棉属人工异源四倍体后代性状鉴定及花器转录组学分析

实验室前期通过远缘杂交及加倍人工合成草棉与雷蒙德氏棉异源四倍体,旨在拓宽棉花遗传背景,为棉花种质创新提供新材料。本试验以人工异源四倍体3个世代为材料,将其与亲本及陆地棉标准系TM-1进行纤维性状、生理生化比较、SSR标记鉴定以及花器转录组学分析。结果表明,人工异源四倍体纤维颜色介于亲本之间,呈浅黄色,纤维长度与TM-1接近。人工异源四倍体的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)含量均显著高于亲本和TM-1,表明人工异源四倍体经过远缘杂交及加倍后,抗逆性得到加强。选取11对SSR引物在材料中共检测到55个多态性位点,每对引物变异位点为2~10个,平均为5个;多态信息含量(PIC)变幅为0.498~0.892,平均为0.742;表明SSR标记在试验材料中表现出丰富的遗传多样性。S_(2)、S_(3)、S_(4)同时扩增出亲本互补条带和特异性条带,表明该异源四倍体在分子水平上出现了染色体片段的重组。S_(2)、S_(3)、S_(4)与TM-1相同的条带分别是37条、19条、20条,其中17条是各世代与TM-1共有,表明人工异源四倍体与TM-1有相同的遗传背景。花器转录组学结果表明,人工异源四倍体与TM-1中有5653个DEGs,其中3062个上调, 2591个下调。GO功能分析表明, DEGs在光合作用、光系统II、RNA指导的DNA聚合酶活性等途径差异显著。KEGG富集分析表明, DEGs在光合作用-天线蛋白、光合作用和异黄酮的生物合成等相关代谢通路较为活跃。通过富集分析筛选人工异源四倍体与TM-1中与育性相关的DEGs发现,人工异源四倍体在花粉发育与识别方面的差异基因大都是下调表达,这可能是导致人工异源四倍体结实率低的关键因子。通过聚类从Nr注释信息获得3个G型凝集素类受体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(基因Gh_D01G067500、Gh_D05G168100、Gh_A01G062500)。研究结果表明人工异源四倍体综合了父母本的优良性状,在纤维颜色、抗逆、光合方面表现出优势。期望通过和陆地棉杂交恢复其育性,进一步育成生产上有价值的新材料。

草棉同源四倍体后代性状鉴定与遗传解析

【目的】多倍化是植物进化及新物种形成的重要途径,利用染色体加倍之后基因的剂量效应及多倍体优势,培育出综合性状优良的草棉同源四倍体新种质,有效拓宽棉花种质资源。【方法】以草棉同源多倍体后代S_(1)和S_(2)为材料,利用流式细胞仪鉴定倍性,对同源四倍体进行形态学、细胞学和生理生化指标鉴定。【结果】倍性鉴定表明,5株S_(1)中有1株三倍体和4株四倍体,7株S_(2)中有1株非整倍体和6株四倍体。在植株形态、叶片性状、花的表型、气孔性状等方面,S_(2)较S_(1)更稳定。细胞学鉴定结果表明,S_(2)正常四分体(85.17%)和正常花粉粒(87.33%)的比例较S_(1)都有所提高,说明同源四倍体减数分裂逐渐趋于正常。S_(2)叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性以及丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和叶绿素的含量均高于S_(1)及其二倍体亲本。在结实率、种子大小和纤维长度方面,S_(2)优于S_(1)。【结论】通过染色体加倍成功合成了草棉同源四倍体新种质,S_(2)较S_(1)表现出更强的多倍体优势,且育性于S_(2)代趋于稳定。

陆地棉与瑟伯氏棉远缘杂交后代性状鉴定与遗传分析

远缘杂交及多倍化是物种形成和种质创新的基础,将陆地棉与野生瑟伯氏棉进行远缘杂交及染色体加倍获得可育杂种。旨在将瑟伯氏棉的有益农艺性状转移到陆地棉中,拓宽陆地棉的遗传基础。以陆地棉为母本,瑟伯氏作父本进行远缘杂交合成杂种F_(1),并进行染色体加倍,获得异源六倍体,对F_(1)及异源六倍体进行形态学、细胞学、生理生化及SSR分子标记鉴定。形态学鉴定结果表明,异源六倍体植株整体与杂种三倍体相似,介于双亲之间,异源六倍体的雄蕊多于亲本及F_(1),有淡红色的花斑,与亲本及F_(1)都不同。细胞学鉴定表明,随着倍性的增加,气孔密度呈下降趋势,而气孔长度、叶绿体数和花粉粒直径均呈上升趋势;杂种三倍体(F_(1))和异源六倍体的减数分裂行为表明,二者的减数分裂均有正常和异常行为,三倍体中的多分体较多,而六倍体正常四分体明显增多。三倍体的多分体中,正常四分体占比为24.33%;六倍体的多分体中,正常四分体占比为82.17%,表明六倍体的育性在恢复。生理生化结果表明,酶的活性随不同世代倍性的增长而升高。SSR鉴定结果表明,三倍体杂种和异源六倍体既扩增出了父母本的条带,同时也扩增出了新的特异性条带,表明远缘杂交过程中产生了染色体重组现象。通过远缘杂交成功合成陆瑟杂种,通过染色体加倍成功获得了可育的异源六倍体。

陆地棉与拟似棉异源六倍体的合成与性状鉴定

远缘杂交及多倍化是棉花种质创新的重要途径,通过陆地棉与野生拟似棉远缘杂交并加倍获得可育的杂种后代,为利用拟似棉中的优良基因拓宽陆地棉的遗传多样性提供理论依据和新材料。本研究以陆地棉为母本、拟似棉为父本杂交合成F1并采用秋水仙素进行染色体加倍,获得异源六倍体植株,对其进行形态学(叶片表型)、细胞学(气孔密度、气孔长度、保卫细胞对中叶绿体数、花粉粒直径)、生理生化指标(SOD、POD、CAT、可溶性蛋白及叶绿素荧光参数指标)鉴定。通过流式细胞鉴定筛选出了3株六倍体植株。六倍体与三倍体及亲本性状统计结果显示,六倍体叶形指数与陆地棉无显著差异,说明六倍体叶形整体偏向陆地棉,而三倍体远缘杂种更多偏向父本拟似棉,六倍体叶面积及气孔长度增大、保卫细胞中叶绿体数显著增多;六倍体花的表型性状介于双亲之间,花粉粒直径大于三倍体呈极显著差异,六倍体正常花粉粒比为73.25%,三倍体正常花粉粒比为51.13%,说明六倍体育性在恢复;六倍体叶片中SOD、POD、CAT及可溶性蛋白含量显著大于其他世代;六倍体较其他世代最大荧光产量Fm差异显著,初始荧光Fo、叶片可变荧光Fv、原初光能转化效率(Fv/Fm)、PS II潜在光化学效率(Fv/Fo)以及开放的PS II捕获的激发能的效率(Fm/Fo)均表现出极显著差异。综合结果证明通过杂交加倍成功合成了陆地棉与拟似棉异源六倍体新种质,同时发现六倍体在抗逆性及光合作用表现优于三倍体。

伺服系统弹性负载的闭环辨识方法

为有效解决机械谐振问题,伺服系统弹性负载的辨识是非常关键的步骤.本文以工业中最常见的双惯量系统作为辨识对象设计闭环辨识方法,使用伪随机二进制序列作为激励并采集电机电流转速信号.在此基础上,使用最小二乘法拟合系统的自回归移动平均模型,并提高模型阶次以保证拟合精度.为抑制采样噪声的影响,提出基于平衡截断的模型降阶方法,根据Hankel奇异值大小判断系统阶次并提取主要模态.最后,通过仿真和实验进行验证,结果表明:相比于传统辨识方法,本文所提出的辨识方法能够有效抑制噪声干扰,具有更高的精度.

陆地棉根系分泌物对黄萎病菌生长发育的影响

以不同抗黄萎病性的6个陆地棉品种(系)为材料,研究陆地棉根系分泌物对黄萎病菌生长发育的影响。结果表明,感病品种根系分泌物中氨基酸种类和数量显著多于抗病品种。与感病品种相比,抗病品种根系分泌物中缺少天门冬氨酸、苏氨酸、谷氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸和脯氨酸等9种氨基酸,而精氨酸又是抗病品种所特有的。二类品种根系分泌物中糖类物质种类差别不大,但感病品种根系分泌物中的葡萄糖、果糖和蔗糖含量均显著高于抗病品种。研究结果还表明,抗病品种根系分泌物可有效地抑制黄萎病菌孢子的萌发和菌丝的生长,而感病品种根系的分泌物则促进黄萎病菌的生长。

黄芪多倍体的诱导与鉴定

本试验采用改良琼脂涂抹法(0.2％的秋水仙碱与0.1％的琼脂混合成半固体)处理黄芪Astragalusmembranaceus var.mongholicus幼苗顶芽,得到的诱导株,经生物学性状鉴定和染色体鉴定为四倍体。

嵌入式软PLC系统的研究和实现

介绍嵌入式软PLC硬件设计平台和软件设计平台,利用梯形图、硬件接口映射及模块化设计技术开发面向工业控制嵌入式软PLC系统。软PLC系统由开发系统和运行系统组成,其中开发系统将程序翻译成目标代码,运行系统加载目标代码,根据目标代码执行指令,实现控制功能。

4个栽培棉种间四元杂种的SSR分子标记鉴定

将(亚洲棉×草棉)F1进行染色体加倍,再与(陆地棉×海岛棉)F1进行杂交,产生亚洲棉、草棉、陆地棉和海岛棉的四元杂种.四元杂种形态特征综合有亚洲棉、草棉、陆地棉和海岛棉的一些性状,总体植株形态似陆地棉.SSR分子标记分析结果表明,45对SSR引物中,具多态性的引物共30对,共检测到99条清晰的多态性带,平均每个SSR座位可检测到3.3个.四元杂种具有4个亲本的特征谱带,从分子水平上证明四元杂种具有4个亲本的遗传物质,其中亚洲棉特征带占20.8%,草棉特征带占22.2%,陆地棉特征带占15.3%,海岛棉特征带占13.9%,而四元杂种特有带占27.8%.四元杂种与4个亲本(亚洲棉、草棉、海岛棉和陆地棉)之间的遗传相似系数分别为0.500、0.444、0.389和0.444.研究结果表明SSR分子标记适用于棉花遗传亲缘关系和远缘杂种的鉴定,结果准确可靠;四种栽培棉种之间的亲缘关系相对较近,可以通过遗传重组产生综合有4个栽培棉种性状的棉花新种质.

机器人轨迹跟踪的间接自适应模糊控制(英文)

为把已有的模糊控制算法应用于多自由度机器人的实时控制中,将间接自适应模糊控制算法从单输入单输出(SISO)系统推广至多输入多输出(MIMO)系统,并给出了系统收敛的严格数学证明.另外对于n关节的机器人轨迹跟踪问题,设计了一种新型控制器能够保证系统的最终一致有界性(u.u.b.).通过对具有远程独立电机驱动的双连杆机械臂的仿真试验证明了该方案的可行性.

机械臂的自适应神经网络控制与学习

使用径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络为参数完全未知的机械臂在关节空间设计一种新的自适应神经控制算法。以前的自适应神经控制算法对神经网络能否学习到系统未知动态很少进行研究,因为不满足持续激励(Persistentexcitation,PE)条件,神经网络权值的收敛性不能得到保证,以至对于重复执行相同的工作任务,自适应神经控制器也不得不进行冗余而繁琐的重新训练,浪费时间和能量。所设计的自适应神经控制器不仅实现了闭环系统所有信号的最终一致有界,而且在稳定的控制过程中,沿着周期或回归跟踪轨迹实现了部分神经网络权值的收敛以及未知闭环系统动态的局部准确逼近,即确定学习。学过的知识以时不变且空间分布的方式表达、以常值神经网络权值的方式存储,可以用来改进系统的控制性能,也可以应用到后续相同或相似的控制任务中,节约时间和能量。仿真验证了所设计控制算法的正确性和有效性。

嵌入式软PLC编程系统的设计

完成一种在Windows操作环境下采用VC++开发工具设计的嵌入式软PLC编程系统。采用面向对象的设计思想,提出了描述软PLC梯形图元件的数据结构,以及对梯形图元件集合存储和交互的方案。该系统针对VC++的Document/View的结构,设计了软PLC编程系统的软件结构,分为编辑、编译和仿真等功能模块,且结合相应的算法实现,并重点介绍了梯形图程序的编辑和编译扫描原理。为低成本高效率实现嵌入式软PLC编程系统提出了新方案,也为软件开发人员提供一种软件设计的新思维。

秋水仙碱诱导栝楼四倍体

采用改良L.D.Cua法诱导短把栝楼获得四倍体,研究了0.2%浓度的秋水仙碱诱导短把栝楼染色体倍性变异的最佳处理时间、四倍体栝楼与原栝楼的形态特征及其四倍体与二倍体的细胞学鉴定。结果表明:0.2%秋水仙素的最佳处理时间为72 h,诱变率达82.1%。与二倍体相比,四倍体表现为:生长变缓;叶片增大、皱缩和变厚、叶形指数减小;叶片保卫细胞增大,气孔密度降低,叶绿体数目增加,叶色加深。根尖压片表明:二倍体的染色体数目为2n=66,大部分四倍体植株的染色体数目为2n=132,M2代部分四倍体植株也存在嵌合现象。

基于径向基函数神经网络的转子系统裂纹故障诊断

结合基于模型的转子系统诊断技术和径向基函数(RBF)神经网络在辨识非线性系统动态时的优势,本文提出了一种新的转子系统裂纹故障诊断方法.该方法采用RBF神经网络对裂纹转子系统的未知动态进行辨识,实现部分神经网络权值收敛到最优值以及神经网络对系统未知动态的局部准确逼近;诊断过程中利用已辨识的信息实现转子系统裂纹故障的快速检测与分离.所提方法尤其适用于微小裂纹的在线检测与定量识别.最后,以Jeffcott转子系统裂纹故障诊断为例进行仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性.

活体保存对栽培棉种间四元杂种育性和染色体构型的影响

将(亚洲棉×草棉)F1进行染色体加倍,再与(陆地棉×海岛棉)F1进行杂交,产生亚洲棉、草棉、陆地棉和海岛棉四元杂种。对四元杂种F1进行15年的嫁接保存,对其花粉活力进行几年连续测定,并进行自交和回交。结果表明,四元杂种可育花粉率和弱生活力花粉率在逐年增加,不育花粉率逐年减少,其中弱生活力花粉增加到占10%以上,并能获得回交和自交种子。染色体组分析结果表明,四元杂种PMC减数分裂中期的染色体构型为2n=52=4.92Ⅰ+14.62Ⅱ+2.29Ⅲ+1.56Ⅳ+0.71Ⅴ+0.19Ⅵ,而15年前该四元杂种的染色体构型为2n=52=8.4Ⅰ+8.1Ⅱ+5.7Ⅲ+1.9Ⅳ+0.6Ⅴ。长期活体保存使四元杂种PMC减数分裂中期的每个细胞单价体数减少3.5个,二价体数增加6.5个,且多价体数也有明显减少。说明活体保存有利于协调染色体组之间的关系,使其染色体构型趋于协调和平衡,育性逐渐改善和恢复。

基于确定学习的机器人任务空间自适应神经网络控制

针对产生回归轨迹的连续非线性动态系统,确定学习可实现未知闭环系统动态的局部准确逼近.基于确定学习理论,本文使用径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络为机器人任务空间跟踪控制设计了一种新的自适应神经网络控制算法,不仅实现了闭环系统所有信号的最终一致有界,而且在稳定的控制过程中,沿着回归跟踪轨迹实现了部分神经网络权值收敛到最优值以及未知闭环系统动态的局部准确逼近.学过的知识以时不变且空间分布的方式表达、以常值神经网络权值的方式存储,可以用来改进系统的控制性能,也可以应用到后续相同或相似的控制任务中,节约时间和能量.最后,用仿真说明了所设计控制算法的正确性和有效性.

利用RAPD检测棉属种间亲缘关系的研究

利用RAPD分子标记技术对棉属24个种进行了种质资源遗传多样性研究,并用棉属近缘植物杨叶肖槿为参考对照,旨在从DNA分子水平上进行亲缘关系鉴定和系统分类。在40个RAPD引物中筛选出多态性高的引物26条,多态性条带比率为2l.0%。使用NTSYS-pc(Version 2.00)软件,及Jaccard’s相似系数UPGMA法进行聚类,表明材料之间存在较大的遗传多样性,对20个二倍体棉种进行遗传相似系数比较,说明旱地棉和绿顶棉、澳洲棉之间的亲缘关系最远;对异源四倍体棉种与A和D染色体组棉种的遗传相似系数比较结果表明,异源四倍体棉种与A染色体组中的草棉和亚洲棉,相似系数都较高,说明在四倍体棉种演化过程中草棉和亚洲棉起的作用是等比例的;异源四倍体棉种与雷蒙地氏棉的遗传相似系数显著高于与其他参试的D染色体组棉种,证明异源四倍体棉种的D染色体组供体种为雷蒙地氏棉,并支持异源四倍体棉种单系统发育起源学说,A染色体亚组的草棉或亚洲棉与D染色体亚组的雷蒙地氏棉两者杂交和染色体加倍后形成原始的异源四倍体棉种,并随着地理和遗传的趋异而分化形成不同的四倍体棉种;RAPD分子标记聚类结果与传统的分类结果基本相符,说明RAPD分子标记资料可用于棉属植物的分类和系统发育研究。

刺果甘草多倍体诱变育种的研究

采用改良琼脂涂抹法(0 2%浓度的秋水仙碱与0 1%的琼脂混合成半固体)和直接滴渗法处理刺果甘草(G.Pallidiflora.)幼苗顶芽进行多倍体诱变,并比较不同方法和不同处理时间的变异率,以期获得最有效的多倍体诱变方法。结果表明:用改良琼脂涂抹法处理2天效果最好,变异率达55%。所以,改良琼脂涂抹法是一种非常高效的多倍体诱变方法。

二阶动态滑模控制在移动机械臂输出跟踪中的应用

针对移动机械臂的输出跟踪问题,结合高阶滑模控制和动态滑模控制的设计思想为其设计了一种二阶动态滑模控制器.首先给出了包括驱动电机动态特性的移动机械臂的简化动态模型,然后通过微分同胚和输入变换将其分解为四个低阶子系统,并给出了其输出跟踪的二阶动态滑模控制器的设计方法.仿真结果表明,所设计的二阶动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振.

不同处理对太子参产量及活性成分的影响

通过对不同采收期、不同加工方式及连作方式对太子参产量及活性成分的影响研究表明:产量与多糖含量随着采收期的推迟而下降,采收中期的水分含量最小灰分含量最高;不同加工方式的灰分、多糖、皂苷含量差异显著,阴干的多糖含量最高,其次为烫参,阴干的皂苷含量最高,烫参最低,若考虑活性成分高低则建议采用阴干的加工方式,若考虑实际生产和经济效益则建议采用晒干的加工方式;太子参连作会对太子参的成分有影响,在对比中多糖含量呈显著差异,TR组为CK的1.20倍。