鹧鸪茶种质资源品质性状的多样性分析

针对海南省的92份鹧鸪茶种质为材料,采用主成分分析和聚类分析,对水浸出物、茶多酚含量、游离氨基酸含量、咖啡碱含量和氨酚比等5个主要品质性状进行多样性分析。结果表明,鹧鸪茶种质资源主要品质性状的遗传变异丰富。游离氨基含量的多样性指数最高,其次是茶多酚含量;咖啡碱含量的变异系数最大,其次是氨酚比。主成分分析表明,前2个主成分累计贡献率达77.70%,能够反映5个品质性状的大部分信息。基于各种质在5个品质性状上的差异,对92份鹧鸪茶种质进行聚类分析,发现第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类3个类群,第Ⅲ类群综合表现最好,抗氧化的保健功效突出,且咖啡碱含量最低,可作为良好的育种材料。本研究结果可为鹧鸪茶的开发利用以及优良无性品系选育提供科学依据。

海南野生鹧鸪茶资源调查与鉴定评价

鹧鸪茶是具有海南地方和民族特色的代茶饮料植物和药用植物,已开发成为广受欢迎的特色旅游产品,但大规模的人为无序开发对野生资源造成了极大的破坏。通过对海南野生鹧鸪茶进行资源调查、收集保存和保护利用等研究,结果表明:在海南全省10个市县共13个调查地点中,仅2个地点的野生鹧鸪茶基本未受到人工影响,其余地点的野生植株长势较弱,人为破坏较严重,部分生境已受到人工开垦的影响;先后收集保存285份鹧鸪茶种质资源,并在异地建设种质资源圃安全保存;对收集保存的285份资源进行5个描述性状和6个数值性状的植物学鉴定评价,其中描述性状的多样性指数的变化范围为0.69~1.74,数值性状的多样性指数的变化范围为1.93~2.11,说明收集保存的鹧鸪茶种质具有丰富的遗传多样性。本研究可为人工培育优良鹧鸪茶无性品系提供了资源基础和评价数据。

改进PointNetLK的点云智能配准与位姿图优化方法

针对空间在轨服务任务中的非合作目标相对位姿测量问题,提出一种目标可测部位点云的智能配准方法。首先,通过Straight Through滤波算法对半物理仿真平台采集得到的点云进行目标提取,以消除背景数据等杂乱信息;其次,改进PointNetLK神经网络点云配准算法,将提取后的点云数据作为输入,从而获得初步配准结果,解决非合作目标先验信息缺失导致的无法配准问题;最后,建立基于位姿图的优化模型,以降低配准误差,提高配准精度。实验结果表明,与传统迭代最近点(ICP)算法相比,配准综合误差从6.3598降低到1.7291,精度提高约72.81%;单次耗时从33.16 s降低到4.2 s,效率提升约87.33%,与当前SM-ICP等其他算法相比,也具有一定的优势。

空间非合作目标半物理仿真地面验证系统

针对非合作目标线阵雷达成像点云数据获取过程中在轨验证试验成本高、空间环境复杂和控制难等问题,以非合作目标三维重建数值模拟为基础,研制模拟空间服务航天器绕飞采集过程半物理仿真地面验证系统。采用KUKA六轴机械臂搭载缩比卫星模型,还原非合作目标的运动状态,并利用三轴精密转台搭载线阵扫描雷达实现非合作目标可测部位数据采集,通过综合控制系统完成目标扫描及数据处理。利用该半物理地面验证系统,开展缩比比例为1∶10的非合作目标多视角数据采集试验;通过建立分辨率精度评估、吻合度评估和实际运动与控制运动的误差分析准则,进行评估试验。试验结果表明:该系统可以有效获取多视角状态下非合作目标的点云数据,根据点云数据测量计算的目标章动运动角度与目标真实运动角度误差在4%以内,可为未来空间在轨操控与三维重建技术提供真实的技术数据参考。

基于CRISPR/Cas9技术创制木薯MeSTP7和MeSTP15双基因突变体

木薯(Manihot esculenta Crantz)是一种热带、亚热带重要的粮食与能源作物,提高木薯的产量对木薯产业发展至关重要。木薯块根的发育直接影响其产量情况,而不同逆境胁迫会影响木薯块根的发育情况。因此解析木薯块根的发育机制有助于通过分子育种手段实现木薯高产,以及获得具备一定抗逆品质的优良种质,增强木薯的适应性,从而扩大木薯种植的推广面积。己糖转运蛋白(STPs)是一类MSTs亚家族蛋白,通过转运糖类物质调节植物生长发育及非生物胁迫。本实验室前期鉴定出MeSTP7和MeSTP15基因在块根发育时期的糖分累积、应对非生物胁迫过程中起到重要作用,因此获得木薯MeSTP7和MeSTP15双突变体将有助于解析木薯块根发育机制及创制抗逆新种质。为了得到MeSTP7和MeSTP15木薯双突变体,利用在线软件CRISPR-P v2.0同时设计靶标基因MeSTP7和MeSTP15的sgRNA,成功构建了MeSTP7和MeSTP15的CRISPR/Cas9双基因编辑载体。将编辑载体转化农杆菌LBA4404后,侵染‘华南8号’(SC8)木薯脆性胚性愈伤组织,经过Sanger测序分析MeSTP7和MeSTP15成功发生编辑,而潜在的脱靶位点未发生编辑,说明双编辑载体可对MeSTP7和MeSTP15基因进行编辑,且不造成脱靶现象,然后将侵染后的脆性胚性愈伤组织诱导出子叶,经过15 mmol/L的潮霉素B筛选出生根植株,生根植株再经过分子检测,成功获得带有双编辑载体表达框的转基因阳性植株。以阳性植株的基因组作为模板,分别用PCR扩增2个基因的靶位点前后各100 bp核苷酸序列,经过Hi-TOM测序后,结果显示有26个株系发生突变,其中MeSTP7/15双基因突变体有23个,MeSTP7单基因突变体2个,MeSTP15单基因突变体1个,编辑类型多为单碱基缺失或插入,大片段碱基的缺失所占比率小。初步在组培瓶中观察突变体的变型,发现单突变体和双突变体的根系生长均受抑制,植株矮小,且MeSTP7和MeSTP15双突变体受损更严重。该研究结果不仅为进一步解析木薯块根发育机制奠定基础,还为获得木薯抗病、抗逆新种质提供材料。

光果柱花草转基因毛状根及其原生质体制备体系的建立

光果柱花草(Stylosanthes leiocarpa)是柱花草属(Stylosanthes Sw.)中可用于林果园间作的一个野生种。截至目前,光果柱花草的转基因体系尚未建立。本研究以光果柱花草的子叶节为外植体,比较不同的发根农杆菌菌株与潮霉素B浓度对毛状根诱导率及转基因阳性率的影响。结果发现,以K599为诱导菌株且培养基添加8 mg·L^(-1)潮霉素B为筛选压,是最优的毛状根诱导条件,诱导率达23.33%,阳性率为100%。在此基础上,利用转基因毛状根制备原生质体,结果表明,添加2.5%纤维素酶和2%离析酶,以及8 h的酶解时间为最优条件,原生质体的产量达2.745×10^(5)个·g^(-1),活力为91.02%,制备的原生质体100%为转基因细胞。本研究成功建立了一种发根农杆菌介导的光果柱花草转基因毛状根诱导体系及原生质体制备体系,为后续光果柱花草的基因功能研究奠定了基础。

木薯MeAHL22基因的克隆及功能初步分析

AT-hook是一类定位于细胞核的新型DNA结合蛋白基序,在细菌、真菌和动植物中普遍存在。AThook蛋白家族在植物生长发育、激素应答以及逆境胁迫中发挥着重要调节作用。本研究从木薯中克隆出MeAHL22基因,对其结构、亚细胞定位、启动子区域和表达模式进行分析。结果表明,MeAHL22基因的开放阅读框长度为873 bp,编码一个具有290个氨基酸的蛋白;结构分析发现该蛋白存在AT-hook基序和PPC/DUF296结构域,二级结构主要由α-螺旋(11.03%)、无规则卷曲(60%)、延伸链(21.72%)以及β-转角(7.24%)构成;生物信息学分析表明,该蛋白不存在跨膜结构域和信号肽,为可溶性的亲水蛋白,预测其定位在细胞核;利用农杆菌介导法在烟草中进行瞬时表达融合表达载体,结果表明MeAHL22蛋白的确定位于细胞核,与预测结果一致。MeAHL22基因启动子区域包含光响应、激素响应、非生物胁迫响应和生长进程相关的顺式作用元件。组织表达模式分析表明MeAHL22基因在木薯根、茎、叶中均表达,其中块根中的表达量明显高于其他组织。不同激素处理表明MeJA诱导MeAHL22在根茎叶中显著上调表达,ABA则抑制其表达,GA和IAA诱导在叶中上调表达。非生物胁迫处理表明MeAHL22对模拟干旱胁迫的诱导响应最为强烈,同时受到盐胁迫的诱导,但是对冷胁迫的敏感性较低。本研究初步确定了木薯MeAHL22基因在激素、非生物胁迫信号应答和生长发育进程中具有关键作用,为进一步研究MeAHL22基因的生物学功能提供了思路。