

菠萝PEPC基因家族生物信息学分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)在C4和景天酸代谢(CAM)光合途径吸收CO2过程中发挥重要作用,并参与各种非光合作用过程,包括果实成熟、气孔开放、碳氮相互作用、种子形成和萌发以及调节植物对逆境胁迫的耐受性。菠萝为典型的景天酸代谢途径(CAM)植物,为了解磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)在菠萝景天酸代谢途径(CAM)中的作用,本研究鉴定到3个菠萝PEPC基因,按照基因描述命名为AcPEPC1、AcPEPC3和AcPEPC4,进化树分析结果AcPEPC1和AcPEPC3为植物型PEPC(PTPCs)蛋白,序列同源性较高且基因结构、保守结构域及保守基序均一致。AcPEPC4为细菌型PEPC(BTPCs)蛋白,与AcPEPC1/AcPEPC3间的序列同源性低。组织表达分析表明AcPEPC1菠萝叶片表达量较高,而AcPEPC3和AcPEPC4在菠萝花和果实表达量较高。

卡因菠萝N、P、K养分累积规律的研究

以卡因菠萝为试验材料,研究了其11个生长发育时段各部位各器官的生物量和N、P、K养分含量,以揭示N、P、K养分的累积规律。结果表明:①从植后至植后352d,植株N、P、K累积速率基本呈上升趋势,植后352d至397d,N累积速率有所下降,P继续上升,K保持不变。植后397d至564d(谢花期),植株N、P、K累积速率逐步下降,此后至655d(果实发育后期),N、P、K累积速率迅速上升,并达到最大值,此后至收获期逐步下降;②在菠萝各个器官中,叶片N、P、K累积速率在花芽分化前与整株N、P、K累积规律相同,此后其累积速率开始下降,在果实发育后期已降为负值。茎N、P、K累积速率在植后352d至564d(谢花期)累积较快,根N、P、K在植后201d至277d间和352d至397d间累积速率较快,果柄N、P、K在果实发育前中期、果实N、P、K在果实发育后期,芽N、P、K在果实发育后期累积速率最快;③生长前期,植株N、P、K的累积量较少,快速生长期则累积较多,果实生长发育期还有一个N、P、K累积高峰;④收获期,每公顷卡因菠萝植株累积的N、P、K分别为282.4、30.4、573.2kg。

菠萝品种间糖积累差异的研究

以‘巴厘’和‘无刺卡因’菠萝为试材,测定了同一季节成熟的菠萝果实的生长发育及其发育过程中糖积累及蔗糖代谢相关酶活性。结果表明,两种果实的生长曲线都符合单‘S’曲线模型,幼果期果实生长较缓,迅速生长期果实生长加快,成熟期果实生长又减缓,整个生长周期仅有一个生长高峰;不同菠萝品种主要积累糖的种类也不同,‘巴厘’品种以积累蔗糖为主,己糖与蔗糖的比值约为0.65;而‘无刺卡因’品种是以积累己糖为主,己糖与蔗糖的比值约为5.92。不同的蔗糖代谢酶活性决定了不同品种果实中糖积累的不同,‘巴厘’果实中主要调控蔗糖积累的酶包括SPS、中性转化酶NI(Netural invertaseI)和酸性转化酶AI(Acid invertase),而‘无刺卡因’果实主要由NI和AI调控。

菠萝皮可溶性膳食纤维碱法提取工艺的优化

以菠萝(Ananas comosus L.)皮为原料,采用碱法提取可溶性膳食纤维。通过设计单因素试验分别考察了料液比、浸提温度、浸提液pH、浸提时间4个因素对菠萝皮可溶性膳食纤维提取率的影响,并在此基础上,采用正交试验优化菠萝皮可溶性膳食纤维的提取工艺。结果表明,菠萝皮可溶性膳食纤维的优化工艺为料液比1∶20(m/V,g∶mL)、浸提温度80℃、浸提液pH 12、浸提时间90 min,在此条件下,菠萝皮可溶性膳食纤维的提取率可达23.58%,所得膳食纤维的持水力和溶胀性分别为11.59 g/g和14.7 mL/g。

改良CTAB法提取菠萝DNA

采用改良CTAB法提取菠萝叶片叶基、叶尖和叶中部及幼根等部位的DNA，各个部位DNA的OD260／OD280比值为1．72～1．88；OD260／OD2301．45～2．11；提取产量为5．584—24．325μg／g（鲜重）；各个部位DNA提取产量大小排序为：叶基、心叶〉叶中部、叶尖〉幼根。本方法提取的菠萝DNA质量较高，可用作于SRAP分析。

菠萝AcSERK1启动子的克隆及其初步活性分析

【目的】探讨Ac SERK1启动子的活性,为进一步研究Ac SERK1转录调控的分子机制提供依据。【方法】利用hi TAIL-PCR法从菠萝基因组DNA中分离Ac SERK1启动子序列,并利用Plant Care和PLACE分析该序列的顺式作用元件。将启动子与GUS融合,农杆菌真空渗透法浸染烟草叶片后,光照处理、暗处理和0.5 mg·L^(-1)2,4-D处理36 h后利用组织化学染色法检测GUS活性。【结果】克隆了Ac SERK1上游2097bp启动子序列,命名为P_(Ac SERK1)。预测结果显示,该序列除含有TATA-box、CAAT-box等真核生物启动子核心元件外,还含有生长素、赤霉素和茉莉酸甲酯等激素响应元件,高温和低温胁迫响应元件以及光响应元件。瞬时表达结果表明,在光和2,4-D的诱导下P_(Ac SERK1)具有启动基因表达的功能。【结论】分离获得了Ac SERK1启动子序列且该启动子在光和2,4-D诱导下能驱动GUS的表达。

菠萝AcHMGR基因的克隆与表达分析

以菠萝(Ananas comosus L.cv.Comte de Paris)果实为材料,采用RT-PCR结合RACE方法得到3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶基因(命名为AcHMGR)的c DNA及基因组DNA全长。AcHMGR的c DNA全长2 407 bp,其开放读码框长度为1 740 bp,编码579个氨基酸;其基因组DNA全长为4 115 bp,从起始密码子到终止密码子的长度为3 764 bp,含有4个外显子和3个内含子。荧光定量PCR结果表明,对照的菠萝果实中,AcHMGR基因表达量在花后0 d最高,从花后30 d开始,其表达量急剧下降,之后维持在一个较低水平直到果实成熟。经20 mg/L N-(2-氯-4-吡啶基)-N'-苯基脲(CPPU)处理后,显著提高了AcHMGR基因在花后30 d果实中的相对表达量,为同期对照的1.8倍;但其他时期的相对表达量与对照相比无明显差异。研究结果表明,AcHMGR基因在菠萝果实早期发育过程中表达量较高,CPPU处理提高了AcHMGR基因的相对表达量并显著提高果实的重量,说明CPPU处理后AcHMGR基因可能在促进果实重量的增加中起着重要作用。

菠萝叶药用成分的研究进展

菠萝叶,即菠萝的叶片,具有多种药用价值,包括抗肿瘤、降血糖、调血脂、保护心脏等药理作用,可用于预防和治疗多种疾病。诸多研究表明,菠萝叶不良反应小,安全性高。本文重点介绍菠萝叶的化学成分、药用价值、毒性和安全性及对其质量的研究进展。

菠萝DNA提取方法的研究

采用石英沙代替液氮,用SDS法和CTAB法提取菠萝的DNA。结果表明,SDS法所提取DNA的平均OD值为1.704,提取率为2.098μg/g;CTAB法所提取DNA的平均OD值为1.498,提取率为1.412μg/g。SDS法和CTAB法所提取的DNA都可用作RAPD分析。

菠萝冠芽变异及鸡冠状冠芽遗传稳定性初步研究

考察了无刺卡因、巴厘和珍珠3个菠萝品种吸芽苗冠芽的变异情况,结果显示:无刺卡因冠芽全为单冠芽,巴厘和珍珠则存在冠芽变异,其中珍珠发生冠芽变异显著高于无刺卡因和巴厘,主要是因为珍珠的复冠率显著高于无刺卡因和巴厘,但3个品种鸡冠状冠芽发生率的差异未达到显著。利用从巴厘和珍珠中发现的3株鸡冠状冠芽及其母株再次繁育成苗,所有鸡冠状冠芽苗成熟时均未再现鸡冠状冠芽表型,表明鸡冠状冠芽不能稳定遗传,受环境影响。然而珍珠鸡冠状冠芽母株的吸芽苗却又再现复冠和鸡冠状冠芽,再次表明品种珍珠的吸芽易于产生冠芽变异。

腺嘌呤对菠萝快速繁殖的影响

以腺嘌呤(adenine,Ad)作为基本培养基(MS)的添加成分,进行菠萝的快速繁殖。以不加Ad作对照,结果显示不同浓度的Ad分别为1.0、 2.0、 3.0、 4.0、 5.0、 6.0 mg.L-1对芽的分化及增殖均无显著促进作用。而在壮苗培养中,除Ad为1.0 mg.L-1外,其他各浓度均能极显著地提高幼苗的生长速率,而且在不同浓度间也出现了极显著差异。Ad在3.0～5.0 mg.L-1时,幼苗生长速率最快,可使出苗时间提前30 d以上。

菠萝火龙果复合饮料制作工艺的研究

以新鲜的云南香水菠萝(Ananas comosus(Linn.)Merr)和海南火龙果(Hylocereus undulates Britt)为原料,通过正交试验确定了菠萝火龙果复合饮料的制作工艺参数,并初步分析了稳定剂对复合果汁稳定性以及感官指标的影响。通过实验得出,菠萝火龙果复合饮料的最佳工艺配方为:菠萝汁∶火龙果汁比例为3∶2、复合果汁含量40%(v/v)、白砂糖10%、柠檬酸0.15%、稳定剂(CMC-Na∶黄原胶=1∶1)添加量0.2%。该饮料呈金黄色,质地均匀,具有菠萝和火龙果香气,酸甜适口。

不同分子标记在菠萝中检测效率的比较

以来自不同国家的47份菠萝[Ananas comosus(L.)Merr]种质为材料,对ISSR、SSR、SCo T和RAPD 4种标记在菠萝基因组中的检测效率进行了比较。结果表明,不同分子标记检测效率差异较大,引物筛选率以RAPD最高,达到了47.06%;扩增总条带数和多态性条带数均以ISSR最高,分别为238条和222条;而多态性条带百分比最高的是SSR,达到了92.88%;在有效等位基因数(Ne)、Nei’s基因多样性指数(H)、Shannon’s信息指数(I)和多态性信息含量(PIC)方面,SCo T和SSR综合表现要优于其他标记。

不同生根剂对金菠萝试管苗瓶外生根效果的评价

为建立金菠萝试管苗瓶外生根的繁育技术,以金菠萝组培增殖芽为材料,研究不同生根剂种类(双吉尔-GGR、ABT1号和ABT2号)及浓度(10、20、30mg/L)对金菠萝试管苗瓶外生根的影响。结果表明,生根剂种类和生根剂浓度对金菠萝试管苗瓶外生根的促进作用差异显著(P<0.05),双吉尔-GGR的最佳使用浓度为10mg/L,ABT1号为20mg/L,ABT2号为30mg/L,其中双吉尔-GGR10mg/L的处理对金菠萝试管苗瓶外生根的促进效果最佳,生根率达96.67%,平均根数(4.53±1.76)条,平均根长(2.39±1.19)cm,平均每株根系干重(32.29±6.51)mg,且该处理的地上部分生长良好。