Selection of soybean elite cultivars based on phenotypic and genomic characters related to lodging tolerance

Soybean lodging can result in serious yield reduction. Detecting the quantitative trait loci (QTL) associated with lodging tolerance for their further application in marker‐assisted selection (MAS) has the potential to enhance soybean breeding efficiency. In this study, a genome‐wide association analysis (GWAS) was performed to identify soybean accessions that could potentially be used to produce lodging‐tolerant varieties, based on the comprehensive evaluation of lodging scores (LS) obtained for the parental cultivar “Tokachi nagaha” and its 137 derived cultivars. Results showed that genotype, environment and genotype × environment interaction significantly influenced LS. Of the 31 significant SNPs identified, 22 were consistently detected in two or more environments and 27 SNPs were located in or close to agronomically important QTL mapped by linkage analysis. Best linear unbiased predictors (BLUPs) of LS tend to decrease with the elite alleles contained by accessions increasing. Some excellent accessions, with lower BLUPs and D_i (stability coefficients) values and more elite alleles, were selected. This study contributed to understand the genetic mechanism of lodging, providing genetic and phenotypic information for MAS.     

基于Kinect动态手势识别的机械臂实时位姿控制系统

基于Kinect动态手势识别达到实时控制机械臂末端位姿的效果。位置控制信息的获取采用Kinect计算手部4个关节点在控制中的位置变动,数据噪声在控制中易引起机械臂误动作和运动振动等问题,为了避免噪声对实时控制的不利影响,采用卡尔曼滤波跟踪降噪。姿势控制信息通过采集手部点云经滤波处理后应用最小二乘拟合的方式获取掌心所在平面,运用迭代器降噪处理。系统通过对手部位置和姿势信息的整合、手势到机械臂空间坐标映射及运动学求解来实时控制机械臂末端位姿。实验结果证明,手势控制系统满足控制要求,简单、易于操作,机械臂实时响应速度快、运动准确。     

氮硫互作对大蒜植株生长的影响

为探究氮硫互作对大蒜植株生长的影响,以‘新疆白皮蒜’为试材,研究无机基质栽培条件下不同氮硫互作水平对大蒜农艺性状、叶绿素含量以及根系活力的影响。试验结果表明,不同生长阶段氮硫互作对大蒜株高、茎粗、植株鲜重、干重、鳞茎鲜重均有不同程度的增促效果,但氮或硫单一元素对其影响不一;大蒜生长过程中叶绿素含量与根系活力呈先升高后降低趋势,氮硫互作对其均有显著影响,且氮和硫素单一元素也显著影响大蒜根系活性。综合来看,大蒜生长过程中氮硫互作效果显著,在氮素20 mmol/L、硫素4 mmol/L条件下收获的鳞茎重量最大。     

镉-钙交互作用对植物的生态学效应

镉(Cd)由于其高毒性和易迁移的特点成为环境中最重要的有毒重金属之一,钙(Ca)作为植物必需元素,参与植物细胞代谢的调节和信号转导。为了明晰植物中Cd和Ca交互作用的机理,并有效的利用二者之间的相互关系,为重金属污染土壤的防治提供理论基础。笔者在广泛查阅了国内外研究和文献的基础上,总结了镉-钙交互作用对植物生态学效应为:(1)在植物的吸收过程中,Cd和Ca存在拮抗关系。一方面Cd和能抑制植物对Ca的吸收,使植物的生长受限;另外一方面Ca能抑制植物对Cd的吸收来缓解镉毒害。(2)施加外源Ca能够促进Cd毒害下植物的生长和光合色素的合成。(3)在调节抗氧化酶活性过程中,施加外源钙能够增强植物的抗氧化酶活性来降低氧化损伤。因此,镉钙交互作用下对植物生长、光合色素、抗氧化酶活性的影响过程中均存在拮抗作用。     

利用酵母双杂交系统筛选与草莓镶脉病毒移动蛋白P1互作的寄主因子

 构建感染草莓镶脉病毒(SVBV)森林草莓的酵母cDNA文库,利用酵母双杂交系统,筛选出与SVBV P1蛋白互作的15种寄主因子。生物信息学分析发现,这15种寄主因子参与茉莉酸途径、泛素化、光合作用、抗病抗逆、蛋白修饰、蛋白运输和氧化还原等多种生物过程。另外,这些寄主因子还具有其他分子功能,包括氧化还原酶活性、蛋白二硫化物异构酶活性和金属离子结合活性等。本研究初步探讨了P1与寄主因子的互作机理,为揭示SVBV侵染森林草莓以及SVBV在寄主中扩展的分子机制提供理论依据。     

基于家族基因分析的甘蓝MLPK互作PUB蛋白的筛选

MLPK(M–位点受体激酶)是芸薹属自交不亲和正向调控关键元件,其参与自交不亲和信号传导的分子机制尚不明确,同时自交不亲和下游信号元件也有待于进一步分离。为了探索分离MLPK互作蛋白的思路和方法,构建了不含核定位信号的MLPK短截蛋白(MLPK-T),并利用酵母双杂交检测到MLPK与臂重复蛋白1(ARC1)作用,通过全基因组鉴定分别获得了96个甘蓝、101个白菜、70个琴叶拟南芥和62个拟南芥PUB蛋白,其中含有臂重复序列的PUB蛋白共为127个。通过系统进化分析,筛选到8个含臂重复序列的甘蓝BoPUB蛋白,其8个基因全部在柱头内表达,且成功利用酵母双杂交检测到MLPK与3个含臂重复序列的BoPUB蛋白Bol008579、Bol016165和Bol023511相互作用。     

基于流固耦合的除杂风机应力应变及模态研究

叶轮是除杂风机的重要部件之一,叶轮在运行中的应力应变对除杂风机的安全运行有着重要的影响,而叶轮振动是风机的常见故障,所以流固耦合条件下的除杂风机叶轮变形及振动分析对甘蔗收获机除杂风机的安全有着重要的意义。为此,采用有限元分析软件Ansys Workbench对除杂风机叶轮进行了单向流固耦合计算分析,结果表明:叶轮在流固耦合作用下会发生弯曲扭振变形,最大应力分布在叶片与轮毂的交界处,最大应变分布在叶片外缘处;所设计的叶轮最大应力为21.48MPa,小于材料极限应力,而工作转速也远离振动转速,均满足工作要求。该研究为甘蔗收获机的除杂风机设计提供了参考。     

铁氧化物-硅酸盐复合物的形成、性质及其对砷的固定

铁氧化物与硅酸盐矿物是土壤中最重要、最活跃的固相组分,它们之间的交互作用直接影响土壤物理化学特性,可有效地调控土壤(类)重金属的迁移、转化。本文以铁氧化物和硅酸盐矿物胶结过程中的一些表观特征变化为出发点,从宏观、表观到微观综述了二者交互作用的界面特性和机理、交互作用前后对土壤砷的固定与释放机制等内容。本文阐明层状硅酸盐与铁氧化物通过多种化学作用而发生表面复合,其中静电作用是作用力之一,带负电荷的硅酸盐与带正电荷的铁氧化物在静电引力的作用下迅速结合,在胶体表面双电层上形成二元团聚体;形成的二元团聚体可改变土壤矿物的表面积和孔性结构、表面电化学特性和物理性质。同时,铁氧化物-硅酸盐复合物表面的活性基团可以通过内层络合共氧的方式将土壤中AsO_4~(2-)络合,形成单核或双核表面络合物而固定砷。复合物对AsO_4~(2-)的吸附能力介于铁氧化物和硅酸盐矿物之间,并更接近铁氧化物的表面吸附特性。本文旨在为土壤砷的原位固定提供理论支撑。     

水流冲击多段滞留气团的三维数值模拟

针对水气两相瞬变现象,充分考虑了水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多段气团间相互作用,采用三维CFD方法对起伏管道内含多段滞留气团的水气两相作用进行建模和模拟,选择Standard k-ε湍流模型进行模拟研究,将三维计算结果、现有一维模型计算结果与试验结果进行对比分析,并通过水气两相分布图展现动态变化过程.结果表明:与一维模型相比,三维CFD模型能够更为准确地模拟起伏管道内瞬变压力波动,并且能够清楚描述水气掺混、耦合的动态变化.水流冲击初始两段滞留气团压力波动曲线显示,多气团间的瞬变压力并非同步变化,可能呈现多气团峰值压力交替出现的情况,这与初始气团长度密切相关.水气交界面自由变化,阻断水体长度时刻发生变化,当水体运动到管道弯曲处时会产生新的阻断水体,将气团分成若干部分.     

重型立式车床转台流固耦合传热数值模拟与实验

采用流固耦合的数值方法研究了重型立式车床转台的耦合传热特性,使传热外边界条件变成内边界条件,更符合实际工况。给出了转速范围在5~50 r/min内的空气流场,以及工作台、底座和静压油膜的温度场分布。数值模拟结果表明转速提高使静压油膜温度升高,承载能力下降,加强了散热面对流,且高转速时底座的散热量被低估,但散热面温度没有显著升高,加重了工作台和底座热集中。同时,工作台数值模拟结果与红外线热像仪测量数据吻合较好,说明数值模拟结果符合物理原理,扩展了流固耦合传热的应用范围,使立式车床的散热情况分析结果更加可靠和精确。