甘薯U6启动子克隆及其转录活性分析

在CRISPR/Cas9基因编辑系统中,U6启动子可以通过驱动sgRNA的表达来编辑目的基因,因而其转录活性会影响基因编辑效率。尽管人们已经在拟南芥、玉米、大豆、棉花等植物中开展了U6启动子的克隆与应用研究,然而目前在甘薯中U6启动子的相关研究还未见报道。本研究利用拟南芥的AtU6 SnRNA的保守序列在三浅裂野牵牛(Ipomoea trifida)基因组数据库中搜索候选U6 RNA,然后在其上游搜索到2个不同的候选U6启动子,长度分别为526 bp(IbU6p-1)和532 bp(IbU6p-2);序列比对分析结果显示,甘薯的U6启动子具有上游序列元件(USE)以及TATA-box,其序列也与拟南芥高度相似。然后,利用获得的U6启动子核酸序列构建了能够驱动萤火虫荧光素酶基因(LUC)表达的重组框U6::LUC。最后,将含有上述重组载体的根癌农杆菌瞬时转化到本氏烟草叶片和甘薯愈伤组织中,并通过荧光成像技术分析荧光素酶活性。结果发现,在烟草及甘薯愈伤组织中2个甘薯U6启动子均能驱动LUC基因表达,具有转录活性。同时,IbU6p-2的转录活性无论是在烟草叶片中还是在甘薯愈伤组织中都显著高于拟南芥U6启动子。本研究结果为进一步发展甘薯基因编辑技术提供了参考。

生物炭-硅酸钙联合修复铅镉污染土壤的持续性效应

为探究棕榈生物炭与硅酸钙联合施用对Pb-Cd复合重金属污染土壤的钝化效果及其稳定性,本研究采用蔬菜种植盆栽实验,测定土壤溶液pH和Pb、Cd浓度以及蔬菜可食部分Pb、Cd含量。结果表明:与不添加钝化剂的对照组相比,添加钝化剂能够有效提高土壤溶液pH,使土壤溶液中Pb、Cd浓度显著降低,种植小白菜可食部分Pb含量下降62.20%~96.77%、Cd含量下降92.76%以上,多数处理符合国家食品安全标准。土壤种植适宜性研究结果表明,五种供试蔬菜可食部分重金属含量与富集系数规律一致,小白菜对Pb的富集能力最强,苋菜对Cd的富集能力最强。当土壤Pb<500 mg·kg^(-1)时,韭菜、苋菜、甘蓝和大白菜四种蔬菜均可种植;当土壤Cd>0.6 mg·kg^(-1)、Pb>500 mg·kg^(-1)时,不适宜种植上述五种蔬菜。本研究探明了钝化剂的持续修复效果,研究结果可为土壤修复提及中低污染风险地区的适宜蔬菜种植提供技术和数据支撑。

黄土高原15种木本植物叶片水力效率与水力安全的权衡关系

理清植物水力效率与水力安全之间的权衡关系有助于深入理解植物的环境适应性。目前,关于上述性状权衡关系的研究多集中于枝条,而对于较难测量的叶片,其水力效率与水力安全之间的权衡关系仍存在争议。我们选取了黄土高原15种木本植物,包括6种乔木和9种灌木,测定其叶片单位质量导水率(K_(leaf-mass))、单位面积导水率(K_(leaf-area))及导水率降低50%时叶水势(P_(50)),分析叶片中水力效率与水力安全之间的权衡关系。结果表明:3种指标在乔木与灌木之间均不存在显著差异;P_(50)与K_(leaf-mass)和K_(leaf-area)均没有显著相关性,说明黄土高原木本植物叶片水力效率与水力安全之间不存在权衡关系。这种效率与安全之间权衡关系的缺失在干旱环境中可能是有利的,允许植物同时具有较高的水力效率和水力安全性。在今后的研究中,应考虑加强干旱地区植物水力性状的研究,同时将叶片、枝条、树干及根系的水力性状相结合,从植株整体上探讨植物水力性状权衡关系及其环境适应性。

优质高产淀粉型甘薯徐薯37选育及性状鉴定

徐薯37以多抗高淀粉甘薯品种豫薯13为母本,通过集团杂交,经多年多点鉴定选育而成.该品种参加2017、2018年江苏省甘薯品种联合鉴定试验,2年平均鲜薯产量和薯干产量分别达31.51、9.79 t/hm^(2),较对照苏渝303增产15.02%和36.16%.品质分析结果表明,徐薯37干基葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖、可溶性糖质量分数分别为(20.02±1.02)、(156.24±5.26)、(20.37±1.05)、(12.33±0.82)、(208.97±7.42)μg/mg,食味较好;干基淀粉和直链淀粉质量分数分别为(65.01±0.59)%和(20.98±0.21)%,淀粉峰值黏度、低谷黏度和终值黏度分别为(570.00±1.00)、(214.67±5.69)、(200.98±1.53)mPa·s,糊化温度为(78.87±0.35)℃.徐薯37抗茎线虫病,中抗黑斑病,感根腐病.该品种于2020年获非主要农作物品种登记,证书编号为GPD甘薯(2020)320001,2021年获植物新品种权,证书编号为CNA20191000334.

AP2/ERF转录因子参与植物次生代谢和逆境胁迫响应的研究进展

AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive factor)是植物中最大的转录因子家族之一,至少含有1个由60~70个高度保守的氨基酸组成的特有的AP2结构域,根据AP2结构域数量和相似性可划分为5个亚家族:AP2(APETALA2)、DREB(Dehydration-responsive element binding proteins)、ERF(Ethylene-responsive factor)、RAV(Related to AB13/VP)和Soloist。AP2/ERF转录因子通过AP2结构域中的YRG和RAYD保守元件与靶基因结合,实现对相关基因的转录调控功能。目前,AP2/ERF已成为研究植物抗逆机制和活性成分生物合成的热点候选基因,越来越多植物AP2/ERF家族及其成员被报道。本研究对近年来有关AP2/ERF家族的最新研究成果进行了总结,综述了AP2/ERF家族转录因子的结构特征与分类,重点介绍了该类转录因子调控植物次生代谢产物的合成以及参与生物、非生物胁迫应答等方面的研究进展,并展望了AP2/ERF转录因子可能的研究热点和领域,以期为今后进一步挖掘和利用该类转录因子基因进行植物遗传改良以及种质创新提供参考。

人工智能赋能的应用型本科高校科教协同育人评价模型

针对应用型本科高校科教协同育人评价过程中存在非线性和精度低的问题,文章提出了人工智能赋能的应用型本科高校科教协同育人评价模型。首先,文章从校企合作办学条件、专业理论实践条件、科教融合应用条件和实习就业发展条件4个角度,构建了协同育人评价体系,利用粗糙集方法对评价指标进行约简处理;其次,利用改进灰狼算法对RBF神经网络结构进行优化设计,构建了高校科教协同育人评价模型;最后,以国内10所应用型高校科教协同育人数据为案例,利用优化后的RBF神经网络结构进行数据训练,对4所高校科教协同育人效果进行仿真评价。结果表明,该模型具有较高的精准性。

基于多方安全攻防博弈的民航旅客隐私数据保护模型

针对民航旅客隐私数据泄露概率高与保护效率低的问题,提出了一种基于多方安全攻防博弈的民航旅客隐私数据保护模型.首先,根据多方安全攻防博弈理论,探讨了攻防博弈双方理性选取策略需求,设计一种理性攻防双方安全计算协议,解决攻防博弈双方计算效率低的问题;其次,根据理性多方安全计算协议,设计多方安全攻防博弈的民航旅客隐私数据保护流程和模型框架,分析民航旅客隐私数据保护过程;最后,布设旅客隐私数据攻防场景的网络拓扑结构,选取500个攻击者和100个防御者,对民航旅客隐私数据库进行100次随机攻击,将重复50次的攻击结果与传统隐私数据保护模型和基于博弈论的隐私数据保护模型进行比较.结果表明:随着攻击次数的增加,该模型的泄露概率相较于传统隐私数据保护模型和基于博弈论的隐私数据保护模型的泄露概率显著降低,隐私数据保护的有效性明显增加.

应用型本科院校科教协同育人模式与提升路径研究

文章针对应用型本科高校人才培养目标和学科分类育人要求,构建了“一体两翼四轮驱动”“三进三出三融合”和“三驱动三融合三提升”的科教协同育人模式,以全面育人理念和师生课堂教学为基础,制订出科研协同教学资源应用的人才分类培养模式,通过瞄准切入点、重塑观点线、铺设融合面、构筑保障体、拓宽资源道的实施路径,为应用型本科高校协同育人提供新思路和新方法。

基于大数据环境下的航空旅客隐私信息保护系统设计

针对航空旅客访问订座业务系统的隐私信息安全保护问题,基于大数据技术,剖析了大数据环境下的航空旅客隐私信息安全保护技术难题,构建了面向航空旅客隐私信息安全控制逻辑框架和信息保护技术架构,实现系统整体逻辑功能和层级功能体系的系统化设计;根据隐私信息多层防御技术体系,提出了航空旅客隐私防护关键技术,实现了多源异质的航空旅客隐私信息深度挖掘利用和全面保护,为航空旅客业务管理部门提供必要的基础信息管理手段和防御控制方法。

生育期对徐紫薯8号品质及结薯性的影响

徐紫薯8号为高花青苷型甘薯新品种,生育期影响结薯习性、产量及品质性状。本试验研究78～188 d共12个生育期下徐紫薯8号薯形、单株结薯数、大中薯率、产量、花青苷含量及淀粉含量等变化规律。结果表明,不同生育期徐紫薯8号各个性状差异显著。大中薯率、亩鲜薯产量、淀粉含量和花青苷产量随生育期延长逐渐升高;薯块长宽比、小薯率、还原糖和可溶性糖含量随生育期延长而下降。相关性分析结果表明,亩鲜薯产量与单株结薯数、大中薯率、烘干率、亩薯干产量和淀粉含量呈显著或极显著正相关。生育期148 d甘薯单株结薯数最多,亩鲜薯产量和花青苷产量均最高,分别达每667 m23 927.00 kg和4. 25 kg,大中薯率达90%,甘薯商品性好,食用品质佳。

在机测量技术与工程应用研究进展

在机测量技术相比离线测量具有成本低、加工过程可检测、无需搬运与反复装夹等优势,为航空涡轮叶片、飞机机身机翼蒙皮、核电汽轮机大叶片、汽车发动机曲轴等复杂曲面零件精密制造提供了新的技术手段,但实际操作过程中仍存在两大技术难题:(1)接触式在机测量精度较高,但受单点碰触采集模式的限制,检测效率无法满足工业零件的全尺寸批量化检测需求,仅适用于零件关键尺寸特征精确测量或干涉严重的复杂结构深入测量;(2)非接触式传感器位姿标定精度直接影响测量精度,此外测量精度也受投射方向和测量景深等因素影响,如何综合考虑上述因素进行传感器位姿精确标定和测量路径自动规划是亟须解决的问题。针对这些难题,系统介绍了接触式/非接触式在机测量系统架构、接触式在机测量路径规划、非接触式在机测量参数标定与路径规划理论方法,以此为基础开发出非接触式在机测量数据采集与处理专用软件iPoint3D OnsiteScan,介绍了该软件在航空发动机叶轮、航空航天框梁壁板、飞机蒙皮、核主泵法兰密封型面等典型零件在机测量工业场景中的应用效果,并讨论了复杂曲面在机测量技术的发展趋势。

紫肉甘薯及其突变体花青素积累差异的比较转录组分析

紫肉甘薯因其块根中富含紫色花青素而得名。本研究以2组栽培种紫肉甘薯及其淡黄肉突变体为材料,基于甘薯转录组测序(RNA-seq)数据进行生物信息学分析。以|log_(2) FC|≥1且错误发现率(FDR)<0.01作为筛选标准,鉴定差异表达基因(DEGs),对DEGs进行GO功能分类和KEGG代谢通路分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对测序结果进行验证。样品经转录组测序后,均获得超过8 Gb的高质量数据,拼接组装共得到164427条Unigenes。在2组甘薯材料及其突变体中分别检测到2262个和1546个DEGs,其中有244个DEGs是2组甘薯材料共有的。GO功能分析发现,DEGs主要富集于苯丙氨酸解氨酶活性、着色、类黄酮生物合成过程、含花青素化合物生物合成过程等。KEGG通路分析发现,DEGs主要分布在苯丙素类生物合成、苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成和花青素生物合成等代谢通路。随机选择27个与花青素生物代谢相关的候选基因进行实时荧光定量PCR验证,表达模式与测序结果一致。将2组材料中候选基因的表达水平与花青素含量进行相关性分析,结果表明,花青素生物合成相关的候选基因PAL-1、CHS、ANS、CCoAOMT、GST-2、ABC-1、bHLH和WRKY-2的相对表达量与花青素积累量的相关性达到显著或极显著水平。表明,2个甘薯突变体材料块根薯肉紫色的缺失是由花青素的合成、转运和相关转录因子表达水平的降低共同引起的。通过转录组测序可以从中挖掘一些与花青素代谢相关的候选基因,为研究其在生物合成途径中的调控机制奠定基础。

紫甘薯SSR标记遗传图谱构建与重要农艺性状QTL定位

理想农艺性状是甘薯育种的重要目标,而选择甘薯理想农艺性状的育种手段还很缺乏。本研究以分枝数多、蔓长中等、高产紫肉甘薯品种徐紫薯8号为母本,分枝数少、长蔓、中等产量白肉甘薯品种美国红为父本,以F1代分离群体的274个单株为作图群体,利用SSR分子标记技术,构建了甘薯分子连锁图谱,能够加密已有的遗传图谱。其中母本图谱包含24个连锁群(linkage groups,LGs),图谱总长1325.8 cM,标记间平均距离9.2 cM;父本图谱包含21个LGs,图谱总长1088.6 cM,标记间平均距离8.2 cM。通过复合区间作图法对甘薯地上部分枝数、茎蔓直径、最长蔓长、叶柄长度和节间长度5个重要农艺性状进行QTL分析,检测到1个与分枝数相关的QTL,解释表型变异的53.2%;1个与茎蔓直径相关的QTL,解释表型变异的16.7%;2个与最长蔓长相关的QTL,解释表型变异的9.5%和13.7%;2个与叶柄长度相关定位的重要农艺性状QTL,可以开发与其连锁的分子标记,辅助室内早代苗期筛选具有理想农艺性状的株系,从而提高田间选择效率的QTL,解释表型变异的8.8%和11.3%;5个与节间长度相关的QTL,解释表型变异的9.6%~28.1%。利用定位的重要农艺性状QTL,可以开发与其连锁的分子标记,辅助室内早代苗期筛选具有理想农艺性状的株系,从而提高田间选择效率。

73份紫心甘薯品种SSR标记指纹图谱构建

随着人们生活水平的提高,紫心甘薯因其具有较高的营养和保健价值越来越受到人们的欢迎.本研究利用聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选到2对多态性好的SSR引物XZSSR15和XZSSR63.利用毛细管电泳技术对筛选到的引物进行多态性检测,共检测出35个位点,每个位点均具有多态性,每对引物平均多态性位点数17.5个,引物平均多态信息含量(PIC)为0.604 3,Shannon多样性指数(I)为0.354 5,Neil多样性指数(H)为0.223 6.利用2对引物构建73份紫心甘薯品种的SSR指纹图谱,通过分析遗传相似性系数和0,1指纹图谱,发现2对SSR引物可以将73份紫心甘薯品种完全区别开来.

黄土丘陵沟壑区10种单子叶植物叶片解剖结构及环境适应性

该研究选取黄土丘陵沟壑区常见的10种单子叶植物,采用常规石蜡切片法,对不同植被带(草原带、森林草原带、森林带)及不同立地环境(阳坡、峁顶、阴坡)植物叶片解剖结构进行观察,并测量叶片上角质层厚度、下角质层厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、叶片厚度、导管直径等指标,以探讨该区不同单子叶植物解剖结构特征及环境适应性。结果表明:(1)单子叶植物叶片上、下表皮外侧均有不同程度的角质层分化;叶片上表皮还有泡状细胞的分化,但不同物种泡状细胞的位置和大小不同;单子叶植物较大的维管束中一般有2～4个明显粗大的导管,呈V形排列。单子叶植物可通过自身特殊的解剖结构特征适应研究区特有的环境。(2)叶片解剖结构中仅有导管直径在不同植被带间差异显著,随土壤水分的减少,植物主要通过增大导管直径来适应不良的水分条件。(3)叶片解剖结构中表皮和上角质层厚度等保护组织在不同立地环境间有显著差异,在水分条件差、光照强烈的环境中,植物主要通过增大表皮和上角质层厚度来适应环境。

甘薯块根熟化过程中麦芽糖变化及其影响因素研究进展

甘薯是中国重要的杂粮作物,鲜食型甘薯的选育是甘薯育种的重要方向之一,甜度则是鲜食型甘薯选育的重要指标。甘薯熟化后的甜度取决于麦芽糖含量,麦芽糖含量的变化不仅受β-淀粉酶活性的调控,而且受甘薯淀粉糊化特性及熟化方式的影响。本文主要阐述甘薯熟化过程中麦芽糖合成相关酶的研究进展,以及淀粉糊化特性和熟化方式对麦芽糖合成的影响,旨在弄清甘薯块根熟化过程中麦芽糖变化的影响因素,为鲜食型甘薯育种提供理论依据。

黄土丘陵沟壑区抵抗土壤侵蚀的植物群落结构特征

黄土丘陵沟壑区水土流失严重,植被是防治水土流失的最有效和最根本措施。植物群落在垂直方向上由不同植被层组成,不同层具有不同的水土保持作用。因此,恢复具有合理结构与有效盖度的植被是控制该区水土流失、改善生态环境的根本途径。鉴于此,采用结构化植被因子指数(Cs)分析了不同群落的结构特征,并结合不同群落土壤侵蚀量的实测数据,探明了能够抵抗土壤侵蚀的群落结构特征。研究结果表明:不同水文年群落能有效抵抗土壤侵蚀的Cs值有明显差异,暴雨年份植物群落有效减少土壤侵蚀所需的Cs值较高。演替早期群落及人工林群落未表现出较强的减蚀能力,当Cs分别大于20%和30%左右,且草本层和枯落层盖度较大时,土壤侵蚀强度小于2 500t/(km^2·a),为轻度侵蚀。演替中、后期群落及自然乔、灌群落Cs分别大于30%和36%,且近地面的灌木、草本层及贴地面的枯落层中至少有一层盖度较大时,可有效减少土壤侵蚀,尤其在暴雨年份,禾本科植物群落及自然乔、灌群落能有效控制土壤侵蚀。当Cs分别大于38%和30%~40%,且近地面至少有一层盖度较大时,土壤侵蚀强度小于黄土高原地区允许土壤流失量[1 000t/(km^2·a)]。

黄土丘陵沟壑区不同退耕年限刺槐林地土壤氮素动态特征

土壤无机氮的可利用性是影响植物生长发育和植被演替进程的关键因子之一,尤其在生态系统十分脆弱的黄土丘陵沟壑区更为重要。因此,采用时空代换法,通过选取不同退耕年限(10 a、20 a、30 a、40 a)的刺槐林地及相邻对照草地为研究对象,系统研究刺槐林在生长季(4～9月)土壤无机氮净转化速率的变化情况。结果表明:(1)刺槐林地土壤NO_3^--N平均含量约是对照草地的4. 57倍,而NH_4^+-N在两个样地之间没有显著差异。(2)刺槐林地及对照草地土壤在7～8月以硝化作用为主,在4～5月和8～9月以氨化过程为主,且刺槐林地氮素净转化速率大于对照样地。(3)刺槐林地土壤NO_3^--N在前30 a处于积累状态,随后呈现消耗趋势。总而言之,退耕地刺槐林营造可以减少土壤NO_3^--N的淋失,提高NO_3^--N净转化速率,但刺槐林NO_3^--N的累积状态在30 a后变为消耗状态。所以要采取应对30 a以上林龄的刺槐林采取间伐措施,以促进刺槐林的健康发展。

陕北安塞不同林龄刺槐林下幼苗更新的动态变化特征

为了探讨黄土丘陵沟壑区刺槐林下幼苗更新的动态变化特征,进而为黄土高原地区人工刺槐林生态恢复与功能提升提供参考依据,在陕北安塞纸坊沟流域不同林龄(10 a,20 a,30 a,40 a)的刺槐林下共设置8个典型样地作为研究对象,调查分析林下幼苗的物种组成、密度及月动态变化特征。结果表明:(1)幼苗和地上植物间相似性系数表现为10 a>20 a>40 a>30 a,都以菊科、禾本科、豆科为主,生活型以多年生草本和一年生草本植物为主。(2)4—10月间,不同林龄林下均有大量刺槐幼苗萌发;随林龄增加,林下幼苗更新过程各异,10 a林以狗尾草、猪毛菜幼苗为主,20 a林以猪毛菜、臭草、狗尾草、裂叶堇菜幼苗为主,30 a林以长芒草、裂叶堇菜幼苗为主,40 a林以翠雀、榆树幼苗为主。(3)随林龄增加,幼苗物种数与密度均呈降低趋势;幼苗种类在4月、6月、9月较多;幼苗密度在4月和6月相对较高。(4)林下草本植物幼苗大多数存活时间短;在刺槐林恢复初期(10年),田旋花幼苗容易建植成功;在刺槐林恢复的中、后期(20 a,30 a,40 a),裂叶堇菜、臭草、长芒草幼苗容易建植成功。因此,在陕北黄土高原丘陵沟壑区,根据刺槐林的恢复时期及林下不同物种幼苗存活特性对幼苗进行合理地抚育管理,促进林下植被的恢复与更新。

Development of SNP markers using RNA-seq technology and tetraprimer ARMS-PCR in sweetpotato

The information of single nucleotide polymorphisms （SNPs） is quite unknown in sweetpotato. In this study, two sweetpotato varieties （Xushu 18 and Xu 781） were sequenced by Illumina technology, as well as de novo transcriptome assembly, functional annotation, and in silico discovery of potential SNP molecular markers. Tetra-primer Amplification Refractory Mutation System PCR （ARMS-PCR） is a simple and sufficient method for detecting different alleles in SNP locus. Total 153 sets of ARMS-PCR primers were designed to validate the putative SNPs from sequences. PCR products from 103 sets of primers were different between Xu 781 and Xushu 18 via agarose gel electrophoresis, and the detection rate was 67.32%. We obtained the expected results from 32 sets of primers between the two genotypes. Furthermore, we ascertained the optimal annealing temperature of 32 sets of primers. These SNPs might be used in genotyping, QTL mapping, or marker-assisted trait selection further in sweetpotato. To our knowledge, this work was the first study to develop SNP markers in sweetpotato by using tetra-primer ARMS-PCR technique. This method was a simple, rapid, and useful techn!que to develop SNP markers, and will provide a potential and preliminary application in discriminating cultivars in sweetpotato.