橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库构建及HbHDA6互作蛋白筛选

次生乳管是天然橡胶合成和贮存的场所,是由橡胶树树干树皮中维管形成层细胞分裂分化而来。次生乳管的数量与天然橡胶产量直接相关,而这些乳管的数量取决于形成层分化次生乳管的频率(乳管分化能力),是橡胶树产量育种的主要指标。前期研究中,我们发现组蛋白去乙酰化酶(HDA)抑制剂曲古抑菌素A(TSA)能诱导橡胶树乳管分化且组蛋白去乙酰化酶基因(HbHDA6)能够参与橡胶树乳管分化调控。由于组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制尚未阐明,因此该文使用冠菌素(COR)诱导橡胶树形成层分化产生次生乳管的实验系统,以分离形成层组织为材料,构建酵母双杂交cDNA文库,以HbHDA6基因为诱饵来筛选酵母双杂交文库,确定与HbHDA6相互作用的蛋白。结果表明:(1)利用Gateway技术构建的均一化COR诱导橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库,初级文库的容量为6.34×10^(6)CFU·mL^(-1),总单克隆数为1.27×10^(7),文库重组率为100%;次级文库的容量为7.72×10^(6)CFU·mL^(-1),总单克隆数为1.54×10^(7),文库重组率为100%。初级文库和次级文库的插入片段平均长度分别为1.1 kb和1.2 kb。(2)成功构建了筛选HbHDA6互作蛋白的pGBKT7-HbHDA6诱饵载体,并确认无自激活活性。(3)使用该诱饵载体对构建的酵母双杂交cDNA文库进行筛选,并通过NCBI_BLAST比对和去除重复以后,获得了22个与HbHDA6发生互作的蛋白,包括CLP1、ERF3、ERF4、HSP82、LARP6a、APT5、PP2A、FBA6等。该研究成果为解析组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制提供了理论基础,为转基因改良橡胶树的产胶潜力提供了候选基因,为高性能天然橡胶遗传改良育种提供了新线索。

冠菌素诱导橡胶树次生乳管分化的形成层细胞CUT&Tag文库构建和初步分析

CUT&Tag技术是一种研究蛋白质-DNA互作的新方法,使用超高活性的新型pG-Tn5转座酶,在抗体引导下精准靶向切割目的蛋白附近的DNA序列,从而进行cDNA建库和测序分析。此技术在人类和动物研究中应用广泛,由于植物细胞结构特殊,该技术在植物研究中应用较少。在前期研究中,我们发现组蛋白乙酰化修饰参与茉莉酸诱导橡胶树次生乳管分化的调控,但其分子机制尚未阐明。本研究利用冠菌素(COR)诱导橡胶树萌条维管形成层分化次生乳管的实验系统,通过酶解法获取高质量的形成层区细胞原生质体,使用组蛋白H3乙酰化修饰抗体对次生乳管分化过程中发生组蛋白乙酰化修饰的区域进行原位识别,采用CUT&Tag技术成功构建COR处理橡胶树树皮形成层细胞的cDNA文库。对构建cDNA文库进行质检和测序分析,发现文库质量较好,并通过差异基因的GO和KEGG富集分析,发现生长素、类黄酮代谢和蛋白质泛素化等相关基因得到富集。本研究结果为使用CUT&Tag技术构建植物组织的cDNA文库提供操作方法,为解析组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制提供理论基础。

土壤生态系统服务的概念、量化及其对城市化的响应

土壤生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,是人类赖以生存的重要资源。全球的快速城市化进程使土壤生态系统服务发生了部分不可逆转的变化。本文归纳了土壤生态系统服务定义和分类的发展过程,介绍了土壤生态系统服务定量化表征方法以及GUMBO、In VEST等几种常用的评价模型,并从供给服务、调节服务、文化服务和支持服务几个方面阐述土壤生态系统服务对城市化的响应。针对土壤生态系统服务分类、建模、空间表达以及其对人为活动的响应等方面研究存在的不足,本文提出未来的研究重点方向:建立土壤生态系统服务分类体系与标准,构建基于生态过程的土壤生态系统服务量化模型,开展土壤生态系统服务制图与权衡研究,加强土壤生态系统服务对城市化的动态响应机制与过程研究。期望更多的人关注和参与土壤生态系统服务研究,并将其应用于土壤资源管理、生态文明建设等政府决策。

经济发展梯度影响下的江苏农用地土壤重金属含量分布格局

根据江苏省农用地22个标准样地的7种重金属元素含量测定结果,应用TWINSPAN分类、CCA排序的多元统计方法,对江苏农用地耕作层土壤重金属元素含量格局和影响因子进行了定量分析。研究结果表明,江苏耕作层土壤重金属元素含量整体特征具有明显的沿经济发展梯度(苏南-苏中-苏北)的递减格局。空间位置、人类活动强度、土壤理化性质是控制梯度分布格局重要的环境因素,通过变量分离,空间变量解释的部分占21.5%,人为活动变量解释部分占17.9%,理化性质变量解释部分占17.5%,三组变量总解释量占56.9%,不能解释部分占43.1%。人类活动与空间位置因素一起可以综合反映江苏经济发展的空间梯度,其占了总解释量的69.2%,经济发展梯度对农用地重金属元素含量有着深刻的影响。

双胚苗水稻单倍体及其杂交后代基因组DNA甲基化特异位点的分析及功能探讨

采用甲基化敏感性扩增多态性技术对水稻单倍体SARⅡ-628及它与蜀恢527、蜀恢363的杂交后代基因组DNA甲基化位点进行了分析。用16对选择性扩增引物在双亲及杂交后代中共检测到765个DNA甲基化位点,与双亲相比,杂交后代DNA甲基化水平均有不同程度的降低。通过分析两个杂交组合与双亲的甲基化带型差异,发现非单倍体遗传及单倍体独立遗传两种甲基化差异位点。对部分甲基化位点的序列进行功能分析,发现这些位点主要涉及细胞构造、代谢途径、应激反应等生物学功能。推测这类功能基因的甲基化修饰调控着相关基因的开启与关闭,为植物的生存、生长、发育及进化提供动力。

UWB无线传感器网络中基于匹配滤波检测的TOA估计

深入研究了UWB(ultra wideband)无线传感器网络中基于匹配滤波门限检测的TOA(time of arrival)估计算法.针对现有算法的不足,提出了一种三步TOA估计算法:先确定DP(direct path)搜索区域,然后使用门限检测确定DP的粗略位置,最后精确搜索到DP的中心.其中,用于计算检测门限的门限因子依据匹配滤波输出的峭度动态设置,设置模型独立于信道模式,其正确性通过与使用固定门限因子所获得的性能对比进行了验证.与其他算法的性能对比仿真结果表明,所提出的三步TOA估计算法在运算效率和TOA估计精度上取得了较好折衷,适合于当前实际应用.还通过对TOA估计误差的统计分析讨论了测距结果的可信度:依据峭度将测距结果划分为可信和不可信两个级别,并为各级别的TOA估计误差分别了建立概率密度模型.在定位模块中有效利用这些可信度信息,可进一步提高定位精度.

区域经济空间过程阻力面模型的初步研究——以浙闽赣边界区分析为例

经济过程是各种要素流集聚和扩散的过程,在此过程中要素流的运动必然受到阻力的作用。基于此考虑,提出了经济过程阻力面模型,用以表示一个地区经济过程阻力的空间分布以及经济过程的运动趋势。空间经济过程阻力面模型对研究要素流的运动和区域发展战略规划有积极的启示意义。以浙闽赣(ZMG)边界区案例分析为例,模型计算得到的ZMG阻力面图比较客观地反映了浙闽赣交界区的物资流的阻力状况。ZMG边界区正如温台、闽南、江西经济发达区内的一个高阻力值的“岛”,从ZMG阻力面图可以看到有两个峰,一个在浙闽交界区(庆元、景宁),另一个在闽赣交界区(光泽、邵武)。在浙江境内的阻力线密度大、阻值高,说明浙江境内物资流动的地区差异明显。两峰之间为鞍(通道),武夷山市处于这个“鞍”之上,同时展示了该模型在启示省域边缘带发展规划中的现实作用。

城市扩张过程对土壤重金属积累影响的定量分离

定量提取人为活动对土壤重金属积累的影响是进行土壤污染模拟的基础。本文研究了1949年来宜兴城区的扩张过程及在其影响下土壤中Cd、Cu、Pb和Zn等重金属的积累过程。利用变量分离法提取了重金属含量中的人为影响分量和自然背景分量,并估算了城市扩张影响下的积累通量。研究结果发现随着宜兴城区扩张快速,土壤中的重金属元素含量随着城市建设年限的增长而升高。变量分离法较成功的解释了重金属元素积累的影响因素,Cd、Cu、Pb和Zn的人为影响分量的均值分别占各实测含量均值的16.6%、18.4%、33.22%和2.7%。空间分布上4种重金属元素的趋势分量沿城市扩张方向均表现出明显的递减趋势,而自然背景分量无明显的空间变化趋势,主要受土壤理化性质的影响。最后,进一步推算了土壤重金属元素输入通量空间变化方程,这可为进一步模拟城市化背景下重金属积累提供有效的参数。

基于UWB的无线传感器网络中的两步TOA估计法

为了设计一种以较小运算量获得较高测距精度的TOA(time of arrival)估计算法以适合节点运算能力有限的UWB(ultra wideband)无线传感器网络,提出了一种结合能量检测与匹配滤波的两步TOA估计方法.分析了该方法的工作原理,指出了第1步中DP(direct path)块检测成功率及第2步中匹配滤波门限因子设置的重要性.通过仿真对影响DP块检测成功率的两个因素,即DP块检测算法的选用和能量积分周期的设置进行了讨论.提出了依据能量采样序列中DP块与最小块比值DMR(DP to minimum energy sample ratio)动态设置匹配滤波门限因子的思想,并为其建立了数学模型.仿真结果表明,两步TOA估计方法在运算量比单一的基于匹配滤波的相干算法小很多的情况下,获得了比单一的基于能量检测的非相干方法更好的TOA估计性能,从而更适合应用于有低复杂度、低能耗设计需求的传感器节点中.

新颖的基于门限比较的脉冲超宽带TOA估计算法

针对IR-UWB(impulse radio-ultra wideband)测距定位系统中目前已有的几种非相干TOA(time of arrival)估计算法的不足,提出了一种基于能量采样序列的最大最小值比(MMR,maximum to minimum energy sample ratio)进行归一化门限设置的TC(threshold comparison)算法。通过仿真考察了最优归一化门限与MMR之间的关系,建立了以MMR为参量的最优归一化门限计算模型。该模型独立于信道模式,具有极好的通用性;同时还考虑了能量积分周期的影响,使得模型无须任何更动即可应用到不同的能量积分周期取值情况下,极大地增强了模型的灵活性。与已有的几种非相干TOA估计算法的性能对比表明,基于MMR进行门限设置的MMR-TC算法在所有信噪比范围内均能取得最优性能,验证了算法的有效性。

密集多径环境下UWB测距的NLOS误差减小方法

为减小密集多径环境下超宽带(UWB)测距结果中因为障碍物引起的非视距(NLOS)误差,提出了一种有效的NLOS误差减小方法.此方法考虑了NLOS误差的产生原理及特点,以信号传播的路径损耗模型为基础,通过对接收信号中不同时间到达单径的能量比较,实现了对NLOS误差的粗略估计,进而以此估计值对测距结果进行校正.在方法的具体实现上,给出了一种计算量较小、复杂度较低的单径检测算法.对实测数据的处理验证了方法的正确性,结果表明本文提出的NLOS误差减小方法使UWB测距精度有了较大提升.

橡胶树DELLA蛋白编码基因HbGAI的克隆与表达分析

该研究采用RT-PCR与RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’胶乳中克隆了1个DELLA蛋白编码基因HbGAI(GenBank登录号为KT696439)。HbGAI全长cDNA序列2 050bp,包含1个长1 842bp的完整开放阅读框。序列分析显示,HbGAI基因编码613个氨基酸,其推导的蛋白含有DELLA和GRAS结构域,分子量为66.476kD,理论等电点为5.19,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白。进化树分析表明,HbGAI蛋白与其他植物中DELLA蛋白具有较高的相似性,与麻疯树JcGAI和蓖麻RcGAI亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,割胶和茉莉酸甲酯处理下调胶乳中HbGAI基因的表达,乙烯利处理4h内显著上调胶乳中HbGAI基因的表达,表明HbGAI基因可能在橡胶树割胶、茉莉酸、乙烯响应中发挥作用。

室内信道环境下UWB精确测距研究

研究了IEEE 802.15.4a室内信道环境下UWB(ultra wideband)信号的精确测距能力。提出了一种改进的基于区间搜索和门限比较的TOA(time of arrival)估计算法。基于对CM1和CM2信道实现的部分参数的统计分析,建立了TOA估计误差的概率模型,并由此给出了通过将误差概率控制到最低的算法门限设置方案。通过仿真考察了不同信噪比下测距结果的平均绝对误差。结果表明,UWB在室内信道条件下要获得厘米级的测距精度,接收信号须保证足够高的信噪比,但信噪比提高到一定程度后测距性能并不会进一步提升,此结论对于设计满足一定精度需求的定位算法以及实际测距中控制信号的传输功率具有一定的指导意义。

硫化锌体材料制备及其光学性能研究进展

多光谱波段透过型ZnS体材料在整流罩、红外透镜、红外窗口等领域具有广泛应用。本文全面梳理和总结了ZnS体材料制备技术的最新研究进展,包括热压技术、化学气相沉积+热等静压技术等。分析了不同制备方法对ZnS体材料光学性能的影响因素。最后展望了ZnS体材料的未来发展方向。

IR-UWB测距中NLOS状态的鉴别

NLOS效应是IR-UWB测距定位系统中影响精度的主要因素之一。该文提出不依赖于信道估计,直接从接收信号采样序列中提取特征参量进行NLOS鉴别的方法,构造了采样序列的首均比与峰均比乘积作为鉴别参量,并与使用峭度和平均附加时延这两个参量的鉴别性能进行了对比。仿真结果表明:相干测距所对应的鉴别性能要好于非相干测距,原因是更为精确的DP检测结果及高采样速率使得参量提取值更能准确地反映信道状态信息;使用峭度和平均附加时延作为鉴别参量所能获得鉴别性能均不理想,而使用采样序列的首均比与峰均比乘积能使鉴别成功率提高10%左右。在定位模块中融入该文所获得的NLOS的鉴别结果将有助于定位精度的进一步提升。

中国北方强沙尘暴受月相调制现象初探

沙尘暴作为多种因素共同作用的产物,其成因机制的研究不可忽视地球外部环境的影响。通过对49年间(1954-2002)中国北方223例典型强沙尘暴事件分析,计算出了沙尘暴发生日期的月球黄经λm、太阳黄经λs,得到月相角D=(λm-λs)。运用统计分析的方法,发现沙尘暴发生的频次与月相角有明显的相关关系。研究结果发现∶(1)沙尘暴发生的频次的极大值区在〔30°,42°〕和〔306°,318°〕的月相角区间内,低值区在〔78°,90°〕和〔258°,270°〕的月相角区间内;(2)沙尘暴发生有明显的小周期(1/4月波),同时,文章还分析了月相对沙尘暴发生的调制机制,探讨月相影响下固体潮、重力场、大气压等对沙尘暴影响的数量级。

巴西橡胶树HbMAPK1基因的克隆及表达分析

植物促分裂素原活化蛋白激酶(Mitogen-activated Protein Kinase,MAPK)信号转导途径在植物应对低温、盐害、虫害等逆境胁迫中起着重要的作用。采用RACE和RT-PCR技术从橡胶树热研7-33-97的胶乳cDNA中扩增到一条全长c DNA,共1 909 bp,包含1 119 bp开放阅读框,编码372个氨基酸,含有特征性的STKc_TEY_MAPK和S_TKc结构域,命名为HbMAPK1(Gen Bank:KP262500),其编码蛋白分子量为42.57 ku,理论等电点为7.21。荧光定量PCR结果显示,HbMAPK1在橡胶树的根、树皮、胶乳及叶片中均有表达,其中稳定期叶片的基因表达量最高。4℃低温处理条件下,HbMAPK1在93-114与热垦501无性系叶片间的基因表达模式存在明显差异,表现为93-114叶片中HbMAPK1的表达受4℃低温的诱导显著上调,热垦501叶片中的表达下调。结合2个品系在生产上的抗寒表现,即93-114属于抗寒性品系,抵御低温能力较强,而热垦501属于不抗寒性品系,对低温较敏感。因此,推测HbMAPK1可能与橡胶树的抵御温胁迫有关。

Bi_2O_3制备方法的研究现状及发展趋势

综述了Bi2O3粉体的制备方法和原理,对比了各制备方法的优缺点,指出了各种方法中存在的问题,并提出了Bi2O3制备方法的发展趋势。

巴西橡胶树HbMKK4基因的克隆及表达分析

采用RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’中克隆了1个促分裂原活化蛋白激酶的激酶(MKK)基因HbMKK4。该基因全长cDNA序列1 580bp,编码框1 059bp,编码352个氨基酸,含有S_TKc结构域,其编码蛋白的分子量为38.83kD,理论等电点为9.36。实时荧光定量PCR结果显示,HbMKK4在橡胶树的根、树皮、胶乳及叶片中均有表达。割胶、茉莉酸甲酯和乙烯利均能上调胶乳中HbMKK4基因的表达,基因相对表达量分别在割胶后2h、茉莉酸甲酯处理8h和乙烯利处理4h后达到最高。研究结果推测HbMKK4可能通过MAPK信号途径参与茉莉酸信号途径的响应,可能在天然橡胶生物合成调控中起关键作用。

TSA诱导橡胶树次生乳管分化过程qRT-PCR内参基因的筛选

橡胶树乳管分化过程中差异表达基因的鉴定对于进一步认识乳管分化的分子机理具有重要的作用。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)是进行基因表达分析的常用技术手段,合适内参基因的选择是准确进行基因表达定量的前提。以组蛋白去乙酰化抑制剂曲古抑菌素A(trichostatin A, TSA)诱导橡胶树次生乳管分化的实验系统,采用qRT-PCR技术分析TSA处理橡胶树萌条及对照内层树皮中22个候选内参基因的表达情况。结果显示:TSA诱导橡胶树萌条次生乳管分化的过程中,稳定性最高的3个基因分别为UBC3、UBC4和eIF1Aa,而稳定性最差的3个基因分别为ROC3、PTP、CYP2。以UBC3、Actin和ROC3基因为内参,分析组蛋白去乙酰化酶基因HDA1和HDA2在TSA处理下树皮中表达量相对于对照的变化,结果初步证实TSA诱导橡胶树萌条次生乳管分化的过程中,UBC3是最佳的内参基因,ROC3不适合作为内参基因。