贵州两地野生茶树叶片解剖结构比较及抗逆性分析

为更好地开发和利用贵州省盘州市及三都县的野生茶树种质,以24份野生茶树为材料,比较两地野生茶树叶片形态特征和叶片解剖结构特征共23个叶片性状,并结合隶属函数法分析野生茶树的抗逆性。结果表明,盘州和三都两地的野生茶树,在叶片表观上存在明显区别,盘州野生茶树的叶长、叶宽和叶面积极显著大于三都野生茶树,长宽比则极显著小于三都野生茶树。盘州和三都野生茶树在叶片厚度、栅栏组织厚度、细胞数、主脉厚度、草酸钙晶体密度等16个叶片解剖结构性状上存在显著或极显著差异,相较于三都野生茶树,盘州野生茶树的叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、主脉厚度更厚,栅栏组织细胞排列更紧密,草酸钙晶体密度更大,上(下)表皮细胞厚度更薄。相关性分析显示,23个叶片性状间相关性较强,有43对呈极显著正相关,23对呈显著正相关,17对呈极显著负相关,12对呈显著负相关。聚类分析结果显示,24份野生茶树可分为4类,主脉厚度和维管束短径是主要划分依据。抗性评价结果显示,盘州野生茶树在抗旱性和抗寒性上略优于三都野生茶树。根据平均隶属函数值排序,筛选出SD-20-2、SD-20-3、PZ-05和PZ-09四份综合抗性较优的野生茶树,可作为高抗野生茶树种质选育抗逆性茶树品种。

利用HYSPLIT模型分析茶园假眼小绿叶蝉迁飞扩散行为

【目的】明确假眼小绿叶蝉[Empoasca vitis (G?the)]迁飞扩散行为特征,揭示影响其种群迁飞扩散的关键因素。【方法】利用系留气球悬挂诱虫黄板诱捕不同朝向、不同高度假眼小绿叶蝉,通过HYSPLIT-4气流动力模型和气象数据,分析模拟假眼小绿叶蝉迁飞扩散行为。通过田间虫口调查,结合种群密度与扩散系数分析,明确推动假眼小绿叶蝉种群分布转化的驱动因素。【结果】假眼小绿叶蝉最高飞行高度为8 m,2~8 m高度内,随高度增加,假眼小绿叶蝉数量逐步下降。HYSPLIT-4气流动力模型分析结果表明,假眼小绿叶蝉迁飞轨迹只与迁飞时间有关,高度对其迁飞轨迹与直线扩散距离没有影响。此外,HYSPLIT-4气流动力模型分析结果还表明,假眼小绿叶蝉24 h直线迁飞距离为35.70~178.10 km。种群密度与扩散系数分析表明,假眼小绿叶蝉有聚集分布和随机分布两种分布型,迁飞和扩散是导致两种分布型转化的重要因素。【结论】借助气流,假眼小绿叶蝉可以实现区域性的迁飞。在种群密度驱动下,假眼小绿叶蝉种群分布存在聚集分布和随机分布的转化,也促使假眼小绿叶蝉种群发生田间扩散和区域性迁飞。因此,假眼小绿叶蝉的防控应以主要防治区为中心,向外扩展200 km的范围内开展统防统治。

宜宾4个品种早茶叶可培养内生细菌的比较分析

为了比较宜宾不同品种早茶叶可培养内生细菌群落结构,以种植面积较广的4个早茶品种为材料,采用传统培养方法,分别从其老叶和嫩叶中分离内生细菌,并经16S rDNA序列分析对其进行鉴定.结果表明,从4个品种早茶叶中共分离到内生细菌336株,归类于18个属23个种.从内生细菌数量和多样性来看,黄芽早>福鼎大白>中茶302>中茶108,且均为嫩叶>老叶.微杆菌属Microbacterium和黄单胞菌属Xanthomonas在4个品种早茶叶中均有分布,且都集中或仅存在于嫩叶,其中Microbacterium为绝对优势菌群.各种早茶老叶和嫩叶还有各自的优势菌属短小杆菌属Curtobacterium等或特异性菌种短小芽胞杆菌B. pumilus、磷酸镰孢菌F. phosphorivorans等.说明不同品种早茶叶内生细菌种类组成有明显的相似性,也存在一定的品种或组织专一性.这些内生细菌及其分布规律可能在较大程度上促成了宜宾早茶的高产优质以及各品种早茶的不同品质特征.

江南华南茶树高温热害等级指标及分布特征

利用1961—2022年江南和华南茶区510个气象站的日最高气温数据和历史茶树高温热害灾情数据,采用灾情反演和K-Means聚类分析方法,构建并验证江南和华南茶区茶树高温热害等级指标,分析茶树高温热害时空分布特征。结果表明:江南和华南茶区茶树轻度、中度、重度高温热害指标为连续14 d日最高气温的滑动平均值T14≥34.5℃的持续日数分别为1~17 d、18~38 d和超过38 d,验证样本完全符合的准确率为73.9%,基本符合的准确率为91.3%;江南和华南茶区茶树高温热害总次数呈波动变化,分别在1999年和1997年达到最低值,并在2021年达到最高值;华南茶区相对于江南茶区高温热害次数更多,尤其是轻度茶树高温热害,且近62年华南茶区茶树高温热害次数增加趋势显著。

茶树新品系‘福茗2号’区域试验报告

【目的】选育早生、高产、高香茶树新品种,满足消费需求的多样化。【方法】以‘黄棪’为对照,在福建福安、松溪、福州3个区试点对‘福茗2号’新品系的种植成活率、物候期(一芽一叶、一芽二叶和一芽三叶期)、鲜叶产量、制茶品质、抗性等方面进行为期6年(2016—2021年)的茶树品种区域试验。【结果】‘福茗2号’新品系种植成活率高,达89%以上;物候期比对照早1~2 d;鲜叶产量比对照高5%左右;制乌龙茶品质比对照高出0.5~1.1分;耐寒、耐旱性强,茶炭疽病和茶小绿叶蝉抗性均表现为抗。【结论】‘福茗2号’是一个早生、高产、优质、高抗的乌龙茶新品种,适宜在福建福安、松溪、福州及相似乌龙茶地区种植和推广应用。

茶皂素和博落回生物碱复配对4种病原菌的联合毒力

为了明确博落回生物碱与茶皂素混配对棉花立枯病菌、棉花枯萎病菌、苹果轮纹病菌和柑橘炭疽病菌的联合毒力,采用生长速率法测定了博落回生物碱、茶皂素及其不同配比混剂对4种病菌的毒力,通过交互测定法测定了茶皂素和博落回生物碱的毒性比例和增效系数。结果表明:博落回生物碱与茶皂素复配对棉花枯萎病的联合毒力主要为拮抗或相加作用,博落回生物碱与茶皂素复配对苹果轮纹病的联合毒力主要为相加作用,博落回生物碱与茶皂素质量比为1∶48.7的混剂对棉花立枯病表现为增效作用,增效系数为1.536;博落回生物碱与茶皂素质量比为1∶20.2的混剂对柑橘炭疽病菌表现出较好的增效作用,增效系数为1.537。

间作药用植物下陕南幼龄茶园小气候和土壤环境分析

为研究幼龄茶园中间作药用植物对茶园小气候和土壤状况的影响,以单作茶园为对照,间作元胡、紫云英和菘蓝3种药用植物为处理,测定茶园温湿度、土壤养分含量和土壤酶活性,并进行相关性分析。结果表明:间作药用植物可有效降低茶园空气温度,增加茶园空气湿度,其中菘蓝间作效果最佳;间作茶园土壤元素含量在不同发育时期均有所提高,土壤有效氮在成熟采收期含量高,有效磷在不同发育期含量都高,有效钾在发育中期含量高,且均高于单作茶园,其中菘蓝间作茶园土壤元素含量最高;在发育中期,菘蓝间作茶园的土壤脲酶和蔗糖酶活性显著高于其他间作类型。相关性分析表明土壤脲酶、土壤养分含量呈正相关,土壤蔗糖酶、土壤有效钾呈正相关,过氧化氢酶与土壤pH和有效钾呈正相关。茶园间作药用植物能明显改善幼龄茶园土壤和小气候环境,保障幼龄茶树生长,尽快达到采摘标准,使茶农及时获得收益。

‘南昆山毛叶茶’野生资源调查及其性状研究

广东省南昆山独特的地理环境孕育了珍稀天然无咖啡碱毛叶茶资源。为摸清‘南昆山毛叶茶’野生资源现状并为其保护及利用提供理论参考,对野生‘南昆山毛叶茶’进行了系统调查及性状研究。结果发现,‘南昆山毛叶茶’野生资源主要呈聚集群落形式存在,群落与群落间相距较远。所调查的104份野生毛叶茶资源均属乔木型或小乔木型,树冠较小,分支较为聚拢向上;叶型变异丰富,多属大叶;叶片较厚,栅栏组织排列紧密;新梢嫩芽茸毛密而顺长;绝大部分野生毛叶茶可可碱含量较高,咖啡碱含量较低,非表型儿茶素GCG和C是主导儿茶素组分。

2023年茶树遗传育种研究进展

文章总结概述了2023年度茶树遗传育种领域取得的主要进展,包括茶树育种基础理论的创新研究、茶树育种技术的创新探索、茶树新品种的授权与登记情况。2023年度,茶树的品质成分形成、生物及非生物胁迫响应、生长发育、叶色变异等分子调控机制,仍是育种基础理论研究的热点,获得的创新性成果为培育茶树新品种提供了明确的靶基因资源;茶树泛基因组图谱首次构建成功,进一步揭示了茶树基因组扩张的遗传基础;77个茶树品种授权获得植物新品种权,83个茶树品种通过非主要农作物品种登记,为茶产业稳健发展提供了强有力的支撑。

茶树叶绿体基因组的研究与应用进展

多数植物叶绿体基因组为双链环状DNA,具有保守的四分体结构、非重组、单倍体、单亲遗传、进化速率适中、序列和结构高度保守等特征,可为植物进化等提供有用信息。茶树种质资源丰富,其复杂的起源、进化、分类等方面缺乏有效鉴评,而有碍于对其高效保护与创新利用。目前,叶绿体基因组测序技术快速发展并向三代过渡,33份茶树资源的叶绿体基因组已在NCBI公布,茶树叶绿体基因组基因类型、基因序列特征已被部分揭示,且已应用于茶树资源的分类鉴定、起源进化、白化机制等方面研究,但仍有不少茶树资源的叶绿体基因组未被破译。本文简述了植物叶绿体基因组的起源、遗传方式、基本特征;重点述评了茶树叶绿体基因组测序技术、基因组特征、基因类型、基因序列等最新研究成果;概述了茶树叶绿体基因组应用现状;最后探讨了茶树叶绿体基因组未来的应用与发展方向。

不同黄化茶树种质中咖啡碱合成部位的研究

咖啡碱作为茶树中的主要特征代谢物,是茶叶品质风味形成的重要组分和天然功能性成分。目前,茶树中咖啡碱的功能作用、分布规律、合成途径及关键基因已基本探明,但在亚细胞水平上,咖啡碱的合成部位有待进一步明确。以白鸡冠茶树及其自然杂交后代的不同黄化单株为材料,通过透射电镜对叶片细胞超微结构的观察,发现黄化叶片中叶绿体结构均有不同程度的受损,且与叶片SPAD值及叶色表型紧密相关;通过高效液相色谱法测定咖啡碱含量,发现黄化叶片中仍有大量咖啡碱积累,甚至超过正常绿色叶片。通过咖啡碱合成关键基因CsTCS1表达量测定、原位杂交及亚细胞定位发现,CsTCS1在不同黄化茶树种质叶片中的表达信号强度存在差异,但表达部位基本相同,主要分布在栅栏组织的细胞核和细胞质中;在亚细胞水平上,茶树叶片中咖啡碱的合成部位主要是细胞核和细胞质。

不同虫茶及其植物原料的抗氧化作用效果比较

目的比较研究酸枣叶虫茶、茶叶虫茶及其植物原料的体外抗氧化能力。方法采用高效液相色谱法及分光光度法等方法检测酸枣叶、茶叶、酸枣叶虫茶及茶叶虫茶中多酚、总黄酮、咖啡碱、游离氨基酸及可溶性糖含量,并以自由基的清除能力及铁离子还原力作为抗氧化能力的评价指标。结果茶叶中多酚含量最高,显著高于酸枣叶及两种虫茶(P<0.05);酸枣叶中总黄酮、咖啡碱及可溶性糖的含量最高,均显著高于茶叶及两种虫茶(P<0.05),且酸枣叶虫茶不含咖啡碱;茶叶虫茶的游离氨基酸含量最高,显著高于酸枣叶虫茶及植物原料(P<0.05);在抗氧化能力测定中,茶叶对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基、羟自由基(·OH)、超氧阴离子自由基(superoxide anion radicals,·O_(2)^(-))、2,2’-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐[2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)ammonium salt,ABTS]阳离子自由基的清除能力及铁还原能力最高,均显著高于酸枣叶及两种虫茶(P<0.05),而茶叶虫茶的抗氧化活性最弱。Spearman相关性分析表明,4个样品的DPPH自由基、·OH、·O_(2)^(-)、ABTS阳离子自由基清除能力、铁还原力及抗氧化效能综合指数均与多酚、可溶性糖、游离氨基酸含量的相关系数较高,其与多酚、可溶性糖含量分别呈极显著、显著正相关(P<0.01,P<0.05),与游离氨基酸含量均呈显著负相关(P<0.05)。结论植物原料的抗氧化活性强于虫茶,且酸枣叶虫茶强于茶叶虫茶,多酚、可溶性糖是决定两种虫茶及其植物原料抗氧化活性的重要物质。

转录组测序分析外源水杨酸诱导茶树热激蛋白基因的响应

水杨酸是诱导植物抗性机制中重要的信号分子,外源喷施水杨酸能够调控多种防御相关蛋白质,提升农作物的抗病能力。开展外源水杨酸诱导茶树抗性机制的研究能够挖掘抗病基因,为茶树抗病育种提供分子基础。本研究采集外源喷施水杨酸0 h、6 h、12 h、24 h、48 h的茶树叶片进行转录组测序与分析,结果表明,外源喷施水杨酸6 h、12 h、24 h、48 h时茶树叶片内差异表达基因数量分别为9 360个、3 399个、596个、115个,外源水杨酸处理后各时间点均发生差异表达的基因共604个。KEGG功能富集结果显示,处理后6 h时富集于植物激素信号转导、植物-病原菌互作、核糖体、剪接体和碳代谢通路上的差异表达基因数量分别为95个、73个、121个、94个、154个。差异表达基因中有12个热激因子基因、40个热激蛋白基因和12个WRKY家族转录因子基因上调表达。处理48 h后,无上调表达的热激因子基因,但仍有28个热激蛋白基因上调表达。病程相关蛋白基因在检测阶段均上调表达。外源水杨酸的诱导作用在处理6 h时最为明显,并且引起了大量热激蛋白的响应。本研究结果为开展外源水杨酸诱导茶树抗病机制和茶树抗病分子育种研究提供了参考。

茶树CsMCC1和CsMCC2基因的克隆及表达特征性分析

组蛋白乙酰化修饰由组蛋白乙酰化酶(histone acetyltransferases,HATs)和脱乙酰化酶(histone deacetylase,HDACs)共同催化完成,是重要的表观遗传调控方式之一,在植物生长发育、逆境胁迫响应和激素响应的调控过程中均具有重要意义,但对茶树(Camellia sinensis)组蛋白乙酰化修饰的研究还比较少。本研究从‘福鼎大白茶’茶树中克隆获得了2个HATs家族的MCC(MEIOTIC CONTROL OF CROSSOVERS)基因:CsMCC1和CsMCC2,通过生物信息学分析、实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitative PCR,qRT-PCR)和亚细胞定位试验对其功能进行解析。结果显示,CsMCC1和CsMCC2基因分别位于茶树1号和7号染色体,分别编码257 aa和269 aa,均属于碱性不稳定亲水性蛋白,与拟南芥AtMCC1具有高度相似的基因结构和蛋白空间结构。系统进化树和保守结构域分析表明,CsMCC蛋白与葡萄、番茄的同源蛋白有较近的亲缘关系,MCC蛋白序列高度保守,均含有GNAT保守结构,属于HAT蛋白的GNAT(GCN5-related N-terminal acetyltransferases)亚家族。拟南芥原生质体亚细胞定位结果显示,CsMCC1和CsMCC2蛋白均定位于细胞质膜。启动子分析显示,在CsMCC1和CsMCC2基因启动子中包含多个与胁迫、光和植物激素调节响应相关的元件。转录组数据和表达分析发现,CsMCC1基因在叶、花和根发育早期的表达量明显高于后期;CsMCC2基因在茶树根部有最高表达,并在根部发育的较长阶段均有较高水平的表达量;2个CsMCC基因均能够被多种非生物胁迫(干旱、盐和冷)和外源激素(MeJA、GA3和IAA)诱导表达。蛋白相互作用预测分析显示,CsMCC蛋白与多个乙酰化转移酶相关蛋白具有关联性。综上所述,CsMCC1和CsMCC2基因具有通过组蛋白乙酰化修饰作用广泛参与茶树的生长发育和环境响应过程的潜能,可为进一步研究CsMCC基因在茶树中的功能提供理论参考。

茶树STOP基因家族的鉴定及表达模式分析

STOP(Sensitive to proton rhizotoxicity)是一类C_(2)H_(2)型锌指结构转录因子,在植物多种胁迫耐受机制中发挥重要调控作用。基于茶树(Camellia sinensis)全基因组数据共鉴定出6个STOP家族基因,并运用生物信息学和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)等方法对其进行分析。结果表明,6个CsSTOPs基因编码376~505个氨基酸,蛋白质分子量为42.17~56.36 kDa,理论等电点为5.53~8.85,均为不稳定蛋白;蛋白质保守结构域分析发现,它们均含zf-C_(2)H_(2)保守结构域;系统进化分析显示,茶树的STOP基因与拟南芥、甜橙、烟草的同源性较高;启动子顺式作用元件分析发现,CsSTOPs具有许多与生长发育、激素响应及非生物胁迫相关的作用元件;茶树各器官的转录组数据分析结果表明,CsSTOP1在根、果实、成熟叶片中的表达量较高,CsSTOP2在幼嫩叶片中的表达量较高,CsSTOP3在老叶中的表达量较高,而Cs STOP4和Cs STOP5在各个器官中的表达都较低。CsSTOPs基因能够被PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫、茉莉酸甲酯胁迫和冷胁迫处理诱导表达,说明CsSTOPs基因参与调控茶树生长发育和响应非生物胁迫过程。qRT-PCR检测发现,CsSTOPs、CsGS1s和CsGDHs基因在高NH_(4)^(+)浓度处理(4.5 mmol·L^(-1))的峨眉问春茶树叶和根中的表达量均高于对照处理(CK),尤其是叶中CsSTOPs、CsGS1.1、CsGS1.3和CsGDH2在高NH_(4)^(+)浓度处理下的表达量显著高于对照。研究结果初步解析了CsSTOPs的基本特征和功能,发现CsSTOPs可响应高NH_(4)^(+)浓度处理,可能与CsGS1s和CsGDHs协同调控茶树适应高NH_(4)^(+)环境的过程。

不同茶树品种寿眉白茶品质分析

为探究不同茶树品种寿眉白茶品质及其物质基础。本研究以福安大白茶(FA)、福鼎大毫茶(FD)、梅占(MZ)和凤庆大叶种(FQ)所制寿眉白茶为原料,采用感官审评、高效液相色谱(High performance liquid chromatography,HPLC)、顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用(Headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)分析寿眉白茶品质,并结合正交偏最小二乘判别分析(Orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)及其置换检验,并基于变量投影重要性分析(Variable importance in projection,VIP)值和P值筛选标志差异性化合物。结果表明,4个茶树品种加工的白茶的感官评价和理化结果均存在差异,其中4个茶树品种的寿眉白茶在感官品质上均具有较好的感官品质且各具特色。不同的寿眉白茶的水浸出物为45.48%~46.89%,茶多酚为16.79%~19.96%,咖啡碱为41.34~56.61 mg/g,茶黄素总量为3.31~8.22 mg/g,儿茶素总量为143.90~165.62 mg/g,非酯型儿茶素含量为21.55~36.01 mg/g,酯型儿茶素含量为114.14~134.16 mg/g,游离氨基酸总量为30.35~38.31 mg/g,不同茶样在非挥发性化合物的含量上存在差异。4个茶样共检测出57种挥发性化合物,其总量范围在121.63~203.43μg/g,其中醇类和醛类化合物占比最多。不同的茶样在挥发性化合物的香气类型、种类及含量上存在较大差异。基于4个茶样的93个化合物建立的正交偏最小二乘法判别分析可实现对茶样的有效区分,并筛选出56种影响其品质的标志差异性化合物(VIP值>1且P<0.05)。综上所述,不同茶树品种对寿眉白茶品质特征存在影响。本研究结果可为4种寿眉白茶的品质调控提供数据支撑。

湖北巴东县野生茶树种质资源遗传多样性及种群结构亲缘关系分析

野生茶树种质资源具有较高的遗传多样性,是开展茶树品种选育的优质基因库。收集了来自湖北省巴东县的26份野生茶树资源,利用简单重复序列(Simple sequence repeat,SSR)分子标记并结合对照栽培型茶树品种对野生茶树资源的遗传多样性及种群结构等进行分析。结果如下:(1)16对引物在供试材料中共扩增得到82个等位位点,每对引物扩增所得的等位基因范围为3~8个,平均检测出等位位点5.12个,有效位点数量3.65个,香农多样性指数平均值1.378。(2)从16对引物中筛选出6个核心引物位点,可对26份野生茶树进行有效检测并鉴别。(3)UPGMA进化树将48份材料分为7个类别,野生茶树与栽培型茶树能通过SSR标记进行有效划分;进一步种群遗传结构分析发现26份野生茶树可分为2个亚群。(4)依据生化成分含量,筛选得出2份高EGCG含量的茶树种质资源及2份适制红茶的茶树种质资源。研究结果显示,巴东野生茶树多样性丰富,种群内部遗传变异高,为进一步保护、开发和利用巴东野生茶树种质资源奠定了基础。

氟处理下茶树根系的组织细胞形态差异及蜡质合成相关基因WSD1的表达分析

茶树是一种氟含量较高的植物,具有聚氟性。基于扫描电镜技术,探究不同质量浓度(10 mg·L^(-1)和50 mg·L^(-1))及不同时间(1 d和16 d)氟处理下,氟高富集茶树品种黄棪和氟低富集茶树品种佛手根系吸收富集氟的特性差异,并对前期转录组数据筛选出氟处理下茶树蜡质合成的差异基因WSD1进行分析。结果显示,50 mg·L^(-1)氟处理后,黄棪根部表皮细胞表面覆盖的蜡质稍有增多,细胞排列较为疏松,而佛手根部表皮细胞界限模糊,覆盖蜡质明显增多,细胞壁出现扭曲断裂等氟不耐受症状。蜡质合成相关基因WSD1荧光定量结果显示,WSD1经外源氟处理后,其对茶树根部的蜡质有较为明显的上调作用;WSD1蛋白互作网络预测结果及相关性分析显示,WSD1受CSS0041298、CSS0012327及CSS0049082的负调控。本研究从茶树与蜡质合成互作角度探究茶树缓解氟胁迫的响应机制,为深入探究茶树氟吸收调控和耐氟茶树品种的选育提供科学依据。

温度对茶树柿广翅蜡蝉越冬卵发育的影响

为了研究温度对茶树柿广翅蜡蝉越冬卵发育的影响,设置13、16、19、22、25℃和28℃不同恒温和室外自然变温(日均温度波动范围8.87~26.40℃,日均温度平均值16.89℃)处理茶树柿广翅蜡蝉越冬卵,监测其发育历期和孵化情况。结果表明,在上述6个不同恒温条件下,柿广翅蜡蝉越冬卵的发育历期分别为62.28、28.58、13.51、10.11、10.33 d和7.07 d,随着温度的升高,越冬卵发育历期逐渐缩短,温度与柿广翅蜡蝉越冬卵的发育速率关系满足方程:y=-0.086+0.008x,得出越冬卵发育起点温度为10.80℃,有效积温为125 d·℃。在自然变温条件下,发现越冬卵从4月10日开始孵化,到5月5日累计孵化率达到73.37%,揭示了茶树柿广翅蜡蝉越冬卵在这段时间范围内陆续孵化出1龄若虫。本研究对信阳茶区茶树柿广翅蜡蝉若虫发生期的预测预报及其防控策略的制定具有重要的指导意义。

基于深度学习、小波变换和可见光谱的茶树冻害程度评估

茶树冻害鉴定是评价茶树抗逆性、指导茶园越冬管理的基础。茶树冻害鉴定的传统方法主要通过人工观察茶树叶片的冻害数量和冻害程度,存在准确率低,效率低,主观性强等缺点。提出一种基于深度学习、小波变换和可见光谱的茶树冻害程度评估框架。首先,采集了1 000张茶树受冻后的树冠图像,并且按照4∶1分为训练集和测试集,并对训练集图像的冻害叶片进行标注。其次,采用Faster R-CNN网络对茶树的冻害叶片进行识别提取,并且分别选择了AlexNet、 VGG19和ResNet50三种特征提取器,选择鲁棒性最高的特征提取器作为主干网络。然后,将提取到的茶树冻害叶片图像进行小波变换增强处理,从而得到了一张低频率和三张高频率的图像。将小波变换处理后的图像和未经小波变换处理的图像分别输入到VGG16、 SVM、 AlexNet、 ResNet50等网络对冻害叶片进行分级,比较四种网络的分类性能。根据冻害叶片的数量、冻害叶片的程度,不同冻害程度叶片的权重系数,对茶树受冻程度打分,从而对茶树整体的冻害程度进行评估。结果表明:(1)基于ResNet50的Faster R-CNN模型提取茶树冻害叶片的性能最好,其查准率为93.33%,查全率为92.57%,高于VGG19和AlexNet作为主干网络的识别性能,可以确保大多数的冻害叶片都能被提取出来,并为叶片的冻害程度进一步分级提供基础。(2)VGG16模型分类不同冻害程度的叶片的整体准确率为89%,高于其他模型(SVM、 AlexNet、 ResNet50)的整体分类准确率,表明VGG16模型具有较高的鲁棒性。(3)小波变换处理后的冻害叶片图像与未经小波变换处理后的冻害叶片相比较,能提升模型的整体分类准确率2%~6%。说明小波变换增强技术可以提高网络的准确率。因此,本实验框架可以准确和高效地将茶树冻害叶片进行分级,对于茶园冻害程度的评估具有重要价值,为北方茶园的越冬防护提供技术支撑。