基于Micro-CT的玉米籽粒显微表型特征研究

植物显微表型主要是指植物组织、细胞和亚细胞水平的表型信息,是植物表型组学研究的重要组成部分。针对传统籽粒显微性状检测方法效率低、误差大且指标单一等问题,本研究利用Micro-CT扫描技术对5种类型11个品种玉米籽粒开展显微表型精准鉴定研究。基于对CT序列图像的处理解析,共获取籽粒、胚、胚乳、空腔、皮下空腔、胚乳空腔和胚空腔的34项显微表型指标。其中,胚乳空腔表面积、籽粒体积、胚乳体积比和胚乳空腔比表面积等4项表型指标在不同类型玉米间差异显著（P-value<0.05）。普通玉米胚乳空腔表面积和籽粒体积显著大于其它类型玉米,高油玉米胚乳空腔比表面积最大,甜玉米胚乳空腔比表面积最小,爆裂玉米胚乳体积比最大。进一步利用34项玉米籽粒表型指标开展差异分析和聚类分析,可将11个不同品种玉米分为四类,其中第一类以普通玉米为主,第二类以爆裂玉米为主,第三类是甜玉米,第四类是高油玉米。结果表明,Micro-CT扫描技术不仅可以实现玉米籽粒显微表型的精准鉴定,还可以为玉米籽粒分类、品种检测等提供技术支撑。     

利用多时序激光点云数据提取棉花表型参数方法

当前,能够实现作物表型参数高效、准确的测量和作物生育期表型参数的动态量化研究是表型研究和育种中亟待解决的问题之一。本研究以棉花为研究对象,采用三维激光扫描LiDAR技术获取棉花植株的多时序点云数据,针对棉花植株主干的几何特性,利用随机抽样一致算法（RANSAC）结合直线模型完成主干提取,并对剩余的点云进行区域增长聚类,实现各叶片的分割;在此基础上,完成植株体积、株高、叶长、叶宽等性状参数的估计。针对多时序棉花激光点云数据,采用匈牙利算法完成相邻时序作物点云数据的对齐、叶片器官对应关系的建立。同时,对各植株表型参数动态变化过程进行了量化。本研究针对3株棉花的4个生长点的点云数据,分别完成了主干提取、叶片分割,以及表型参数测量和动态量化。试验结果表明,本研究所采用的主干提取及叶片分割方法能够实现棉花的枝干和叶片分割。提取的株高、叶长、叶宽等表型参数与人工测量值的决定系数均趋近于1.0;同时,本研究实现了棉花表型参数的动态量化过程,为三维表型技术的实现提供了一种有效的方法。     

铁皮石斛组培苗生长差异与移栽成活率相关性研究

为了确定不同添加物处理对铁皮石斛组培苗生长和移栽后成活的影响,在培养基中分别添加食用甘薯粉、工业甘薯粉、食用马铃薯粉、工业马铃薯粉、木薯粉、香蕉粉以及香蕉泥进行培养,2个月后对组培苗进行移栽驯化,并统计地上部及地下部指标,4 个月后统计移栽成活率。结果表明,添加食用甘薯粉处理的组培苗鲜重和分蘖数最多;而添加香蕉泥处理有利于组培苗株高、节间数、叶片数及2~5 cm之间根数的增加;添加工业甘薯粉处理的组培苗茎粗最粗。各处理对移栽成活率的影响因素由高到低依次为：香蕉泥＞工业甘薯粉木薯粉＞工业马铃薯粉＞食用甘薯粉＞香蕉粉跃食用马铃薯粉。通过对不同添加物处理下组培苗性状与移栽成活率的灰度关联分析,得出影响石斛组培苗成活率的首要因子为节间数,其次为叶片数和株高袁而2~5 cm根条数,大于5cm根条数、鲜重、平均节间长、总根数、分蘖数、茎粗尧小于2cm根条数等指标与移栽成活率关联度较低。因此,在铁皮石斛组培过程中,除了注意诱导生根外,还要注意添加物的种类,尤其以能促进其节间数、株高、叶片数增加的添加物最为重要。     

湖北省利川市金荞麦群落的物种多样性及保护

采用α-多样性指数研究了湖北省利川市金荞麦群落物种多样性。结果表明:研究区域金荞麦种群面积约为9~10 m2,30株,为小种群;与金荞麦相伴生的物种主要为12科、15属、16种;金荞麦群落群丛名为石榴-金荞麦-野蔷薇;α-多样性指数分析显示,该群落辛普森指数(D)、香农威纳指数(H’)和Pielou均匀度指数(J)分别为0.917、2.438、1.361。人类活动对该种群的更新与繁衍有重要影响,过度采挖和生境的破坏与丧失是导致野生金荞麦资源日趋减少的主要原因,建立保护点是保护该金荞麦种群的有效措施。     

一株地黄茎部致病菌的鉴定及防治药剂筛选

 在河南省温县地黄(Rehmannia glutinosa)种植园采集茎部感病的地黄植株,从感病部位分离、纯化出4株病原菌。通过对分离菌的形态学观察、致病性检测及ITS、EF1-α、TUB、CAL、HIS多基因核酸序列分析,鉴定其中1株分离菌为扁桃腐皮壳菌(Diaporthe amygdali),为地黄茎部病害的新型致病菌。生物学特性研究表明,最适宜该致病菌生长的为PDA培养基;菌丝生长的最佳温度为25 ℃、最适pH值为6、对光照不敏感;最适碳氮源分别是麦芽糖和蛋白胨。药剂抑菌活性筛选结果表明,选用的10种杀菌剂对D. amygdali生长都有一定的抑制作用,其中500 g·L^-1氟啶胺悬浮剂活性最高,EC₅₀为0.092 5 mg·L^-1。上述结果为D. amygdali引起的地黄茎部病害防治提供了科学依据。     

水稻根系特征与氮吸收利用效率关系的研究进展

植物根系是活跃的物质代谢和吸收器官,对植株生物量积累、养分和水分高效吸收利用具有重要作用。本文主要综述了水稻根系形态、解剖、生理特征与氮吸收利用效率的关系以及不同氮效率品种根系特征的差异,并综述了促进根系生长和提高氮吸收利用效率的栽培调控措施,展望了未来水稻根系的研究方向,为水稻氮肥减施、氮高效栽培管理技术优化和氮高效品种选育提供理论依据。     

2,4-D、Dicamba和KT对小麦成熟胚离体培养的影响

为了建立优良小麦品种遗传转化的高效组织培养体系,以扬麦158和郑麦9023成熟胚为外植体,探讨了Dicamba和2,4-D及KT对小麦成熟胚愈伤组织诱导和再生的影响。结果表明,Dicamba和2,4-D的愈伤组织诱导率最低为88.7%,最高可达95.1%,处理间无显著差异。不同激素诱导的愈伤组织在添加KT的培养基上分化时,再生率存在显著差异。两种基因型小麦用Dicamba诱导的愈伤组织比2,4-D诱导的愈伤组织具有更高的再生率。在分化培养时,培养基中添加5mg·L-1 KT比添加3mg·L-1的分化效果更好,但不同浓度KT对愈伤组织分化的效果因诱导激素的配比和基因型而异。扬麦158的综合指标更优,平均再生率可达20.1%,比郑麦9023高6.6%;采用4mg·L-1 Dicamba进行愈伤组织诱导,配合5mg·L-1KT分化培养更有利于小麦成熟胚离体培养。     

菘油2号选育及油蔬两用价值初探

药用植物菘蓝的特定染色体附加到甘蓝型油菜所产生的附加系表现一定的抗病毒活性,但尚无营养成分、菜薹和菜籽产量、综合效益方面的研究。本研究以抗病毒油菜菘油1号为父本,细胞核雄性不育系川A-3为母本选育出菘油2号,并对其进行油蔬两用产量、农艺性状、菜薹营养、种子品质、综合效益等方面的研究。结果表明,具有菘蓝染色体特异标记的植株占48.56%,其菜薹营养丰富,维生素C和锌含量明显高于西兰花1-1-5、白花菜rB-112、红菜薹Q10005、初冬牛心甘蓝和萝卜CP4,氨基酸、蛋白质含量明显高于白花菜rB-112、红菜薹Q10005、初冬牛心甘蓝和萝卜CP4,与西兰花1-1-5相当。从播种到始摘薹的天数平均为117 d,菜薹产量为16 908.8 kg/hm²,较摘薹对照增产75.1%。与单纯收籽栽培相比,摘薹后末花期延迟6~10 d,株高、全株角果数、每角粒数、千粒重、单株产量,含油量都显著降低,其末花期理论生物量平均124.3 t/hm²,收获油菜籽1127.3 kg/hm²,较摘薹对照增产16.4%,较单纯收油菜籽栽培减产42.3%,油蔬两用栽培平均综合效益108 892.4元/hm²,比单纯收油菜籽栽培新增效益92 920.4 元/hm²。菘油2号油蔬两用栽培对增进人类健康和油菜提质增效具有重要意义,具有巨大的推广前景。     

西瓜果斑病菌T2SS分泌蛋白的筛选和功能预测

利用KEGG和STRING数据库分析比较瓜类果斑病菌(西瓜嗜酸菌)(Acidovorax citrulli,Ac)和主要植物病原细菌Ⅱ型分泌系统(T2SS)的基因组成,收集有试验证据的植物病原细菌T2SS分泌蛋白序列信息,与已测序并经注释的果斑病菌AAC00-1菌株基因组进行序列比对,筛选出候选的果斑病菌同源T2SS分泌蛋白。通过对筛选出的分泌蛋白的信号肽、代谢通路、蛋白互作网络及其在植物细胞中的定位进行分析,预测部分分泌蛋白的生物学功能。     

水稻半纤维素支链合酶基因GT61家族的结构特征和组织表达分析

从生物信息学和基因表达的角度,鉴定OsGT61家族成员的结构特征和组织表达特性。结果表明,OsGT61家族含有25个成员,分为3个亚类。A、B和C亚类分别含有19、3和3个成员,其基因的外显子数介于1~7个。其蛋白质大小为49.1~73.8ku,pI为5.4~10.4。该家族蛋白质的C端motif较为保守。而且,它们含有Ser/Thr激酶的磷酸化位点分别为9~29个和3~13个,Tyr激酶的磷酸化位点小于7个。但是,该家族成员的糖基化位点相对较少,16个成员存在1~4个O-糖基化位点,3个蛋白存在1~2个N-糖基化位点。基因表达芯片聚类分析和半定量RT-PCR检测表明,OsGT61基因家族主要成员在不同组织中表达水平存在明显差异。这些结果暗示OsGT61家族基因在水稻不同组织中细胞壁半纤维素生物合成中发挥不同作用。