Development of a kompetitive allele‐specific PCR marker for selection of the mutated Wx‐D1d allele in wheat breeding

Waxy (Wx) protein is a key enzyme for synthesis of amylose in endosperm. Amylose content in wheat grain influences the quality of end‐use products. Seven alleles have been described at the Wx‐D1 locus, but only two of them (Wx‐D1b, Wx‐D1e) were genotyped with codominant markers. The waxy wheat line K107Wx1 developed by treating ‘Kanto 107’ seeds with ethyl methanesulphonate carries the Wx‐D1d allele. However, no molecular basis supports this nomenclature. In the present study, DNA sequence analysis confirmed that a single nucleotide polymorphism in the sixth exon of Wx‐D1 changed tryptophan at position 301 into a termination codon. Based on this sequence variation, a PCR‐based KASP marker was developed to detect this point mutation using 68 BC₈F₁ plants and 297 BC₈F₂ lines derived from the cross ‘Ningmai 14’*9/K107Wx1. Combined with codominant markers for the Wx‐A1 and Wx‐B1 alleles, waxy and non‐waxy near‐isogenic lines were distinguished. The KASP marker was efficient in identifying the mutant allele and can be used to transfer waxiness to elite lines.     

Development and application of a molecular marker for TMV resistance based on <Emphasis Type="Italic">N</Emphasis> gene in tobacco (<Emphasis Type="Italic">Nicotiana tabacum</Emphasis>)

Tobacco mosaic virus (TMV) caused serious loss in yield and quality of tobacco every year. It is a long-term goal to improve the tobacco resistance against TMV by tobacco breeding. N gene was the firstly reported TMV-resistant gene, which showed resistance against all Tobamoviruses except the Ob stain and belonged to the toll-interleukin-1 receptor/nucleotide-binding site/leucine-rich repeat class of plant resistance (R) genes. At present, N gene had already been widely used in tobacco conventional breeding, but there is rare available molecular maker used in marker-assisted selection of TMV resistance. In this study, we designed a pair of primers that specific amplify N gene fragment based on the sequence of N gene intron III, named N-marker. Then, we identified TMV resistance by two selecting methods, PCR with N-marker and inoculated with the TMV-C strain. Results from the two method showed that (1) 13 varieties among 67 tobacco varieties displayed hypersensitive reaction when inoculated with the TMV-C strain, also contained N gene fragments screened by PCR with N-marker; (2) 105 strains of 200 BC1 strains showed resistance against TMV when inoculated with TMV-C strain, meanwhile, 103 of the 105 strains contained N gene fragment verified by PCR with N-marker. Therefore, the N-marker is reliable for high throughput screening of germplasm resources and tobacco breeding materials in selection of N-mediated TMV resistance. Our study not only developed a molecular marker for tobacco breeding, but also identified new germplasm resources that are resistant to TMV.     

花后不同强度遮光对糯小麦和非糯小麦淀粉组分和理化特性的影响

花后弱光影响小麦淀粉分子积累和结构形成,进而使面粉的加工品质和食用品质变劣。本研究以非糯小麦轮选987和糯小麦农大糯50206为材料,设置3个花后遮光处理(不遮光、遮光30%和遮光60%),研究了花后不同强度遮光对小麦籽粒中淀粉组分及其理化特性的影响。结果表明,花后弱光胁迫使小麦籽粒中总淀粉含量减少,A-型淀粉粒比例增加,淀粉相对结晶度增大。花后光照强度降低,轮选987淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、稀澥值和反弹值增大,而农大糯50206淀粉的上述参数则呈减小趋势。轮选987淀粉的起始温度、峰值温度和终止温度随弱光胁迫的增强而降低,而糊化焓呈增加趋势;相反,农大糯50206淀粉的上述热力学特征参数呈降低趋势。相关性分析表明,直链淀粉含量、直/支比、A-型淀粉粒体积比例与相对结晶度、峰值黏度、谷值黏度、稀澥值、糊化时间和糊化焓呈显著负相关,与最终黏度和反弹值存在极显著正相关。可见,小麦花后光照强度降低影响籽粒淀粉组分和粒度分布,从而改变了淀粉的晶体、糊化和热力学特性。     

甘蓝型油菜烷羟化酶基因MAH1的克隆与表达分析

在植物蜡质合成途径中,中链烷烃羟化酶(mid-chain alkane hydroxylase,MAH)催化烷烃羟基化形成二级醇,进一步氧化为酮。本研究以拟南芥P450依赖性酶CYP96A15/MAH1基因为探针,采用电子克隆与RT-PCR技术,获得2个甘蓝型油菜MAH1的全长编码区序列,分别命名为BnMAH1-1和BnMAH1-2(Gen Bank登录号分别为KT795344和KT795345)。二者ORF长度均为1491 bp,无内含子,核苷酸与氨基酸序列分别有92.4%与90.9%的一致性。根据编码区预测的BnMAH1-1和BnMAH1-2前体蛋白均为包含496个氨基酸残基的多肽链,具有典型的P450蛋白家族保守结构P415x R417x、K螺旋(E359xx R362)、C末端的血红素结合域(F436xx Gx Rx Cx G445)以及氧结合带保守区域(A/G)G309x(D/E)T312(T/S)。NCBI Blast N、氨基酸序列多重比对与系统学分析表明,两者与拟南芥MAH1/CYP96A15同源性最高。实时荧光定量PCR表明,BnMAH1-1与BnMAH1-2主要在甘蓝型油菜茎、叶、花、及角果中表达,其中在叶片中的表达量最高,在根系中的表达量很低,这与角质层蜡质主要沉积在植株地上部分相一致。BnMAH1-1和BnMAH1-2在无蜡粉材料茎、叶片中几乎不表达,表明蜡质的减少与MAH1的转录下调有关。BnMAH1-1与BnMAH1-2受SA、Me JA、ACC、ABA、Na Cl及干旱胁迫诱导表达,其中BnMAH1-1可能在水分胁迫响应中起主要作用。     

安徽省极端降水事件的时空分布特征及其对农业生产的动态影响分析

为了减少极端降水事件给农业生产带来的损失,使农业生产能够主动应对极端降水事件变化。基于安徽省17个城市逐日降水数据,使用百分位法计算了1965—2014年安徽省年极端降水事件,在此基础上使用线性趋势和EOF方法对其时空分布特征进行分析,并以计量经济学的结构向量自回归模型为基础,将1989—2013年的极端降水事件作为1个因子与农业总产值、国内生产总值、农业机械总动力构建了新的气候-经济模型,使用脉冲响应函数和方差分解定量分析了极端降水事件对安徽省农业生产的动态影响。结果表明:近50年,安徽省极端降水事件平均11.59次/a,无显著年际变化趋势。区域分布基本呈南多北少的特征,各城市也均无显著的年际变化趋势。EOF分析显示,安徽省极端降水事件有2种典型分布特征:第1种为全省变化一致,变化程度江淮之间多,南北少,变化中心位于江淮之间东部;第2种为南部和北部变化相反,变化的中心分别位于皖南山区和沿淮淮北中部。2种分布在时间上均以震荡变化为主,近5年全省分别表现出一致偏多和南多北少的分布特征。极端降水事件对农业生产总体为正向的影响,影响程度约为0.01%,但贡献比例比较低。     

脉冲电流烧结Al2O3颗粒的广义热弹性分析

脉冲电流烧结过程的颈部形成机理,特别是非导电粉末材料,是需要着重研究的核心问题。以非导电Al₂O₃粉末为研究对象,引入L-S（Lord and Shulman）型广义热弹性方程,初步探究烧结初期非导电粉末颈部局部高温形成以及快速烧结机理。利用Comsol Multiphysics模拟得到脉冲电流烧结过程中颗粒内部的温度场和应力场分布以及烧结颈部的化学势和空位浓度变化规律。数值结果表明,热以波的形式在烧结颈部产生叠加,形成局部高温。化学势变化表明：烧结初期表面扩散占主要作用,空位浓度差的突变使烧结颈部产生局部空位浓度梯度,促进烧结颈长过程,缩短烧结时间。     

多邻域保持嵌入的人脸识别方法

现有流形学习算法在学习人脸数据时,假设所有数据点位于单一低维嵌入流形之上,当数据点实际分布在不同的流形上时,单流形假设就会影响数据真实空间结构。为此提出一种基于多邻域保持嵌入（multiple neighborhood preserving embedding, M-NPE）的学习算法来发现不同类别数据在不同维度的低维嵌入空间中分布的多流形结构。首先,单独学习不同类别数据的流形,得到反映其本质特征的流形;再通过遗传算法搜索每个流形的最优维数;最后依据最小重构误差分类器对样本分类。在Extended Yale B和CMU PIE这2个大型人脸库上实验结果验证了该算法的有效性。     

基于高光谱成像的苹果品种快速鉴别

以"乔纳金"苹果,"红富士"苹果和"秦冠"苹果共90个试验样本为试材分别采集865~1 711 nm的近红外波段高光谱图像,选取苹果图像感兴趣区域(ROI),以分辨率2.8 nm提取其平均反射光谱数据,分别利用K近邻法(KNN)和径向基核函数支持向量机(RBF-SVM)进行品种判别,5折交叉检验。结果表明,3种苹果的近红外高光谱图像均在波长941~1 602 nm之间变得清晰,该区域200个波段下的平均反射光谱数据经KNN法中的10种距离算法评判,当K取值3和5时,切比雪夫距离、欧几里得距离和明可夫斯基距离3种距离算法的识别正确率均达到100%;SVM-RBF核函数模型中,γ取值为2-8~1的范围内识别正确率均在92%以上,当γ取值2-5,C取值为16和32时,识别正确率最高,为96.67%。故利用近红外高光谱图像技术结合KNN计算对苹果品种进行快速鉴别是优异和可靠的方案。     

基于表驱动的动态数据上报管理系统研究

近年来,信息管理系统广泛应用于各个领域,由于大多研发者只着眼于设计开发自己所需求的应用系统,由此产生一系列问题:各领域内系统整体开发效率低下,系统的扩展性和通用性差,造成了资源的大量浪费。本文针对于数据填报及统计类系统领域,设计并实现包含数据访问构件、数据校验构件、空缺数据填补构件和统计结果查询输出构件在内的可复用软件——基于表驱动的动态数据上报管理系统(DDTMS),以解决信息管理系统中数据填报及统计类系统的共性问题。将DDTMS应用到中国林业生态资源环境承载力:数据投放器和中国生态安全指数系统中,试验表明:该可复用软件具有良好的通用性,极大提高了系统开发效率,改善了系统的扩展性,表现出良好的实用性和稳定性。     

深圳市道路绿化管养标准体系构建浅析

城市道路绿化在改善城市生态环境、提升市民生活质量方面有重要作用。在道路绿化中,管养工作是维持道路绿化活力的重要内容。通过考察研究深圳市以及其他省市的道路绿化管养标准体系,分析对比每个城市的道路绿化管养标准体系现状,指出了深圳市道路绿化管养标准体系具有建立较早、内容较为全面的优势,以及存在体系架构不健全、部分标准标龄过长、可量化执行标准较少等方面的不足。并从系统性、指导性、先进性角度提出优化建议,将深圳市道路绿化管养标准体系划分为基础标准和道路绿化管养通用标准两大部分,其中基础标准分为术语标准等4个大类,道路绿化管养通用标准划分为质量技术等14个类别。