菊花ClERF1基因的克隆与表达分析

以甘菊叶片为试验材料,采用RT-PCR和Tail-PCR以及生物信息学的方法,研究了甘菊ClERF1及其启动子序列特征、表达模式,以及甘菊ClERF1在低温胁迫下的响应。以期为进一步研究甘菊ClERF1功能提供参考依据。结果表明:ClERF1基因序列全长1 242 bp,最大开放阅读框(ORF)618 bp,可编码206个氨基酸。经理化性质分析,ClERF1分子量23 631.35 Da,理论等电点5.19,不稳定系数53.84,脂肪指数62.04,平均亲水性-0.786,亚细胞定位在细胞核内。系统进化树表明,ClERF1与拟南芥At3g23240亲缘关系最近,属于ERF亚家族。qRT-PCR分析表明ClERF1在叶片中表达最高,其次在茎段中。该研究克隆了ClERF1启动子序列1 534 bp,主要包括低温反应和乙烯响应元件、生长素和茉莉酸甲酯反应元件等。甘菊低温处理幼苗ClERF1表达量显著高于未低温处理的幼苗,其中5℃时ClERF1相对表达量最高。     

改性尿素追施对冬小麦和夏玉米季氮素挥发和淋溶的影响

以NBPT(N-丁基硫代磷酰三胺)和DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)为复合抑制剂,利用转鼓喷涂工艺,开发出新型复合型抑制剂涂覆尿素肥料,采用扫描电镜和能谱仪分析其涂覆效果。通过田间试验系统对比评价了追施不同氮肥对调控氮素的特征效果。试验设置5个处理:(1)不施氮肥(CK);(2)农民习惯追施尿素(CU);(3)优化追施尿素(CUU);(4)优化追施抑制剂涂覆尿素(CUY1);(5)优化追施抑制剂涂覆尿素(CUY2)。在夏玉米喇叭口期、冬小麦拔节期追施氮肥后的15天内进行田间原位连续动态观测。电镜和能谱结果表明,复合抑制剂均匀涂覆于尿素表面,形成薄而致密、光滑的涂覆层,该涂覆层均匀分布有磷和硫2种元素,表明复合抑制剂与尿素已有效结合。田间试验结果表明,在同等优化施氮量下与普通尿素相比,夏玉米和冬小麦季追肥后CUY1和CUY2处理氨挥发分别降低55.19%,32.15%和52.46%,39.43%。夏玉米季追肥后,0-20 cm土层CU、CUU处理土壤硝态氮含量于第5天达到峰值,到后期已显著低于CUY1、CUY2处理,CUY2处理稳定硝态氮的效果更好。冬小麦季追肥后,0-20 cm土壤硝态氮含量CU、CUU处理分别在第5,3天达到峰值,CUY1、CUY2处理于第11天达到峰值后,硝态氮含量已显著高于相同施氮量的CUU处理。在保证产量和净收益的同时,抑制剂涂覆尿素显著降低了追施氮素的氨挥发和淋溶损失浓度,其中冬小麦季CUY1处济效益较好,夏玉米季CUY2调控氮素的效果最佳,减少向下淋溶的效果明显。     

Embryo-mediated genome editing for accelerated genetic improvement of livestock

Selecting beneficial DNA variants is the main goal of animal breeding. However, this process is inherently inefficient because each animal only carries a fraction of all desirable variants. Genome editing technology with its ability to directly introduce beneficial sequence variants offers new opportunities to modernize animal breeding by overcoming this biological limitation and accelerating genetic gains. To realize rapid genetic gain, precise edits need to be introduced into genomically-selected embryos, which minimizes the genetic lag. However, embryo-mediated precision editing by homology-directed repair (HDR) mechanisms is currently an inefficient process that often produces mosaic embryos and greatly limits the numbers of available edited embryos. This review provides a summary of genome editing in bovine embryos and proposes an embryo-mediated accelerated breeding scheme that overcomes the present efficiency limitations of HDR editing in bovine embryos. It integrates embryo-based genomic selection with precise multi-editing and uses embryonic cloning with elite edited blastomeres or embryonic pluripotent stem cells to resolve mosaicism, enable multiplex editing and multiply rare elite genotypes. Such a breeding strategy would enable a more targeted, accelerated approach for livestock improvement that allows stacking of beneficial variants, even including novel traits from outside the breeding population, in the most recent elite genetic background, essentially within a single generation.     

Genome-edited crops: how to move them from laboratory to market

Recent breakthroughs in CRISPR technology allow specific genome manipulation of almost all crops and have initiated a revolution in precision crop breeding. Rationally-based regulation and widespread public acceptance are needed to propel genome-edited crops from laboratory to market and to translate this innovative technology into agricultural productivity.     

施氮及添加硝化抑制剂对苜蓿草地N2O排放的影响

为探究旱作紫花苜蓿(MedicagosativaL.)栽培草地氧化亚氮(N_2O)排放对施氮水平及添加硝化抑制剂的响应特征,采用传统静态箱法研究了不同施氮水平[0kg(N)·hm~(-2)(N0)、 50kg(N)·hm~(-2)(N50)、 100kg(N)·hm~(-2)(N100)和150kg(N)·hm~(-2)(N150)]以及添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)150kg(N)·hm~(-2)(N150+DCD)对陇东苜蓿草地N_2O排放特征的影响。结果显示,监测期内N0、N50、N100和N150处理N_2O平均排放速率分别为3.5μg·m~(-2)·h~(-1)、4.1μg·m~(-2)·h~(-1)、5.0μg·m~(-2)·h~(-1)和6.1μg·m~(-2)·h~(-1),随着施氮梯度的增加, N_2O排放速率呈增加趋势。添加硝化抑制剂DCD对N_2O排放产生明显的抑制作用。与N150处理相比, N150+DCD处理下苜蓿草地N_2O平均排放速率下降50.7%, N_2O累计排放量显著降低61.6%(P0.05)。施氮对苜蓿产量没有显著影响,而N0、N50、N100和N150处理下单位苜蓿产量N_2O排放量随氮肥梯度的增加而增加,各处理分别为6.5 mg·kg~(-1)、7.8 mg·kg~(-1)、11.3 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)。N_2O排放受土壤含水量影响深刻,生长季N_2O排放通量与土壤水分呈显著正相关关系(P0.05),而与土壤温度无显著相关性(P0.05)。综上,旱作紫花苜蓿栽培草地N_2O排放通量随施氮水平的增加明显增加,在相同施氮水平下添加硝化抑制剂DCD能显著抑制N_2O排放。相关研究结果对于该区域苜蓿草地合理施肥以及N_2O减排具有一定的实践指导意义。     

我国居民肉类消费特征及趋势判断——基于双对数线性支出模型和LA/AIDS模型

为分析我国城乡居民肉类消费水平及其结构特征,判断居民肉类消费的未来趋势,基于FAO和统计年鉴等相关统计数据,运用双对数线性支出模型和LA/AIDS模型(Linear approximated/Almost ideal deal demand system模型),测算我国及城乡居民肉类消费需求的价格弹性和收入弹性。结果显示我国居民肉类消费量不断增加,且城乡居民肉类消费差距逐步缩小。居民对牛羊肉需求的收入弹性最大,禽肉次之,猪肉最小。其中,农村居民对各项肉类消费需求的收入弹性均显著高于城镇。我国居民的牛羊肉需求对自身价格及其他肉类价格变动较敏感,猪肉需求对自身价格与其他肉类价格变动敏感度较低。由此推断,未来我国居民对牛羊肉消费将呈波动增长态势,而对猪肉的消费呈缓慢增长,但消费量趋于稳定。     

基于YOLO v3与图结构模型的群养猪只头尾辨别方法

在利用视频监控技术对群养猪只进行自动行为监测时,对猪只准确定位并辨别其头尾位置对提高监测水平至关重要,基于此提出一种基于YOLO v3(You only look once v3)模型与图结构模型(Pictorial structure models)的猪只头尾辨别方法。首先,利用基于深度卷积神经网络的YOLO v3目标检测模型,训练猪只整体及其头部和尾部3类目标的检测器,从而在输入图像中获得猪只整体及头尾部所有的检测结果;然后,引入图结构模型,描述猪只的头尾结构特征,对每个猪只整体检测矩形框内的头尾部位组合计算匹配得分,选择最优的部位组合方式;对部分部位漏检的情况,采取阈值分割与前景椭圆拟合的方法,根据椭圆长轴推理出缺失部位。在实际猪场环境下,通过俯拍获得猪舍监控视频,建立了图像数据集,并进行了检测实验。实验结果表明,与直接利用YOLO v3模型相比,本文方法对头尾定位的精确率和召回率均有一定提高。本文方法对猪只头尾辨别精确率达到96.22%,与其他方法相比具有明显优势。     

紫斑牡丹种子浸提液对植物种子萌发和幼苗生长的影响

以紫斑牡丹种子为研究对象,研究不同质量浓度(0、0.025、0.050、0.075、0.100 g·mL-1)的种皮和胚乳水浸提液对白菜、小麦和绿豆种子萌发、幼苗生长和幼苗的抗氧化酶活性的影响,探究紫斑牡丹种子内源抑制物质的活性,为进一步研究紫斑牡丹种子休眠机理提供理论依据。结果表明:紫斑牡丹种皮和胚乳中均含有抑制受体植物种子萌发和幼苗生长的物质,且同一质量浓度下,胚乳浸提液的抑制作用强于种皮浸提液;种皮和胚乳浸提液对白菜幼苗生长的抑制作用高于小麦和绿豆;种皮和胚乳浸提液对3种受体植物幼苗根长的抑制作用大于苗高和鲜质量;种皮和胚乳浸提液对3种受体植物幼苗的SOD、CAT和POD活性均产生了一定的影响。其中,随着种皮浸提液质量浓度的提高,受体植物幼苗SOD、POD活性先上升后下降,而CAT活性持续下降;加入胚乳浸提液后,受体植物幼苗的CAT、POD活性与对照相比显著下降,SOD活性则依然随着胚乳浸提液质量浓度的升高而表现出先上升后下降的趋势。由结果可知,紫斑牡丹种皮和胚乳浸提液中均含有能抑制受体植物种子萌发和幼苗生长的物质,并且能够影响受体幼苗的抗氧化酶活性,但是紫斑牡丹种皮和胚乳内源抑制物质的活性存在一定的差异。     

羊肚菌营养袋制作原料的化学成分分析及配方优化

为优化羊肚菌营养袋的原料组成与配比,以食药用菌栽培基质中常用的4种秸秆及谷壳、麦粒、麦麸,通过主成分分析归纳各原料的营养组成属性,设计出9个营养袋配方进行栽培试验,比较出菇产量,得出高产营养袋原料组合为谷壳和麦粒;再以谷壳与麦粒按11种不同的重量比混合制成营养袋进行栽培试验,综合考量制作成本、出菇产量、经济效益等因素后,最终得到高产高效的羊肚菌营养袋配方(重量比)为谷壳19%、麦粒79%、石灰1%、石膏1%。     

CRISPR/Cas9技术敲除酿酒酵母gpd2基因对产2,3-丁二醇的影响

旨在利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除酿酒酵母甘油-3-磷酸脱氢酶基因(gpd2),探究其对2,3-丁二醇产量的影响。根据酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)W5甘油-3-磷酸脱氢酶基因(gpd2)设计供体片段及gRNA片段,将gRNA片段与可表达Cas9蛋白的敲除载体相连,之后将重组质粒及供体DNA片段转化到S. cerevisiae W5细胞中,根据表型筛选及PCR验证获得gpd2基因缺失菌株。结果表明目的基因gpd2敲除成功,基因缺失菌株与原始菌株经发酵实验相比,甘油产量下降22.01%,乙醇产量提高24.65%,2,3-丁二醇产量下降10.60%。gpd2基因的敲除并没有提高2,3-丁二醇的产量,原因可能是逐渐积累的NADH会优先被细胞内大量的乙醇脱氢酶所氧化,作用于乙醇的产生,而不是优先作用于2,3-丁二醇的合成。本实验构建了适用于酿酒酵母的基因敲除系统,该系统对进一步探究酿酒酵母其他代谢产物与2,3-丁二醇合成之间的关系具有实际的借鉴意义。