小麦Glu-3位点基因拷贝数的变异分析

【目的】基因拷贝数变异是一种常见又重要的基因结构变异,往往影响个体表型。低分子量麦谷蛋白（low-molecular-weight glutenin subunit,LMW-GS）是小麦贮藏蛋白的主要组成部分,位于Glu-3位点。小麦作为异源六倍体,其庞大且复杂的基因组结构导致难以利用传统方法检测目的基因的拷贝数,针对小麦基因组,筛选可靠稳定的内参基因和体系,探索适合复杂基因组的拷贝数变异测定技术,测定Glu-3位点LWM-GS基因拷贝数。【方法】以Acc1为内参基因,根据基因序列设计内参引物和探针,通过定性和定量PCR测定内参基因在12个普通小麦品种中的拷贝数,分析该基因拷贝数在不同品种间的稳定性;又以小麦品种篙优2018的5个稀释浓度的基因组DNA为模板,利用qRT-PCR验证Acc1内参系统的重复性和准确性;根据Glu-A3位点LMW-GS基因序列设计特异性引物及探针,利用qRT-PCR和ddPCR 2种方法检测8个小麦品种Glu-A3位点基因拷贝数,比较后选择更优的高通量基因拷贝数检测方法;再根据Glu-B3和Glu-D3位点LMW-GS基因序列设计相应的特异性引物及探针,并利用ddPCR技术检测和分析了231份小麦品种的Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3位点上LMW-GS基因拷贝数。【结果】Acc1在12个普通小麦品种间、同一品种5个DNA稀释浓度间的拷贝数测定结果一致,技术重复间的变异系数仅为0.07%—0.77%,所构建的Acc1内参系统稳定;比较qRT-PCR和ddPCR 2种拷贝数检测方法,8个品种所测的Glu-A3位点拷贝数结果一致,分别为3、5、3、4、3、3、3和3;且ddPCR检测重复间的变异系数为0.30%—1.67%,远低于qRT-PCR的3.14%—12.72%,更加可靠;利用ddPCR对231份普通小麦品种的Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3位点上LMW-GS基因拷贝检测后分析发现,大多数小麦品种在3个位点上的拷贝数为4,所占频率分别为51.95%、32.03%和28.57%,Glu-3位点总拷贝数变异范围为10—21,变异系数为16.12%。【结论】Acc1内参系统具有良好的稳定性和重复性,可以用作小麦Glu-3位点和其他目的基因拷贝数检测的内参;qRT-PCR和ddPCR均可用于小麦基因拷贝数的检测,但后者更稳定、可靠,且操作简单、检测通量高。     

基于深度卷积神经网络的小麦赤霉病高光谱病症点分类方法

为快速、高效地利用高光谱成像技术诊断小麦赤霉病病症,分析了卷积层结构与光谱病症特征的关联性,并重点研究了高光谱的像元分类建模方法。首先,基于深度卷积神经网络的2种典型结构,构建了不同深度的卷积神经网络,比较了小麦赤霉病高光谱数据点集的训练和测试结果。结果显示:Visual Geometry Group(VGG)结构随着网络深度的增加,模型损失值不断下降;残差神经网络(ResNet)结构随着深度增加,损失值没有明显降低,说明ResNet网络的深度与模型性能无关。从测试集评测模型泛化性可知,具有4个基础单元模块的22层VGG网络在所有深度卷积模型中最优,其建模和验证准确率远高于传统的支持向量机(SVM),分别为0.846和0.843,测试集准确率为0.742。以VGG为基础单元构建的深度神经网络,能有效提取小麦赤霉病病症的高光谱特征。研究结果可为大尺度小麦赤霉病的智能成像诊断提供理论基础。     

小麦干物质积累与分配规律研究进展

干物质的积累与分配是反映小麦群体生长状况的重要指标.本文阐述了小麦干物质积累与分配的一般规律及与产量之间的关系,并综述了基因型和播期、密度、水分、氮肥等栽培因子及光照、温度等生态因子对小麦干物质积累和分配的影响.在今后的研究中,应充分运用分子生物学等相关技术推动小麦种质资源的利用和新品种的选育;通过表型组学和作物模型等深入研究小麦干物质积累过程机理,实现对小麦群体的早期诊断和定量调控;应集成多项生产技术,实现小麦生产的可持续发展,以期为小麦群体生长状况的调控及我国小麦的高产稳产和优质提供理论参考.     

氮肥施用对直播冬油菜产量及氮肥利用率的影响

为探明安徽省直播冬油菜种植中适宜的氮肥用量、氮肥种类和施氮方式，通过田间小区试验，研究尿素不同用量及等氮量尿素和控释尿素不同施用方式对直播冬油菜产量、氮肥累积量及氮肥利用率的影响。结果表明：施氮水平和施氮方式对直播冬油菜产量具有显著影响，成株率与产量之间呈显著正相关，施氮量180 kg N·hm^-2条件下，尿素分次施用处理（N180）和控释尿素一次性施用处理（CRU180）在生育中后期能有效提高直播冬油菜密度。施氮量240 kg N·hm^-2、尿素分次施用处理（N240）角壳和茎秆氮素累积量分配比例增加，籽粒分配比例减少，氮肥表观利用率、氮肥农学效率、氮肥生理效率和氮肥偏生产力显著降低，籽粒产量不增反降，较CRU180和N180分别降低2.87%和9.67%。各施氮处理中，N180处理产量最高，较其他施氮处理显著增产7.53%~82.15%。施氮量180 kg N·hm^-2条件下，相比尿素一次性施用处理（U180），CRU180和N180显著增产8.53%和16.69%，籽粒氮素累积量显著增加8.80%和16.02%，氮肥表观利用率显著增加11.68%和14.30%，氮素农学效率显著增加12.53%和24.46%，氮素生理效率增加0.74%和9.13%，氮肥偏生产力显著增加8.59%和16.76%。综合本试验直播冬油菜产量、氮素累积量和氮肥利用率结果来看，合理的氮肥用量和氮肥品种可以有效增加直播冬油菜的成株率和氮素累积量，进而增加产量、提高氮肥利用率。安徽省直播冬油菜施氮量180 kg N·hm^-2，尿素分次施用和控释尿素一次性施用，均能达到产量和氮肥利用率的双向提升。考虑到直播冬油菜轻简化发展大趋势，建议采用控释尿素一次性基施。     

盐效应和同离子效应对石膏改良碱土的影响

采用土柱灌洗试验方法,用0.1 mol/L的NaCl溶液和0.1 mol/L的Na_2SO_4溶液及蒸馏水分别对3组30 cm土柱(0～10 cm为石膏与碱土均匀混合层,10～30 cm为碱土层)进行多次灌洗并收集滤液化验分析,研究NaCl和Na_2SO_4在石膏改良碱土中所起的不同作用。结果表明,NaCl在碱土改良过程中有一定盐效应,Na_2SO_4的同离子效应加强了碱化过程,抑制了脱碱化过程的进行。3种溶液的对CaSO4溶解量的促进作用在各自单独灌洗时依次为NaCl蒸馏水Na_2SO_4。     

小麦品种(系)不同穗部位种子活力比较研究

[目的]确定小麦种子活力测定的较好方法,探讨小麦品种不同穗部位种子活力的差异。[方法]选用皖麦33、皖麦48、烟农19、扬麦158和W1032(糯小麦)5个小麦品种(系)种子为材料,设置上部穗位、中部穗位、下部穗位和整穗(CK)4种处理,通过种子大小测定、幼苗生长测定、加速老化试验、冷浸试验、电导率测定、模拟田间出苗率测定以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、脂肪氧化酶(LOX)、过氧化氢酶(CAT)和脱氢酶(ADH)5种酶活性测定等方法,综合评价种子活力,并进行整穗(CK)种子的主要活力指标间相关分析以及对5个小麦品种(系)不同穗部位种子主要活力指标平均值的比较。[结果]幼苗生长测定、加速老化试验以及5种酶活性等指标均与模拟田间出苗率呈显著相关;小麦品种(系)不同穗部位种子活力存在明显差异。[结论]幼苗生长测定、加速老化试验以及5种酶活性测定均是小麦种子活力测定的较好方法;小麦中部穗位种子活力较高,下部穗位种子活力次之,上部穗位种子活力较低。     

氮肥运筹方式对超级稻剑叶生理特性及产量的影响

在总施氮(尿素)量600 kg hm-2条件下,研究了氮肥运筹方式对两个超级稻品种"扬两优6号"和"新两优6号"剑叶生理特性及产量的影响。结果表明:与氮肥全部作为基肥施用相比,氮肥施用后移,使超级稻剑叶丙二醛(MDA)含量降低,超氧化物歧化酶(SOD)含量提高,衰老延缓;叶绿素含量增加,光合速率提高;其中重施分蘖肥处理(基肥、分蘖肥各占50%)产量最低,两个超级稻品种较对照分别减产7.7%、6.3%,减产达显著水平;基肥∶分蘖肥∶促进花肥∶保花肥∶粒肥3∶1∶1∶1∶0的处理产量最高,较对照分别增产22.9%、27.2%,增产达极显著水平。     

大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B的生理生化特性比较分析

以大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A及其保持系NJCMS1B的花芽为试验材料,利用试剂盒法和紫外分光光度计测定分析了糖分含量(可溶性糖和淀粉)和总ATPase、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)、抗坏血酸氧化酶(AO)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)以及过氧化物酶(POD)等酶活性的变化情况。结果表明:相较于保持系NJCMS1B,总ATPase、PEPCK、AO和CAT活性在不育系NJCMS1A中显著下降;糖分含量、SPS和SOD活性在不育系NJCMS1A中下降水平不显著;POD活性在不育系NJCMS1A中显著上升。根据结果分析推测,与能量代谢或胁迫响应等相关的物质或酶活性在不育系NJCMS1A中的亏损现象可能是NJCMS1A花粉败育的主要原因。     

糯小麦与非糯普通小麦若干品质性状分析

以糯小麦和普通小麦品种(系)为试验材料,研究其若干品质性状间的差别。结果表明,与供试的普通小麦品种(系)相比较,糯小麦的子粒硬度、容重、吸水率、稳定时间、形成时间和出粉率等品质性状平均值均低于普通小麦,但糯小麦的子粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值均高于普通小麦。对3个供试的糯小麦比较分析,硬度、沉降值、稳定时间等品质性质差异较大。     

水稻光温敏核不育系安农286S的选育

为改良当前生产上骨干亲本系,选育出配合力高、优质、抗逆性强、繁殖产量高等综合性状优良的新不育系,以"深08S""广占63S"和"华占"为材料,通过杂交并借助分子标记辅助选择手段,对稻瘟病抗性、米质、配合力和育性等性状进行了选择,育成了籼型水稻光温敏核不育系安农286S。结果显示,安农286S除了具有理想的株叶形态以外,还具有适当的播始历期、较好的开花习性及异交结实性等特点;田间自然温光特性鉴定和人工温光特性鉴定结果表明,安农286S的不育性稳定,不育时期较长;稻瘟病抗性鉴定结果,安农286S高抗稻瘟病;此外安农286S稻米品质优,配合力强,繁殖产量较高。