新疆‘晚丰’巴旦木花粉萌发培养基组分的筛选

为提高人工授粉中巴旦木的产量,本研究采用花粉离体培养法,筛选新疆‘晚丰’巴旦木品种花粉萌发中不同培养基组分的配方施用量,研究不同培养基配方组分对花粉萌发的影响。实验中在培养基内添加尿素、硼酸、氯化钙、吲哚乙酸、赤霉素和蔗糖,均能促进花粉萌发和花粉管生长,在一定范围内,花粉萌发率和花粉管长度均随培养基配方组份量的增加而增加,但超过一定添加量时,促进作用逐渐减弱并出现抑制作用。研究结果显示:添加0.1%尿素、0.01%硼酸、0.005%氯化钙、0.0001%吲哚乙酸、0.0015%赤霉素和10%蔗糖时,新疆‘晚丰’巴旦木品种花粉萌发率最高,花粉管长度也达到最大值。本研究结果为实践生产中人工授粉和相关研究提供参考和理论依据,也为进一步顺利进行亲和授粉研究提供前期理论基础。     

桃蚜电压门控钠离子通道基因cDNA克隆及其生物信息学分析

克隆获得桃蚜电压门控钠离子通道基因cDNA序列，明确钠离子通道的典型特征，为研究桃蚜抗性分子机理奠定基础。采用实验技术主要有RT-PCR和PCR，克隆桃蚜钠离子通道基因cDNA序列，利用相关软件对其序列进行生物信息学分析。克隆得到两段cDNA序列MpNa_v-1（NCBI登录号：MN124170）和MpNa_v-2（NCBI登录号：MN176136）。MpNa_v-1长度为2945 bp，包括2877 bp的完整开放阅读框，共编码958个氨基酸；MpNa_v-2长度为3546 bp，包括3486 bp的完整开放阅读框，共编码1161个氨基酸。MpNa_v-1和MpNa_v-2共同组成桃蚜的钠离子通道α亚基，MpNa_v-1包含同源结构域Ⅰ和同源结构域Ⅱ，MpNa_v-2包含同源结构域Ⅲ和同源结构域Ⅳ。同源比对发现，桃蚜与豌豆蚜和高粱蚜钠离子通道基因相似度分别高达97.67%和97.65%，所克隆序列包含昆虫钠离子通道α亚基典型特征，具有MFM模块，并含有蚜虫类钠通道特有模块DENS。成功地克隆桃蚜钠离子通道基因，为阐明其对拟除虫菊酯类药剂产生靶标抗性的分子机制奠定基础。     

水通道蛋白PIP1基因过表达杨树的光合生理过程对干旱和复水的响应

【目的】通过比较转水通道蛋白基因Pt PIP1;3(Gen Bank登录号:MN795092 ptopip1.3)的84K杨与野生型植株的光合作用对干旱及复水的响应,分析该过程的限制因素,以期深入了解水通道蛋白PIP1在干旱胁迫及复水过程中对CO_2导度的调节作用及其对光合作用的影响。【方法】以杂交杨84K野生型及转Pt PIP1;3基因植株为研究对象,进行重度干旱胁迫(土壤含水量达到田间持水量的35%)及复水处理,测定气体交换及叶绿素荧光各个指标,计算叶肉导度(g_m)等参数,进而分析水通道蛋白在干旱条件及复水后对CO_2导度和光合作用的调节作用。【结果】转Pt PIP1;3基因84K杨在正常浇水下净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)和蒸腾速率(Tr)显著高于84K野生型。干旱胁迫至第6天,野生型和转基因植株光合作用都开始下降,且转基因植株光合作用下降速度更快,至第7天降到野生型同样的水平。干旱处理的第7～10天,转基因植株和野生型植株的g_s、g_m和P_n均显著低于各自对照(正常浇水植株),光化学淬灭(q_P)、光系统Ⅱ实际光化学效率(Ф_(PSⅡ))、电子传递速率(J_(flu))、最大羧化速率(V_(cmax))和最大电子传递速率(J_(max))也显著降低,此时2种植株的光合作用都主要受到叶肉导度的限制。在复水的3天过程中,转基因植株的光合作用恢复速度更快,而且叶绿素荧光参数能够恢复到正常水平,期间光合作用主要受到叶肉导度的限制;而野生型植株的光合参数以及叶绿素荧光参数都未完全恢复,其光合作用除了受到叶肉导度的限制外,还受到光合作用中生物化学过程的限制。【结论】叶肉导度是转水通道蛋白基因及野生型84K杨干旱胁迫和复水过程中光合作用的主要限制因素。在干旱胁迫后水通道蛋白基因过表达的转基因杨树光合作用恢复迅速,包括光系统Ⅱ性能的恢复,这有助于杨树适应自然界中经常发生的阶段性干旱胁迫。     

木薯(Manihot esculenta)AKT1基因的克隆及生物信息学分析

植物细胞中的K^+通道蛋白AKT1(Arabidopsis K^+transpoter 1)主要负责吸收K^+。本研究基于木薯基因组数据库信息,利用PCR技术从木薯中克隆一个MeAKT1基因,该基因全长2634 bp,编码877个氨基酸,生物信息学分析表明MeAKT1含有10个外显子和9个内含子,编码的氨基酸分子量为99.02 kD,等电点为8.43,属于稳定蛋白。MeAKT1包含有5个跨膜区域,N端含有1个Ion_trans结构域,C端有1个KHA结构域,其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,进化树分析发现MeAKT1与蓖麻RcAKT1的亲缘关系最近。通过对MeAKT1蛋白的生物信息学分析有助于下一步深入研究MeAKT1在木薯耐贫瘠过程中的功能。     

基于图像特征R通道检测玉米粒霉变及霉变程度的方法

霉变玉米粒对食品业、畜牧业和工业加工都有影响,因此快速识别霉变玉米粒具有重要应用意义。通过试验发现,正常玉米粒与霉变玉米粒在R通道上的像素值界限分明,G通道次之,而在B通道上两者的像素值大致相同,据此提出一种基于R通道来检测霉变玉米粒的方法。该方法利用正常/霉变玉米粒R通道上像素值的特征,对测试集中的玉米粒进行数理统计分析,获得正常/霉变玉米粒R通道像素值的取值区间。通过玉米粒图像处理得到总像素点数和霉变像素点数,并定义霉变像素点数与总像素点数之比为占比,通过非参数估测方法获取正常/霉变玉米粒占比交点作为判断玉米粒是否霉变的阈值。本文还探讨霉变玉米粒的霉变程度,即将霉变像素值的区间划分为三个子区间,分别得到重度、中度和轻度霉变像素点的数量,并分别依据占比将霉变玉米粒划分为重度、中度和轻度霉变。试验结果表明,所提出的方法对玉米粒是否属于正常还是霉变,检测的正确率都达到99%;对同一批霉变玉米粒进行不同位置重复试验,也能较稳定地识别出霉变玉米粒的霉变程度。     

基于物联网架构的植保无人机通信系统设计

以植保无人机通信系统为研究对象,分析了原有的串口通信方式存在信息传输通道分配不合理及信息传输效率低的弊端。为对通信系统进行改善,基于物联网架构对原有的串口通信方式分别进行软件及硬件设计改进,完成基于物联网架构的植保无人机通信系统设计。对系统运行环境进行模拟,进行对比试验,结果表明:基于物联网架构的植保无人机通信系统可有效降低信息传输过程中出现的通道分配不合理概率,可大幅度提升信息传输效率。     

小麦钾离子通道蛋白基因TaPC1介导植株抵御低钾逆境功能研究

  【目的】  钾离子通道 (potassium channel, PC) 蛋白通过介导离子跨膜转运，增强低钾胁迫下植株对钾素的吸收和利用能力。本研究以采用RNAseq鉴定小麦应答低钾基因获得的PC家族基因TaPC1为对象，对该基因分子特征、应答低钾表达模式及其介导植株抵御低钾逆境的能力进行研究。  【方法】  采用生物信息学工具分析TaPC1分子特征，采用溶液培养法培养丰钾 (K₂O 6 mmol/L )、低钾 (K₂O 0.06 mmol/L) 处理小麦和转化株系幼苗，采用 DNA 重组技术构建TaPC1亚细胞定位和表达质粒，利用农杆菌介导法遗传转化烟草。采用常规植株形态、生理和qPCR方法测定植株生长、生理指标和基因表达。  【结果】  TaPC1与植物种属PC家族基因具有较高的同源性，该基因编码蛋白具有植物种属PC蛋白跨膜域保守特征，翻译蛋白经内质网分选后定位于细胞质膜。低钾 (0.06 mmol/L) 处理下，根、叶中TaPC1表达增强；将低钾处理植株转入丰钾 (6 mmol/L) 营养液进行恢复处理后，根、叶中该基因表达下调，表明TaPC1呈低钾应答表达模式。基因遗传转化结果表明，与野生型 (WT) 对照相比，低钾处理下，超表达TaPC1烟草株系植株干物质积累量增多，细胞活性氧累积量减少，细胞保护酶 (SOD、CAT和POD) 活性提高，丙二醛含量降低。基因表达分析表明，低钾处理下，转化株系内细胞保护酶编码基因NtSOD1、NtCAT1;1、NtPOD1;2及NtPOD1;6的转录本丰度较野生型 (WT) 显著增多，表明上述基因通过增强表达，在改善转化株系低钾处理下细胞活性氧稳态中发挥重要作用。此外，与WT相比，低钾处理下转化株系的钾累积量显著增多，光合碳同化能力增强。  【结论】  TaPC1呈低钾胁迫增强表达模式，上调表达该基因能显著增强植株钾素吸收，有效维持低钾逆境下的细胞活性氧稳态特征，在改善植株光合物质生产和抵御低钾逆境能力中发挥重要作用。     

盐碱地棉花花生间作种植模式对产量和效益的影响

为优化硫酸盐盐碱地棉花花生种植模式和提高单位土地面积综合经济效益，本研究以‘鲁棉研37 号’和‘花育36 号’为供试材料，在高唐硫酸盐盐碱地条件下，通过两年大田试验分析了棉花花生不同间作种植模式下作物产量、单位面积的土地当量比、种植成本和效益。结果表明，在试验点的气候条件下，棉花花生不同种植模式中两种作物产量存在年际间差异；棉花花生2:4 和4:8 间作种植模式的土地当量比、总效益、总成本和净效益均较高，其中4:8 种植模式的最高。棉花花生4:8 大小幅间作种植，年际间换带轮作，可作为当地棉花花生复合种植的最优配置。     

发挥铁路通道优势更好服务“一带一路”的思考

针对甘肃宁夏两省区地处丝绸之路经济带黄金段和"一带一路"重要地段,铁路干线运输任务繁重和存在的问题,研究提出充分发挥主要节点优势,大力组织国际国内货物班列;不断优化干线客货运输结构,提高干线运输能力;优化主要编组站作业组织,强化运输集中统一领导和考核分析等措施,为更好的服务"一带一路"提供运力支持和保障。     

杨桃花粉离体萌发研究

为杨桃杂交育种提供参考依据，分别以杨桃品种‘香蜜’、‘夏威夷’的新鲜花粉为研究材料，采用单因素试验方法，探讨杨桃花粉在不同浓度培养基条件下对花粉萌发率和花粉管生长的影响。结果表明，当蔗糖、硼酸、氯化钙的浓度在一定范围内均可提高花粉萌发率，但超过一定浓度则起到抑制作用；当蔗糖浓度为10%、氯化钙浓度在0.01%、硼酸浓度在0.01%时，两个品种的花粉萌发和花粉管生长均较好，萌发率达79%，花粉管平均长度达270μm以上，适宜花粉萌发；此外，当蔗糖和钙离子的浓度过高时，‘夏威夷’花粉萌发的抗逆性比‘香蜜’的更强。