热处理对等离子喷涂BSAS环境障涂层性能影响

采用自制的固相烧结BSAS粉体,利用大气等离子喷涂工艺在SiC基体表面制备Si/Mullite+BSAS/BSAS三层结构环境障涂层。通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射分析仪等研究环境障涂层在不同热处理温度下涂层的相结构、显微组织演变规律。结果表明:喷涂态BSAS涂层主要由单斜结构BAS相和非晶相组成;经过1100℃热处理后,涂层内部非晶相转变为六方结构BAS相;1200℃热处理后六方结构BAS相逐渐向单斜结构BAS相转变,在1300℃热处理后单斜结构BAS相的含量达到最大;随着热处理温度的进一步上升,出现鳞石英结构的SiO_(2)相和高钡含量的Ba3SiO5相以及副钡长石结构BAS相,1400℃热处理过程中发现硅液滴渗出的现象。

等离子喷涂BSAS环境障涂层性能研究

采用等离子喷涂工艺在SiC陶瓷表面制备了BSAS环境障涂层,分析研究了环境障涂层的微观结构、结合强度、长期抗氧化性能、抗热震性能和抗高温水氧腐蚀性能。结果表明:BSAS环境障涂层的结合强度为29 MPa,内部结构均匀,无贯穿裂纹和连通气孔;涂层热震30次开始有微裂纹,热震50次后出现贯穿裂纹失效;涂层于空气中1 200℃/200 h氧化后增重0.24%,内部氧化不明显;在1 atm、1 200℃、50%H_2O-50%O_2、0.4 m/s高温水氧环境中腐蚀150 h后,涂层保护试样失重0.87 mg/cm2,涂层表面腐蚀厚度小于10μm,无涂层保护的试样失重3.4 mg/cm^2。

BSAS喷涂粉体制备工艺及其对涂层性能的影响

采用不同工艺制备BSAS(BaO-SrO-Al_2O_3-SiO_2)喷涂粉体。研究喷涂粉体特性及其对等离子喷涂工艺制备的环境障涂层结构和性能的影响。结果表明:粉体造粒工艺制备的BSAS喷涂粉体颗粒不均匀,流动性差。制备的涂层粗糙,孔隙率高,结合强度为24.1MPa;造粒烧结工艺制备的BSAS喷涂粉体表面圆滑,流动性好,沉积效率高。制备的涂层结构均匀,少孔隙,无裂纹,结合强度达到29.8MPa,涂层中BSAS相保留率最高,达到53.2%;熔融破碎工艺制备的BSAS粉体呈致密不规则块状,虽然流动性好沉积效率高,制备的涂层光滑且孔隙极少,但微裂纹较多,结合强度仅为14.2MPa,粉体经喷涂后发生相结构重组,BSAS相保留率为20.5%,对涂层的高温性能不利。分析认为,造粒烧结工艺制备BSAS粉体具有工艺过程简化、粉体质量好、相稳定性高等优点,更适合于等离子喷涂的要求。

BSAS环境障涂层抗水蒸汽性及其失效机理

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)和等离子喷涂(PS)两种工艺结合,在Cf/SiC基体上制备出了Si/3Al2O3.2SiO2+BSAS/BSAS(1-xBaO-xSrO-Al2O3-2SiO2,0≤x≤1)环境障涂层(EBC)。其中,Si粘结层采用EB-PVD工艺制备,3Al2O3.2SiO2+BSAS中间层和BSAS面层采用PS工艺制备。研究了涂覆EBC后Cf/SiC材料在1 300℃、1.013×105Pa,气体流速为0.54 m/s的试验条件下的抗水蒸汽性能,并利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了材料的相结构和微观组织形貌。结果表明:带EBC涂层的Cf/SiC试样在试验进行到160 h后开始失重,失重的主要原因是试验过程中形成的Si(OH)4的挥发以及涂层的剥落失效。涂层内部的孔洞和大量裂纹,可能是导致涂层和基体失效的主要原因。

C/SiC复合材料高温抗氧化BSAS涂层制备及性能

利用大气等离子喷涂在C/Si C复合材料表面制备BSAS涂层,并研究涂层的高温抗氧化性能。结果表明:包裹有BSAS涂层的复合材料在1 400℃下抗氧化性能良好,120 h后,样品失重率仅为复合材料自身失重率的1/7。1 400℃下热循环300 h后涂层剥落失效,同时发现BSAS涂层由六方相生成单斜相。

等离子喷涂BSAS环境障涂层SiC_(f)/SiC复合材料扇形燃烧室环境损伤行为

针对基于化学气相沉积工艺(CVI)的SiC/SiC陶瓷基复合材料扇形火焰筒,利用扇形燃烧室试验台进行燃气环境性能考核。其中,扇形火焰筒试验件由内/外环和左/右侧板组成,并在其流道表面采用大气等离子喷涂工艺制得BSAS/Mullite/Si 3层结构环境障涂层(EBC)。试验后,取样并分别利用力学性能测试、扫描电子显微镜和X射线衍射分析等手段进行分析,对试验件的力学性能、微观结构和表面相组成的演变进行表征。结果表明,喷涂态涂层主要由单斜结构钡长石BSAS相和BaAl_(2)O_(4)相组成。试验后,核心烧蚀区域主要由斜方晶系莫来石相Al_(2)(Al_(2.8)Si_(1.2))O_(9.6)、立方晶系Si和六方晶系BaAl_(2)O_(4)相组成,可以观测到表面出现硅熔滴和残留孔洞。取样力学性能分析结果显示,涂层完整区域SiC/SiC复合材料的拉伸强度未受影响;核心烧蚀区域,SiC/SiC复合材料的拉伸强度出现明显下降,最终探讨出涂层的高温烧蚀损伤机制。

BSAS大跨连续梁辅助建模程序设计

介绍了基于VS.net2010环境下编制的一款连续梁辅助建模程序(BSAS)的思路及初步实现。程序采用三层架构设计,为后期维护及扩展提供了便利。

BSA联合转录组分析发掘西瓜叶片黄化候选基因

叶片是植物重要的功能器官之一,不仅是植株进行光合作用的主要场所,也可作为重要的形态标记,应用于育种中。叶片颜色作为形态标记,不仅可用于苗期杂种的清除,亦可用于种子纯度的测定。以西瓜全生育期叶片黄化突变体纯合自交系ly104为母本(P_(1))、绿叶自交系w3为父本(P_(2)),通过杂交创制F_(1)代、F_(2)代、BC_(1)代群体。遗传分析结果表明,该突变体的叶片黄化由单隐性基因控制。采用混合分组分析(BSA)进行初定位,通过简化基因组测序(RAD)开发全基因组单核苷酸多态性(SNP)标记构建西瓜高密度遗传图谱,将西瓜叶片黄化基因定位于2号染色体13950306~15517591 bp(大小约为1.57 Mb)。以西瓜97103v2为参考基因组,该区间包含24个注释基因。对P_(1)(P1Y)、P_(2)(P2G)和F 2代群体中黄叶(F2Y)、绿叶(F2G)株系进行转录组水平分析,结果表明,目标区间内基因Cla97C02G035950、Cla97C02G036010、Cla97C02G036020、Cla97C02G036060在黄化叶片与正常绿叶材料中的表达量差异显著,可能是西瓜叶片的黄化候选基因。研究结果可为进一步解析西瓜叶片黄化基因功能和生物学特性奠定重要基础。

基于文献计量学BSA在作物育种领域的应用现状与展望

为了解国内外集群分离分析法(bulked segregant analysis,BSA)在作物育种领域的研究现状与前沿动态,客观反映各国家、机构及研究人员在该领域的影响力,本文基于文献计量学分析方法使用文献计量分析软件CiteSpace对WOS(Web of Science)数据库2000~2023年2111项和CNKI(China National Knowledge Infrastructure)数据库2003~2023年446项研究成果进行关键词共现分析、突显词分析、关键词聚类分析、聚类时间线分析及作者共被引分析。结果表明:BSA在作物育种领域应用的研究成果在国内外的发文趋势相同,国内外期刊发文量均逐年上升;在发文量国家排序中,中国排名第一、美国第二、印度第三。在CNKI数据库中华中农业大学的发文量最多,而在WOS数据库中中国农业科学院的发文量最多。国外BSA在作物育种领域应用的文章主要集中在植物科学、农学、园艺学和遗传学等学科,而国内主要集中在作物学、植物保护学、园艺学、生物学等学科;Michlmore RW、Kosambi DD和Li H这3位作者在该领域的影响力最高,而Michlmore RW、Lander ES、Li H这3位作者与其他作者有更密切的联系。国内研究的热点作物和性状分别是水稻(Oryza sativa)、大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays L.)和抗病性、株高;国外研究的热点作物和性状分别是水稻、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、小麦(Triticum aestivum L.)和抗病性。目前,BSA在国内集中应用于作物目标性状候选基因及作物突变体突变基因的定位和功能验证,而国外则集中应用于作物目标性状基因的精细定位和功能验证及遗传机制的解析。此外,BSA在作物育种领域应用的研究前沿分析表明,未来在该领域热点研究的对象为水稻、花生(Arachis hypogaea L.)、陆地棉(Gossypium hirsutum L.)、作物突变体和作物代谢产物。

陶瓷基复合材料可磨耗环境障涂层制备及性能

随着碳化硅陶瓷基复材制备的涡轮外环的逐步应用,与其匹配的可磨耗涂层技术需求迫切。本工作采用大气等离子喷涂技术,制备4层结构的BSAS(Ba_(0.75)Sr_(0.25)Al_2Si_2O_8)-聚酯基可磨耗环境障涂层(A/EBCs),探究工艺参数对可磨耗面层孔隙率的影响规律以及涂层在1300℃下的相结构和组织演变。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)对涂层相结构、微观组织及成分进行分析表征。结果表明:BSAS-聚酯基可磨耗面层的孔隙率为26.4%~36.8%,BSAS-聚酯粒子温度敏感的参量是主气(氩气)流量、辅气(氢气)流量和喷涂距离,速度敏感的参量是主气(氩气)流量;其中主气(氩气)流量同时对BSAS-聚酯的粒子温度和速度具有反向影响作用。该可磨耗面层在1300℃高温氧化300 h保持单斜相结构,组织和成分稳定,局部析出球状非晶氧化硅颗粒。采用高温高速刮削实验对涂层可磨耗性能进行评价,涂层表面发现纳米高温合金微粒黏附,叶片高度磨损比(IDR)为20%,达到可磨耗封严涂层使用要求。

控制玉米株高基因PHR1的基因克隆

株高属于玉米理想株型育种的一个重要指标,不但影响玉米机械化收获,更与玉米的倒伏性和生物产量密切相关。本研究以低剂量快中子(4.19 Gy)辐照诱变玉米自交系KWS39获得的矮秆低穗位突变体为研究对象,该突变体命名为plant height reducing mutant-1(phr-1),开展了表型性状的田间调查分析,并利用phr-1×B73获得的F2分离群体,借助极端性状混池测序分析法(BSA-seq)及目标区段重组交换鉴定的方法,基于B73参考基因组对目标区段内的基因进行挖掘和功能注释,定位候选基因。研究结果表明,在1号染色体Bin1.06区间可能存在变异位点,进而利用大的分离群体结合目标区段多态性标记开发,将目标区段精细定位分子标记到Umc1122和Umc1583a两个标记之间约600 kb区间,该区段内存在一个控制株高的已知基因Brachytic2(BR2),BR2编码一个调控玉米茎秆中生长素极性运输的糖蛋白。候选基因测序结果表明,phr-1是BR2基因在第4个外显子处插入了165 bp的序列,导致第547位氨基酸变为终止子,蛋白翻译提前终止。phr-1的基因突变位点和变异方式与已报道的br2-1单个碱基发生变异位点完全不同,通过等位杂交实验证明了phr-1突变体就是br2-1的一个新等位突变体,候选基因就是BR2基因。本研究为玉米BR2基因在玉米株高遗传改良中提供了新的种质资源。

集群分离分析法在大豆性状遗传定位中的研究进展

大豆是重要的油料作物,同时也是人类食用植物蛋白及畜牧业饲料蛋白的主要来源,在国家粮食结构和粮食安全中占有重要地位。利用简单高效的遗传定位方法,对大豆主要农艺性状进行相关基因挖掘,开发紧密连锁分子标记,有利于加快大豆的分子标记辅助选择及分子设计育种进程。集群分离分析法(BSA,bulked segregant analysis)是一种利用样本混池的建库方式对极端性状进行QTL定位的方法,因其具有“快速、准确、经济、实用”的特点,已成为当下应用较为广泛的基因定位方法。随着高通量测序技术的兴起,基于全基因组重测序的BSA方法更为广泛地应用在粮油作物、蔬菜花卉等物种中,并且成功定位出许多农艺性状相关的基因。本文简要介绍了BSA方法及流程步骤,总结了BSA在大豆农艺性状、抗逆性状以及雄性不育性状遗传定位中研究进展,并讨论了下一代测序(NGS,next-generation sequencing)背景下BSA的机遇与挑战,以及BSA在大豆分子标记辅助选择(MAS)育种中发展趋势,以期为高产优质大豆品种的选育提供重要的理论基础。

大白菜黄心性状相关标记的开发与应用

当前国内针对大白菜黄心性状的筛选研究尚有缺乏,试验论据不足,本试验立足分子标记研究,验证及筛选大白菜的黄心性状,分析准确性分子标记,为大白菜黄心性状的筛选研究奠定基础。试验采用纯合白心早熟早抽自交系‘127-4’(P1)和黄心晚抽自交系‘11-2’(P2)为试验主体材料,以‘127-4’为父本,以‘11-2’为母本,两者杂交获得F-1代后,继续使F-1代自交获得了‘264’(F-2)群体。利用所得到的白心大白菜和黄心大白菜植株通过BSA-seq法对大白菜全基因组进行重测序,以此设计并筛选鉴定引物,最后筛选出标记为“9-13”(F:5'-CCGAAGCCCAGATTAGGAG-3';R:5'-CCATGCCTACGAATGATAT-3')。得到的该分子标记可在黄心大白菜育种材料中扩展出200bp的特异条带,经验证,该标记区分白心大白菜与黄心大白菜单株的符合度可达到75%以上。目前利用该标记已经准确筛选出30多份黄心大白菜种质资源,大白菜的菜心性状得到了特定把控,也为准确筛选提供了依据。

高粱类缺钾症状种质矿质元素含量分析及基因定位

钾元素是植物三大重要养分元素之一,是作物稳产、高产的重要保障。钾吸收利用的分子机制在其他植物诸如水稻、拟南芥中有较深入的研究,但在高粱中基本不清楚。本研究通过连续3年的田间观察从国际高粱核心种质资源中发现1份叶尖褐变逐渐坏死的类缺钾症状种质。对该份特异资源,笔者首先开展表型性状分析,该类缺钾症状种质在苗期叶片与其他品种如BTX623并无明显差异;后期叶尖、叶片边缘逐渐出现褐色斑点,特别是拔节后,褐色斑点增多,到开花后逐渐出现坏死,而且老叶不论是褐色斑点还是叶片坏死较比新叶更严重,结合其类缺钾的表型,推测可能是可移动矿质元素分布改变所造成的。而不同位置叶片矿质元素含量分析结果表明,钾、镁和钙这3个矿质元素在新老叶片中积累模式与BTX623有明显差异。遗传分析结果表明,该性状受2个隐性基因控制。通过与BTX623组配F 2定位群体,通过挑选极端表型个体,高通量测序并进行群分离分析(BSA),最终将该性状控制基因定位于第4条染色体上。通过SNP index的方法,关联到868个SLAF标记,共定位到1个区域,关联区域大小约为7.61 Mb,其中预测有885个基因。共定位到14个热点区域,热点区域大小约为2.88 Mb,其中有317个基因。研究结果为高粱钾吸收、转运与利用的分子机制研究提供了基础数据。

基于BSA-ELM模型的建筑项目施工成本预测研究

为降低建筑施工项目的管理成本,提出一种基于BSA-ELM的建筑项目施工成本预测模型。首先介绍ELM神经网络算法和BSA算法;其次利用BSA算法的优势对ELM模型进行优化,从而形成一种基于BSA-ELM的预测模型;最后对基于BSA-ELM建筑项目施工成本预测模型进行测试,将其与传统的预测模型进行对比。结果证明,BSA-ELM预测模型的性能更好,预测精度更高。

大菱鲆饲料转化率相关微卫星标记的筛选

饲料转化率(FCR)是大菱鲆重要的经济性状,通过选择育种提高饲料转化率,能够有效地降低大菱鲆的养殖成本,进而推动产业的发展。微卫星标记是鱼类分子标记辅助选育中常用的分子标记,为了筛选出与大菱鲆饲料转化率相关的微卫星标记,提高育种效率,实验以300尾大菱鲆幼鱼为研究对象,通过特制的网箱养殖系统,测定个体饲料转化率,分别选取饲料转化率最高和最低的30个样本作为高饲料转化率组(H组)和低饲料转化率组(L组)。利用40对大菱鲆微卫星引物,对H组和L组的DNA混池进行PCR扩增,统计两组个体PCR产物的基因型,筛选两池之间出现差异等位基因片段的位点,通过进一步的群体验证和家系验证,分析微卫星位点与大菱鲆饲料转化率的相关性。结果显示,微卫星位点YSKr148在238 bp的等位基因片段与大菱鲆饲料转化率存在极显著正相关,相关系数达到0.359,家系验证中该位点的阳性组的饲料转化率显著高于阴性组。研究表明,大菱鲆微卫星位点YSKr148与饲料转化率性状显著相关,可以用于该性状的分子标记辅助选育。本研究首次获得了与大菱鲆饲料转化率性状显著相关的分子标记,为研究该性状的遗传基础以及相关分子机制提供了依据,为该性状的分子标记辅助选育奠定基础。

基于BSA分析技术对陆地棉抗旱基因的鉴定

【目的】研究抗旱相关的候选基因,为棉花抗旱性鉴定与评价和抗旱基因的挖掘提供理论依据。【方法】以陆地棉石远321和奎85-174为亲本构建重组自交系中选取的20份极端抗旱和旱敏感材料,将筛选的极端材料分别构建极端抗旱池、极端敏旱池,与亲本进行BSA测序分析,以陆地棉基因组为参考,通过BSA测序分析,挖掘抗旱相关的候选基因。【结果】关联到3个相关的候选区域,候选区域的总长度为6.12 Mb,其中共包含86个基因。结合GO注释、KEGG通路和前期筛选出的5个关键指标,共筛选出5个候选基因。【结论】5个基因在叶片中的表达量显著高于根和茎,并且在抗旱性强材料中的表达量均高于抗旱性弱的材料,且总体呈先上升后下降的趋势。

辣椒花药颜色突变体Caya表型特征分析及遗传定位

以通过EMS诱变筛选得到的黄色花药辣椒突变体Caya为材料,以野生型樟树港辣椒ST–8为对照,测定花药中花青素及类黄酮的含量,进行花粉活力鉴定,发现突变体Caya花药中花青素含量显著降低,类黄酮含量和花粉活力与ST–8的无显著变化。以ST–8和Caya进行正反交,得到F1群体,F1自交构建F2群体,F1和Caya回交构建BC1群体,调查各群体的紫色花药和黄色花药植株数量,分析花药颜色的遗传规律,发现黄色花药受1对隐性核基因控制;采用BSA–Seq技术对控制花药颜色的基因进行定位,将候选区域锁定在2号染色体142Mbp至157Mbp;设计9对SNP标记对F2分离群体进行基因分型,进一步缩小候选区间,最终将目的基因定位于147 461 604 bp至150 376 942 bp,在候选区间内筛选到2个与花青素合成密切相关的基因,登录号为Capana02g002586、Capana02g002763。

玉米K718d矮秆基因的定位及候选基因分析

为发掘玉米矮秆基因,解析矮化机理,以玉米矮秆突变体K718d、野生型K718及其F2分离群体为材料,结合BSA全基因组重测序(BSA-reseq)和转录组测序(RNA-seq)定位矮秆基因。在1号染色体上检测到3个侯选区域,总长度为21.03 Mb,包含基因438个。共鉴定出差异表达基因2374个,其中上调基因1452个,下调基因922个。KEGG分析显示,差异表达基因主要涉及苯丙烷代谢、脂肪酸链延长和半乳糖代谢等通路。基因功能注释显示,差异表达基因参与细胞生长发育、细胞壁组成和植物激素合成代谢等过程。BSA-reseq与RNA-seq联合分析,共筛选出基因26个,其中非同义突变基因19个。结合同源基因功能注释、基因表达量和生物信息学分析,初步获得与植物激素代谢相关的Zm00001d032035和Zm00001d032422候选基因2个。PCR扩增和qRT-PCR分析显示,与K718相比,K718d中2个基因编码区碱基和氨基酸序列均有不同程度突变,基因表达量均极显著降低。研究结果为进一步克隆矮秆基因和育种应用提供参考。

基于极端混合池(BSA)全基因组重测序的羽衣甘蓝白色叶基因定位

筛选羽衣甘蓝白色叶形成相关的关键基因和位点以及心叶颜色性状的遗传规律,以羽衣甘蓝红叶亲本WR、白叶亲本WB及其构建的F2分离群体为试验材料,从F2群体中挑选红叶和白叶植株各20株,分别构建2个DNA混合池,对子代混合池和亲本分别开展50×和20×覆盖深度的全基因组重测序,定位白叶性状关联区间,并根据基因注释信息预测候选基因。结果表明,重测序获得3 987 718个单核酸多态性(SNP)标记,获得位于第2、3和9染色体的8个显著关联区间,根据基因注释和功能分析,筛选到8个候选基因(Bol030253、Bol029431、Bol012077、Bol007709、Bol030318、Bol030235、Bol030286和Bol005195)。将8个基因确定为羽衣甘蓝白叶的候选基因,可能在羽衣甘蓝叶片颜色形成过程中起着重要作用。