Construction of mouse ESC line stably expressing Pdx1 by Tet-On system

AIM To construct the mouse embryonic stem cell （ESC） line with stable pancreatic and duodenal homeobox 1 （Pdx1） expression by Tet-On system, which may lay a foundation for further research on the differentiation of Pdx1⁺ definitive endoderm cells into pancreatic cells. METHODS The Pdx1-overexpressing lentiviral vector with green fluorescent protein marker and puromycin resistance was constructed by Tet-On system and was used to infect the mouse ESC. The cells were divided into 3 groups： blank control group （ESC group）, empty lentivirus control group （PDX1^- ESC group） and Pdx1 lentivirus transfection group （PDX1⁺ ESC group）. Flow cytometry was used to detect the transfected cells after screening by doxycycline （DOX）. The function of Tet-On system and the expression of Pdx1 gene were detected. The transfected cells in PDX1^- ESC group and PDX1⁺ ESC group were sorted by flow cytometry, and constructed ESC line with stable expression of Pdx1 and negative control ESC line were verified. RESULTS （1） The positive rates of transfected cells in PDX1^- ESC group and PDX1⁺ ESC group were 90.72% and 94.01% after screening by DOX, respectively. The positive rates of transfected cells in PDX1^- ESC group and PDX1⁺ ESC group was 97.84% and 98.13% after sorting by flow cytometry, respectively. （2） With DOX, green fluorescence was observed in PDX1^- ESC group and PDX1⁺ ESC group. The mRNA and protein expression of Pdx1 was significantly increased in PDX1⁺ ESC group （P<0.05）. Without DOX, no green fluorescence was observed in the cells of the 3 groups, and no significant difference in the mRNA and protein expression of Pdx1 was observed （P>0.05）. （3） After 3 months of cryopreservation, the cell lines still survived in resuscitation culture and were regulated by DOX. CONCLUSION Using Tet-On system, the mouse ESC line with inducible Pdx1 expression were successfully established and could be used as an effective cell model to research the differentiation of Pdx1⁺ definitive endoderm cells into pancreatic cells.     

基于正交实验的两种苦苣苔叶片扦插繁殖研究

以苦苣苔品种Primulina dryas‘Hisako’和Primulina‘Blue Mood’为试材,采用正交实验设计,分析不同因素、不同基质组分对扦插成活率、子株数、子株叶数的影响,并筛选出最优组合。探讨影响报春苣苔属扦插成活的因素,为报春苣苔属的扦插繁殖技术提供参考依据。结果表明:3种不同因素对Primulina dryas‘Hisako’成活率的影响大小为浓度>基质>叶片部位,对子株数的影响大小为叶片部位>浓度>基质,对子株叶数的影响大小为基质>叶片部位>浓度,最优组合为IBA+NAA等量混合浓度100 mg·L^-1+泥炭:珍珠岩:蛭石的体积比2∶1∶1+叶片下部。4种基质组分对P.‘Blue Mood’成活率的影响大小为泥炭>稻壳炭>蛭石>珍珠岩,对子株数的影响大小为珍珠岩>泥炭>蛭石>稻壳炭,对子株叶数的影响大小为泥炭>稻壳炭>珍珠岩>蛭石,扦插基质最优组合为泥炭、珍珠岩、蛭石、稻壳炭的体积比6∶2∶2∶1。     

西兰花选择性采收作业平台识别切割装置设计与试验

针对当前人工采收西兰花存在季节性劳动力需求强、劳动强度大以及成本高等问题,该研究基于西兰花的农艺特性与形态特征设计了一种西兰花选择性采收作业平台,旨在能够实现对西兰花的自主识别切割作业。首先,该平台采用“识别-采收”一体化作业模式,通过对采收作业平台的关键部件进行设计与选型,建立了西兰花的视觉识别系统和定心切割机构。其次,根据西兰花茎秆与割刀之间的相互作用关系,采用对数螺线作为切割曲线设计了一种等滑切角割刀,确定了割刀滑切角40o、切割半径135 mm、割刀长度260 mm等关键切割参数。根据西兰花茎秆的材料属性参数,基于ANSYS Workbench/LS-DYNA软件对茎秆切割过程进行显式动力学仿真分析,以割刀刃角和转速为控制因子,以最大切割力为试验指标,利用正交试验优化设计,确定了茎秆切割过程的最优参数组合为割刀刃角20°、转速1 rad/s,在此参数下最大切割力为725.82 N,切割质量较优。最后,对采收作业平台进行性能试验,结果表明视觉系统能够有效识别自然环境下的成熟西兰花植株,检测效果良好;定心切割机构可快速平稳的切入并切断西兰花茎秆,切断表面平整光滑;采收作业平台整体漏收率在10%以下、检测准确率为90%、切茎合格率为88.9%,可满足西兰花选择性采收的作业需求。本研究可为西兰花选择性采收作业装备的设计开发提供理论参考和实际借鉴。     

作物茎秆膨胀收缩监测柔性可穿戴传感器研制与试验

作物茎秆膨胀和收缩变化与其水分状态密切相关,实时监测茎秆的膨胀和收缩变化能够及时掌握作物水分状态,对指导灌溉、提高农业水资源利用率具有重要意义。目前,对于作物茎秆膨胀和收缩变化的监测主要采用基于线性微位移测量原理的传感器,通过测量茎秆的膨胀和收缩引起的位移变化来反映水分状态,存在体积大、价格高、安装不便等问题。为此,该研究提出了一种基于压阻效应的柔性可穿戴传感器,采用柔性压力电极作为传感元件,贴附在作物茎秆表面,通过监测茎秆膨胀和收缩引起的压力变化来反映作物的水分状态,压力检测电路和数据采集电路将作物茎秆的压力信号转换成电信号进行输出和存储。首先在实验室环境下对传感器性能进行测试和标定,然后在温室环境下将传感器安装在番茄茎秆上观测番茄茎秆的压力变化,并与线性微位移传感器观测结果进行比较,最后在充分灌溉和水分亏缺2种条件下观测番茄茎秆的膨胀和收缩变化。结果表明,柔性压力传感器稳定性测试的平均相对变化率为0.109%;弯折前后引起的输出变化非常小,可以忽略不计;标定结果的决定系数大于0.99,最合适的工作压力范围为2～100 kPa;实验室环境下,柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值之间的决定系数为0.9551;温室环境下,充分灌溉组中柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值变化趋势一致,两者之间的决定系数为0.7672,亏缺灌溉组中两类传感器输出值均因水分亏缺而呈现下降趋势,输出值之间的决定系数为0.8519。本文所设计的柔性可穿戴压力传感器不仅能够实时监测番茄茎秆的膨胀和收缩变化,还可以对番茄亏水胁迫进行诊断,为实现高效节水灌溉提供重要的技术支撑。     

蓖麻波形圆盘割刀刃口曲线拟合与优化

为减少蓖麻收获的切割功耗,该研究对前期设计的蓖麻波形圆盘割刀进行刃口曲线拟合与优化。基于国内种植的低矮蓖麻物理力学特性,采用B样条算法和基于三点圆曲率分析并带几何约束的最小二乘拟合方法对蓖麻波形圆盘割刀刃口曲线进行参数拟合。并采用Smoothed Particle Hydrodynamics-Finite Element Modeling（SPH-FEM）耦合仿真方法模拟蓖麻茎秆切割过程,以刀盘厚度、底圆曲率半径和刃口角为试验因素,以最大切割力、切割功耗为评价指标进行正交旋转组合试验,对割刀结构参数进行优化,并对优化参数组合进行试验验证。最优割刀参数组合为：刀盘厚度3 mm、底圆曲率半径7 mm、刃口角19°,此时最大切割力为109.763 N、切割功耗为1.43 J。台架试验验证表明,SPH-FEM耦合仿真方法与台架试验获得的最大切割力和切割功耗基本吻合,误差在5%以内,所提方法能很好地研究模拟蓖麻割刀的切割过程,可为蓖麻收获装备研制提供支撑。     

夹持式鲜菱角脱壳机设计与试验

针对鲜菱角手工脱壳率低、菱仁损伤率高等问题,该研究以湖北省浠水县两角菱为对象,设计了一种夹持式鲜菱角脱壳机。对鲜菱角外形尺寸和力学性能参数进行了测量,确定采用夹持板与链条夹持输送、圆形齿刀横切菱角两侧弯角、对辊挤压碾搓脱壳的技术方案。对夹持板、弹性压紧装置、横切刀片和脱壳装置等主要部件结构进行设计和分析,确定了结构和运动参数。运用ANSYS Explicit Dynamics模块对横切过程进行仿真,根据理论分析和仿真结果试制了脱壳样机,开展了横切试验和脱壳试验。横切试验表明,成熟度、输送速度和刀片转速均对切壳率影响显著（P<0.05）,对菱仁损失率影响不显著（P>0.05）。运用Design Expert 12优化得横切装置最优工作参数为：脆熟菱角、输送速度0.1 m/s、刀片转速1 000 r/min,该参数下的平均切壳率为79.41%,平均菱仁损失率为9.82%。采用Box-Benhnken试验设计开展三因素二次回归正交组合试验,优化得到脱壳装置最优工作参数为：脆熟菱角、慢辊转速59r/min,线速比1.5,验证试验的平均脱壳率为66.52%,平均菱仁破损率为12.83...     

夏威夷菠萝高效再生体系研究

采用菠萝试管苗的叶片、叶鞘、茎段和茎薄片作外植体,以MS或1/2 MS为基本培养基,应用正交试验设计方法研究了不同浓度的2,4-D、6-BA、NAA和AgNO3对夏威夷菠萝不定芽的诱导效果,并在添加不同激素组合的培养基中进行芽的增殖和生根培养研究.结果表明,茎段为诱导不定芽的最佳外植体,6-BA是影响不定芽产生的最主要因素.其中MS 6-BA 5.0 mg/L 2,4-D 0.5 mg/L NAA 0.3 mg/L AgNO3 2.0 mg/L为不定丛芽诱导的最佳培养基,诱导率为83.3%;MS 6-BA 1.0 mg/L NAA 0.05 mg/L为芽增殖的最佳培养基,可分化成绿色小苗;1/2 MS IBA 1.0 mg/L NAA 0.5 mg/L为小苗生根的最佳培养基,生根粗壮,生根率达100%.     

南方红豆杉在惠州地区引种繁殖初报

1999年在惠州地区引种栽培南方红豆杉,并于2003~2006年进行了扦插繁殖试验。2006年对引种生长情况进行了调查。结果表明,南方红豆杉在惠州地区适应能力较强,6年生平均树高1.26 m,平均地径2.70 cm。根据试验林的生长情况,探讨了在惠州地区引种栽培和扦插繁殖南方红豆杉的关键技术。     

资源节约型高性能竹木复合板的研制

采用多种无屑切削方式,将竹材、木材及制材、旋切剩余物——边皮、木芯,加工成不同形态的构成单元,组合成合理的复合板坯结构,热压胶合成一种竹木复合板材。检测结果表明：半成品加权平均利用率可达90．1％,成品板材的出材率为63．1％,居各类型胶合板之首;板材纵横强度之和：静曲强度为113．1MPa,弹性模量为9578MPa,是一种资源节约型高性能的竹木复合板材。     

桂糖21号等甘蔗新品种的茎尖脱毒培养技术

采用52℃热水处理+38℃热处理+茎尖脱毒+工厂育苗技术培育桂糖21号、桂糖26号健康种苗,保持自育良种的品质。热处理期水分影响蔗茎的萌芽率,桂糖26号热处理10 d萌芽率达90%,出芽较桂糖21号稍快而且整齐。新台糖16号、22号剥取的茎尖稍大(<1 mm),茎尖成活率达80%,接种前期转管周期4-7 d,能有效减轻酚害。