植物果胶甲酯酶与果胶甲酯酶抑制子研究进展

果胶是植物细胞壁的主要组分,存在于胞间层与中间层,影响细胞的流变性与黏附性能.果胶的甲酯化程度影响果胶形态,对稳定细胞壁性质以及植物生长发育过程具有重要作用.果胶甲酯酶(PME)是果胶去甲酯化修饰的关键酶类,果胶甲酯酶抑制子(PMEI)可特异地结合PME,调节其活性,共同决定果胶的去甲脂化.本文综述了PME与PMEI的结构及生化作用机制、相关基因家族和表达模式,并进一步对二者介导的果胶去甲酯化过程对细胞壁的影响及其与花粉管发育、根器官形成等植物生长发育过程和逆境响应关系的最新研究进展做了介绍,并进行了展望.     

2,4-D、Dicamba和KT对小麦成熟胚离体培养的影响

为了建立优良小麦品种遗传转化的高效组织培养体系,以扬麦158和郑麦9023成熟胚为外植体,探讨了Dicamba和2,4-D及KT对小麦成熟胚愈伤组织诱导和再生的影响。结果表明,Dicamba和2,4-D的愈伤组织诱导率最低为88.7%,最高可达95.1%,处理间无显著差异。不同激素诱导的愈伤组织在添加KT的培养基上分化时,再生率存在显著差异。两种基因型小麦用Dicamba诱导的愈伤组织比2,4-D诱导的愈伤组织具有更高的再生率。在分化培养时,培养基中添加5mg·L-1 KT比添加3mg·L-1的分化效果更好,但不同浓度KT对愈伤组织分化的效果因诱导激素的配比和基因型而异。扬麦158的综合指标更优,平均再生率可达20.1%,比郑麦9023高6.6%;采用4mg·L-1 Dicamba进行愈伤组织诱导,配合5mg·L-1KT分化培养更有利于小麦成熟胚离体培养。     

水稻脆性突变体nbc(t)的主要特性和脆性基因的初步定位

对脆性突变体的表型、主要农艺性状和稻米品质进行了考查,并对脆性基因进行了初步定位。结果表明:脆茎水稻nbc(t)与野生亲本9311在株高等形态特征上无明显区别,仅在机械强度上有区别;nbc(t)的根、茎、叶、穗及种子都很脆,易折断,且表现全生育期脆性。脆茎突变体nbc(t)的主要农艺性状与9311相似,产量略低于9311,除了整精米率偏低以外,其他稻米品质性状与9311相似。脆茎突变体nbc(t)与广占63-4S所配组合的产量和稻米品质与扬两优6号相当。与9311相比,nbc(t)茎秆的抗折力相当,但抗张力明显降低,纤维素含量约降低17%。遗传分析表明,nbc(t)的脆茎特性可能由2个基因位点控制,初步定位在9号染色体上的2个区段,一个位于9号染色体上段SSR标记RM3700和RM24371之间,遗传距离分别为1.3cM和3.1cM;另一个位于9号染色体下段INDEL标记CL062和CL045外侧,遗传距离分别为1.6cM和6.0cM。     

基于语义分割与实例分割的玉米茎秆截面参数测量方法

茎秆微观结构与其力学性能密切相关,影响作物的抗倒伏性能。但作物茎秆微观表型参数难以通过人工方式获取,因此急需自动化的测量方法。本研究以玉米为材料,通过光学显微镜获得玉米茎秆横截面切片图像,基于深度学习架构融合ResNet和Unet构建语义分割Res-Unet网络模型,对截面表皮、周皮和髓区3个功能区域进行分割;针对维管束数量多、面积小、密度大的特点,以EfficientDet作为基础网络架构,根据维管束尺寸小的特性,减少双向特征图金字塔(BiFPN)的层数,达到提高推理速度、减少显存占用量的目的,同时添加掩膜分割分支,构造新的网络Eiff-BiFPN实现对维管束的分割。实验结果表明,功能区域分割的平均DICE达到88.17%;维管束分割的AP₅₀和AP_50:70分别达到88.78%和72.80%。根据分割结果,可以获得玉米茎秆截面尺寸、各功能区域尺寸和维管束数量、面积等微观结构参数。本文方法具有精确性、实时性和可用性,可用于玉米茎秆微观结构参数的自动化测定,为作物抗倒伏研究提供技术基础。     

开放条件下中国棉花产业安全研究

我国是世界棉花生产和消费大国.开放条件下,我国棉花的机械化生产水平不断提高,但国内棉花供应仍处于供不应求的状态,棉花贸易长期处于净进口局面.同时,棉花产业发展也深受贸易摩擦和某些国家政治打压的影响.基于我国棉花生产和贸易数据,运用进口市场集中度、进口依存度、出口依存度、自给率、国际竞争力等指标对我国棉花产业安全程度进行...     

粉垄耕作对甘蔗光合生理特性及产量品质的影响

为了探明粉垄耕作下甘蔗光合生理特性与甘蔗高质高产的相关性,阐明粉垄条件下甘蔗光合生理特性的响应,以‘桂糖42号’为供试品种,设常规耕作（CK）和粉垄耕作（粉垄）共2个处理,采用田间随机区组设计,每个处理设3次重复。结果表明：甘蔗伸长期,粉垄甘蔗的叶绿素含量、苹果酸脱氢酶（NADP-MDH）活性、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性、核酮糖1,5-二磷酸羧化酶（RuBPC）活性分别比常规耕作甘蔗提高5.4%、18.6%、23.5%和30.9%,差异均达显著。此外,粉垄甘蔗的净光合速率（P_n）、气孔导度（Cond）、蒸腾速率（T_r）在伸长期和成熟期也显著大于对照。粉垄耕作下甘蔗单茎重、茎长、茎径、有效茎与理论产量等农艺性状均达到显著差异,单茎重提高32.7%,茎长增加13.1%,茎径增加17.6%,有效茎数量提高5.3%,理论产量增加20741 kg/hm ²;纯度、锤度、蔗汁糖分和甘蔗糖分等工艺品质也均达显著差异,分别提高5.2%、9.0%、14.5%和13.4%。粉垄耕作能提高甘蔗伸长期光合作用相关的酶活性、叶绿素含量和净光合速率等生理指标,提高了光合作用,促进甘蔗生长,提高甘蔗产量与品质。     

基于改进Unet的小麦茎秆截面参数检测

针对小麦茎秆截面显微图像分割过程的复杂性,融合ResNet50和Unet网络构建维管束和背景区域的语义分割模型Res-Unet,搭建对小麦茎秆截面、髓腔、厚壁和背景的语义分割模型Mobile-Unet,可实现对小麦茎秆截面尺寸、髓腔尺寸和维管束面积等微观结构参数的检测。针对小麦样本数据集,通过深度学习中迁移学习的共享参数方式,将训练好的ResNet50网络权重应用到茎秆截面切片图像的网络模型上。结果表明,与同类方法相比,相关参数在精度上均有较大提升,全部参数的识别率超过97%,最高可达99.91%,平均每幅图像检测只需21.6s,与已有图像处理方法（110s）相比,处理速度提升了80.36%。模型评估的准确率、召回率、F1值和平均交并比均达到90%。本文方法可用于小麦茎秆微观结构的高通量观察和参数测定,为作物抗倒伏研究奠定了技术基础。     

水稻株高QTL Qph1的精细定位

利用珍汕97B与南阳占的重组自交系(recombinant inbred line,RILs)构建了以珍汕97B为背景的近等基因系(near isogenic line,NILs)BC3F2,通过对其320株随机分离小群体的研究,发现Qph1同时具有加性效应和显性效应,其可解释的遗传变异达71.28%,局部QTL连锁分析把该QTL定位于2.1cM、180.2kb的RM6333-RM11961区间内;进一步发展6 000株大群体,筛选出230株极端隐性重组单株,利用重叠作图法将Qph1进一步精细定位于距离约为90kb的SSR标记SHL4和InDel(Insertl Deletion)标记HL13间,通过与已克隆的sd1基因比较,发现二者并不在同一个区域,这为进一步克隆该QTL和分子标记辅助选择培育矮秆水稻新品种奠定了基础。     

利用RIL群体比较定位糙米和精米蛋白质含量的QTL

稻米蛋白质含量是水稻(Oryza sativa L.)营养品质育种的重要内容之一.本研究以珍汕97与南洋占杂交构建的重组自交系(RIL)群体为材料,结合其建立了由190个SSR标记组成的遗传图谱,利用QTLmapper1.6对糙米和精米中的蛋白质含量的遗传基础进行了分析,共定位到4个控制糙米含量的QTLs和2个控制精米含量的QTLs.其中,控制精米蛋白质含量的2个QTLs与控制糙米蛋白质含量的2个QTLs位置一致,这2个QTL(qpc1和qpc2)在糙米和精米的蛋白质含量中均解释了较大的表型变异,而且糙米和精米蛋白质含量的相关系数为0.814,这表明糙米和精米的蛋白质含量具有相似的遗传基础.研究还发现上位性在糙米和精米蛋白质含量的遗传中也起很重要的作用.其中,在糙米蛋白质含量中,上位性QTLs可以解释42.2%的表型变异;在精米蛋白质含量中,上位性QTLs共解释了27.8%的表型变异.本研究初步揭示了稻米蛋白质含量的遗传基础,为分子标记辅助选择改良稻米品质及蛋白质含量基因的克隆提供了有益的信息.