本文概述了我国日益凸显的臭氧（O3）污染现状，并探讨了O3污染的控制策略。O3是挥发性有机物（VOCs）与氮氧化物（NOx）经复杂的光化学反应产生的二次产物。考虑到前体物（即VOCs和NOx）的来源以及相应控制技术的成熟度，大幅消减NOx对控制O3污染更具可行性，尽管不可否认，以最佳减排比例协同控制NOx和VOCs是最有效的措施。此外，在人造表面涂覆催化材料的O3直接分解技术也是一种更具前景的O3污染控制策略，该技术无需外加能耗即可去除O3，为传统的排放控制策略提供了新路径。
低空间分辨率（LR）遥感数据因其成本较低而被广泛采用，但其有限的分析精度限制了其在精准农业中的充分应用。相比之下，获取高空间分辨率（HR）数据往往需要巨额投入。为解决这一局限，本研究提出一种无监督退化感知多通道超分网络（UDAMSR），无需配对HR-LR训练数据即可增强LR光谱图像。研究主要贡献包括：① 原有框架通过专用队列层和重建层扩展以处理多光谱和高光谱（HIS）立方体图像，并集成基于对比学习的退化感知模块以应对未知现实退化；② 通过图像质量指标、光谱一致性分析及作物遥感任务（如叶绿素含量检测）性能进行综合评估；③ 采用三种成像设备、两种空间尺度（近地面和无人机）及两个地理区域的数据评估模型泛化能力。结果显示，所提方法在综合评估中表现最优，平均峰值信噪比（(PSNR) ̅）为32.78，平均均方根误差（(RMSE) ̅）为6.93，平均结构相似性指数（(SSIM) ̅）为0.89，平均光谱角映射器（(SAM) ̅）为0.131。该方法能有效降低空间分辨率下降对叶绿素检测精度的影响。泛化能力评估表明，所提方法在不同空间尺度、地理区域、设备类型及数据类型间均展现出强大的泛化能力。这些结果表明，UDAMSR提供了一种稳健、高效且经济的软件解决方案，能够弥补硬件限制，并支持在多种应用场景中实现高质量的作物表型检测。
空间频域成像（Spatial Frequency Domain Imaging，SFDI）技术凭借非接触、宽视场的优势，已被广泛应用于水果品质检测领域。然而，传统多光谱SFDI系统仍存在透射效率低、光谱范围受限、依赖机械扫描等问题。为克服上述缺陷，本研究研发了一款波长在450~1040 nm范围内连续可调的SFDI系统，该系统通过图案化单色光照明，可实现连续光谱成像与选段波段成像。系统采用模块化设计，集成了单色光生成模块、投影模块、成像模块和电动成像平台，这种结构设计支持光源与投影模块的灵活耦合和更换，能够根据实际应用需求，对不同波长范围的光学特性参数（Optical Properties，OPs）进行自动化测量。该系统具备高可调性，可通过专用采集软件实现特定波长的定制化测量；同时，仅需升级光源和红外敏感投影模块，即可将光谱范围拓展至更长的红外波段，具备良好的拓展潜力。借助波长可调的特性，本研究通过联合调控空间频率与波长，验证了该系统实现深度分辨成像的能力，实验结果表明，该系统的成像深度可达3~4 mm。利用本系统测得的多种水果光学OPs与积分球法提供的参考值高度吻合，其中吸收系数（ ）的平均测量误差约为0.002 mm−1，约化散射系数（ ）的平均测量误差约为0.02 mm−1。在桃子硬度预测的应用实例中，基于该系统构建的预测模型，其预测决定系数（ ）达到0.786。上述结果表明，本系统的测量精度优于现有多波长SFDI设备，这一提升得益于系统拓展的光谱范围能够获取更丰富的果实组织信息，凸显了其在水果品质评价中的应用潜力。更为重要的是，本研究实现了SFDI设备从固定多光谱传感向定制化、连续波段成像的转变，为SFDI仪器的研发建立了新范式，拓宽了其在农产品无损检测乃至其他生物组织检测领域的应用范围。
生鲜肉在存储过程中不可避免地会发生品质劣变，其中氨气是重要的劣变挥发物。然而，在冷链存储环境中温湿度的波动会影响氨气检测精度。为克服这一难题，本研究提出了一种基于温湿度的反向传播神经网络补偿模型(based on temperature-humidity back propagation neural network compensation model，THBP)，实现微波传感器氨气检测过程中温湿度补偿。首先，通过分析传感器辐射增益与氨气浓度之间的相关性，并结合无线功率传输模型，构建了无线微波氨气传感模型。其次，通过实时检测生鲜肉劣变过程中释放的氨气，对该传感系统进行了验证。试验结果表明，在低温高湿的冷藏环境下，结合皮尔逊相关性分析的THBP可显著抑制环境温湿度波动对传感性能的影响。经补偿后，射频信号零点频率漂移减少了14 MHz，误差浓度控制在0.06 ppm以内，检测精度提高了31.11%。本研究为动态冷链环境中实现生鲜肉品质劣变的无损检测提供了可靠的理论框架和实践方法。
深度学习（deep learning, DL）方法，尤其是融合相机与激光雷达（light detection and ranging, LiDAR）数据的方法，在三维（three-dimensional, 3D）障碍物检测方面已表现出显著精度，这对于实现农业机械可靠的自主导航至关重要。然而，近期方法在训练过程中高度依赖大规模标注数据集，而农业场景中的样本稀缺且差异明显，这给其应用带来了挑战。为克服这一局限，本文提出一种基于多模态特征表示机制的农业障碍物少样本及零样本三维检测新方法。文中集成图像与点云姿态校正器，以提高多模态数据的准确性、可靠性和一致性；集成语义特征编码器与几何—强度特征编码器，以捕获类别之间的关键关系；设计鸟瞰图（Bird’s Eye View, BEV）空间融合解码器，以辨别类内相似性与类间差异性。在多种田间场景下开展的多类别实验表明，所提方法可将对训练样本的依赖降低30%–40%，其精确率、召回率、综合评价指标F1分数和检测速度分别达到95.03%、97.01%、96.01%和16.56帧每秒（frames per second, FPS）。即使在完全未知的场景中（即障碍物类别没有任何对应训练样本），所提方法仍可取得81.63%的可接受的F1分数。结果表明，所提方法在检测性能、运行效率与数据依赖之间实现了较优平衡，为农业机械自主导航提供了有效的安全保障。
通过转基因或基因编辑技术，人们预期能够改良工程化动物的生长、抗病性和脂肪酸含量等生产性状。然而，这种预期是否在不同类群的动物中普遍成立，目前尚不明确。本研究对涵盖72个物种、55个基因的154篇研究论文进行了荟萃分析，旨在量化并比较转基因技术与基因编辑技术对动物生产性状的影响效果。尽管转基因技术的应用更为普遍，但基因编辑技术表现出更为显著和广泛的效果，尤其是在生长和抗病性状方面。这体现在更大的效应量和更广泛的性状响应影响上。然而，我们观察到性状改良的模式存在类群和参数特异性差异。例如，转基因能够降低鸡和牛的病原体载量，但对猪无效；相反，基编辑技术能够降低猪体内的病毒RNA水平，但在鸡和牛中效果欠佳。与之形成对比的是，转基因和基因编辑技术均能显著提高辐鳍鱼类的生长速率。值得注意的是，尽管在子一代(F1)中，转基因或编辑后的基因仍能保持高表达或抑制状态，但与亲本相比，性状改良的程度有所减弱。本研究提供了基于证据的见解，以协助研究人员优化其方法、指导未来关于基因工程动物性状改良的研究，同时为政策制定提供参考。
安普霉素是一种兽医专用氨基糖苷类抗生素，因其毒性较低且对多重耐药菌具有较强的抗菌活性，其临床应用潜力日益受到关注。尽管已完成两项Ⅰ期临床试验，但安普霉素耐药性在“全健康”不同界面间的传播动态仍不清楚。本研究于2020年至2023年期间，在中国成都、青岛和上海三地展开，共采集了5160份独立样本，来源涵盖医院、肉鸡与生猪养殖场、屠宰场以及销售市场等多种场所。共鉴定出1394株安普霉素耐药大肠埃希菌（apramycin-resistant Escherichia coli, AREC），其中在动物粪便中的检出率最高（58%，700/1214），其次依次为动物胴体（47%，183/393）、市售鲜肉（35%，229/659）、环境样本（21%，127/593）、人群粪便（7%，103/1425）及临床感染样本（5%，42/876）。从生产链角度来看，肉鸡生产链的检出率（57%，742/1292）高于生猪生产链（32%，512/1609）。绝大多数耐药分离株（99.7%，1390/1394）携带aac(3)-IV基因，该基因介导对安普霉素、庆大霉素和妥布霉素的耐药。对742株分离株的基因组分析表明，青岛和上海两地存在动物与人之间的散发性克隆传播事件。对66株代表菌株的长读长测序显示，aac(3)-IV基因主要位于IncHI2/IncHI2A质粒上，且在不同来源质粒中结构高度保守。历时监测数据显示，自安普霉素在我国畜牧业投入应用以来，畜禽来源大肠埃希菌中aac(3)-IV基因的流行率迅速上升。本研究揭示了安普霉素耐药性在“全健康”体系内经质粒快速传播的现象，提示有必要加强兽用抗生素的审慎管理，并对将安普霉素转用于人类临床治疗的可能性进行慎重评估。
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是全球重大的公共卫生威胁。联合疗法，特别是抗生素与非抗生素药物联用，已成为一种应对日益严重的抗生素耐药性危机的有前景的策略。磷霉素（FOS）在临床实践中越来越多地用于治疗耐药细菌感染，但作为单一疗法疗效有限。本研究发现，美国食品药品监督管理局（FDA）批准的抗癌药物5-氟尿嘧啶（5-FU）能有效增强FOS对MRSA（包括生物膜内MRSA细胞）的抗菌活性。机制上，5-FU靶向胞苷三磷酸（CTP）合酶，该酶负责在三磷酸腺苷（ATP）存在下，将尿苷三磷酸（UTP）转化为CTP，是嘧啶合成途径中的限速步骤。此外，我们证明5-FU和FOS的协同效应源于对嘧啶代谢的扰动，这种扰动诱导了膜损伤、质子动力（PMF）耗散、ATP合成增强和活性氧积累，最终导致细菌死亡。在大蜡螟（G. mellonella）和小鼠感染模型中，5-FU和FOS联用显著提高了生存率并降低了细菌负荷。总之，我们的工作证明了5-FU联合FOS在治疗MRSA感染的治疗潜力，并强调了扰动嘧啶代谢在恢复细菌对抗生素敏感性中的关键作用。
在“绿色”植物栽培中，人工光源的强度和光谱质量显著影响植物的形态建成与生理响应。基于荧光粉的光转换薄膜能够将紫外辐射精确转换为光合有效辐射（即红光），为下一代生态农业带来了巨大潜力。然而，传统红色荧光粉往往稳定性较差，或者发射波长较短的红光，更适合显示应用而非植物生长，从而限制了其在农业中的应用。 本文合成了一种耐候性优良的Mn4+掺杂钇铝石榴石（YAG:Mn4+） 深红光荧光粉，其发射峰位于672 nm处。通过引入Mg2+ 作为电荷补偿剂对荧光粉的发光性能进行了优化，显著提高了其发射强度。通过系统的光谱分析，详细研究了其光致发光特性和热猝灭行为。采用可生物降解的聚乙烯醇与所制备的荧光粉制成光转换薄膜，用于促进豌豆幼苗的生长。作为概念验证，在自然光照并辅以额外紫外灯的条件下进行的初步研究表明，所制备的光转换薄膜处理能够促进豌豆幼苗的生长。这一改善可归因于该薄膜将不利于植物生长的紫外辐射有效转化为有益的红光。上述结果证明了基于YAG:Mn4+–Mg2+的荧光粉薄膜在提高农业生产力及推广生态友好型栽培实践方面的潜力。
糖尿病、肥胖和脂肪肝病等代谢性疾病已成为全球性的流行病。这些疾病的发病机制涉及葡萄糖稳态失衡、脂质代谢紊乱、能量平衡失调和炎症反应等系统性紊乱，然而针对这些核心紊乱的有效治疗策略仍然有限。沉默信息调节因子3（SIRT3）是一种主要的线粒体去乙酰化酶，作为核心调节因子，它能够启动代谢稳态的协同代偿调控机制，我们将其定义为“头雁分子”。SIRT3的激活可启动“负熵机制”，通过增强胰岛素敏感性、促进脂质氧化代谢、维持氧化还原稳态、重塑能量代谢、抑制炎症反应等多维度协同机制，对抗机体全身性代谢紊乱。本文还评估了天然产物、合成化合物及NAD⁺前体作为SIRT3激活剂的治疗潜力，并强调其作为安全、可持续治疗方案的广阔前景。本综述明确了SIRT3作为核心调节因子的关键作用，并提出以其为靶点重建系统性代谢稳态的策略。
风电场运营商始终致力于优化维修策略，以期在提高资源利用率的同时控制运营与维修成本。然而，传统维修决策方法不仅耗时，且在应对多样化场景时表现出灵活性与适应性不足的局限性。为此，本研究针对这些挑战，利用大语言模型（Large language model，LLM）来理解涉及多种故障模式和维修特征的维修决策问题，规划和生成相应的维修策略。本文提出了一种基于标注数据监督微调的风电场维修决策领域专用大语言模型，命名为LLM4M。该模型以小参数量LLM为基础模型，在大规模维修规划数据集上进行训练，能够为风电场生成最优的维修策略。实验结果表明，与多个成熟的大参数量LLM相比，微调后的LLM4M展现出显著的准确性，其生成的策略与最优策略的误差约为2%；LLM4M的泛化能力也取得了显著成效，当模型正确生成维修策略时，维修成本与最优解的偏差仅约5%。此外，本研究还观察到了训练中的相变现象，这为维修领域开发专用大语言模型提供了重要指导。