过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

黑龙江省马铃薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)群体动态分析

2019～2020年在黑龙江省11个市县采集并分离262株马铃薯晚疫病菌(Phytophthora infestans),并对其作甲霜灵抗药性、交配型、mtDNA单倍型和SSR基因型测定.交配型测定结果表明,A1型、A2型和SF型菌株分别占所分离菌株总数81.3％、11.1％和7.6％.甲霜灵抗药性测定结果显示,甲霜灵高抗性菌株、中抗性菌株和敏感性菌株占比分别为55％、27.1％和17.9％.线粒体DNA单倍型测定中,共检测出Ⅰa和Ⅱa两种mtDNA单倍型占比分别为9.2％、90.8％.利用11对引物对采集的马铃薯晚疫病菌作SSR基因型分析,共检测出39种SSR基因型,.其中H-11为优势基因型,分离频率为18.32％,其次为H-28,分离频率为13.74％.在11对SSR引物中,SSR2的Nei's基因多样性为0.4985,均高于其他等位基因Nei's基因多样性.2019年检测出28种SSR基因型,2020年检测出35种SSR基因型,基因型H-9、H-18、H-26、H-27为2019年特有SSR基因型,基因型H-29～H-39为2020年特有SSR基因型;望奎县检出7种基因型,较其他市县基因型丰富.     

西南弱光地区机插杂交籼稻“减穴稳苗”栽培的群体冠层质量特征

【目的】探明机插条件下减穴稳苗配置对杂交籼稻群体冠层质量的影响,为西南弱光稻区杂交籼稻机插栽培技术的推广应用提供理论支撑。【方法】2016—2017年采用两因素随机区组田间试验,因素1,2年均为不同田间配置,设常规配置（30 cm×12 cm）和减穴稳苗（30 cm×23 cm）;因素2,2016年为不同株型水稻品种（F优498,中后期株叶型松散;宜香优2115,中后期株叶型上紧下披）,2017年为不同基本苗（42×10⁴/hm²和63×10⁴/hm²）;研究了不同田间配置对机插杂交籼稻群体冠层结构、光合特性和微环境（冠层温度、湿度和透光率）的影响。【结果】（1）减穴稳苗齐穗期能维持与常规配置相当的单茎绿叶面积、粒叶比和上三叶比叶重,其中2017年倒二叶与倒三叶比叶重显著增大;齐穗期剑叶光合速率、气孔导度、蒸腾速率分别较常规配置显著提高23.84%、23.53%和13.79%。（2）较常规配置,减穴稳苗显著增大各时期冠层幅度,提高冠层透光率,降低收敛指数,群体通透性更好;减穴稳苗处理提高了2016年F优498孕穗期和齐穗期的一次分蘖角度,而宜香优2115的一次分蘖角度2年均表现为减穴稳苗小于常规配置。（3）相关分析表明,孕穗期冠层日均温、昼夜温差和昼夜湿差与齐穗期剑叶和倒二叶比叶重呈显著或极显著正相关,与齐穗期收敛指数呈显著负相关;此外,孕穗期冠层日均温和昼夜湿差还与齐穗期冠层幅度呈显著正相关;齐穗期冠层日均温和昼夜温差与分蘖盛期、拔节期及齐穗后20 d的一次分蘖角度呈显著或极显著负相关,日均相对湿度则相反。减穴稳苗有效地改善了植株冠层结构,从而显著提高孕穗期和齐穗期的冠层温度和昼夜温差,提高孕穗期、齐穗期和齐穗后20 d的昼夜湿差,并显著降低日均相对湿度。【结论】减穴稳苗田间配置优化了机插杂交稻的群体冠层结构和光分布,增大了群体内部昼夜温差和湿差,降低了相对湿度,提高了群体质量和光合速率,为高产稳产奠定了基础,是西南弱光稻区进一步推进机插秧发展的重要技术途径。     

鹿茸及鹿血中布鲁氏菌实时荧光定量PCR检测方法的建立

为建立可应用于快速检测鹿茸及鹿血中布鲁氏菌的方法,保证鹿产品的药用、食用安全,试验根据布鲁氏菌特异性基因IS711设计合成引物和探针,建立实时荧光定量PCR方法,对反应条件进行优化,并绘制标准动力学曲线,Y=-3.14X+37.62,R2=0.997.结果 表明:该方法具有良好的重复性、敏感性和特异性,组内、组间重复性试验Ct值标准差小于0.5,变异系数均小于2％,最小检测拷贝数为2.65× 101 Copies/μL.该方法对目的 基因检测灵敏度高,可用于鹿茸及鹿血相关样本的检测,也可用于布鲁氏菌的定性和定量检测,为相关鹿产品的质量安全评估提供重要技术保障.     

圈养华南虎血液生化指标正常参考值初步研究

以国内部分圈养的健康华南虎Panthera tigris amoyensis作为研究对象,通过收集华南虎血液生化报告和采集华南虎血液样本检测建立样本数据,血样检测采用自动血液生化分析仪干式试剂片生化技术测定,测定血液生化指标包括血糖(GLU)、总蛋白(TP)、总胆固醇(CHOL)、总胆红素(TBIL)、肌酐(CREA)等。得到华南虎血液生化共38项指标的正常参考值范围(95%概率),其中几项主要指标正常值范围如下:GLU(2.82-11.55)mmol/L、TP(56.58-85.93)g/L、CHOL(3.32-8.66)μmol/L、TBIL(0-5.30)μmol/L、CREA(52-349)μmol/L等。统计结果显示,雌雄华南虎间血液生化指标的部分项目有差异(P <0.05),幼龄组和成年组间各项生化指标差异不显著(P >0.05),与其他虎亚种相关血液生化报道的生化指标部分有差别。华南虎血液生化指标正常参考值范围不同于其他虎亚种,建立华南虎血液生化指标正常值对华南虎的饲养管理、疾病诊治预防和保育繁殖研究工作有重要作用。     

基于SOA的水轮机调速系统PID参数优化

针对现有优化方法复杂、易陷入局部最优等问题,为水轮机调速系统提出了一种基于人群搜索算法的比例-积分-微分控制参数优化方法.为验证该算法的可行性,建立了水轮机调速系统非线性模型,选取水轮发电机组转速偏差的积分时间绝对误差指标作为目标函数进行优化.为验证优化结果的有效性,将人群搜索算法的控制效果与参考文献中粒子群算法的控制效果进行了对比分析.仿真结果表明,在5%频率扰动下,人群搜索算法自第29次迭代起已收敛,经其优化的系统能在8秒内趋于稳定,此时系统的超调量为1.6%;在10%负荷扰动下,人群搜索算法自第25次迭代起已收敛,其优化效果与粒子群算法优化效果基本相同,两者均在10秒内让系统趋于稳定,但人群搜索算法优化的积分时间绝对误差指标比粒子群算法优化的积分时间绝对误差指标小,表明人群搜索算法具有更好的搜索功能,在一定程度上改善了孤网运行条件下机组的动态性能.     

基于格网的GCM数据修订分析未来海南岛农业水热资源的变化特征

以海南岛为研究区域，选用5个大气环流模式（GCMs）1970−1999年的逐日输出数据和同期地面气象观测数据，使用空间插值降尺度到0.5°×0.5°格网。以格网单元为基础，应用系统误差修订（修正值法或比值法）和多模式集合平均方法（贝叶斯模型平均法BMA或等权重平均法EW），训练与验证GCMs输出值并进行综合修订。在此基础上，分析RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下，未来海南岛近期（2020−2059年）和远期（2060−2099年）农业水热资源，包括年平均气温、1月平均气温、≥10℃积温、≥20℃积温、年降水量、1月降水量和≥20℃界限温度生长期间降水量的变化特征。结果表明：GCMs输出值的系统误差和BMA权重系数在格网间存在较大的空间差异，且GCMs输出值低估逐日最高气温约3.55℃，高估逐日最低气温约1.19℃，逐日降水量仅为观测值的54.35%。基于格网的综合修订，可有效降低GCMs输出值在空间上的不确定性，BMA与EW的修订结果相似，均优于单一GCM模式。通过格网BMA综合修订后，最高气温、最低气温和降水量在验证期的相关系数r分别约提升0.10、0.07和0.06；均方根误差RMSE分别约降低2.38℃、1.01℃和1.01mm；较单一GCM相对观测值的偏差平均约减少3.25℃、1.13℃和25.67mm。未来海南岛农业热量资源在空间上主要表现为从中部向外围逐渐升高，高温主要分布在南部至西部沿海地区，年平均气温的增幅全岛较为接近，1月平均气温、≥10℃积温和≥20℃积温的增幅分别表现为由东向西、由北向南和由中部向外围递减。在时间上，RCP8.5情景下所有农业热量资源均为极显著增加且增温最快，RCP4.5情景为先增加后平缓，RCP2.6情景较为平缓，远期无显著增温。未来海南岛降水资源在空间上转为由东向西逐步递减的格局，南部和北部沿海地区降水变率增加，西部和中部降水变率减少，在时间上无显著变化趋势。随着未来海南岛气候变暖和降水格局的改变，农作物适宜种植面积扩大，会对农业生产带来巨大挑战，应提前布局，做好趋利避害。     

食用向日葵新品种"吉食葵2号"选育研究

"吉食葵2号"为吉林省农业科学院以不育系"15282A"为母本,自育恢复系"12P87RY"为父本选育而成的三系配套杂交种.2016—2017年参加吉林省向日葵杂交种区域试验,平均产量2030.53 kg/hm2,比对照"TKC-12"增产24.00％.该品种平均生育期为96 d,平均株高225.1 cm,茎粗2.91 cm,平均叶片30.4片,花盘直径20.5 cm,平均单盘粒重135.83 g,百粒重17.03 g,籽仁率52.38％,结实率77.48％,粒长2.24 cm."吉食葵2号"综合抗性好,适宜在吉林白城、松原、四平≥10℃活动积温在2300℃以上中西部地区春季种植.     

鄂西北秃杉侧枝扦插试验

为了筛选适合秃杉扦插繁殖的方法,以6～7年生长健壮秃杉的1～2年生侧枝为插穗材料,将5种不同质量浓度的ABT1号生根粉(1000、500、250、100、50 mg·L-1)分别以5个不同处理时间(5、15、30、60、360 min)进行浸泡处理,随后于圃地进行扦插试验,12个月后调查扦插育苗效果.结果表明:不同质量浓度、不同处理时间的扦插效果有显著差异.所有处理中,愈伤组织诱导率最高的处理为使用质量浓度为250 mg·L-1的ABT1号生根粉处理15 min,其愈伤组织诱导率达83.33％;愈伤组织生长最佳的处理为使用质量浓度为500 mg·L-1的ABT1号生根粉处理30 min、质量浓度为250 mg·L-1的ABT1号生根粉处理5 min,其愈伤组织的直径均达到0.61 cm;生根率最高的处理为使用质量浓度为250 mg·L-1的ABT1号生根粉处理360 min及使用质量浓度为1000 mg·L-1的ABT1号生根粉处理15 min,其生根率均为46.67％;生根数量最多的处理为使用质量浓度为250 mg·L-1的ABT1号生根粉处理360 min,平均生根数量为2.43条;根系长度生长最佳的处理为使用质量浓度为500 mg·L-1的ABT1号生根粉处理360 min,其平均根长为10.04 cm;苗高生长最佳的处理为使用质量浓度为500 mg·L-1的ABT1号生根粉处理5 min,其苗高为7.88 cm;地径生长最佳的处理为使用质量浓度为1000 mg·L-1的ABT1号生根粉处理5 min,其地径生长量为0.58 cm;新梢生长最佳的处理为使用质量浓度为500 mg·L-1的ABT1号生根粉处理30 min,其长度达到3.93 cm.最适宜秃杉扦插繁殖的处理为使用质量浓度为250 mg·L-1的ABT1号生根粉处理360 min,此时扦插成活率最高,生根数量最多,苗木生长较好.