可可泛素结合酶基因家族的生物信息学初步分析

泛素结合酶(E2s)促进底物泛素化或者与E3s链接,是靶蛋白泛素化的关键酶,在泛素-蛋白酶体途径中起重要作用。利用可可(Theobroma cacao L.)全基因组测序数据,共鉴定出45个E2s基因家族成员,包括39个UBC和6个UEV基因。通过生物信息学方法,对可可E2s家族的基本理化性质、基因结构、二级结构预测、亚细胞定位、进化关系等方面进行初步分析。结果表明:可可E2s基因CDS长度在441(Tc UEV3)~3 651 bp(Tc UBC7)之间,对应的编码蛋白氨基酸数目在146(Tc UEV3)~1 216 aa(Tc UBC7)之间,编码蛋白分子量在16.39~134.71 ku之间。E2s基因外显子在1~11之间,多数基因外显子数目在5~7之间。E2s基因在10条染色体上均有分布,1号染色体为7个,数量最多;6号染色体2个基因,数量最少。可可E2s蛋白大多为不稳定蛋白,且均为亲水性蛋白,其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主要构成元件。大多数可可E2s蛋白定位在细胞核,少数定位在内质网或者细胞质。进化树分析表明:可可E2s蛋白被分为20个亚家族,包括16个UBC亚家族和4个UEV亚家族,第Ⅵ亚家族E2s数目最多为9个;E2s家族蛋白在物种进化过程中具有高度保守性。     

秦岭南北地区人口增长对水资源影响的比较研究

采用近30年来(1970-2000)关中地区33个县市、陕南地区26个县市气象观测数据及研究区内各主要县市的近50年来(1949-2000)人口数据,对比分析了人口增长对秦岭南北地区水资源的影响。分析表明近50年来,关中地区每年平均增长人口27.1万人,陕南地区每年增长人口8.9万人,关中地区人口总数和增长速率分别是陕南地区的2倍和3.5倍;关中地区和陕南地区的人均水资源量变化都呈现出下降的趋势,关中地区的下降速率为每年2.1%,陕南地区下降的速率为1.4%;从时间上看,关中地区90年代与60年代相比,人均水资源量减少了46.5%,陕南地区90年代与60年代相比,人均水资源量减少了16.5%;从空间上看,关中地区主要缺水区域位于渭河的中下游,大部分地区人均水资源量在1,400m3以下,而陕南地区只有汉中水资源受人类影响较大人均水资源量在1,400m3以下,其他县市水资源仍然很丰富,人均水资源量在2,800m3以上。由于人口增长迅速,关中地区的水资源较陕南地区在时间和空间上都存在严重的缺乏,前景不容乐观。因此,从人口和水资源两方面考虑陕南地区是支持关中经济发展的重要后方。     

家蚕谷氨酸转运蛋白基因克隆及序列分析

谷氨酸转运蛋白(EAAT)主要存在于神经、神经原及神经胶质细胞浆膜上,对胞外谷氨酸浓度进行调节,在维持细胞正常的生理状态、避免神经元过度兴奋方面起着重要的作用.利用鳞翅目粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)和双翅目拟暗果蝇(Drosophila pseudoobscura)的谷氨酸转运蛋白序列为问询序列,在家蚕基因组数据库中进行同源检索,找到2个EAAT基因的同源基因(BmEAAT),并进行了克隆测序.两个BmEAAT基因均含8个外显子,编码蛋白均为膜蛋白,各有8个跨膜结构域.多物种的同源基因序列的系统发生分析结果表明:家蚕的两个EAAT拷贝至少在鳞翅目与双翅目分化前就已存在.基因芯片数据显示BmEAAT的两个拷贝在家蚕5龄3天的组织表达模式有明显差异,表明这两个基因的功能可能已经分化.     

基于高光谱数据的棉花冠层FPAR和LAI的估算研究

 通过非成像高光谱仪和光量子传感器,获取了棉花2品种4水平种植密度冠层关键生育时期的反射光谱数据和光合有效辐射值;利用光谱多元统计分析技术与微分处理,分析表明,反射光谱813 nm（_ρ813）和758 nm（_ρ758）处分别是光合有效辐射截获量（FPAR）和叶面积指数（LAI）的敏感波段。用反射率_ρ813和_ρ758分别与FPAR和LAI建立的线性相关模型方程估测FPAR和LAI,经检验,它们的实测值与估测值之间均呈极显著的线性相关（r_FPAR=0.7199^**,r_LAI=0.6430^**,α=1％,n=70）,模型方程的估算精度分别达96.5%、81.7%;而一阶微分光谱数据与FPAR在350 ~2500 nm波段范围相关不显著,与LAI的最大相关发生在734 nm波段处。基于一阶微分光谱_ρ′734与棉花冠层LAI线性相关的模型方程,估测LAI,实测值与估测值之间呈极显著的线性相关（r_LAI=0.6947^**,α=1％,n=70）,估算精度为82.4%,与反射光谱758 nm估测LAI的精度接近。结果表明,棉花冠层光谱数据可以对光合有效辐射截获量FPAR和LAI进行实时、无损、动态、定量的估算。     

基于红外热图像的棉花花铃期水分胁迫指数与光合参数的关系

[目的]分析棉花冠层水分胁迫指数(CWSI)与光合参数的相关关系,建立CWSI与光合参数的相关模型,为CWS1用于定量监测新疆棉花冠层水分胁迫状况的研究提供依据.[方法]在棉花生长的花铃期,利用Fluke热像仪获取2个棉花品种4水平水分处理冠层的红外热图像,运用图像处理技术,提取棉花冠层受光叶片的温度,并将湿人工参考表面(WARS)的温度运用到Jones定义的作物水分胁迫指数(CWSI)的经验公式中,计算CWSI;同时,采用LI-6400便携式光合仪测得棉花叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),并探索棉花水分胁迫指数与其光合参数的定量关系.[结果]水分胁迫下CWSI值升高,而Pn、Gs和Tr值相应降低.花铃期的4个关键生育时期CWSI分别与Pn、Gs和Tr呈极显著的线性负相关关系,CWSI与Pn、Gs和Tr的平均相关系数分别为rCWSI-Pn=-0.8823**、rCWSI-GS=-0.9073**和rCWSI-Tr,=-0.9356**.[结论]棉花水分胁迫指数CWSI与光合参数Pn、Gs和Tr同步反映棉花冠层的水分状况.     

玉米WRKY 转录因子非生物胁迫的表达分析

WRKY蛋白是一类植物特异的转录因子家族,在植物响应病害及非生物胁迫中起重要作用。通过生物信息学方法,从玉米基因组中得到3个WRKY家族基因序列(ZmWRKY14-like、ZmWRKY25-like、ZmWRKY62-like),预测表明3个蛋白都定位于细胞核。荧光定量PCR分析表明,3个基因在玉米的不同器官中都有表达,但具有组织表达特异性。ZmWRKY14-like和ZmWRKY62-like在幼果中的表达量均显著高于在其他组织中的表达量,ZmWRKY25-like基因在叶、穗丝和幼果中的表达量高于在其他组织中的表达量。盐胁迫下,ZmWRKY25-like基因呈上调表达,ZmWRKY62-like基因呈下调表达;干旱胁迫下,ZmWRKY62-like基因出现下调表达;低温胁迫下,ZmWRKY25-like基因呈上调表达。结果表明,ZmWRKY25-like可能参与了植物对盐和低温胁迫的响应,ZmWRKY62-like基因则可能参与了植物对盐和干旱胁迫的响应。     

四川紫色丘陵农区坡耕地饲草种植模式及效益

把饲草作为主要作物引入耕作制,通过3年3重复随机区组定位试验研究,构建适于四川紫色丘陵区坡耕地应用的粮饲高效种植模式。结果表明,冬季以小麦为主,间套黑麦草、燕麦等冬季饲草,夏季以苏丹草、菊苣等夏季饲草为主的种植模式与对照麦/玉/苕种植模式相比,能够稳定小麦籽粒产量,8～9倍的提高饲草鲜产,提高50%以上的可饲用干物产出,提高粗蛋白产出1倍以上,增加产值30%以上。冬季以小麦为主,间套黑麦草、燕麦等冬季饲草,夏季以苏丹草、菊苣等夏季饲草为主的种植模式能在稳定粮食产量的同时,大幅提高紫色丘陵区旱坡耕地饲料产出,为区域畜牧业发展提供优质饲料保障,是适用于该区域的可持续高效旱坡地种植模式。     

平原区土壤质地的反射光谱预测与地统计制图

基于地统计方法的土壤属性制图通常需要大量的采样与实验室测定。本研究提出利用可见光近红外(visible-nearinfrared spectroscopy,VNIR)光谱技术测定替代实验室测定,并与地统计方法相结合预测土壤质地的空间变异。通过建立砂粒(0.02 mm),粉粒(0.002~0.02 mm),黏粒(0.002 mm)含量的VNIR光谱预测模型,将模型预测得到的质地数据和建模点实测质地数据一同用于地统计分析和Kriging插值制图。以江苏北部黄淮平原地区为案例的研究结果表明,砂粒、粉粒、黏粒含量的预测值和实测值的均方根误差(RMSE)分别为8.67%、6.90%3、.51%,平均绝对误差(MAE)分别为6.46%、5.60%、3.05%,显示了较高的预测精度。研究为快速获取平原区土壤质地空间分布提供了新的可能的途径。     

大豆叶面积指数的高光谱估算模型研究

通过测试大豆4个生育阶段350～2500nm波段的冠层高光谱数据,用近红外波段760nm-850nm及红光波段650nm-670nm的2个范围内的波段反射率,组成了高光谱比值植被指数（RVI）和800nm和670nm2个波段反射率组成修改型二次土壤调节植被指数（MSAVI2）;基于RVI和MSAVI2植被指数,建立了大豆叶面积指数（LAI）的6种单变量线性与非线性函数模型,经检验均达到1％极显著水平。其中,以RVI所构建洲的幂函数、MSAVI2所构建LAI的指数函数、对数函数估测模型的相关系数相对较高;用MSAVI2所构建的LAI精度较高的对数函数模型反演大豆叶面积指数,实测LAI与估测LAI呈极显著线性相关（R=0．9098^＊＊,n=46）,模型方程的估算精度达84．9％,实测值与估算值的RMSE=0．2420,平均相对误差为0．1510。表明采用高光谱植被指数,能够实时、无损、动态、定量提取大豆叶面积指数,为设计理想的大豆群体和大豆遥感估产提供了科学的依据。     

新疆13个绵羊品种及1个杂交群体遗传多样性的微卫星分析

利用7个微卫星标记对新疆13个绵羊品种和1个杂交群体的遗传多样性进行了检测。统计了各品种的等位基因组成、平均有效等位基因数(E),利用等位基因频率计算出各品种的平均遗传杂合度(H)、多态信息含量(PIC)和品种间的遗传距离。结果表明,7个微卫星位点均为高度多态,可作为有效的遗传标记用于绵羊品种之间遗传多样性和系统发生关系的分析。各品种的分子系统发生关系与其来源、育成史及地理分布基本一致。