石河子大学学报

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计算机技术·信息工程

基于无人机 LIDAR 数据多尺度特征的沥青路面病害提取方法

孙权, 程俊毅, 田绍鸿, 张显峰,

2019, 37(1): 1-11. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.001

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目的针对大范围公路路面病害监测需求，提出基于低空无人机激光雷达遥感数据和随机森林分类算法，构建沥青路面病害目标的遥感识别模型。方法首先，基于激光点云高程信息提取多尺度表面粗糙度和高斯曲率指数，以及利用激光反射强度影像提取路面和病害目标的几何特征，然后基于提取的 48 个多尺度统计特征利用随机森林算法建立了沥青路面坑槽与塌陷两类主要病害的识别模型。采用搭载于 ScoutB1-100 低空无人直升机平台的 RIEGL-VUX100 激光雷达扫描仪，获取了新疆石河子市与沙湾县交界处的一段县级沥青道路的激光点云数据，对所提出方法和模型进行了验证。结果本文所提出的模型可较好识别路面的塌陷与坑槽病害目标，以地面调查和目视解译结果为参照的验证精度为 92.3%，Kappa 系数为 0.902，优于其他两种常用的机器学习分类模型，可为公路养护部门提供一种新的快速路面病害监测方法。

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计算机技术·信息工程

面向空地协同应急的地表可通行性分析方法

李修贤, 孙敏, 黎晓东, 任翔

2019, 37(1): 12-20. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.002

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在野外灾害应急与救援过程中，受灾害或复杂地表环境的影响，快速搜索一条到达目的地的可通行性路径是一项具有挑战性的任务。近些年随着空地协同技术的不断发展，利用无人机为地面车载系统提供其周边环境的数据并搜索可通行路径成为空地协同技术研发的一个热点。本文利用机器学习方法，结合基于无人机获取的野外可见光影像自动生成的数字表面模型(DSM)对该无人机可见光影像进行了详细分类，得到了较传统方法更好的分类结果；然后基于一般性规律，建立了地表可通行性判断条件与通行速度计算公式；再通过引入分类结果以及分类的不确定性因子，对 A* 算法进行了改进。基于改进的 A* 算法实现了实验区可通行性路径的快速搜索以及路径的可靠性评价，实验表明本文方法可得到更合理的结果。

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计算机技术·信息工程

基于低空无人机影像和 YOLOv3 实现棉田杂草检测

薛金利, 戴建国, 赵庆展, 张国顺, 崔美娜, 蒋楠,

2019, 37(1): 21-27. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.003

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目的变量作业是精细农业的核心目标，而杂草快速准确检测是精准除草的先决条件。基于此，本文提出了一种基于改进的 YOLOv3 模型的棉田杂草快速检测方法。方法首先，利用无人机平台获取 0.10、0.29、0.52 cm 分辨率的棉花苗期影像，进行正射校正、拼接、裁剪、标注等前期处理，构建 3 个数据集；其次，通过目标维度聚类、改进模型结构等方法优化 YOLOv3 网络模型；最后通过对比分析测试结果得到最优模型和最佳分辨率。结果改进的 YOLOv3 模型应用于 0.29 cm 分辨率的影像数据对棉田杂草检测效果最好。相较于原始模型，改进的 YOLOv3 模型杂草检测精度在 3 个数据集上分别提升了 10.62%、12.89%、15.77%，尤其在 0.29cm 数据集上识别率和召回率分别达到了 94.06%、 90.26%，同时识别速度可达 51 帧 /s。结论在检测精度和运行速率方面，本文提出的棉田杂草模型均可满足实际农业生产需要。研究成果为精准除草提供了理论基础，同时文中所用方法也可为其他类型的农田地物检测提供借鉴。

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医学·药学

GSNO 还原酶 cDNA 的克隆与功能验证

张倩, 张婷, 孙悦, 王铁鹏

2019, 37(1): 28-34. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.004

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目的为获得能有效下调蛋白质巯基亚硝基化修饰的功能蛋白，从大鼠皮层组织中抽提总 RNA，经逆转录 PCR 法获得 GSNOR 的 cDNA 片段，并重组到过表达载体 pShuttle-IRES-GFP 中。方法利用电转染法将 GSNOR 过表达载体导入 SH-SY5Y 细胞，通过逆转录 PCR 及 western 法，验证重组载体在神经细胞系中的 mRNA 转录及蛋白表达效率。利用外源性一氧化氮供体 GSNO 处理 SH-SY5Y 细胞，建立硝化应激模型，通过生物素转化法检测该条件下胞内蛋白质的亚硝基化修饰水平及 GSNOR 的去亚硝基化修饰能力。结果成功克隆大鼠源 GSNOR 的 cDNA，其过表达载体在神经细胞系中转录效率及蛋白表达水平均显著升高。结论生物素转化法检测结果显示，GSNOR 能有效降低胞内蛋白质的整体亚硝基化修饰水平，对于 Parkin、PDI、GAPDH 等介导神经退行性病变关键蛋白靶点的去亚硝基化修饰作用也得到验证。

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医学·药学

体外长期培养细粒棘球蚴原头蚴生长发育规律的研究

郭炜 , 张宏伟 , 林芷伊 , 张永国 , 雷振 , 张琪惠 , 杨凌志 , 刘国升 , 吴向未 , 彭心宇

2019, 37(1): 40-46. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.006

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目的探讨总结体外连续培养细粒棘球蚴原头蚴生长发育的规律。方法在 5% CO2 培养箱中 37℃条件下，以 RPMI-1640 为基础培养基含 20%胎牛血清的单相培养体系中体外培养原头蚴，在倒置显微镜下定期动态观察原头蚴的体积及形态学变化，计算其成囊率、蒂端发泡形成率等指标随时间变化情况，总结其体外培养生长发育规律。结果体外培养原头蚴在第 1 周开始形成蒂端发泡，在体外培养的前 6 周，原头蚴的形态学以蒂端发泡为主要变化特征，其数量逐渐增加，体积逐渐增大。第 5 周可观察到原头蚴外周形成一层角质层，开始向成囊方向发育；原头蚴的体积随培养时间的延长逐渐增大，观察到最大囊的直径约为：1.2mm，在体外培养的第 17 周部分原头蚴囊外周的角质层开始变得毛糙，囊的体积缩小，其内部结构变得模糊不清，浓缩聚集成团，与外周的角质层有明显的界限，培养至 7 个月时，90%以上的囊泡出现上述形态学改变；原头蚴的最大成囊率约为 11%。结论 1、体外培养原头蚴的体积随培养时间的延长存在从小到大再逐渐缩小的规律；2、体外培养原头蚴在成囊发育过程中可出现多种不同的形态学变化，是否存在多种成囊方式还需要进一步验证。

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医学·药学

星形胶质细胞调控下红花黄色素对 Aβ1- 42 介导的海马神经元突触损伤的保护作用研究

莫玉言, 侯加卫, 周张玖智, 张小燕, 杜超, 胡艳丽

2019, 37(1): 47-54. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.007

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目的探讨星形胶质细胞存在下红花黄色素对 Aβ1-42 诱导的神经元突触损伤的保护作用。方法采用 Aβ1-42 损伤海马神经元模拟体外 AD，不同浓度(0.01、0.1、1 g/L) 红花黄色素进行干预，MTT 法测定细胞存活率选择最佳浓度。建立纯化海马神经元培养体系(NE-S) 和星形胶质细胞和神经元共混合培养体系(MIX-S )，两种培养体系分别设立正常对照组、Aβ1-42(15 μmol/L) 模型组、红花黄色素给药组。倒置显微镜下观察细胞形态；Western Blot 检测神经元内 SAP102 蛋白表达水平。结果 (1) 红花黄色素(0.01、0.1、1 g/L) 能够显著提高神经元的存活率，且具有剂量依赖性；(2) 神经元形态结果显示在 MIX-S 的模型组中神经元突触萎缩状态较 NE-S 的模型组稍微有所改善。红花黄色素（1 g/L）能明显改善 NE-S 和 MIX-S 中的神经元突触萎缩状态，但 NE-S 和 MIX-S 中的红花黄色素 1 g/L 给药组神经元形态没有差异性；(3) Western Blot 结果显示在 MIX-S 的模型组中 SAP102 蛋白表达较 NE-S 的模型组有所增加。在 NE-S 和 MIX-S 中的红花黄色素 1 g/L 给药组 SAP102 蛋白表达都明显上调，但 NE-S 和 MIX-S 中的红花黄色素 1 g/L 给药组 SAP102 蛋白含量没有差异性。结论星形胶质细胞的存在可增加 Aβ1-42 损伤的神经元突触蛋白的表达，但并不提高 SY 对神经元突触损伤的保护作用。

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医学·药学

鲍曼不动杆菌耐药率与抗菌药物使用相关性分析

史发林, 王鹏, 彭曦, 张红梅, 黄芳, 何文英

2019, 37(1): 55-59. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.008

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目的为了解鲍曼不动杆菌耐药率与抗菌药物使用之间的关系，为指导临床合理用药提供依据。方法回顾性调查我院 2011-2017 年住院患者送检标本中分离的鲍曼不动杆菌的耐药率及同期不同种类抗菌药物的使用情况，通过简单相关与偏相关分析二者之间的关系。结果 2011-2017 年我院鲍曼不动杆菌对 13 种抗菌药物的耐药率总体上呈现上升趋势（P<0.05）。简单相关结果显示，鲍曼不动杆菌对亚胺培南 / 西司他丁、头孢哌酮 / 舒巴坦、头孢吡肟、左氧氟沙星和阿米卡星的耐药率与碳青霉烯类的使用量呈高度正相关，相关系数分别为 0.814、0.977、0.872、0.966、0.893 （P<0.05）；鲍曼不动杆菌对美罗培南的耐药率与头孢菌素类、喹诺酮类和氨基糖苷类的使用量呈高度负相关，相关系数分别为 -0.889、-0.964、-0.857（P<0.05）。偏相关结果显示，鲍曼不动杆菌对常用 7 种抗菌药物的耐药率与不同种类抗菌药物的使用量均无相关性（P>0.05）。结论我院鲍曼不动杆菌耐药情况严重，细菌耐药性的升高可能与抗菌药物的不合理使用有关，控制细菌耐药还需加强抗菌药物的规范化管理。

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化工·材料·食品

蔗糖乙酯的合成工艺研究及分离分析

李文娟, 万洪维, 吴世新, 杜广芬, 代斌, 郭旭虹

2019, 37(1): 60-66. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.009

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本文采用膦腈碱 P2 为催化剂对乙酸乙烯酯和蔗糖的酯交换反应进行研究。通过正交试验的方法，以多酯酯化率为优化目标，得到最佳反应条件：反应温度 353 K（80 ℃），n(蔗糖)：n(醋酸乙烯酯)=1∶10，n(催化剂)∶n(蔗糖)= 0.15∶1 反应时间为 10 h。其多酯酯化率可达 77.09%，八酯酯化率达 40%。通过 TLC、HPLC-MS-MS 对其进行定性定量分析，柱色谱分离得到蔗糖八乙酯，并通过红外光谱和 NMR 确定蔗糖八乙酯结构，经柱色谱分离得到蔗糖八乙酯的含量与 HPLC-MS-MS 分析结果基本一致。因此，用 HPLC-MS-MS 检测方法可简单、快速测定蔗糖酯。

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化工·材料·食品

高剪切反应器对乙炔二聚液相催化反应的影响

张启霞, 游延贺, 谢建伟, 代斌, 张金利

2019, 37(1): 67-72. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.010

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乙烯基乙炔作为乙炔的下游产品，是生产氯丁橡胶和胶黏剂的重要原料，传统生产方法是由乙炔在纽兰德（Nieuwland）催化剂下发生二聚反应制得，反应器为鼓泡床反应器为主，但由于其气液传质传热效率相对较低，该反应中乙炔单程转化率和乙烯基乙炔的选择性较低。基于此，本文研究将高剪切反应器应用于乙炔二聚气液反应，结果表明：在传统的 Nieuwland 催化剂和鼓泡床反应器条件下，乙炔的单程转化率为 25.5%，乙烯基乙炔的选择性为 76.1%；而在高剪切反应器条件下，由于其高剪切速率，使得催化剂溶液和反应气充分接触，乙炔的单程转化率显著提高，达到 43.2%，而乙烯基乙炔的选择性相对保持不变。对于配体改性的 Nieuwland 催化剂，高剪切反应器对乙炔单程转化率的提升幅度小一些，但乙炔单程转化率也分别达到 45.7%（L1-NC）和 50.9%（L2-NC），同样，对乙烯基乙炔的选择性影响不大。

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化工·材料·食品

烟气脱硫中间产物 CaSO3 无氧热分解的研究

袁晓东, 杨忠, 董林, 齐誉, 乔秀文, 洪成林, 李洪玲, 王金玉, 但建明

2019, 37(1): 73-78. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.011

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为减少烟气脱硫产物的污染和实现钙硫资源的回收利用，同时简化现有的脱硫工艺，提出将烟气脱硫中间产物 CaSO3 进行无氧热分解为 CaO 和 SO2 的循环利用途径。本文研究以热分解产物 CaO 含量为主要考察指标，探究影响 CaSO3 热分解的条件。实验结果表明：在无氧高温条件下，CaSO3 热分解为 CaO 和 SO2，热分解的优化条件为：N2 气氛、热分解温度 1150 ℃、热分解时间 2 h、热分解升温速率 6 ℃/min、N2 流量 80 mL/min，热分解产物 CaO 含量为 99.32%。烟气脱硫中间产物 CaSO3 的无氧热分解，具有明显的环保和经济价值，其应用前景广阔。

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机械·电气工程

基于机器视觉的工夫红茶萎凋叶水分检测

梁高震, 胡斌, 董春旺, 江用文, 罗昕

2019, 37(1): 79-86. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.012

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萎凋是工夫红茶加工的首道工序，萎凋叶水分检测主要依赖于人工经验判断，难以做到精准、客观和量化评价。本文针对萎凋叶摊放工艺，以工夫红茶萎凋在制品为研究对象，基于机器视觉技术获取萎凋叶图像的色泽和纹理特征信息，分析图像特征变量的变化规律及其与水分的关联；采用偏最小二乘法 PLS（Partial least squares）、极限学习机 ELM（Exterme learning machine）和支持向量机回归 SVR（Support vector machine regression）方法，分别建立萎凋叶水分定量预测模型。结果表明：3 种预测方法预测值和实际值的相关系数均大于 0.95，非线性 SVR 模型明显优于 PLS 模型和 ELM 模型，其预测集的相关系数 Rp （Correlation coefficient of predication set）和预测均方根 RMSEP （Root-mean-square error of prediction）分别为 0.9904 和 0.0118，预测集绝对误差均小于 0.05，相对标准偏差 RPD （Relative percent deviation）值为 6.6264。这说明 SVR 方法能够更好表征图像信息与水分之间的量化解析关系，具有更优的泛化性和鲁棒性，为萎凋加工中水分含量快速无损检测提供了解决方案，为工夫红茶水分在线检测装置的开发提供理论基础，对茶叶机械智能化的发展具有重要意义。

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机械·电气工程

香梨果肉穿刺力响应谱的峰值法分析及脆度评价

余丽娟, 吴杰, 马宏强, 王佳萍

2019, 37(1): 87-92. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.013

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为解决香梨脆度客观准确评价这一问题，本研究采用峰值法对不同成熟度香梨果肉穿刺力 - 变形曲线的锯齿度进行度量分析，分别提取计算得到了 10 个峰值参数，并对这 10 个参数随香梨贮藏时间的变化规律以及对香梨果肉脆度变化的敏感度进行分析，结果表明：香梨脆度随贮藏时间逐渐减小时，有 7 个峰值参数变化有规律，其中曲线下面积 S、平均峰值 Fmean、最大峰值力 Fmax、曲线线性长度 D 呈明显减小趋势，总峰数 n、曲线长度比 D/DS、 Heidenreich 指数 Cn 呈明显升高趋势。因此，曲线线性长度 D、总峰数 n、曲线长度比 D/DS、Heidenreich 指数 Cn 这 4 个峰值参数适于作为香梨脆度评价指标，Heidenreich 指数 Cn 对香梨脆度变化最敏感，具有最优的香梨果肉脆度评价能力。

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水利·建筑工程

楔形钢板箍与预应力钢绞线网加固损伤混凝土梁的抗剪性能试验研究

李玉成, 何明胜, 程佳佳, 王京, 陈立福

2019, 37(1): 93-99. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.014

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钢板箍与预应力钢绞线网组合加固技术具有抗剪承载力高、施工方便、绿色环保及适用面广的优点。为研究该加固技术中钢绞线网布置方式对损伤钢筋混凝土梁抗剪性能影响，设计了 4 根混凝土梁试件；试件采用剪跨比均为 2.0，钢绞线网均施加 0.3 预应力水平的拉力；设计参数：斜向钢绞线网为 "X" 形双向及单向斜向布置；每个方向布置 4 根和 2 根钢绞线；钢绞线外是否抹灰。通过试验分析得出：采用该组合技术加固的梁，抗剪承载力均大幅提高，其中 "X" 形布置并且外表抹灰构件的抗剪承载力提高了 93.6%；由于刚板箍与斜向钢绞线网的组合优势，抗剪承载力 - 挠度图出现了两次峰值点，其延性提高显著；损伤梁加固后的破坏位置与原破坏位置不同，并且用该组合加固技术修复后的梁剪切裂缝更加均匀，数量更加多。因此，该加固技术不但大幅提高了混凝土构件抗剪承载力和延性，而且对损伤梁的加固具有较好效果。

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水利·建筑工程

新疆严寒地区农村住宅太阳能采暖设计的研究

徐鑫, 李洁, 武晓伟

2019, 37(1): 100-104. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.015

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新疆北部处于严寒气候区，冬季高寒且持续时间长，为使太阳能采暖系统在新疆严寒地区农村住宅得到有效利用，本文选择一种适宜该地区的太阳能低温热水地板辐射采暖系统，以新疆石河子市近郊一栋已建农宅为例，拟采用该太阳能供暖系统，运用 TRNSYS 软件模拟其在采暖期的运行状况，综合经济性因素确定适宜的集热器面积，并采用同种系统模型，确定同地区不同建筑面积的农宅集热器最优面积。研究结果表明：对于侧重于采暖季使用的新疆农村住宅太阳能系统，选择控制太阳能保证率在 55%-60%之间的集热器面积较为合理。本文研究结果可为严寒地区农村住宅太阳能采暖系统的设计和建设提供参考。

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水利·建筑工程

非饱和土壤导水率试验计算与模拟分析

胡钜鑫 , , 虎胆·吐马尔白 , 穆丽德尔·托伙加 , 杨未静

2019, 37(1): 105-111. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.016

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以非饱和土壤导水率作为研究对象，用瞬时剖面法计算两种土壤非饱和土壤导水率，并与 RETC 中不同模型的模拟结果进行对比，研究瞬时剖面法计算结果的可靠性。结果表明：两种土壤的 K-h 与 lgK-h 模拟曲线和实测值均吻合较好，实测值和不同模型的模拟值均属于高度性相关，且 K-θ 实测曲线与各模型的模拟曲线变化规律相似，处于各模拟曲线之间。综上所述，瞬时剖面法计算结果与模拟结果相似，具有一定的准确性，可以直接使用在实际生产运用过程中。

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水利·建筑工程

塔里木河流域水资源变化趋势及用水效率分析

艾克热木·阿布拉 , 王月健 , 凌红波 , 徐海量 , 周海鹰

2019, 37(1): 112-120. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.017

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水资源的利用影响着流域社会经济的可持续发展、社会稳定与和谐，因此，本文采用水文频率分析法、DEA 模型等，并基于 1960-2016 年实测水文资料，科学分析塔里木河流域水资源的变化规律和用水效率，结果表明：（1）近 56 年来，塔里木河上游三源流径流总体呈增加趋势，特别是 1990 年后，源流的径流呈显著增加趋势；而干流的上游径流量呈不显著减少趋势，中、下游的径流量呈显著减少趋势；（2）塔里木河上游三源流径流的增加是由于山区气温升高和降水增加的效应，而干流由于人类大规模的垦荒、引水导致来水呈减少的趋势；（3）塔里木河流域整体用水效率不高，2015、2016 年水资源用综合效率的平均值分别为 0.769、0.701，2005-2016 年间流域平均全要素生产率(TFP)仅为 0.980。

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畜牧·兽医

紫花地丁不同提取物化学成分检识及抗炎活性研究

张静, 罗燕, 乔彦杰, 梁小瑞, 张保军, 刘晓婷, 连科迅, 杨莉, 谷新利

2019, 37(1): 121-126. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.018

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目的研究紫花地丁乙醇回旋冷凝法分离乙酸乙酯提取物和水提取物的化学成分及抗炎活性。方法紫花地丁乙醇回旋冷凝法提取乙酸乙酯部位和水相部位，并对各部位进行化学成分检识。采用二甲苯诱导小鼠耳廓肿胀、小鼠腹腔毛细血管通透性、角叉菜胶诱导大鼠足趾肿胀进行急性炎症造模、炎性组织 PGE2 含量检测、NO 含量检测等动物试验，研究紫花地丁不同提取物的抗炎作用。结果紫花地丁乙酸乙酯提取物中主要含有黄酮、蒽醌类，水提取物中主要含有糖及苷类、皂苷类。乙酸乙酯提物各剂量组对二甲苯致小鼠耳肿胀、角叉菜胶致小鼠足肿胀、小鼠腹腔毛细血管通透性均具有显著的抑制作用(P<0.05～P<0.01)，并可不同程度降低炎性组织 PGE2 含量和 NO 含量，中剂量组作用极显著(P<0.01)。结论紫花地丁的抗炎作用活性成分在乙醇回旋冷凝法提取的乙酸乙酯提取物中；紫花地丁乙酸乙酯提取物抑制了炎性组织中 PGE2 的生成量和 NO 释放量，其抗炎作用可能与降低 PGE2、NO 表达有关。

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畜牧·兽医

LTBP- 1 基因多态性与母猪繁殖性状关联分析

孙晓梅, 姜茹斌, 刘乙, 黄涛 , 邱梅玉, 谢苏, 孙义姗

2019, 37(1): 127-132. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2019.01.019

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目的 TGF-β 信号通路在哺乳动物早期胚胎发育和初级卵泡、次级卵泡的转化过程中发挥着重要作用，而潜在性转化生长因子结合蛋白 1(LTBP-1)是 TGF-β 的上调因子，直接决定了 TGF-β 的生物活性，进而间接影响哺乳动物的胚胎发育表现出不同的繁殖性状，但 LTBP-1 基因多态性对猪繁殖性能的影响还未见报道。方法本实验通过采用 PCR-SSCP 和 CRS-PCR-RFLP 技术，检测 LTBP-1 基因的两个 SNP 位点，对 446 头大白母猪进行分型并与繁殖性状关联分析。结果 LTBP-1 基因 C113404036G 突变造成谷氨酰胺转变为组氨酸，检测到 CC、CG、GG 3 种基因型，各基因型大白母猪总仔数、活仔数、健仔数、死胎数、木乃伊胎数差异不显著，但 CC 型初生窝重显著高于 CG 型（P<0.05）；大白猪 LTBP-1 基因 A113356472G 突变造成半胱氨酸转变为酪氨酸，检测到 AA、AG 2 种基因型，AG 型母猪总产仔数显著高于 AA 型（P<0.05）、木乃伊胎数显著低于 AA 型（P<0.05）。结论 LTBP-1 基因 C113404036G 和 A113356475G 两个错义突变位点，有望作为猪繁殖性状的分子标记。

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