水稻3-磷脂酰肌醇激酶FAB1/PIKfyve基因家族的鉴定及功能分析

FAB1/PIKfyve是催化3-磷酸磷脂酰肌醇(PtdIns3P)形成3,5-二磷酸磷脂酰肌醇(PtdIns(3,5)P2)过程的关键酶,其产物PtdIns(3,5)P2在真核细胞发育中发挥重要功能.为探寻PtdIns(3,5)P2在水稻生殖发育过程中的功能,本研究结合生物信息学和遗传学方法,对水稻FAB1/PIKfyve基因进行鉴定,分析其理化性质、基因结构、保守结构域、系统进化、顺式作用元件和组织表达模式并利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得osfab1b突变体.生物信息学分析结果显示,水稻基因组中共鉴定到9个FAB1基因家族成员;基因结构分析显示FAB1家族基因结构存在差异,外显子数量为8～12个;保守结构域分析表明仅OsFAB1A和OsFAB1B含有N端FYVE结构域,其余成员具有Cpn60_TCP1结构域和PIPKc激酶结构域;系统进化分析提示FAB1家族功能在单双子叶植物中具有高度保守性;FAB1基因上游调控区域顺式元件预测发现多种生长发育相关、光响应以及激素和胁迫响应顺式元件;组织表达模式分析显示大多数FAB1基因为泛表达,其中FAB1C亚类基因在内外稃中的高表达提示其可能参与花器官发育.最后通过CRISPR/Cas9系统得到osfab1b突变体,经碘染观察花粉活力无明显异常,暗示FAB1家族在水稻生殖发育调控中存在功能冗余.本研究结果为单子叶模式植物水稻中磷脂酰肌醇调控网络及其生物学功能的研究提供了理论参考.     

硅藻土吸附固定化Bacillus sp.DL-2胞内蛋白酶拆分制备(S)-乙酸苏合香酯

[目的](S)-乙酸苏合香酯是手性药物合成的关键手性砌块,其在多种手性化合物的合成及医药、香料的工业生产中具有重要的作用.传统的化学合成手性化合物的方法需要有毒有机溶剂及重金属的参与,对环境及人类具有严重的危害,同时得到的手性化合物的光学纯度较低.与传统的化学合成相比,酶法选择性拆分消旋体化合物,具有高立体专一性和区域选择性、副反应少、产率高、产物光学纯度好以及反应条件温和的优点,是一种被广泛认可的拆分方法.实验表明,Bacillus sp.DL-2胞内蛋白游离酶可拆分制备(S)-乙酸苏合香酯,然而游离酶不易回收且稳定性差,将Bacillus sp.DL-2胞内蛋白游离酶制备成固定化制剂,克服了游离酶对环境敏感,稳定性不高的缺点,为工业化生产(S)-乙酸苏合香酯奠定了基础.[方法]酶的固定化方法主要有物理吸附法、离子结合法、共价结合法、交联法和包埋法.以吸附法固定酶,酶的构象很少改变,因此,酶的催化活力损失较少;且吸附法固定化操作过程简单,因此吸附法在经济上是最具吸引力的固定化方法.硅藻土由硅藻的细胞壁沉积而成,硅藻土表面的多孔性与负电性使其呈现明显表面吸附性,因而被常用做吸附载体.以硅藻土作为固定化载体,对Bacillus sp.DL-2胞内蛋白酶进行固定化,用以拆分制备高光学纯的(S)-乙酸苏合香酯.利用单因素实验优化,确定制备固定化酶的最佳固定化条件及制备(S)-乙酸苏合香酯的最佳拆分条件,并测定了制备的固定化酶对金属离子的敏感度及储存稳定性.[结果]最佳固定化条件为:温度40℃,pH为7,固定化时间10 h,载体添加量100 g/L.在最佳固定化条件下制备了固定化酶,优化确定了制备(S)-乙酸苏合香酯的最佳拆分条件为:固定化酶用量为160 mg/mL,拆分时间7 h,拆分温度30℃,缓冲液pH为7.[结论]在最佳固定化及拆分条件下,制备的(S)-乙酸苏合香酯e.e.值可达到96.8％,转化率为73.9％,且固定化酶对金属离子敏感度较低,对反应环境要求较低,适用于工业化生产.固定化酶在4℃条件下储存,随保存周数的增加,e.e.值及转化率均逐渐降低,但4周后e.e.值仍能达到90.1％,转化率保持在66.6％左右,具备较高的储存稳定性,为工业化生产(S)-乙酸苏合香酯提供了参考.     

雪胆多酚的稳定性及其对α-淀粉酶的抑制作用

采用Folin-Ciocalte法测定雪胆中的多酚含量,研究金属离子和温度对多酚稳定性的影响,并分析多酚对α-淀粉酶活性的抑制作用和抑制类型.结果表明,Mn2+、Fe2+、Fe3+和Cu2+对多酚具有破坏作用,其中Mn2+对多酚的破坏作用最显著;温度过高或者过低不利于多酚的保存,温度在25～45℃多酚保存效果最佳;酶促动力学研究表明,雪胆多酚对α-淀粉酶具有抑制作用,其抑制作用类型为可逆竞争性抑制,表明雪胆具有开发为辅助降糖保健食品或药品的价值.     

单季稻-兰溪小萝卜模式下机插密度对中浙优8号产量和主要性状的影响

以中浙优8号为材料,研究单季稻-兰溪小萝卜种植模式下3个机插密度30 cm×17 cm、30 cm×21 cm、30 cm×25 cm对水稻生育期、产量及其他主要性状的影响。结果表明,随着密度增加,生育期缩短,有效穗、每穗粒数增多,产量增加,较高的机插密度有利于中浙优8号的高产。     

采摘机器人深度视觉伺服手-眼协调规划研究

针对现有采摘机器人的识别-采摘精度与效率偏低等问题，开展了采摘机器人深度视觉伺服手-眼协调规划研究。开发了在手RealSense深度伺服的小型升降式采摘机器人，进行了采放果的工作空间与姿态分析，针对“眼在手上”模式建立了手-眼协调的坐标变换模型。对采摘机器人提出了基于在手RealSense深度伺服的由远及近手眼协调策略，并根据RealSense与机械臂参数完成了基于深度视觉的远近景协调关键点间分段动作规划。手眼协调采摘试验表明，末端在X、Y、Z方向的平均定位精度为3.51、2.79、3.35mm，平均耗时为19.24s，其中机械臂从初始位开始采果的平均耗时为12.04s，中间识别与运算的平均耗时为3.82s，放果动作平均耗时为7.2s，机械臂动作耗时占整个环节的80.2%。该机器人结构和在手RealSense深度伺服的手眼协调策略可满足采摘作业需求。     

禾田稻2号选育技术报告

禾田稻2号(代号松辽628)是公主岭市松辽农业科学研究所以白粳1为母本、长白19为父本,双亲配组,有性杂交,后代材料经世代选拔培育,系谱法、穿梭育种,最终选育而成的水稻新品种。该品种株高适中、株型紧凑、分蘖力较强,成穗率好,结实率高,中感稻瘟病,米质好,产量高,综合性状优良,2020年通过内蒙古自治区农作物品种审定委员会审定,适宜在内蒙古中晚熟稻区等地种植。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑BADH2-1/BADH2-2创制香米味道玉米新种质

【目的】香味是作物的重要食味品质之一。2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline,2-AP）是主要香味物。BADH2是控制水稻等作物香味性状的关键基因,敲除该基因可以产生香味稻米。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在北京市农林科学院自育的玉米骨干亲本京724上敲除BADH2同源基因,以期获得有香米味道的玉米新种质材料。【方法】利用Ensembl数据库在线BLAST工具,将水稻OsBADH2蛋白序列在拟南芥、水稻和玉米蛋白序列数据库中进行序列比对,获得上述3个物种的BADH基因家族成员,并利用UniProt蛋白数据库中的结构域信息进行验证。进一步使用MEGA软件进行系统进化分析,获得玉米BADH2同源基因作为候选编辑靶标。基于CRISPR/Cas9基因编辑技术的原理,在候选基因的外显子处设计特异性靶点,并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体。再以玉米自交系京724为受体,利用农杆菌介导的遗传转化方法,通过磷酸甘露糖异构酶基因（phosphomannose isomerase,PMI）抗性筛选获得阳性转基因植株。转基因株系经测序明确其在靶基因中产生的突变类型。利用气相色谱质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）检测基因编辑株系T₁籽粒中香米主要香味物质2-AP的含量,以确认京724在基因编辑前后2-AP含量的变化。【结果】系统进化分析发现,玉米中存在2个BADH2同源基因,分别命名为ZmBADH2-1和ZmBADH2-2。ZmBADH2-1位于第4染色体,ZmBADH2-2位于第1染色体。2个基因均包含15个外显子和14个内含子,第4外显子间的核苷酸序列高度同源。在2个基因的第4外显子区域设计靶点并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体,通过遗传转化获得28株转基因株系。PCR扩增及测序分析结果显示,其中10株材料的2个ZmBADH2s在靶点区域均发生突变,突变基因型包括双等位突变和多等位突变,突变类型为不同数量的碱基缺失和插入。质谱检测结果显示玉米ZmBADH2双基因突变体籽粒中存在与香稻同样成分的2-AP。随机选取的4个T₁代基因编辑株系籽粒中,2-AP平均含量分别为438.29、404.63、348.65和161.82 μg·kg^-1,而未经过编辑的京724中未检测到2-AP。【结论】利用CRISPR/Cas9技术对玉米ZmBADH2-1和ZmBADH2-2同时进行定点敲除,创制出籽粒中具有香米味道的玉米骨干亲本新种质材料。     

茶树品种峨眉问春和川茶2号新梢主要生化成分分析

为了解峨眉问春和川茶2号在四川茶区的产量及鲜叶品质,以福鼎大白茶为对照,对翠屏、沐川、名山茶区的峨眉问春和川茶2号的芽叶性状和主要生化成分进行测定。结果表明:三地的峨眉问春芽叶较长较重,发芽密度与对照相当;其春、夏梢的茶多酚、儿茶素和咖啡碱含量均显著(P<0.05)高于对照,游离氨基酸总量均显著(P<0.05)低于对照。川茶2号芽叶较重实,发芽密度显著(P<0.05)高于对照;其春、夏梢的水浸出物含量和游离氨基酸总量均显著(P<0.05)高于对照,茶多酚、儿茶素含量及酚氨比均显著(P<0.05)低于对照;其春梢的茶氨酸、鲜爽味氨基酸含量及儿茶素品质指数均显著(P<0.05)高于对照,儿茶素苦涩味指数均显著(P<0.05)低于对照。峨眉问春和川茶2号在三地均表现出高产潜力及较好的适应性。川茶2号具有鲜爽、苦涩味轻的生化物质基础,可开发高档名优绿茶,可在四川全省茶区推广。峨眉问春鲜叶品质不及对照,可在川南早茶产区进行适度推广。     

优质高产抗病常规稻新品种河西丰占2号的

河西丰占2号是广西农业科学院河池分院/河池市农业科学研究所选育的早晚兼用型常规优质籼稻新品种，具有抗病强、品质优、产量高、熟期适中等优点，2019年5月通过广西壮族自治区农作物品种审定委员会审定。本文阐述了河西丰占2号的选育过程，总结其特征特性和介绍其栽培技术，为该品种的推广应用提供参考。     

基于两种不同质地土壤浅沟排盐效果分析

通过田间及室内试验和数值模拟,对比研究土壤浅沟排盐对不同类型土壤的排盐效果.以土壤颗粒分析、水分运动参数及土壤盐分弥散系数为基础,通过建立的数值模型,探讨膜下滴灌棉田设置浅沟排盐时生育期内土壤水盐运动规律.通过模型对比两组土壤在设置排盐浅沟的情况下土壤水分及盐分的分布规律,分析土壤类型对膜下滴灌棉田土壤水分、盐分分布情况的影响.结果表明粉壤土对土壤的持水效果明显优于壤土;相对于壤土,排盐浅沟在粉壤土中的排盐效果更佳,且盐分主要集中于排盐浅沟坡面处.