小区播种机供种装置的技术研究现状及展望

供种装置是小区播种机的关键装置之一。为此,简述了国内外小区播种机配套的主要供种装置与技术研究现状。从供种装置的主要结构形式和供种方式出发,阐述了现有单漏斗式、中央锥斗式、弹匣式和新型弹匣式供种装置的工作原理、结构组成和前沿技术研究进展。同时,分析了当前国内外供种装置的研发现状,列举国内外具有代表性的小区播种机供种装置的研究成果,并结合国内供种装置发展现状展望了国内小区播种机配套供种装置的未来发展方向,为企业及研究人员了解国内小区播种机供种装置的技术研究现状提供一定的参考。

鳜鱼生殖生长调控与良种培育技术研究进展

鳜鱼分布在东亚国家,是我国主要养殖淡水鱼类,具有重要的经济价值。近年来,随着全基因组测序的完成,鳜鱼生殖生长遗传基础被逐步揭示。研究人员在鳜鱼中开发了性别染色体分子标记,实现了性别控制育种;开展了细胞工程育种,获得多倍体鱼;进行生长选育和饲料驯化,培育出了多个鳜鱼优良新品种。本文结合自己研究团队的工作,对鳜鱼生殖生长调控机制和良种培育技术进行了总结整理,并讨论了遗传育种方法的应用现状,以期为鳜鱼乃至经济鱼类产业的发展提供方向和目标性思考。

玉米育种均格式锥体排种器仿真分析试验

针对玉米育种试验过程中出苗率低、现有条播排种器播种不均匀无法满足试验要求等问题,在现有条播排种器基础上进行优化设计;通过在锥体上增加均格的方式来提高排种均匀性,分析了锥体倾斜角度、均格数量和锥体转速对均格式锥体排种器排种性能的影响,并进行仿真试验。试验结果表明:在锥体转速为0.8 rad/s、锥体倾斜角为48.1°、锥体均格数量为30个时,排种性能最优,排种均匀性变异系数降为20.295%;影响排种均匀性的主次因素为锥体均格数量>锥体倾角>锥体转速。田间试验表明:对比无均格锥体排种器,优化后的均格式锥体排种器排种均匀性变异系数降低18.73%,排种器的排种性能显著提升,能够满足小区试验要求。

肉苁蓉种子离散元仿真参数标定

为寻求肉苁蓉种子离散元模型的物料特性参数,采用物理和仿真试验相结合的方法,以不同物性参数组合下肉苁蓉种子休止角为响应值,采用Plackett-Burman试验对参数进行筛选,获取显著性参数,即肉苁蓉种间静摩擦因数、肉苁蓉种间动摩擦因数、肉苁蓉种子-钢板静摩擦因数、肉苁蓉种子-钢板恢复系数。通过Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数回归模型并优化,获取接触参数最优值,即肉苁蓉种间静摩擦因数为0.65、肉苁蓉种间动摩擦因数为0.07、肉苁蓉种子-钢板恢复因数为0.54、肉苁蓉种子-钢板静摩擦因数为0.43。通过仿真与物理试验对比验证,得到二者相对误差为2.05%,表明标定参数可为肉苁蓉种子播种机械仿真提供数据依据。

种芽生物营养强化机的设计与试验

针对营养功能性农产品供给不足和生物营养强化技术装备落后等问题,设计了种芽生物营养强化机。采取提高组分浓度差、压力差,以及透水交变真空等快速催芽技术,解决营养组分向种芽内高效传质问题。经绿豆芽富叶酸营养强化试验和发芽糙米富钙营养强化试验研究,结果表明:种芽生物营养强化机可生产高营养价值农产品,其生产的绿豆芽中叶酸含量可达1.486 mg/kg,发芽糙米中钙含量可达757 mg/kg,营养强化效果良好。

苜蓿小区育种气吸式排种器设计与试验

为提高苜蓿小区育种播种机械化水平,设计了一种苜蓿小区育种气吸式排种器。首先,阐述了排种器的结构和工作原理;接着,对排种器的主要结构参数进行理论计算,并分析排种器充种过程力学特性,找出影响排种效果的关键因素。为得到排种器的最佳性能参数,进行二次回归正交试验设计,以排种盘转速、工作压强、吸种孔数量为试验因素,以合格率、重播率、漏播率为性能指标,采用Design-Expert软件对试验数据进行回归方程分析和响应曲面分析,获得影响试验指标的各试验因素主次关系。研究结果表明:在排种器的最佳参数,排种盘转速24.2 r/min、吸种孔数量36个、工作压强3.7 kPa时,合格率92.81%,重播率3.35%,漏播率3.42%。验证试验表明:该排种器可以实现有效排种,可为后续研究提供理论基础,具有参考价值。

血管化类器官的构建策略

背景:有效促进类器官内部血管发生是目前类器官培养中的焦点问题,作为一种新近发展的生物培养技术,血管化的类器官在研究活体组织的发育、疾病形成的机制、组织替代疗法以及药物筛选等方面,都有很大的研究和应用价值。目的:对近年来类器官血管化的方法或策略进行归纳总结,分析类器官血管化形成机制以及构建策略,以期为更加深入地研究类器官的发生机制和为临床转化提供可靠的思路。方法:检索PubMed及中国知网数据库收录的相关文献。英文检索词为“organoids,Vascularization,Vascular,Vascular development,vessel”,中文检索词为“血管发生,血管生成,类器官,干细胞,血管化,预血管化”,最终纳入77篇文献进行归纳总结。结果与结论:①类器官血管化形成机制涉及3个关键因素,即种子细胞、细胞因子与细胞外基质。种子细胞为血管化类器官提供了关键的细胞来源,细胞因子为类器官内部的血管发生起了重要的信号引导作用,细胞外基质为血管细胞提供了外在的生长环境,促进类器官血管化的发生。②血管化类器官的构建策略包括细胞自我重组、微血管碎片渗入、宿主体内移植以及微流控芯片等。体外诱导多能干细胞向血管内皮祖细胞分化能顺利与邻近组织整合并具有血管生成的潜力,故可利用多能干细胞的自我重组功能构建血管化类器官。微血管碎片保留了其细胞复杂性、天然结构和表型可塑性,更利于模拟天然微血管从而促进类器官的血管化。宿主体内移植是目前类器官实现完整血液灌流的最佳方法,而微流控芯片则为实现类器官体外血液供应提供了解决方案。③类器官的多种构建策略如多类干细胞共分化、信号分子的精准调控、微血管渗入和活体宿主移植等,一定程度上在类器官中引入血管成分,使得类器官在功能和成熟度上更接近相应组织。然而缺乏血流灌注仍然是一个难题,迄今为止,仅宿主体内移植才能在类器官中实现有效的血流灌注,因此类器官在血管化方面仍面临许多挑战。

肝脏类器官在肝脏疾病模型与移植治疗中的应用潜力

背景:肝脏类器官对阐明肝脏疾病的确切病理机制及对肝脏疾病的治疗具有重要的意义。目的:总结目前国内外该领域的基础研究,回顾以往肝脏类器官的构建、疾病建模和移植治疗的重要研究进展,探讨肝脏类器官联合组织工程技术的应用前景。方法:检索PubMed数据库及中国知网数据库收录的相关文献,英文检索词为“liver,organoids,liver diseases”,中文检索词为“肝,类器官,肝脏疾病”,主要检索时限为2018年4月至2024年4月,通过人工阅读排除重复文献等,最终纳入94篇文献进行归纳分析。结果与结论:①肝脏类器官构建的种子细胞主要集中于成体细胞和多能干细胞,通过辅助各种细胞因子参与信号引导作用和细胞外基质提供3D微环境,促进类器官的产生,但是整体成熟度不高,有望通过结合组织工程技术改善这一问题;②体外疾病建模方面主要在简单疾病和单基因遗传病领域研究较多,类器官高度保留患者遗传特性,有望通过结合CRISPR-Cas9基因矫正和其他新兴技术模拟更复杂的肝脏疾病并阐明更深层次的病理机制;③体内移植治疗方面,肝脏类器官能够安全有效的植入,表现出惊人的肝功能替代潜力及组织再生能力,并且还可能通过与其他组织工程材料结合达到治疗目的。

双粒竖直勺盘式花生精量穴播器节本增效优化设计与应用

根据目前新疆地区花生双粒播种需求,针对现有穴播器结构复杂、维修困难及精量穴播合格率低等问题,通过单粒取种、双粒排种的方式,设计了一种双粒竖直勺盘式花生精量穴播器。通过阐述穴播器结构组成及工作原理,清晰阐明了花生从取种到投种整个工作过程,同时对穴播器关键部件取种盘和隔板的结构参数进行了设计。为验证穴播器结构尺寸及性能的可靠性,选取转速、取种窝眼宽度、开口角度为试验因素,以双粒率、漏播率、重播率为试验指标,进行三因素三水平正交试验,并运用Design-Expert软件进行试验分析及参数优化等,得出最优排种组合为转速26.04 r/min、取种窝眼宽度8.8 mm、开口角度52.96°。此时双粒率94.68%、漏播率2.85%、重播率2.47%,符合国家标准。

对辊式油茶果籽壳清选机的设计与试验

针对现有油茶果籽壳清选机清选效果不佳、茶籽损伤率高问题,设计了一种采用齿光辊清选原理的对辊式油茶果籽壳清选机。同时,对油茶籽、壳的物理特性进行了研究,对清选装置辊组排布方式、齿光辊组数、清选关键部件齿辊齿形和直径分别进行了设计,分析了清选状态时油茶壳受力情况。为验证对辊式油茶果籽壳清选机是否达到了预期设计目标,设计了三因素三水平正交试验,选取清选间隙、辊轴转速、喂入量为试验因素,以茶籽破碎率和清选率为评价指标,对清选机进行现场试验。结果表明:清选间隙为3.13 mm、轴辊转速为298.25 r/min、喂入量为1.51 t/h时,对辊式油茶果籽壳清选机获得最佳清选效果,此时茶籽破损率为3.30%,清选率为96.79%。

模糊PID玉米免耕机排种施肥控制方法研究

为了实现免耕机播种量和施肥量的精确控制,基于模糊PID控制,设计了控制系统。首先,建立排种量模型,以排种轴转速为控制量;其次,建立施肥量控制模型,分析排肥轴转速、排肥轴长度和免耕机前进速度对于排肥量误差的影响,选择排肥轴转速为控制量;再次,采用模糊PID控制的方法,对驱动电机进行调速,进而实现对排肥轴和排种轴转速的控制,完成排种量和排肥量的调整;最后,对系统进行测试。测试结果表明:电机转速从0调整到50 r/min的响应时间为0.8 s,施肥量变异系数分布区间为[2.6,4.1]。

交联透明质酸钠凝胶对近距离放射治疗中危及器官的隔离防护作用

背景:交联透明质酸钠凝胶具备良好的力学性能、生物相容性与降解性,可作为肿瘤放射治疗中的隔离防护材料,用于保护危及器官免受多余辐照剂量的损伤。目的:探究交联透明质酸钠凝胶在近距离放射治疗中减少危及器官受照剂量等方面的安全性及有效性。方法:取周龄相同、体质量相近的无特定病原体级昆明小鼠作为实验对象,共16只,采用随机数字表法分为实验组与对照组,每组8只。在实验组小鼠背部皮下植入125Ⅰ放射性粒子,随后环绕放射性粒子周边注射交联透明质酸钠凝胶,在对照组小鼠背部皮下仅植入125Ⅰ放射性粒子。注射完成后,采用螺旋CT扫描测量放射性粒子与表皮的距离,采用辐射剂量仪检测体表辐射剂量;注射后10周内,观察小鼠生长状态及存活率、皮肤放射损伤情况及凝胶存留量。结果与结论:①螺旋CT扫描显示植入的凝胶相对集中,并且使放射性粒子与表皮之间产生有效的间隔距离。实验组小鼠体表辐射剂量明显低于对照组(P<0.01)。②在实验观察期内,两组小鼠均存活,对照组小鼠在实验观察后期出现明显烦躁等不稳定表现,部分实验组小鼠出现类似行为;两组小鼠日摄食量无明显变化,体质量呈现相同的增长趋势。植入放射性粒子后两组小鼠均出现不同程度的放射性皮肤损伤,自注射后第23天开始至实验结束,实验组小鼠皮肤放射损伤评分均低于对照组(P<0.01)。植入后第10周,实验组6只小鼠皮下无明显凝胶残留,2只小鼠皮下存在极少量散在的凝胶状样品。③结果表明,注射交联透明质酸钠凝胶可通过物理占位作用增加125Ⅰ放射性粒子放射靶区和靶外危及器官的间隔空间,有效降低危及器官的受照剂量,对危及器官起到隔离防护作用。

组织工程技术修复颞下颌关节:问题与挑战

背景:颞下颌关节疾病的传统疗法受限于疾病严重程度和个体差异。相比之下,组织工程作为一种新兴治疗方法,可以根据患者具体情况定制个性化治疗方案,减少手术过程中的不确定性,提高治疗效果。目的:综述组织工程修复颞下颌关节的最新研究成果和进展。方法:以“颞下颌关节,组织工程,种子细胞,支架,生长因子,动物模型”为中文检索词,以“temporomandibular joint,tissue engineering,seed cell,scaffold,growth factor,animal model”为英文检索词,分别在PubMed数据库和中国知网进行文献检索,检索时限为各数据库建库时间至2024年3月。通过分析和阅读文献进行筛选,按照排除筛选标准纳入文献,最终纳入57篇文献进行综述。结果与结论:(1)随着生物学、材料学与工程学等技术的发展,颞下颌关节组织工程己取得较大进展,例如种子细胞的筛选、新型支架的开发、生长因子作用机制的探索、多种动物模型的构建等,目前大多数研究尚处于体外实验阶段,动物实验等体内研究尚未大规模开展,组织工程修复颞下颌关节的临床应用还需更多证据支持。(2)尽管颞下颌关节组织工程研究仍存在许多问题和挑战等待解决,依然展现出广阔的临床应用前景,有望在将来成为颞下颌关节疾病出色高效的治疗方式。

基于功能影像学探讨百会治疗失眠的中枢机制

百会为治疗失眠的效穴,临床使用频率高。功能影像学,广义上包括多种成像技术,狭义主要指功能性磁共振成像(fMRI),数据分析方法分为功能分离和功能整合两类,试验设计方案包括任务态(Tb-fMRI)与静息态(Rs-fMRI),静息态因操作简便且能直观反映针刺持续和累积效应而被广泛应用。多项fMRI研究表明,失眠患者在视觉区、感觉运动区、情绪相关脑区等存在局部功能异常,针刺百会单穴或组穴可引起特定脑区如顶叶、额叶、颞叶等的改变,从而改善睡眠。针刺单穴百会主要集中在Rs-fMRI局部一致性(ReHo)、比率低频振幅(fALFF)研究,而针刺百会组穴研究从Rs-fMRI局部一致性(ReHo)、度中心度(DC)、种子连接(FC),以及Tb-fMRI比率低频振幅(fALFF)等方面展开,研究发现不同研究方法和穴位组合下的脑区激活改变存在差异,且针刺百会组穴所调控脑区多于单穴针刺,体现了百会对失眠、认知和情绪的调节作用以及腧穴间的协同作用。然而,针刺百会引起的中枢信号改变复杂,功能影像作为评估失眠的中枢指标虽有潜力,但仍需更规范、深入的研究。

不同成熟期对花椰菜种子活力及相关生理生化指标的影响

花椰菜种子收获时常依据经验进行,易导致采收时期不当,对种子质量造成较大的影响。为研究花椰菜杂交种子成熟期与种子活力的关系,确定适宜的种子收获期,本研究以花椰菜品种瓯松60天为材料,分析了授粉后40、45、50、55、60、65 d不同成熟期种子物理性状、种子活力和抗氧化酶活性等指标变化。结果表明,随着种子成熟期延长,种子含水量、鲜种子千粒重呈降低趋势,种子浸泡液电导率和丙二醛(MDA)含量先降低后趋于稳定,规定水分千粒重、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、发芽率、发芽势、活力指数、苗高、根长先增加后趋于稳定。不同授粉后天数之间比较结果表明,授粉后55、60、65 d,活力指数、苗高和根长差异不显著,但均显著高于50 d;规定水分千粒重、SOD活性、POD活性、MDA含量、电导率在授粉后55 d趋于稳定。回归分析结果表明,活力指数与鲜种子千粒重、种子含水量、MDA含量、电导率显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)线性负相关,与SOD和POD活性极显著线性正相关(P<0.01)。活力指数、SOD活性、POD活性、MDA含量、电导率与种子发育天数符合二项式函数变化:y_(活力指数)=-0.131x2+16.957x-344.480,y_(SOD活性)=-0.020x2+2.668x-10.420,y_(POD活性)=-0.112x2+14.417x-368.610,y_(MDA含量)=0.113x2-13.771x+433.780,y_(电导率)=0.088x2-10.319x+338.680,达显著或极显著水平,可用来预测不同发育天数种子的活力、保护酶清除活性氧自由基能力和细胞膜结构的完整性。综上,授粉后55 d,瓯松60天种子已达可采收程度,发芽率98%,规定水分千粒重4.364 g,种子活力和种子生理也趋于稳定,且对幼苗生长没有影响,还可降低种子易落粒损失风险。本研究结果为花椰菜杂交种子适时采收提供了理论依据。

种子休眠与萌发调控的研究进展

休眠使植物种子能够为萌发安排时间,直到环境条件变得有利于幼苗的存活与生长。种子的休眠特性具有重要的生态适应性意义和显著的农业价值。植物激素脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)是种子休眠与萌发的关键因素,处于休眠状态的成熟种子含有高水平的ABA和低水平的GA;ABA诱导和维持种子休眠,而GA拮抗ABA的作用和促进种子萌发。萌发延迟-1 (DOG1)是种子休眠的主要调控因子,与ABA协同作用延迟萌发。DOG1通过与PP2C ABA过敏感萌发(AHG1/AHG3)结合以增强ABA的信号转导,以及抑制AHG1的作用以增加ABA的敏感性和强加种子休眠。印记基因在受精前后受到表观遗传机制的调控,与种子休眠的建立与释放密切相关。近年来,种子休眠的调控研究取得了显著的进展。本文综述了植物激素ABA和GA对种子休眠与萌发的控制, DOG1调控种子休眠的作用机制,以及种子休眠与萌发的表观遗传调控,并提出了在本领域需要进一步研究的科学问题,以期为深入理解种子休眠与萌发的分子机制、抗穗萌发育种以及促进休眠种子的萌发提供参考。

22个芍药品种种籽功能性成分分析

以22个芍药品种为试验材料,探究其出仁率、出油率以及种籽中籽油、籽粕和种皮中的功能性成分和含量。结果表明,通过超临界流体萃取仪提取芍药籽油,测得参试品种出油率为15.96%~26.62%,平均为22.12%;经气相色谱-质谱联用仪分析表明,参试芍药籽油中的脂肪酸主要为油酸、亚麻酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸等,籽油中的总不饱和脂肪酸超过85%,营养价值和保健功能较高,具有开发利用的潜力;芍药籽油榨取后副产物籽粕中总黄酮、芍药苷和粗蛋白的含量分别为7.78 mg/g、24.85 mg/g和16.92%,种皮中总黄酮和白藜芦醇的含量分别为107.30和3.11 mg/g。综上所述,籽粕和种皮既可作为功能性营养保健品的原料开发利用,也可作为新型高营养饲料使用,表明芍药具有较高的综合利用潜力,能够为相关产业的发展提供重要参考。

气吸式杂交稻单粒排种器研制

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics,Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。

交错凸齿式宽苗带小麦精量排种器设计与试验

针对外槽轮式小麦宽苗带排种器排量不稳定和苗带内种子分布均匀性较差的问题,该研究设计了一种交错凸齿式宽苗带小麦精量排种器。通过连续充种分析和排量计算,确定凸齿高度和凸齿角度是影响排量一致性和排种均匀性的关键参数。应用离散元法对上述关键参数进行中心旋转组合仿真试验,结果表明,对排量一致性、排种均匀性影响显著性程度由大到小的因素分别依次为凸齿角、凸齿高、作业速度,且均具有交互影响。借助响应面分析,得出凸齿高5 mm、凸齿角75°时的排量一致性和排种均匀性较优,平均变异系数分别为2.27%和7.61%。对该参数组合排种器进行样机试制,并进行台架试验,台架试验结果表明,排种一致性和均匀性变异系数与仿真值误差均低于5%,说明仿真优化结果可靠、准确。田间对比试验结果表明,播量120、150和180 kg/hm~2时,交错凸齿式宽苗带小麦精量排种器的播量一致性、纵向播种均匀性和横向播种均匀性变异系数分别较外槽轮式排种器降低0.99、3.01和9.38个百分点,满足小麦宽苗带播种农艺要求。研究结果可为提高排种均匀性的小麦排种装置设计提供参考。

小区播种机锥体投种器分种均匀性的试验研究

为了提高小区播种机锥体分种器分种均匀性和自动化水平,解决传统小区播种机作业时分种不均匀、人工投种作业强度大、投种器水平度难以持续稳定调节等问题,设计了一种基于现有手动调节水平的自动调平投种装置。首先,为确保投种器分种均匀性与作业的稳定性,对投种器的结构进行设计;然后,对种子的落种过程进行理论分析,确定了关键部件结构;最后,利用SPSS25.0软件设计三因素三水平试验,分析了影响投种器分种均匀性的主要因素,结果表明:各因素对投种器分种均匀性影响程度的主次顺序为锥体角度、导种管直径、漏斗口直径。最优参数条件下分种时,投种器分种均匀性较好,能够满足小区播种机投种器分种作业的需求。研究结果可为小区播种机分种均匀性问题的深入研究提供参考。