水稻粉质皱缩胚乳突变体fse4的表型分析与基因克隆

【目的】水稻种子主要以淀粉形式储藏能量。淀粉合成需要多种酶类和调控因子参与，机制较为复杂。本研究利用水稻胚乳发育缺陷突变体，克隆和鉴定新的调控淀粉合成相关基因，旨在为研究淀粉合成及其调控提供理论依据。【方法】从化学诱变剂甲基亚硝基脲（1-methyl-1-nitroso-urea, MNU）处理的宁粳3号(Ningjing 3, WT)突变体库中筛选到一个能稳定遗传的胚乳粉质皱缩突变体，命名为fse4 (floury and shrunken 4 )。与籼稻品种Dular杂交获得F1种子（F2），通过图位克隆的策略确定FSE4候选基因。利用杂合植株（FSE4fse4）分离出的粉质种子，观察形态学特征，分析其理化性质。使用扫描电镜和半薄切片技术观察胚乳结构。使用qRT-PCR和免疫印迹分析淀粉合成相关基因表达模式和淀粉合成相关酶类的蛋白积累量。利用全自动氨基酸分析仪测定成熟胚乳各氨基酸含量。【结果】突变体fse4籽粒宽度、厚度以及千粒重显著下降，同时胚乳中总淀粉、总蛋白、直链淀粉含量亦显著下降，而脂肪含量显著上升；淀粉黏度、崩解值和消减值显著低于野生型。突变体fse4中多为单粒型淀粉颗粒，且排列分散。FSE4定位于第5染色体长臂约252 kb的区间内，测序发现编码Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因 （Delta 1-pyrroline-5-carboxylate synthetase, P5CS）第1外显子上发生单碱基替换，导致一保守的氨基酸发生变异。突变体fse4中大部分淀粉合成相关基因表达量下调，多种淀粉合成相关蛋白积累量减少。突变体fse4米粉中多种氨基酸含量发生显著变化，游离氨基酸含量是其野生型的3.6倍。此外，外源喷施脯氨酸能部分恢复突变体fse4种子萌发缺陷表型。【结论】FSE4编码脯氨酸合成关键限速酶P5CS，该基因对胚乳中氨基酸的合成及代谢起重要的调控作用，并影响淀粉的合成与积累。     

日光温室土墙传热特性及轻简化路径的理论分析

为减小日光温室土墙厚度,该研究在分析土墙温度变化的基础上提出了土墙轻简化路径并进行了理论分析。根据测试分析,土墙可划分为用于储蓄热量的蓄热层和防止热量从蓄热层向室外方向流失的保温层。土墙86.9%的部分为保温层。模拟结果表明使用由47 cm厚夯土和7 cm厚聚苯板(热阻等于3.13 m厚夯土保温层)构成的复合墙在夜间的放热量与3.6 m厚土墙相近。使用保温材料替代夯土保温层来减薄土墙在理论上可行。另外,根据模拟,当土壤20 cm深处温度提高至23℃后,土壤供热量可超过测试条件下土壤和土墙放热量总和。为此,土墙在理论上可通过以下2条途径实现轻简化:1)使用保温材料建造墙体保温层;2)使用土壤蓄热替代墙体蓄热。     

联合收割机稻麦收获边界激光在线识别系统设计与试验

针对联合收割机收获边界在线识别问题,利用激光无损探测技术,开发了联合收割机收获边界在线识别系统。首先介绍了系统组成、激光传感器选型及工作原理,将传感器输出数据极坐标转换为直角坐标,建立稻麦轮廓特征数学模型。由于收获过程会产生大量的灰尘,会对激光探测距离及信号反射产生影响。通过与作物特征阈值比较,对受灰尘影响的错误数据进行有效识别与剔除。采用移动平均数字滤波算法,消除系统测量噪声。通过信号阶跃变化模式识别算法,实现了收获边界的在线检测,准确推算出联合收割机作业割幅,并进行了田间试验研究。试验结果表明,该系统可实现在线监测,收获边界测量误差不大于12 cm,可为联合收割机智能监控系统的实际应用提供参考。     

不同土地利用模式下土壤侵蚀空间演化模拟

高分子聚合物具有改善土壤结构,增加降雨入渗,调控坡面径流的作用。为探索适合于黄土区应用的高效低廉降雨径流调控新材料,选择聚丙烯酸、聚乙烯醇、脲醛树脂3种高分子聚合物,以不同浓度施入土壤,研究其对土壤物理性质的影响。实验表明：(1)土壤经3种高分子聚合物处理后平均水稳性团粒含量增加17．27％,渗透性能提高41．81％,容重减少11．18％,土壤持水能力较对照提高2．8倍。这说明此3种高分子聚合物均是较好的土壤结构改良剂,尤其是聚丙烯酸效果最为显。(2)根据3种聚合物不同浓度处理后的综合效果,确定了聚丙烯酸、聚乙烯酵、脲醛树脂的适宜浓度分别为4．8％—6．0％,1．6％,10．0％。     

海南海花岛软基处理工程中真空预压法的改进与机理分析

疏浚淤泥这种超软土地基目前主要采用排水固结法进行加固,然而,工程实践发现,淤堵是一个重要的问题,新型防淤堵材料和施工工艺是研究的热点。依托恒大海南海花岛真空预压处理工程,引入一种应用于超软土地基处理的新型防淤堵真空预压法。该方法是直排式真空预压方法的进一步改进,将防淤堵排水板取代传统排水板,在连接方式上,将无孔钢丝软管取代了水平波纹管,也将传统的包扎捆绑改进成了三通密封接头,枪钉固定。结合施工动态监测和加固后检测,表明了该方法的加固效果和实用性。在此基础上,结合已有的室内模型试验研究,阐述其抽真空过程中在排水板附近防淤堵的原理和改善机制。     

基于计算机视觉的冷却牛肉新鲜度评价方法

利用计算机视觉技术对冷却牛肉的新鲜度进行了分析研究，应用BP神经网络对牛肉脂肪组织进行了分割，分割正确率可达97％以上。选取图像原始颜色信息作为评价新鲜度的特征值组成特征向量，采用HSI、RGB和CMYK3种彩色模型评价冷却牛肉的新鲜度，其准确率分别为82．1％、78．6％、75．0％。基于计算机视觉技术的冷却牛肉新鲜度评价方法与实验室分析方法相比，评价准确率有明显提高，并且没有繁琐实验过程，是一种更高效的牛肉新鲜度评价方法。     

微波在线式粮食水分检测系统

微波检测是一种新的水分无损检测方法.为此,针对粮食水分检测的特点和要求,设计了基于微波的粮食水分在线式检测系统,实现了对粮食水分含量的实时和连续检测;重点介绍了微波水分检测原理、系统组成结构、数据采集及结果分析.     

电子鼻技术及其在小麦霉变检测中的应用

研制了一套能够快速对小麦霉变进行识别的电子鼻检测系统,该系统通过分析小麦的气味,从而判断所测小麦是否霉变.该电子鼻检测系统由5只TGS2600系列的气敏传感器组成,通过从每个传感器的响应曲线中提取4个特征值,采用RBF神经网络进行模式识别处理.该系统能够快速准确评判小麦的霉变情况,网络正确识别率为93.3%.实验表明,该系统对小麦霉变与否的检测是可行的、有效的.     

土地退化/恢复中土壤可蚀性动态变化

利用EPIC公式计算了不同开垦和退耕年限的土壤可蚀性K值,对黄土高原典型自然恢复区子午岭林区土地退化/恢复过程中土壤可蚀性的动态变化进行了系统的研究。结果表明：土地开垦后,土壤颗粒向粗骨化方向发展,有机碳含量降低,土壤可蚀性逐渐增强;土地退耕过程中,土壤有机碳含量逐渐增加,肥力水平提高,可蚀性逐渐减小;土壤中有机碳含量、全氮含量、水稳性团聚体含量以及团聚度与土壤可蚀性K值相关最为密切;土壤可蚀性的强弱本质上取决于土壤有机碳含量,恢复植被以提高土壤有机质含量,促进土壤团聚体的形成,增强土壤团聚度,是降低土壤可蚀性能的重要途径。     

露天煤矿待复垦土地适宜性评价单元类型划分

从水土保持、土地复垦及环境保护的综合角度考虑,采用“五级指标逐级推断法”,即岩土污染程度、重塑地形坡度、地表物质组成、有效覆土厚度和土体容重五级分类指标逐级推断,确定露天煤矿待复垦土地适宜性评价单元类型为：（１）厚层覆土平台;（２）薄层覆土斜坡;（３）岩土混排斜坡;（４）混岩、页岩碎砾坡;（５）砂岩石砾坡。