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。     

作物表型组数据库研究进展及展望

【目的】总结归纳作物表型数据库的研究进展,对作物表型数据库的构建进行展望。【方法】采用文献综述法,从Web of Science、NCBI的PubMed和中国知网等常用公共文献数据库中对已发表的作物表型组学相关研究文献进行检索,据此对国内外作物表型组学研究现状进行分析,并基于其中的数据库研究,对目前的作物表型相关数据库进行了介绍。最后对作物表型组数据库构建标准及要求进行了介绍。【结果】不同于基因组学已有许多大型的、公认的、成熟的公共数据库,有关作物表型组学的数据库虽已有一些,但综合性较强、普适性较广的通用标准数据库却不是很多。因此,构建综合性作物表型组标准数据库或构建特定作物的表型组数据库,将成为该领域相关研究人员的工作重点。【结论】农业信息化是现代农业的一个必然发展趋势,作物表型组数据库的构建也是顺应时代发展的产物。今后,在充分利用各种综合和专用数据库的基础上,研究人员应在实际研究中构建自己的作物表型组数据库,增强数据管理和共享。     

信息技术与智能装备助力智能设计育种

当前,世界种业已进入空前的密集创新和产业变革时代,作物育种正迎来以信息技术和生物技术融合发展为标志的新一轮科技革命,并将引领种业进入智慧种业时代.为此,抢占农业智能设计育种技术及其产业发展的制高点已成为世界各国增强国际竞争力的重大战略.文章回顾了作物主要育种技术及模式的发展历程,总结了智能设计育种的含义和基本流程,论述了信息技术与智能装备在智能设计育种中的主要作用,包括表型-环境大数据获取解析、多重组学大数据分析、多维大数据驱动的智能育种预测模型构建、育种大数据存储管理与应用以及育种装备的机械化、自动化和智能化方面的内容;最后从信息技术和智能装备视角探讨了当前作物智能设计育种面临的主要问题与挑战,并从加速作物表型组技术体系构建、加快育种大数据建设、加强生物技术和信息技术的深度融合、务实推进种业智能装备自主研发和开展智能设计育种大联合大协作五个方面提出了具体建议.     

链脲佐菌素和四氧嘧啶联合注射建立犬I型糖尿病模型

旨在探索链脲佐菌素和四氧嘧啶联合注射建立犬I型糖尿病模型的最佳剂量。本试验选取18只9~12月龄、平均体重为（5.09±0.30）kg的健康中华田园犬，随机分为6组（每组3个重复，每个重复1只）。按链脲佐菌素和四氧嘧啶不同剂量混合分组，其中Ⅰ组（20 mg·kg^-1/40 mg·kg^-1）、Ⅱ组（30 mg·kg^-1/50 mg· kg^-1）和Ⅲ组（40 mg·kg^-1/60 mg·kg^-1）进行单次静脉注射；Ⅳ组（10 mg·kg^-1/20 mg·kg^-1）、Ⅴ组（15 mg·kg^-1/25 mg·kg^-1）和Ⅵ组（20 mg·kg^-1/30 mg·kg^-1）进行两次静脉注射，两次注射间隔为24 h。通过注射后血糖、葡萄糖耐量、血液生理生化和胰腺组织形态学变化来评价各组建模效果。结果显示：1）Ⅰ组和Ⅳ组的空腹血糖始终处于正常水平，Ⅱ组和Ⅲ组连续7 d超过15 mmol·L^-1，Ⅴ组和Ⅵ组虽有上升，但试验期间均未超过10 mmol·L^-1；2）葡萄糖耐量试验显示，各组血糖均在15 min升高至峰值，之后Ⅰ组和Ⅳ组逐渐下降到注射前水平，Ⅴ组血糖虽下降但未达到注射前水平，Ⅱ组、Ⅲ组和Ⅵ组持续保持高血糖水平；3）各组血常规指标均在正常生理范围内，Ⅲ组的丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、碱性磷酸酶（ALP）、尿素（UREA）和肌酐（CREA）均超过正常生理范围；4）胰腺组织形态学显示，Ⅱ组和Ⅲ组的胰岛结构被明显破坏。综上所述，对犬使用30 mg·kg^-1+50 mg·kg^-1的链脲佐菌素和四氧嘧啶联合单次静脉注射，血糖值连续7 d大于15 mmol·L^-1且未造成严重的肝肾毒性，可有效建立I型糖尿病模型。     

锌、NAC对镉染毒巨噬细胞的保护作用

探讨镉(Cd)对家禽巨噬细胞的毒性损伤和免疫功能的影响,以及锌、N-乙酰半胱氨酸(NAC)对Cd染毒巨噬细胞的保护作用。试验建立Cd²⁺(20,50μmol/L)染毒HD-11细胞模型,研究不同时间段(6,12 h)Cd对HD-11细胞毒性损伤,并通过向细胞培养基中补充Zn²⁺(20μmol/L)、NAC(500μmol/L)的方式,探讨Zn²⁺和NAC对Cd染毒巨噬细胞细胞骨架、细胞凋亡、ROS产生、线粒体膜电位(MMP)水平及免疫功能的影响。通过检测细胞金属元素结合原件(MTF-1)、金属硫蛋白(MT-1)基因转录水平,揭示Zn²⁺和NAC对Cd染毒巨噬细胞的调控机理。结果显示,Cd染毒造成HD-11细胞骨架蛋白降解、ROS产生、MMP水平下降、细胞凋亡增加以及IL-1β、IL-8、IL-10基因表达量降低。Zn²⁺、NAC添加能不同程度地降低Cd染毒巨噬细胞结构损伤,减少ROS产生和MMP去极化水平,增强细胞抗氧化能力和免疫功能,促进MTF-1和MT-1基因表达。结果表明...     

基于Micro-CT的玉米自交系茎秆维管束表型高通量获取与精准解析

针对玉米自交系茎秆不同节位形态特征差异大、维管束分布不同等特点，利用Micro-CT扫描技术及基于区带的维管束表型解析方法，对茎秆基部第3节、穗位节、顶位节节间进行显微图像获取，实现茎秆不同节间横切面、表皮区、周皮区、髓区、维管束相关表型的精准解析。研究结果表明，基于区带的维管束表型解析方法适用于茎秆不同节间维管束表型解析，可获得表征茎秆节间组织和维管束形态、几何性状、分布等共47项指标，获取效率高达20 s/张图像。同传统方法相比，基于区带的维管束表型解析方法效率高、通量大，且可获取的表型指标类型多。描述性统计分析结果显示，同茎秆横切面长轴长等传统指标相比，基于区带的维管束表型解析方法获取的功能区表型指标变异系数较大，能更好地反映出不同节间、不同自交系间的差异；且在不同自交系间，基部第3节的周皮区维管束数量(P=7.79×10^-29)和穗位节的周皮区维管束面积占比(P=1.79×10^-26)差异最显著。此外，从基部到顶部，表征横切面及各功能区几何、形态性状以及维管束数量、面积相关的表型指标呈依次减小的趋势；表征维管束分布的表型指标呈依次增加...     

玉米叶片气孔表型鉴定及研究进展

叶片气孔是植物与外界联系的直接通道。气孔在玉米植株生长过程中碳、水循环调控中起着重要作用，影响着植株蒸腾和光合作用的强度。本文概述了玉米叶片气孔形态结构与主要功能特点，梳理了气孔表型破坏性与非破坏性获取方法，沿时间脉络整理了气孔表型人工―半自动化―自动化解析方法，归纳了玉米叶片气孔表型特征分析研究进展及影响气孔形态建成的相关基因研究现状，展望了叶片气孔研究可能面临的挑战与机遇，为基于气孔表型的玉米品种筛选鉴定及遗传改良提供参考。