Differences in Ion Accumulation and Salt Tolerance among Glycine Accessions

Salinity reduces crop yield by limiting water uptake and causing ion‐specific stress. Soybean [Glycine max (L.) Merr.] is sensitive to soil salinity. However, there is variability among soybean genotypes and wild relatives for salt tolerance, suggesting that genetic improvement may be possible. The objective of this study was to identify differences in salt tolerance based on ion accumulation in leaves, stems and roots among accessions of four Glycine species. Four NaCl treatments, 0, 50, 75 and 100 mm , were imposed on G. max, G. soja, G. tomentella and G. argyrea accessions with different levels of salinity tolerance. Tolerant genotypes had less leaf scorch and a greater capacity to prevent Na⁺ and Cl^? transport from soil solution to stems and leaves than sensitive genotypes. Magnitude of leaf injury per unit increase in leaf Na⁺ or Cl^? concentrations was lower in tolerant than in susceptible accessions. Also, plant injury was associated more with Na⁺ rather than with Cl^? concentration in leaves. Salt‐tolerant accessions had greater leaf chlorophyll‐meter readings than sensitive genotypes at all NaCl concentrations. Glycine argyrea and G. tomentella accessions possessed higher salt tolerance than G. soja and G. max genotypes.     

水稻卷叶突变体rlm1的基因克隆

叶片是植物光合作用的主要场所,优良的叶片形态有利于塑造理想的株型,提高光合效率。为了研究叶片形态建成的分子机制,自水稻T-DNA插入突变体库中筛选获得1个叶片半卷曲的卷叶突变体(roll leaf mutant,命名为rlm1),突变体rlm1主要特征为成熟叶片沿中脉向内卷,叶片最终卷成直立半圆筒状,叶片卷曲度达0.64,叶片直立参数达95,且光合效率显著优于野生型。通过图位克隆技术,确定突变体rlm1突变位点位于LOC_Os03g06654基因的第1个内含子,LOC_Os03g06654基因编码黄素单氧化酶(flavin-containing monooxygenase),RT-PCR表达分析表明LOC_Os03g06654基因因T-DNA插入而导致完全失活。该基因与已报道的水稻卷叶基因Os COW1(Constitutively Wilted 1)为等位基因,而且突变体rlm1所表现的农艺性状均佳,可期待利用该突变体进行高光合的育种实践。     

基于卷积神经网络马铃薯叶片病害识别和病斑检测*

针对自然环境下马铃薯叶片病害识别率低和晚疫病斑定位难的问题,基于大田环境中采集的马铃薯叶片图像,首先对马铃薯叶片病害进行识别,对比AlexNet、VGG16、InceptionV3、ResNet50、MobileNet五种神经网络模型,结果表明InceptionV3模型的识别效果准确率最高,可达98.00%。其次对马铃薯叶片的晚疫病斑进行检测,提出一种改进型的CenterNet-SPP模型,该模型通过特征提取网络获取对象的中心点,再通过中心点回归获得中心点偏移量、目标大小等图像信息,训练后的模型在验证集下的mAP可达90.03%,以F₁为评价值分析对比其它目标检测模型,CenterNet-SPP模型的效果最好,准确率为94.93%,召回率为90.34%,F₁值为92.58%,平均检测一张图像耗时0.10 s。为自然环境下马铃薯叶片病害识别和检测提供较为全面的深度学习算法和模型研究基础。     

杜仲叶提取物对人结直肠癌细胞HCT116及抗血管生成活性的影响

研究了杜仲叶提取物(EULE)对人结直肠癌细胞HCT116体外增殖和凋亡的影响以及其抗血管生成的活性。采用噻唑蓝(MTT)比色法测定了EULE及阳性对照药顺铂对HCT116和人脐静脉内皮细胞(HUVEC)体外增殖的影响;用流式细胞仪测定了EULE对HCT116细胞凋亡的影响。结果表明:EULE对HCT116细胞增殖具有一定的抑制作用,并表现出较好的量效关系,但抑制率稍低于顺铂;EULE对HCT116细胞的凋亡率的影响不显著;EULE对HUVEC细胞增殖的作用具有浓度依赖性,表现为低浓度促进增殖,高浓度抑制增殖。当EULE质量浓度分别为100、200、400和800 mg/L时,对HCT116细胞的抑制率分别为6.50%、10.52%、16.99%和56.49%,对HCT116细胞的凋亡率分别为0.00%、5.90%、7.00%和4.50%。EULE 800 mg/L时对HUVEC细胞的抑制率为41.59%,说明杜仲叶提取物只有达到一定浓度才具有抗新生血管生成的活性。     

基于滚筒的打后碎片筛分工艺

为改善打后筛分工艺,降低投资运行成本,方便维护保养,对比分析了分别以振筛和滚筒为关键筛分设备的两种打后筛分工艺,从工艺设计依据、质量分析、投资运行、维护保养和持续改进等方面阐述了滚筒式打后筛分工艺的特性.结果表明,该工艺具有成熟的理论和实践基础,工序本身不会引起片烟过多的造碎和卷曲,而且在设备投资、维护保养和改进空间等方面,具有振筛式打后筛分工艺所无法比较的优越性.     

Toxicity of Bacillus thuringiensis Crystal Toxins to Field Populations of Rice Leaf Folder, Cnaphalocrocis medinalis （Guenee） and Establishment of Baseline Susceptibility to Cry1Ab

Eight insecticidal crystal proteins of Bacillus thuringiensis, CrylAa, CrylAb, CrylAc, CrylB, Cry2Aa, CrylC, CrylDa and Cry 1Ea were assessed for toxicity against 1 st instar larvae of rice leaf folder, Cnaphalocrocis medinalis （Guenee） at 48 HAT and 72 HAT. Bioassay results depicted CrylAa was the most toxic （LCso 2.35 ppm） followed by CrylBa （LCso 8,50 ppm） and CrylAb （LCso 8.73 ppm） at 48 HAT, whereas, at 72 HAT CrylAb proved to be highly toxic （LC50 0.50 ppm） followed by CrylAa （LCso 4.07 ppm）, CrylAc （LCso 4,84 ppm） and CrylBa （LCso 6.42 ppm）. Toxins Cry2Aa, CrylCa, CrylDa and CrylEa did not resulted in any mortality at 48 HAT and 72 HAT, respectively. Baseline estimates for CrylAb against 1st instar larvae of C. medinalis sampled from seven geographical locations revealed variation in LC50＇s from 0.37 ppm to LC50 16.25 ppm at 48 HAT and LC50 0.50 ppm to LC50 6.49 ppm 72 HAT, respectively with relative resistance ratios of 44-fold and 13-fold at 48 HAT and 72 HAT over the susceptible population.     

黄连及黄连须、黄连茎叶体外抗氧化活性的谱效关系研究

测定黄连与黄连须、黄连茎叶主要生物碱含量并建立高效液相(HPLC)指纹图谱,分析其抗氧化活性的谱效关系。采用HPLC分析比较黄连及黄连须、黄连茎叶中小檗碱、表小檗碱、药根碱、黄连碱、巴马汀含量差异并建立指纹图谱,通过羟自由基(·OH)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、2,2-联氮基双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)自由基体外清除试验与总还原力试验评价其体外抗氧化活性差异,应用Pearson相关系数法分析HPLC指纹图谱与抗氧化活性的谱效关系。结果发现小檗碱、巴马汀含量为黄连>黄连茎叶>黄连须;药根碱、黄连碱和表小檗碱含量为黄连>黄连须>黄连茎叶;总还原力为黄连>黄连茎叶>黄连须,·OH、DPPH、ABTS·+自由基清除力为黄连茎叶>黄连>黄连须;总还原力与各峰均有较强相关性,·OH、DPPH、ABTS·+自由基清除力与4号峰相关性较强。说明黄连茎叶体外抗氧化活性较强,黄连须与黄连茎叶均有一定药用开发价值。     

紫花苜蓿形态和生理指标响应干旱胁迫的品种特异性

为研究紫花苜蓿在叶片和根系水平上响应干旱胁迫的形态和生理的品种特异性规律,在温室内分析了干旱胁迫下WL363HQ和巨能7紫花苜蓿株高、分枝数、生物量及叶片和根系中丙二醛（MDA）、脯氨酸、抗氧化酶类物质、C、N含量、C/N、稳定性C同位素（δ¹³C）和稳定性N同位素（δ¹⁵N）。结果表明：干旱胁迫显著降低了供试品种地上部分和根系的干重及分枝数（P<0.05）。干旱胁迫显著降低了巨能7的株高（P<0.05）,但增加了巨能7的根冠比,而WL363HQ的结果与之相反,这说明干旱胁迫下供试品种的株高和根冠比具有品种特异性的规律。干旱胁迫增加了WL363HQ和巨能7叶片和根系中MDA和脯氨酸的含量及抗氧化酶物质的活性,且在器官水平也具有品种特异性规律。干旱胁迫下巨能7叶片的MDA含量显著增加（P<0.05）,而在WL363HQ根系中的MDA含量也显著增加（P<0.05）。干旱胁迫下WL363HQ叶片脯氨酸含量、POD和SOD活性,及根系SOD的活性均显著增加（P<0.05）,而巨能7仅叶片SOD活性,根系脯氨酸含量、POD活性显著升高（P<0.05）。尽管干旱胁迫对供试品种叶片和根系C、N含量无显著影响（P>0.05）,但干旱胁迫显著提高了WL363HQ和巨能7紫花苜蓿根系的δ¹³C（P<0.05）,且WL363HQ叶片的δ¹⁵N均显著高于巨能7（P<0.05）。此外,干旱胁迫均显著提高了巨能7叶片和根系的C/N（P<0.05）。干旱胁迫下供试品种C、N代谢参数并没有在叶片和根系中表现出较为明显的品种特异性规律,深层次的机制还有待进一步研究。本研究结果将为进一步掌握紫花苜蓿叶片和根系协同抗旱机制及抗旱丰产紫花苜蓿新品种的选育提供理论依据。     

不同水分环境下玉米叶面积QTL定位及候选基因分析

玉米叶面积的大小及分布特征不仅影响其光合效率、蒸腾速率,而且与其耐旱性、耐密性、抗倒伏性及产量形成紧密相关。深入剖析不同水旱环境下玉米不同生育时期不同叶位叶面积的分子遗传机理对玉米耐旱高产新品种的选育具有重要意义。本研究以构建的2套F_2∶3群体为试材,在8种水分环境下,采用复合区间作图法（CIM）和基于混合线性模型的复合区间作图法（MCIM）对玉米相应叶（V₁₈时期第10片叶、R₁时期穗三叶）叶面积进行单环境和多环境联合QTL分析;参考玉米基因组B73 RefGen_v3挖掘稳定表达的QTLs （sQTLs）区间内的候选基因,并对其进行功能分析。结果表明,采用CIM法,单环境下2个生育时期2套F_2∶3群体间总共定位到了7个玉米相应叶叶面积QTLs,主要受显性（81.0%）、部分显性（14.3%）和超显性（4.7%）等遗传效应的调控,其中在干旱环境下定位到了5个QTLs。采用MCIM法,在2套F_2∶3群体间总共检测到6个相应叶叶面积的联合QTLs,其中1个表现为显著的QTL与环境的互作（QTL×E, Bin 2.08~2.09）,1对QTLs （Bin 1.08~1.10与 Bin 2.08~2.09）参与了显著的加性与加性（AA）上位性互作。结合CIM和MCIM法进一步分析在2套F_2∶3群体间检测到了6个sQTLs,其分别位于Bin 1.08~1.10、Bin 2.08~2.09、Bin 4.08~4.09、Bin 6.05、Bin 8.03和Bin 10.03处,并在这些sQTLs区间内确定了12个玉米叶发育相关候选基因。采用生物信息学,总共收集了75个玉米叶发育相关候选基因,通过系统进化树分析表明,这些候选基因划分为3大进化分支,且上述检测到的12个候选基因分布于这3大进化分支上。这些结果为系统地解析玉米不同生育时期不同水旱环境下相应叶叶面积的分子遗传机理提供理论依据,检测到的sQTLs可作为叶面积改良的重要染色体区段,检测到的候选基因为其进一步克隆、功能分析及育种应用提供了信息参考。     

高产棉花太阳辐射能利用率及干物质分配规律研究

通过对1988～1989年高产棉花栽培试验结果进行分析发现,棉花的太阳辐射利用率在叶面积系数小于2.0时随叶面积系数的增加而线性增加,大于2.0时增加变缓。从生育时间看,7月中旬前太阳辐射利用率指数上升,7月中旬至8月底相对稳定在1.2～1.4克/兆焦左右,9月以后又不同程度线性下降。生长季内子棉太阳辐射经济效率1988和1989年分别为0.14和0.15克/兆焦。收获指数与最大叶面积系数呈显著负相关;盛花期之前棉株各器官之间的同伸关系或明显,盛花期后器官的生长相互间无明显的确定性关系。如能调节密度与叶面积系数的关系,使得既提高5～6月的辐射能利用率,同时使7～8月叶面积系数维持在3.0～3.5的适宜范围内,9～10月群体又不早衰,则有利于获得高产。