自然环境中鲜食葡萄快速识别与采摘点自动定位方法

[目的/意义]自然环境中鲜食葡萄的快速识别与精准定位是实现鲜食葡萄机器人自动采摘的先决条件。[方法]本研究基于改进的K-means聚类算法和轮廓分析法提出一种鲜食葡萄采摘点自动定位的方法。首先,采用加权灰度阈值作为聚类算法相似度的判定依据,并以此为基础提出一种自适应调整K值的K-means聚类算法,实现鲜食葡萄的快速有效识别检测;然后,利用提出的轮廓分析法获得果梗轴和采摘点感兴趣区域,利用几何方法实现鲜食葡萄采摘点快速准确定位;最后,利用采集的917张鲜食葡萄图像对本研究提出的算法进行实验验证。[结果和讨论]本研究提出算法定位的鲜食葡萄采摘点与最优采摘点的误差小于12个像素的成功率为90.51%,平均定位时间为0.87 s,实现鲜食葡萄采摘点的快速准确的定位。在篱壁式种植方式与棚架式种植方式下分别进行50次模拟仿真试验,结果表明,篱壁式紫葡萄采摘点定位成功率为86.00%,棚架式紫葡萄识别定位成功率达到92.00%,篱壁式绿葡萄采摘点定位成功率为78.00%,棚架式绿葡萄识别定位成功率为80.00%,整体试验效果较好。[结论]本研究可为鲜食葡萄采摘机器人实现精准采摘葡萄提供技术支撑。

蛋白凝集:STM调控植物干细胞活性的新机制

与动物不同,植物一生都维持着器官发生的能力.植物的茎尖分生组织(shoot apical meristem)不仅具有干细胞,能够维持其自身活性,还能形成茎、叶和花等组织和器官,共同构成植物的地上部分.茎尖分生组织活性如何被精准调控是发育生物学的重要科学问题之一,也是一直以来研究的前沿和热点.植物学家很早就发现了一类调控茎尖分生组织活性的转录因子——KNOX1(class 1 KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX)[1,2].

近10年光合作用领域若干重要研究进展

光合作用是地球上几乎所有生命的能量和物质基础,其应用与农业、能源和环境的可持续发展密切相关。本文主要概述了近10年来光合作用研究在光合膜蛋白结构与光反应机理、光合碳代谢、叶绿体生物发生与发育、光合作用蛋白质量控制、光合色素合成与叶绿体反向信号、光保护与环境适应、光合作用与农业、光合作用与合成生物学和光合产氢与人工光合作用等方向的前沿进展,探讨了未来发展趋势。

樱桃叶片发育过程中光系统活性及对激发压抗性变化的研究

超出碳同化利用能力的过剩光能被称为激发压,会导致光抑制。本研究以‘美早’(‘Tieton’)樱桃(Prunus avium)为实验材料,通过820 nm光吸收和叶绿素荧光技术,探究叶片发育过程中光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)的活性及对激发压抗性的变化规律。PSⅠ、PSⅡ活性随樱桃叶片发育逐渐增加,幼叶PSⅠ活性远低于PSⅡ,表明PSⅡ比PSⅠ发育更早。对樱桃叶片进行持续强光或重复短脉冲光处理,分别诱导PSⅡ、PSⅠ发生光抑制,从而检测PSⅡ和PSⅠ对激发压的抗性。结果表明,随叶片发育,PSⅡ对激发压的抗性逐渐增加然后保持稳定;PSⅠ对激发压的抗性则先下降而后上升。因此,本研究表明在樱桃叶片发育过程中,PSⅠ和PSⅡ活性及对激发压抗性的发育均不是同步的,PSⅠ和PSⅡ的光保护机制可能是相对独立的。樱桃叶片发育过程中PSⅠ对激发压抗性的变化与P700氧化比例(P700+)和质体醌还原程度(F_(s)/F_(m))无关。影响樱桃叶片发育过程中光系统对激发压抗性变化的机制还有待进一步研究。

用合成生物学改善光合作用的强光抗性

在自然界中,光照强度变化幅度很大,植物不可避免地经常遭受高光胁迫,导致植物叶绿体中活性氧损伤叶绿体DNA、破坏类囊体膜结构、降解光系统核心蛋白,从而严重抑制光合作用。如何保护植物的光系统,并使光合作用在高光逆境下高效运行,仍然是一个亟待解决的问题。本文从植物光系统光破坏防御机制、光合作用高光抗性相关的合成生物学研究现状和未来提高光合作用高光抗性合成生物学研究方向等三个方面介绍目前的研究进展,并展望未来优化植物光破坏防御系统的研究重点和方向。