广西大学植物科学国家级实验教学示范中心的建设与实践

新农科建设旨在培养一批适应和引领新技术、新产业发展需要的创新型农业科技人才。作为人才实验实践能力培养的重要教学基地,国家级实验教学示范中心发挥了关键作用。为了提升新农科建设内涵,培养符合现代农业的创新型人才,广西大学植物科学国家级实验教学示范中心以多种方式交叉融合为指引,推行目标导向(outcome based education,OBE)理念,打造五个平台,建立两个基地,构建三层次实验实践教学体系,建设一支高水平实验教师队伍,在人才培养质量、教学改革理论成果和一流课程建设等方面取得了明显的成效。

新农科背景下基于AI昆虫识别软件的实验教学改革

从昆虫智能识别入手开展新农科背景下昆虫学的实验教学改革和实践。软件由昆虫图片上传、模型训练、目标检测以及导出结果4个模块组成。完成目标检测的图片根据需要保存。AI昆虫识别软件的开发过程在Visual Studio Code环境下进行,采用Python语言进行编程,实现对拍摄图片的高效率、高精度检测。最后拟通过学生本科实验教学环节,开放成为农科学生进行昆虫识别鉴定的实践工具,极大激发农科学生的上课激情,同时也有助于在新农科背景下培养农科类学生的现代农业创新思维。

新农科背景下植物保护专业生物统计学课程实践教学改革

作为改革的重要课程之一的生物统计学是植物保护专业、农学专业和园艺专业的学类核心课,主要培养学生正确选择和应用统计方法解决科学研究中遇到的问题,培养学生独立解决问题的能力以及科学素养,为后续毕业设计及科研工作打好基础。针对新农科背景下农科类专业生物统计学课程的教学现状进行调查研究,发现该课程存在教学手段单一,课程内容枯燥,学生缺乏学习兴趣,偏重理论学习和计算过程,缺乏解决问题为导向的实践训练,统计软件使用能力弱,教学与实际应用脱节问题,无论教学资源还是教学手段都很难满足“新农科”建设对于人才培养的需求。针对生物统计学课程教学过程中面临的急须解决的问题,构建“翻转课堂+虚拟仿真实践”的教学模式,从改革教学模式和教学方式、调整和优化教学内容等方面进行探索,以培养学生严格、严谨的统计学思维,提高学生的创新思维能力和解决实际科研问题的综合能力。

全面推进乡村振兴背景下智慧农业课程教学改革与实践

针对全面推进乡村振兴对新农科实用型复合型创新型人才培养的要求,进行多学科交叉,对农科类本科生开设智慧农业课程。但是该课程面临两大挑战,一是农科类学生信息化基础薄弱,二是农业领域的信息化需求和问题梳理难度大。因此,智慧农业课程的教学改革以理论和实践相结合、线上线下相结合、校内校外相结合,突出整体结构、关键要素、实践案例和课程思政,帮助学生建立用大数据及互联网思维重塑传统农业的技术路径,设置面向“互联网+”大赛和创新创业大赛的智慧农业专题实践,加大研究性教学内容设计,同时强化学生的“大国三农”情怀、责任担当、科学精神、创新精神和个人素养等,培养服务乡村振兴和建设数字乡村的实用型、复合型、创新型技术人才,助力数字乡村发展。

植物保护专业研究生分子生物学研究技术课程教学探索

分子生物学研究技术是广西大学植物保护专业硕士研究生的专业学位课程。分析了植保专业研究生掌握分子生物学知识的现状,在此基础上阐明该课程的体系、教学方法及成绩评价体系,并指出课程教学过程中存在的问题及其对策,为推进和提高研究生分子生物学研究技术课程的教学水平提供借鉴。

叶面喷施钼肥对贺州植烟区烤烟产质量的影响

为探究叶面喷施钼肥对烤烟产质量的影响,在广西贺州富川县开展大田试验,在烤烟生长期设置叶面喷施3个不同次数的0.06%钼肥处理和1个对照(喷施清水)。结果表明,与对照相比,叶面喷施钼肥可以显著提高烤后烟叶产量和产值,增产率为19.61%~22.75%,增收率为29.64%~31.28%。叶面喷施钼肥显著提高烤后烟叶总氮含量,并达到最优值范围,改善烤后烟叶化学成分。叶面喷施3次钼肥处理的烟叶产量最高,喷施2次处理的烟叶产值最高,且二者的化学成分协调性均较好。叶面喷施钼肥可以显著增加烤烟烟叶的钼含量,较对照增加了19.51~25.21 mg·kg^(-1)。

伴生不同作物对主栽番茄植株根系内生微生物群落结构的影响

为为解决番茄连作障碍、构建番茄可持续发展的生态栽培技术体系,设置番茄伴生生菜(A)、苋菜(B)、菜心(C)、葱(D)、薄荷(E)以及番茄单作(F)处理,在相同环境条件下进行同样栽培管理,利用Illumina MiSeq高通量测序平台,分析不同作物伴生及番茄单作处理下根系内生微生物多样性与群落组成。结果显示:伴生及单作番茄植株根系共有的排名前5的优势细菌属为链霉菌属(Streptomyces)、Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia、德沃斯氏菌属(Devosia)、类诺卡氏菌属(Nocardioides)、马赛菌属(Massilia);番茄伴生生菜(A)特有的优势内生细菌属为新草小螺菌属(Noviherbaspirillum),番茄伴生苋菜(B)特有的优势内生细菌属为游动放线菌属(Actinoplanes);番茄伴生葱(D)特有的优势内生细菌属为爬管菌属(Herpetosiphon),番茄伴生薄荷(E)特有的优势内生细菌属为微杆菌属(Microbacterium),番茄单作(F)特有的优势内生细菌属包括芽孢杆菌属(Bacillus)、栖大理石菌属(Marmoricola)和糖霉菌属(Glycomyces);伴生及单作处理番茄共有的优势真菌属为油壶菌属(Olpidium)、unclassified_o_Sordariales、unclassified_p_Ascomycota,番茄伴生生菜(A)特有的优势内生真菌属为Immersiella,番茄伴生苋菜(B)特有的优势内生真菌包括念珠菌属(Candida)、unclassified_c_Agaricomycetes和Phialemonium,番茄伴生菜心(C)特有的优势内生真菌包括Rhizophagus、Plectosphaer⁃ella、Geminibasidium,番茄伴生葱(D)特有的优势内生真菌包括unclassified_p_Chytridiomycota、unclassified_f_Ceratobasidiaceae、Ceratorhiza、unclassified_o_Boletales、unclassified_p_Basidiomycota,番茄单作(F)特有的优势内生真菌属为赤霉属(Gibberella)。结果表明,与番茄单作相比,番茄伴生不同作物使主栽番茄根系优势内生细菌和内生真菌属组成发生了变化,伴生条件下主栽番茄根系均富集了特异的优势内生细菌和真菌门、属。伴生富集的特异优势内生细菌或真菌门、属组成具有提升主栽番茄植株抵御环境生物或非生物胁迫的潜力。

贺州市植烟区叶面喷施硼肥提高烤烟产量和质量

为探究叶面喷施硼肥对烤烟产质量的影响,在贺州市富川县开展田间试验,共设置3个处理和1个对照,研究不同硼肥喷施次数对烤烟产量产值和化学成分的影响。结果表明,叶面喷施0.06%的硼肥2~3次(T2、T3)的烤烟烟叶产量和产值高于对照;T3的烤烟烟叶产量最高、产值最大,显著增产24.36%和增收33.83%。叶面喷施硼肥可以提高烤烟烟叶总氮含量且使其更趋于最适值,降低糖碱比,协调烟叶化学成分;T1的烤烟烟叶化学成分协调性最好,T3次之;叶面喷施硼肥可以显著提高烤烟烟叶的硼含量。叶面喷施硼肥有助于提高烤烟烟叶产量产值和协调烟叶化学成分。

385份甘蔗种质资源的表型评价

【目的】对比385份甘蔗种质资源的表型性状特征,为挖掘和利用广西蔗区的优良甘蔗种质资源及选育适应性强的甘蔗品种提供参考依据。【方法】在田间以桶栽方式种植385份来源于我国广西、广东、云南和台湾地区及美国的甘蔗种质资源,在甘蔗成熟期早期对有效茎数、茎径、叶长、叶宽和锤度等5个重要表型性状进行测量、差异分析及相关分析,综合评价其表型性状表现,筛选出适应性强的优良甘蔗种质资源。【结果】不同地区来源的甘蔗种质在5个表型性状上表现出较大差异,具有丰富的遗传多样性。表型演进趋势分析结果表明,我国广东和云南及美国甘蔗种质的锤度整体呈上升趋势,在世代4或世代5达到最高值;我国广西和云南及美国甘蔗种质的叶长都出现不同幅度的增加。相关分析表明,叶长与锤度、有效茎数呈显著正相关(P<0.05,下同),而与茎径呈极显著正相关(P<0.01,下同);叶宽与叶长呈显著正相关,而与茎径呈极显著正相关;锤度与有效茎数呈极显著正相关,但与茎径呈显著负相关。根据欧式距离进行聚类分析,将365份甘蔗种质材料分为11个类群,其中,桂糖23号、桂糖32号、桂糖37号、桂糖44号等14份甘蔗种质被划分为第Ⅴ类群,在锤度、茎径和有效茎数等表型性状上的综合表现远优于其他类群。【结论】供试的385种甘蔗种质具有较为丰富的遗传基础,叶片性状和产糖量构成因素之间呈显著或极显著相关,产糖量构成因素之间存在相互制约的关系。共筛选出14份早熟甘蔗种质,包括桂糖23号、桂糖32号、桂糖37号、桂糖44号等。

广西平果莲雾炭疽病病原菌鉴定

采用形态学特征观察和多基因系统进化分析进行病原种类鉴定。结果表明:病原菌在PSA培养基上初生菌丝为白色,逐渐转变成墨绿色至灰黑色,孢子堆为橘红色,分生孢子为单细胞,无色透明,长椭圆形,8.5~17.5μm×3.5~4.5μm,有的含有1~2个油球,萌发产生附着胞;病原菌的ITS序列与果生刺盘孢菌(Colletotrichum fructicola)相似性最高,达99.7%;基于ACT、ITS、CHS-1、GPDH和TUB2基因序列构建的多基因联合系统进化结果显示,病原菌与果生刺盘孢菌的不同分离物聚集在同一个分支上,结合其形态学特征将病原菌鉴定为果生刺盘孢菌。

广西热区晚稻田稗草种类及其分布特点

【目的】明确广西热区晚稻田发生危害的稗草种类及其地域分布特点,为广西稗草的防控及稗草生物学、生态学研究提供基础数据和参考。【方法】以稻田稗草为对象,于2019年10月和2020年10月采用五点取样法对处于热带季风气候区的南宁、北海、钦州、梧州、贵港、玉林、百色和崇左市晚稻田进行田间调查及采样,共112个调查点672个小区田块;采用七级目测法调查每个样点的稻田稗草发生情况;运用Levins方法中的Shannon-Wiener生态位宽度及Pianka生态位重叠值分析稻田稗草的生态位动态。【结果】广西热区晚稻田主要有孔雀稗、硬稃稗、长芒稗、西来稗、光头稗、稗、无芒稗、短芒稗和细叶旱稗等9种稗草,其中无芒稗的发生频度最大,为98.21%,其次为西来稗,发生频度为93.75%,长芒稗、硬稃稗和光头稗的发生频度较小,均低于40.00%;百色、钦州和梧州以无芒稗为优势种,北海、崇左、贵港、南宁和玉林等以西来稗为优势种;9种稗草中,以无芒稗的生态位宽度最大,为2.847,其次是西来稗,生态位宽度为2.614;稗与孔雀稗为最大生态位重叠值物种对,光头稗与硬稃稗为最小生态位重叠值物种对,光头稗与其他物种的生态位重叠值普遍较低。【结论】广西热区晚稻田稗草种类丰富,且不同区域稻田的优势稗草种类不同。生产中应针对不同种类稗草采取针性防控措施。

广西三江县稻田养鱼产业发展现状及对策分析

通过查阅文献资料,结合实地调查数据,阐述了广西三江县稻田养鱼产业发展的现状以及存在的生产缺乏标准,产品质量参差不齐;产品结构单一,品牌效应不足;群众缺乏引导,产业化程度低;基础设施不完善,自然灾害频发等问题。并结合前人研究成果和实践经验,提出了坚持绿色发展,制定严格标准;进行产品加工和包装,打响产业品牌;加强政府引导和产业化建设;创新生产模式,改善基础设施等建议和对策,为三江县稻田养鱼产业的发展提供理论参考。

增施镁肥对富川烟区烤烟养分吸收及产质量的影响

以K326为供试烤烟品种,以中量元素水溶肥(含镁9%)为供试镁肥,在土壤有效钾镁比值和有效钙镁比值均偏高的富川烟区开展肥效试验,探索增施镁肥(67.50、135.15、270.30 kg/hm^(2))对平衡烟叶营养元素和提高烤烟产质量的效果。结果表明:增施镁肥能够显著提高烤烟的产量与产值,显著提升上部、中部、下部烟叶的镁含量;高水平镁处理(270.30 kg/hm^(2))显著提高了上部烟叶、中部烟叶的氮含量;施镁水平与烟叶磷和钙含量呈负相关关系,增施镁肥显著降低了上部、中部烟叶中的钾含量;与不施镁肥相比,增施镁肥显著降低了烟叶的钾镁比和钙镁比,虽然该植烟区仍处于缺镁状态,但是在一定程度上缓解了烤烟缺镁的严重程度;增施67.50 kg/hm^(2)镁肥的处理提高了烤烟中烟碱、粗蛋白质、总糖、总氮的含量,烟叶品质较佳。因此,综合烤烟经济性状、养分吸收及烟叶产质量考虑,在富川植烟区施用67.50~135.15 kg/hm^(2)的镁肥较为适宜。

花生铝响应类受体蛋白激酶AhPRK4的原核表达分析

花粉类受体蛋白激酶(pollen receptor-like protein kinase,PRK)是一类富含LRR结构域的类受体蛋白激酶,不仅在花粉发育和植物受精中发挥作用,也在胁迫响应中发挥作用。基于对前期花生根尖铝胁迫转录组数据的分析,我们发现了在转录水平响应铝胁迫的花粉类受体蛋白激酶基因AhPRK 4,为探究AhPRK 4在花生铝胁迫中的功能,该文进一步分析了铝胁迫处理下AhPRK 4在花生耐铝品种‘99-1507’和铝敏感品种‘中花2号’(‘ZH2’)根尖中的转录变化,通过序列分析、进化树构建等分析了AhPRK4蛋白的结构特点和亲缘关系,克隆了AhPRK 4的胞内域序列(AhPRK4-CD),并通过原核表达和体外磷酸化体系分析了AhPRK4-CD的自磷酸化活性。结果表明:(1)不同铝处理时间及不同铝浓度处理后,AhPRK 4的转录水平上调,显著响应铝处理,是铝诱导基因;(2)AhPRK4含有673个氨基酸,属于LRR-III蛋白激酶家族成员,具跨膜域和信号肽,且预测具有磷酸化活性位点;(3)体外诱导表达出约71 kD的可溶性蛋白(GST-AhPRK4-CD),经凝胶亲和层析纯化,得到基于蛋白印迹实验(Western Blot)验证正确的重组蛋白,重组蛋白可发生磷酸化修饰,但无明显的自磷酸化现象。综上认为,AhPRK 4是一个铝胁迫应答基因,参与花生铝胁迫早期应答机制,且能发生磷酸化修饰。

利用离子组学和代谢组学研究硒肥对烤烟元素及化学成分的影响

【目的】探究不同外源硒肥在不同施肥方式下对富硒烤烟元素及化学活性成分含量的影响。【方法】以云烟87为供试材料,设置不施用外源硒(CK)、根际施用纳米硒(S1)、叶面喷施纳米硒33.75 g/hm^(2)(S2)和叶面喷施纳米硒67.50 g/hm^(2)(S3)处理,利用电感耦合等离子体质谱仪、电感耦合发射光谱仪和超高效液相色谱仪—四级杆飞行时间质谱联用仪研究烤烟的组学差异。【结果】4组烤烟的元素分布存在明显差异,主要做出贡献的元素是S、Mg、Mn、Al、P和Na等。4组烤烟的代谢组学也有明显差异,鉴定出29种差异代谢物,其中植物甾醇及其衍生物4种,酚类化合物9种,氨基酸类化合物7种,醛类化合物3种及其他物质6种。叶面喷硒肥对烤烟元素及化学活性成分的影响大于根际施硒肥。【结论】研究结果为富硒烤烟元素及化学活性成分吸收与积累的机制研究提供了参考。

平衡施肥对苋菜根际土壤肥力与微生物群落结构的影响

【目的】探究平衡施肥对苋菜根际土壤肥力与微生物群落结构的影响,为塑造肥沃的苋菜根际土壤微环境及构建高产优质苋菜生产技术体系提供参考依据。【方法】基于传统和高通量测序技术,分析不施肥(空白对照,CK)、缺钾施肥(NP)、缺氮施肥(PK)、缺磷施肥(NK)和平衡施肥[氮磷钾(NPK)肥施用量分别为188.0、53.0和50.0 kg/hm^(2)]处理条件下苋菜根际的土壤肥力和微生物群落结构变化情况。【结果】施用不同配比的N、P、K肥均可明显提高苋菜根际土壤中β-葡糖苷酶、氨肽酶和磷酸酶活性;与NPK处理相比,非平衡施肥处理苋菜根际土壤的微生物生物量碳(C)、N和P含量总体上偏低;各施肥处理均有助于增加苋菜根际土壤细菌多样性和丰富度,但仅NPK处理可提高苋菜根际土壤的真菌多样性和丰富度。在细菌门分类水平,各施肥处理苋菜根际土壤优势细菌门中变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、Patescibacteria、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和Myxococcota细菌的丰度占比增加,放线菌门(Actinobacteriota)和绿弯菌门(Chloroflexi)细菌的丰度占比减少;在细菌属分类水平,施肥处理不仅可明显改变苋菜根际细菌属分类水平的丰度占比,还可富集一些特有的优势细菌属[unclassified_o_Saccharimonadales、norank_f_LWQ8和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)]。在真菌门分类水平,子囊菌门(Ascomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和unclassified_k_Fungi是所有施肥处理根际土壤中共有的优势真菌;在真菌属分类水平,Plectosphaerella、unclassified_f_Chytridiaceae、Gibellulopsis、单胞瓶霉属(Phialemonium)、被孢霉菌属(Mortierella)、unclassified_k_Fungi和漆斑菌属(Myrothecium)真菌是不同施肥处理根际土壤中丰度占比排在前10位且CK土壤中缺失的优势真菌属。【结论】施用不同配比的N、P、K肥均有助于提高苋菜根际土壤肥力并营造健康的土壤环境,其中平衡施肥(N、P、K肥施用量分别为188.0、53.0和50.0 kg/hm^(2))的效果最明显,能提高苋菜根际土壤细菌和真菌的丰富度和多样性,改善苋菜根际土壤微环境,可在苋菜生产中推广应用。

甘蔗CesA7基因的生物信息学分析及功能预测

纤维素是植物根系的主要成分之一,在植物抗倒伏中起到关键作用。CesA7是控制纤维素合成的重要基因,在甘蔗中的功能未知。以水稻OsCesA7基因为参考序列,在甘蔗割手密(Saccharumspontaneum)、甘蔗杂交栽培品种(Saccharum spp.hybrid)、甘蔗热带种(S.officinarum)3个基因组中进行同源分析及功能预测。基于该基因及其同源基因的进化分析显示杂交栽培品种的CesA7基因和热带种的CesA7基因更为接近,禾本科植物有明显的聚类,但不能区分草本植物和木本植物。甘蔗CesA7基因的启动子区域含有大量的光反应和茉莉酸甲酯元件,说明该基因可能参与植株的光形态建成和甘蔗抗逆反应。启动子和蛋白互作预测表明CesA7基因与MYB转录因子存在互作,说明其在作物生长发育和胁迫响应中起到一定作用。此外,水稻和高粱中CesA蛋白的功能预测显示,其参与调控了纤维素合成和木质素降解过程。通过对7个甘蔗及其近缘属代表种质的苗期根和叶的转录组数据分析,发现CesA7基因在根中表达量远高于叶,推测该基因参与调控甘蔗根系的发育。在甘蔗及近缘属不同种质中对该基因进行SNP变异检测,发现在割手密中核苷酸多态性最高。外显子区域的核苷酸多态性明显高于内含子区域,在基因第4个外显子(2000 bp左右)区域的多态性最高,推测在该位点可能经受平衡选择造成不同等位基因的功能分化。借助多序列比对结合重测序数据分析,本研究挖掘了2个可区分割手密和热带种的潜在分子标记。该研究结果对进一步研究和利用CesA7基因改良甘蔗品种提供理论指导。

基于互联网加智慧农业的农科人才培养模式探究

针对农科人才培养缺乏现代科技技术,以及工科人才培养缺乏行业应用的问题,发挥我校多学科协同发展的优势,开展了农工融合创新的教学研究。由计算机与电子信息学院、农学院和农牧发展研究院一线骨干成员,以及学校柔性引进的智慧农业国家级外聘专家组建学科交叉的师资队伍,产学结合,科教协同,形成了人才培养的长效机制;打造了智慧农业的实践教学体系,涵盖了自动化设备、精细化控制、智能化管理等模块,改善了农科专业的实验课程;项目构建了4个示范基地、三维产学团队、多个体系辐射的人才培养模式,助力培养支农爱农型人才。

基于深度学习的荔枝虫害识别方法

提出一种基于多特征融合的荔枝虫害识别方法,目的是利用计算机视觉技术对荔枝的田间害虫进行全天候、实时的监测。采用基于OpenCV的中值滤波法对害虫的颜色、纹理和轮廓进行特征提取,并根据皮尔逊相关系数剔除冗余特征,从而建立了害虫特征库。根据特征库中的大量样本,采用BP神经网络算法经多次迭代训练了害虫识别模型,通过对模型进行不断优化和调整,实现了对数据集中的样本高于95%准确度的识别。

磷硫交互作用对烤烟富硒的影响

【目的】探明施用不同的硫、磷水平对烤烟烟叶硒含量变化的影响。【方法】以云烟205为材料,采用二元回归饱和D-最优设计试验方案,测定了烤烟烟叶及地下部硒含量、土壤pH、地上部生物量。【结果】旺长期时,施加KH_2PO_4 4.33 g/kg、(NH_4)_2SO_4 1.45 g/kg,对烤烟旺长期的硒的吸收量是处于协同作用的,其他处理中硫磷营养对烤烟富硒的效应是拮抗作用。而对于成熟期,施加KH_2PO_4 8.65 g/kg、(NH_4)_2SO_4 5.81 g/kg,对烤烟成熟期的硒的吸收量是协同作用,而施加KH_2PO_4分别为15.39、6.8、10.73、7.69 g/kg,(NH_4)_2SO_4分别为0、3.62、8.33、4.17 g/kg时,硫磷营养对烤烟富硒的效应为协同作用。两个时期烤烟地下部的硒含量没有明显差异;而地上部硒含量相比,成熟期的烟叶硒含量要比旺长期的高。另外,单施磷营养比单施硫营养的烤烟有更高的富硒促进效应。【结论】磷硫交互作用对烤烟富硒的影响因烤烟的生育期及不同器官而异。在实验设计的磷硫用量范围类,磷硫交互作用对烤烟的硒含量增加为正效应。