多年生长雄蕊野生稻剑叶长度的遗传分析

水稻剑叶性状与产量息息相关,也是水稻遗传学和分子生物学研究的热点之一。剖析水稻剑叶长度的遗传机理,为培育理想株型新品种、提高水稻产量奠定基础。以长剑叶的非洲长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata A. Chev.&Roehr.)为父本、短剑叶的粳稻Balilla为母本构建F2分离群体。统计2015-2017年近3年的F2群体的表型数据和基因型数据,对剑叶长度性状进行了遗传效应分析和QTL定位。一共检测到10个控制剑叶长度的QTL位点,分布在水稻的第3、4、5、7、8、9、11和12号染色体上。其中位于第9号染色体上的q FLL9-1是群体中控制水稻剑叶长度的主效位点,还鉴定到了两个新位点qFLL4-1和qFLL11-1。针对主效位点q FLL9-1构建了高世代回交群体BC6F2,验证了qFLL9-1在群体中发挥重要的效应。本研究鉴定到qFLL4-1和qFLL11-1两个调控剑叶长度的新QTL位点,验证了1个调控水稻剑叶长度的主效QTL qFLL9-1,研究结果为水稻剑叶长度QTL的精细定位奠定了基础,有利于长雄蕊野生稻种质资源的进一步开发与利用。

基于粳稻F_2和F_(2:6)群体的连锁图谱及剑叶性状QTL比较分析

以粳稻沈农265和丽江新团黑谷(LTH)为亲本,分别构建了F2群体和F2:6群体,分析并比较了两群体的遗传信息和控制剑叶相关性状(剑叶长、宽和比叶重)的数量性状基因座。结果表明:1)多数标记在染色体上的顺序相同,但标记间距不同。F2群体中30个标记显著偏离预期的1:2:1孟德尔分离比例,13个标记极显著偏离预期的1:2:1孟德尔分离比例,其中19个偏向沈农265,11个偏向LTH。F2:6群体中62个标记显著偏离预期的1:1孟德尔分离比例,38个标记极显著偏离预期的1:1孟德尔分离比例,其中43个偏向沈农265,19个偏向LTH。偏分离标记共形成10个偏分离区域,其中有6个区域同时出现在两个群体中。2)F2:6群体检测QTL的能力强于F2群体。F2群体共检测到7个控制剑叶性状的QTL(2个控制剑叶长,4个控制剑叶宽,1个控制比叶重),而F2:6群体共检测到17个控制剑叶性状的QTL(7个控制剑叶长,5个控制剑叶宽,5个控制比叶重),其中有4个QTL在两群体中同时检测到,分别是第9染色体上控制剑叶长的qFLL9,第4染色体上控制剑叶宽的qFLW4,第12染色体上控制剑叶宽的qFLW12.1和第6染色体上控制比叶重的qSLW6。其中,控制比叶重的qSLW6(加性效应值为1.956mg/cm2),极富研究与应用价值。

水稻剑叶部分形态生理特性QTL分析以及它们与产量、产量性状的关系(英文)

光合产物是水稻产量的主要来源,因此对水稻后期功能叶片尤其是剑叶形态生理性状的遗传分析对水稻高产育种很重要。利用来源于籼/粳交后代的重组自交系群体为材料对水稻剑叶形态(叶片长、宽、面积)和生理性状(叶绿度、持绿性)进行了 QTL定位,并对这些性状与产量、产量性状的相关性进行了分析。两年分别定位了17、6和14个与剑叶形态性状、叶绿度和持绿性有关的QTL,其中10个QTL在两年中共同检测到。相关分析表明,较大的剑叶可以增加穗粒数并显著增加产量,然而叶绿度和持绿性与产量、产量性状无关或呈显著负相关。叶绿度与剑叶大小呈显著负相关以及籼/粳交群体后代半不育是叶绿度和持绿性与产量、产量性状无关或呈显著负相关的可能原因。染色体 4 上的 RM255-RM349区域同时控制 3 个剑叶形态性状并且解释的变异也较大,该区域可用于遗传改良以提高水稻产量。染色体 3 上的 RM422-RM565 区域重叠了 3 个与持绿性有关的 QTL,它们对产量的贡献有待于通过构建近等基因系进行深入研究。

一个未知的卷叶基因的识别和定位

利用籼稻窄叶青８号和粳稻京系１７的杂交Ｆ１以及衍生的ＤＨ系，对水稻籼粳交的卷叶性状进行遗传分析；结果表明，叶片平展对卷曲为显性，卷叶植株受两对隐性基因控制。应用ＤＨ系已构建的分子图谱将这两对卷叶基因定位于第１染色体的Ｃ９４９—Ｇ３７０和第５染色体的ＲＧ１３—ＲＧ５７之间，其中第１染色体的卷叶位点，与经典遗传图谱已定的ｒｌ－１位于同一区段，本研究沿用该名。第５染色体上的卷叶基因是一个未定位的新基因，暂定名为ｒｌ－７，且这两对基因存在基因互补作用。

不同施氮水平下水稻株高与剑叶性状QTL比较分析

为了揭示不同氮素环境下株高和叶片性状的分子遗传基础,鉴定新的环境钝感的主效QTL。以丰锦和中优早8杂交衍生的籼粳交重组自交系(RILs)群体为试验材料,在不同氮素水平下对株高和叶片性状进行QTL分析。不同施氮水平双亲的株高和叶片性状存在明显变化,中优早8对氮素响应程度明显高于丰锦,不同施氮水平株高和叶片性状具有较高的遗传力。共检测到38个相关性状的QTL,分布于10条染色体上的17个染色体区域,仅9个QTL在不同供氮水平下稳定表达,氮素水平差值性状相关QTL主要分布在第7,8,11号染色体上。检测到2个新的环境钝感的主效QTL簇qPHLW7和qFLWA10,位于第7染色体的多效性QTL簇qPHLW7,具有明显的调控株高、叶长和叶宽的功能;位于第10染色体上的主效QTL簇qFLWA10参与调控剑叶宽和剑叶面积,具有明显的延伸叶片宽度和面积的功能。共检测到23对互作QTL,上位性互作是调控株高和叶片性状的重要遗传组成,且主效QTL参与上位性互作效应。检测到9个环境钝感表达的主效QTL,其中主效QTL簇qPHLW7和qFLWA10是调控叶片和株高性状的2个关键染色体区域,相关研究为后续探究奠定了基础。

水稻品种魔王谷粒形、剑叶性状和株高QTL定位

以粳稻魔王谷和籼稻CO39配组衍生的280个重组自交系为材料, 2015年和2016年对其粒形、剑叶形态、株高性状进行了相关性分析和QTL检测。剑叶长分别与粒厚和株高存在极显著负相关和正相关,剑叶宽与粒宽存在极显著正相关。检测到17个粒形QTL,分布于第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第9和第10染色体上,贡献率为3.51%～48.65%;其中,第3染色体RM6080-RM6283区间对粒长和千粒重兼具显著作用,第5染色体RM8211-RM3381区间同时影响粒宽和粒厚。检测到12个控制剑叶形态性状的QTL,分布于第1、第3、第4、第6、第7和第9染色体上,贡献率为4.26%～38.40%;有5个多效QTL区间,其中,第4染色体RM252-SFP4_6区间同时控制剑叶长、剑叶宽、剑叶面积和粒长,第9染色体RM257-RM3909区间同时影响剑叶面积和粒长。只检测到一个控制株高的QTL,位于第1染色体的RM6333-RM5536区间,是一个主效QTL,贡献率为28.76%。这些结果为进一步开展粒形、剑叶形态、株高基因的精细定位、克隆和分子辅助育种奠定了基础。

基于IB-IWT实时图像压缩的FPGA设计与实现

针对内插双正交整数小波变换(IB-IWT)的实时图像压缩特点,提出了一种FPGA设计方案.首先通过分析IB-IWT算法的特点,给出了适合硬件实现的实时图像压缩方案.然后选取高端FPGA作为硬件处理平台,对图像压缩的小波变换、小波系数编码及其小波变换的边界处理和有限字长效应等关键技术进行了研究,提出了适合于FPGA的(5,3)小波变换的快速实现方法及其小波系数的编码方法.最后,利用FPGA对图像进行了压缩.该设计方案整合标志位图思想和并行SPIHT算法结构的优势,充分利用了FPGA内部的丰富资源.实验结果表明,该方案以其低计算复杂度、低内存需求量和高实时处理速度等特点成为实时压缩算法硬件实现的优选方案.

小麦puroindoline b-2 基因变异与产量相关性状的分析

puroindoline b-2(Pinb-2)是近期发现的一组与puoindoline b基因高度相似的基因。Pinb-2基因在普通小麦B基因组中存在多种变异类型,软质麦中不同变异类型间籽粒硬度存在着显著差异。在此基础上进一步分析普通小麦B基因组中的Pinb-2基因等位变异与产量相关性状以及旗叶大小的关系,并利用重组近交系(F8)群体进行染色体定位。结果表明,4种不同变异类型的材料中,拥有Pinb-2v3b类型的小麦品种千粒重、籽粒直径、穗粒数、穗粒重和单株粒重均最高,拥有Pinb-2v3b类型的小麦品种产量相关性状可能优于其他3种类型。另外,拥有Pinb-2v3a类型的小麦品种旗叶宽度、旗叶长度和旗叶面积均高于其他3种类型。采用SSR标记定位结果表明,Pinb-2v2和Pinb-2v3互为一对等位基因,位于7B染色体的长臂上,与标记Barc315连锁。这一结果为进一步研究Pinb-2基因的分子遗传基础和小麦育种提供了依据。

一种易于硬件实现的小波图像压缩算法仿真

SPIHT算法是压缩效率很高的静止图像压缩编码算法,但需要使用三个集合链表来存储已编码信息,内存需求大及难于硬件实现。据此,提出一种改进的易于硬件实现的小波图像压缩算法。该算法引入了线性索引技术和LZC算法标志位图,采用了类似于SPIHT算法的扫描顺序,将待编码流按不同种类进行算术编码。仿真实验结果表明,该算法的峰值信噪比优于LZC算法,略低于SPIHT算法,但对内存需求仅为SPIHT算法的二十分之一,易于硬件实现。

水稻矮化剑叶卷曲突变体dcfl1的鉴定与基因精细定位

【目的】对一个水稻矮化剑叶卷曲突变体进行鉴定与基因定位,为水稻等禾谷类作物剑叶形态发育及分子改良奠定基础。【方法】在籼型水稻恢复系缙恢10号的甲基磺酸乙酯(EMS)突变库中筛选到一个隐性矮化剑叶卷曲突变体,命名为dcfl1(dwarf and curled flag leaf 1)。田间小区种植,全生育期内观察dcfl1和野生型的株型变化。苗期利用扫描电镜观察叶鞘内表皮细胞大小;孕穗期和抽穗期利用石蜡切片观察剑叶基部形态;开花期测定剑叶、倒2叶和倒3叶的叶绿素含量;成熟期考查株高、有效穗数、穗实粒数、结实率和千粒重等主要农艺性状。配制西农1A/dcfl1杂交组合,利用F1和F2群体进行遗传分析,并利用F2隐性群体进行基因定位。【结果】生育期内,突变体dcfl1都表现出矮化性状。dcfl1叶鞘内表皮细胞长度明显比野生型要短,达到了极显著水平。与野生型相比,穗长、倒1节间和倒2节间均显著变短,倒3节间和倒4节间无显著变化。抽穗期dcfl1剑叶的叶片和叶鞘连接处硬化,剑叶基部展开受阻,半边叶片向内卷曲,剑叶上部和中部正常,其他叶片也正常。农艺性状调查发现,dcfl1的有效穗数为14.24,极显著高于野生型的11.62,穗粒数、实粒数、结实率和千粒重等则无显著变化。此外,dcfl1的叶色略深,剑叶、倒2叶和倒3叶的叶绿素a含量均极显著高于野生型,类胡萝卜素含量也略有升高,但仅剑叶达到极显著差异水平,叶绿素b的含量则无显著变化。西农1A/dcfl1的F1群体中,株高和剑叶表型与野生型一致。F2群体中分离出正常和突变两种表型,突变表型与dcfl1类似,植株株高变矮,剑叶基部特异卷曲,说明矮化和剑叶基部特异卷曲是一对共分离性状。且两种表型分离比符合3﹕1,表明dcfl1突变型受1对隐性核基因控制。利用620株F2隐性单株,最终将DCFL1精细定位在第3染色体短臂In Del标记Ind03-11和Ind03-6之间78 kb的物理范围内,包含15个注释基因,为DCFL1的克隆和水稻剑叶形态发育机理研究奠定了基础。【结论】dcfl1是一个水稻矮化剑叶基部特异卷曲突变体,基因精细定位在第3染色体78 kb的物理范围内。

小麦旗叶早衰性状的QTL定位

为小麦旗叶早衰性状的精细定位和基因克隆奠定基础,该试验以普通小麦(Triticum aestivum L.)‘宁春4号’和‘宁春27号’杂交得到的128个F10代RIL群体为研究材料,利用307对多态性SSR标记对小麦旗叶早衰性状进行了QTL定位,并通过构建整合图谱的方法进行了标记加密。结果表明,共检测到1个控制旗叶早衰性状的加性QTL,位于2A染色体长臂的gwm526和gwm382标记区间内,可解释49.88%的表型变异。经遗传图谱整合后发现,gwm526和gwm382标记之间存在124个SNP标记。

利用重测序的水稻染色体片段代换系群体定位剑叶形态QTL

剑叶形态性状(剑叶长、剑叶宽和剑叶面积)是水稻理想株型育种的重要目标性状之一。发掘新的控制水稻剑叶形态性状的基因资源,准确鉴定和定位水稻剑叶形态性状QTL,对开展水稻剑叶形态性状分子生物学研究和理想株型分子育种都具有重要意义。以通过高通量测序而准确获知代换片段位置及长度的一套用籼稻品种9311为受体、粳稻品种日本晴为供体构建的,包括128个染色体片段代换系群体为材料,对剑叶形态性状及其与主穗颖花之间的相关性进行分析,结果表明剑叶面积与剑叶长、宽呈极显著正相关,主穗颖花数与剑叶长、剑叶面积呈极显著正相关。利用多元回归分析方法,结合Bin-map,共鉴定出与水稻剑叶长、宽和面积相关的QTL分别为4、4和6个,贡献率介于4.08%～60.40%。上述QTL的准确定位,为进一步精细定位及克隆相应QTL以及开展水稻剑叶形态性状分子育种奠定了基础。

一种多阈值的快速小波零块图像编码方法

提出一种结合多阈值的快速小波零块图像编码方法.采用小波零块图像编码方法的子带形式,引入多阈值思想,利用最大值集合检查每个子带的重要性,提出只扫描有重要系数的子带,可减少小波零块图像编码的搜索冗余性.且用分散存储不重要集合的方法,代替小波零块图像编码算法中的一个大链表集中存储,避免了大链表的排序,减少了编码时间,提高了编码效率.并用标志位图的形式存储重要系数,减少小波零块图像编码的内存占用及编码时间.实验证明本算法有效.

一种改进的基于零树编码的小波压缩图像算法

在SPIHT算法的基础上,提出一种改进的基于零树编码的小波压缩图像编码算法。基本思想是综合了FrederickW.Wheeler和WilliamA.Pearlman提出的线性索引技术及LZC采用的标志位图,采用了与SPIHT类似的扫描顺序,与SPIHT不同的是,本文算法不用列表,硬件实现非常容易。最后经实验证明,本文算法的峰值信噪比仅比SPIHT算法略低,而对内存空间的要求则大大减少,因此在几乎没有降低恢复图像质量的前提下,使零树编码算法的硬件实现成为可能。

硬盘保护卡的软硬件设计

本文从软、硬件两方面阐述了目前流行的硬盘保护卡的设计原理，剖析了软件方面的关键技术。

基于几何建模的旗帜飘动模拟研究与实现

为了增强虚拟现实系统的沉浸感,常常需要在虚拟场景中模拟各种自然现象或者一些特定的物理模型,旗帜模拟属于虚拟现实技术模拟中的一个分支。因此,研究虚拟现实系统中旗帜模拟对于虚拟现实技术的发展具有一定的意义。为了真实地模拟旗帜在风力作用下飘动的动态效果,提出了一种基于几何建模方式快速构建旗帜表面的方法。该方法利用正弦/指数函数模型快速构造旗帜表面网格,将旗面网格进行分区,然后采用不同的刷新频率控制旗面运动速度,呈现出风力作用下旗帜表面运动模拟效果,最后通过纹理映射、色彩融合以及光照技术渲染出最终效果。实验结果表明,基于几何建模方式实现旗帜模拟具有实现简单,内存消耗小等优点,可以实现富有动感且视觉逼真的旗帜连续抖动效果。

水稻剑叶蛋白质的双向电泳分析

以三系杂交稻不育系武金4A,保持系武金4B剑叶为材料,利用双向电泳技术,获得了孕穗期剑叶蛋白质双向电泳图谱。经考马斯亮兰染色,可辨别出蛋白质斑点数450个左右；经银染复染后,可辨别出约800个左右蛋白质点。蛋白质相对分子量约在14.0kDa～94.0kDa范围内,主要分布在14.0kDa～67.0kDa之间；等电点(pIs)约在3.5～9.5范围内,主要分布在5.0～7.0之间。

水稻剑叶角度qFla-8-2位点的精细定位

为更好地理解水稻大剑叶角的分子遗传机制,对已初定位的控制剑叶角度的qFla-8进行精细定位和候选基因预测。利用以863B为受体亲本、A7444为供体亲本衍生的BC3F3群体中仅在目标基因区段杂合的172个单株自交构建的次级分离群体,对qFla-8所在的RM6215-RM8265区间9个SSR标记的基因型进行鉴定,结合表型数据进一步缩短qFla-8所在染色体区段。结果发现qFla-8位点所在染色体区段存在两个紧密连锁的位点qFla-8-1和qFla-8-2。其中,qFla-8-1位于RM6215和RM3153之间,可解释22.33%的表型变异;qFla-8-2位于RM1309和RM3491之间,可解释23.81%的表型变异。进一步对加性效应较大的qFla-8-2精细定位,通过开发插入缺失(InDel)分子标记,将qFla-8-2位点限定于InDel标记Z7和SSR标记RM23071之间,该区间的物理距离为67 kb。该区段包含3个预测基因Os08g0408200,Os08g0408300和Os08g0408500,分别编码功能类似GAMYB的WD40结构域蛋白、假定蛋白以及类APETALA2蛋白。

无损压缩算法LZW前缀编码优化及应用

利用LZW算法进行数据压缩,当字典长度为l时,前缀在区间[0,l-1]中,因而只能通过「Ibl」bit对前缀进行编码,使区间[l,2^(「Ibl」)-1]内的数据不能被充分利用,造成冗余现象。针对该问题,提出一种前缀映射编码的改进压缩算法。对满足条件的前缀不直接编码输出,而是将其映射到区间[l,2^(「Ibl」)-1],此时编码位数并未减少但却隐含一个标志位信息,标志下一个前缀编码用更少的比特位来编码。与原LZW算法相比,改进算法不增加计算量和存储空间,并且通用性好。英文文本数据压缩仿真和残差数据压缩应用结果均验证了该算法的有效性。

常旗曲率的单连通完备Finsler流形

研究了常旗曲率（ｋ≤０）的单连通完备Ｆｉｎｓｌｅｒ流形在拟等距映射下的存在唯一性。