皮南杂交牛H1至H4代数量性状遗传分析及优种筛选

为了改良皮南杂交牛的种质性能,选择2000—2020年20年间出生的H1(横交固定一代)至H4代14030头牛进行选种育种培养,观察体重、体尺、外貌评分等36个个体表型性状指标,记录每头牛上三代亲缘关系;对获得数据经整理和检验后,进行选择指数(CBI)计算,对不同性别、不同分类(核心牛群和良种牛群)的群体进行正态分布概率遗传参数分析和判别分析筛选。结果:从H3代的核心母牛群和公牛群中筛选出28头各指标综合表现好的种子公牛和母牛,从H4代的核心母牛群和公牛群中筛选出56头各指标综合表现好的种子公牛和母牛;CBI指数大于116.40的有100头;核心公牛的表型值比核心母牛的表型值高,但是核心母牛的遗传力、选择系数R比核心公牛的大;同类型的牛群其一代比一代的遗传力大,核心牛群的遗传力均值在0.4~0.5;从H3和H4代核心牛群中选出的优秀种牛群,H4代选择系数R比H3代大。本研究结果对选种育种具有重要参考价值和指导意义,选择系数R值增大说明所选的优秀种牛群下一代比本代在多个观察表型性状指标上可能有较大改善;本研究提出的群体正态分布概率遗传参数分析法和判别分析法,在理论和实际效果方面都具有重要意义。

一种农杆菌介导的糜子高效遗传转化方法

糜子(Panicum miliaceum L.)是我国传统的粮食作物,截至目前,针对糜子遗传转化方法的研究仍较少,本研究旨在建立农杆菌介导的糜子高效遗传转化方法。以糜子品种冀黍5号的成熟种子为外植体,在CIM和MSD诱导培养基上分别诱导糜子的胚性愈伤,以其作为转化受体材料,用含植物表达载体的农杆菌侵染60min并共培养6d,转接至含0.025g/L潮霉素的筛选培养基上筛选出抗性愈伤,接着在含0.015g/L潮霉素的分化培养基上分化,最后在含0.015g/L潮霉素的生根培养基上生根成苗,用载体特异性引物对再生植株进行PCR检测,鉴定其是否为阳性转基因植株。根据多个批次的转化实验统计糜子的抗性再生植株的筛选效率和转化效率。结果表明:CIM和MSD诱导培养基均能诱导出糜子胚性愈伤,但CIM培养基诱导的糜子胚性愈伤效果更好;糜子胚性愈伤在被农杆菌侵染及与农杆菌共培养后,经在含潮霉素的培养基上筛选、分化和生根后获得多株抗性再生糜子植株,3次试验获得的糜子抗性再生植株的PCR鉴定阳性率为100%,平均转化效率为30%以上。本研究成功建立了农杆菌介导的糜子遗传转化方法,操作简单,转化效率高,成本低廉,且转化不受季节限制,能规模化开展,为糜子的遗传改良提供有效的技术手段。

基于胚珠诱导培育的非洲菊双单倍体花序遗传表现

以非洲菊品种及其胚珠诱导培育的双单倍体为试验材料,采用田间完全随机排列方法,对开花植株的花色、花序类型和花心颜色进行观测,解析非洲菊的花序遗传表现,以期为非洲菊定向育种的亲本选择提供参考依据。结果表明:非洲菊的花色和花心表现为偏母性遗传趋势,其中红色品种的后代双单倍体植株花色和母本植株一致的概率达95%以上,花心颜色与母本植株一致的概率达55%以上;单瓣品种后代双单倍体植株的花序类型偏母性遗传倾向明显,和母本植株一致的概率达90%以上;重瓣和半重瓣品种后代双单倍体植株的花序类型未表现出明显的偏母性遗传倾向,和母本植株一致的概率不到35%。

青藏高原隆升与环境变化驱动鸟类的遗传分化与物种形成

作为世界上海拔最高、面积最大的高原,青藏高原独特的地理和气候条件对生物多样性产生了深远的影响。本文结合青藏高原地质、气候变化的背景综述了高原鸟类物种形成模式和遗传多样性特征。首先,青藏高原的隆升对鸟类产生了显著的隔离效应,推动与周边近缘物种的遗传分化;其次,青藏高原的隆升为鸟类提供了新的栖息地,促进了物种分化;再次,高原与邻近地区鸟类的区系交流,促进了物种的迁入、形成与扩散;最后,更新世冰期循环引起的环境变导致了鸟类的冰后期扩张和第二次接触,对鸟类的遗传分化产生了重要的影响。近期,多组学方法也日益广泛的应用在青藏高原鸟类生态适应演化研究中。未来的研究应更多关注地质、气候等因素在物种分化中的作用机制,加强多组学方法的应用,关注高原物种适应的生态学机制。青藏高原作为生物多样性保护的重要区域,在全球变化背景下,需要采取有效的保护措施以维护其生态系统的稳定性和可持续性。

基于海洋环境电磁资料的节点约束遗传算法反演流速剖面

海水运动切割地磁场产生的感应电磁场,是海洋环境电磁场的重要组成部分。为了丰富海洋动力环境参数求取方法,并进一步验证实际海洋环境电磁场观测结果的可靠性,本文以模拟磁场与实测磁场的差值构建目标函数,提出基于垂向阵列节点观测值约束遗传算法实现由海水运动感应电磁场反演流速剖面的方法。根据南海实际流速观测资料构建海水运动模型,反演测试结果表明,节点约束下的反演流速与模型流速有较高的相关性和较好的抗噪性能。对南海实测海洋环境电磁资料的反演结果表明,反演流速剖面与ADCP观测资料在总体变化趋势和细节刻画方面均表现出较好的一致性,验证了该反演方法具有较好的实际应用价值。

改进遗传算法支持下的计算机网络通信数据加密方法研究

为提升计算机网络通信中数据加密的效率,本研究采用改进的遗传算法进行加密算法的设计,以选择算子、交叉算子、变异算子的改进为核心,通过优化遗传算法的关键步骤,提升其在数据加密中的应用效果。研究设计了一种基于改进遗传算法的计算机网络通信数据加密方法,并进行了实验分析。结果表明,改进后算法在加密速度、安全性方面均优于传统遗传算法,具有较好的实际应用前景与适用性。

细胞遗传学探究性实验的研究与实践

细胞遗传学实验是植物生产类专业必修内容,传统的教学方式以验证为主,很难激发学生实践能动性和对专业的认可度。针对验证性实验的局限性,将验证性实验设计为探索性实验,课堂内外与网络教学相结合,让学生当“科学家”,全程参与实验过程。重视学生个性发展和体验感,切实让学生成为实验的主导者,激发了学生的学习动力和专业兴趣,明显提升了学生的创新能力,取得了良好的教学效果。

改进遗传算法应用于地震场景下无人机路径规划研究

为提高中强震灾害地区的救援效率,对传统路径规划模型进行了改进。传统模型在最大路程限制下优化覆盖人数,但无法均衡路程与覆盖人数,通过引入权重与均衡系数解决此问题并构建了加权路径优化模型。模型以生成路径最短、权重最大为目标,采用多无人机、单起降点的调度方法。为改善传统遗传算法的收敛性及对局部解空间的搜索能力,引入2-opt局部搜索算法、权重修复机制、以种群多样性指标动态调整算法的变异率和交叉率等策略,并对模型进行求解。结果表明,在多种运行场景下,该模型生成路径更加优越,算法与传统遗传算法、粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法、A^(*)算法相比,可得到救援效率更高的飞行路径。

非遗高平刺绣在现代家纺设计中的传承与创新应用

山西高平刺绣作为中国非物质文化遗产,不仅历史悠久,而且具有深厚的文化底蕴和独特的艺术魅力。随着时代的变迁,如何在现代设计中实现高平刺绣的有效传承与创新,成为一项重要课题。分析高平刺绣的历史起源、发展现状及艺术特征,并结合技艺传承、材料创新、民俗符号的当代转译及数字化技术的运用,提出了高平刺绣在现代家纺设计中的传承与创新路径。同时,结合具体的设计实践,展示了高平刺绣在现代家纺产品中的应用可行性,凸显其艺术价值与市场潜力,为高平刺绣在现代设计中的创新应用提供有力的理论支撑与实践支持。

基于遗传算法的车辆纵向跟随模糊PID控制

为提高智能车辆纵向跟随控制的精确性和稳定性,基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)设计智能车辆纵向跟随模糊控制系统。设计驱动和制动切换规则,根据期望速度计算期望加速度,实现驱动/制动的切换控制;提出在比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制器的基础上引入模糊控制(Fuzzy Control,FC)的方法,在线整定PID参数;考虑到模糊控制的隶属函数由专家经验获取的局限性,使用遗传算法对其进行优化。通过CarSim/Simlink建立仿真模型,对匀速行驶和变速行驶两种工况下车辆行驶状态进行分析,结果表明,优化后控制器能更快地稳定跟随前车行驶,智能车辆纵向跟随模糊控制系统具有良好的实用性,能提高车辆的驾乘舒适性。

结合0.1K前景和16K背景芯片快速解析小麦新品系的基因组结构和重要性状遗传基础

为探索并建立基于小麦0.1K前景和16K背景芯片快速解析基因组结构和重要性状遗传基础的方法,对小麦新品系西农302及其亲本西农865和百农矮抗58分别进行苗期分小种和田间成株期抗病性鉴定,分析西农302及其亲本的抗条锈病特征,并利用小麦16K背景芯片对西农302及其亲本进行基因分型,根据亲本间16K芯片基因型的差异SNP位点,分别统计西农302来自双亲的基因组区段,确定西农302的基因组结构;利用小麦0.1K前景芯片对西农302及其亲本进行基因分型,确定西农302所含有的抗条锈病性基因/QTL位点,明确西农302的抗条锈病遗传基础,同时分析西农302所含有的其他重要性状相关优异等位基因/QTL。结果表明,西农302在苗期对中国流行的条锈病生理小种CYR32和CYR34均表现出微弱的抗性(IT=6),但在田间条件下表现出高水平成株期抗条锈性(IT=1,DS<5);西农865和百农矮抗58对西农302的遗传贡献率分别为64.28%和30.22%;西农302聚合了双亲的多个优异基因/QTL位点,同时含有多抗基因Lr27/Yr30/Sr2/Pbc1及其上位性互作基因YrFDC12/PbcFDC12、抗条锈病位点QYrak58.nwafu-7BL和QYrqin.nwafu-2AL、抗赤霉病位点QFhb.hbaas-5AS和QFhb.hbaas-5AL、矮秆基因Rht-2、Rht-8和QPht/Sl.cau-2D.1以及千粒重位点QGl-4A等重要性状相关基因/QTL。这说明0.1K前景选择和16K背景选择SNP芯片可以应用于小麦新品种(系)的基因组结构和重要性状遗传基础的解析;西农865和百农矮抗58对西农302的遗传贡献率存在显著差异,西农865的遗传贡献率约为百农矮抗58的2倍;西农302聚合了双亲的抗条锈病、抗赤霉病、矮秆和千粒重等多个重要性状相关优异基因/QTL。

基于世界家马群体遗传结构构建藏马特异性遗传标签

[目的]基于对世界家马群体结构和遗传多样性的分析,建立藏马特异性遗传标签,为藏马的鉴定提供理论基础。[方法]利用世界范围内47个品种共404匹马的基因组重测序数据,基于全基因组范围的单核苷酸多态性(SNP)位点进行群体结构和遗传多样性分析,并构建藏马特异性遗传标签。[结果]全基因组重测序共获得了8 917 800个高质量的SNPs;世界家马群体结构分析结果显示,设特兰矮马与其他群体之间存在显著的祖先遗传差异;群体遗传多样性分析结果表明,中东、欧美的家马以及其他亚洲地区家马经历强烈的选育压力后遗传多样性下降,而中国家马保持了良好的遗传多样性;构建的包含110个SNPs位点的藏马特异性标签能够有效区分藏马与世界范围内的其他家马,识别准确率达到100%。[结论]世界家马群体结构复杂,西方马群体具有更为相似的遗传背景和较低的遗传多样性,而中国家马拥有较高的遗传多样性,具有更大的选育潜力。本研究构建的藏马特异性遗传标签为世界范围内藏马品种的鉴定提供了理论依据,同时也为中国地方马的保护和开发提供了新的技术支持。

欧李‘农大7号’和‘DS-1’杂交F1代果实性状的遗传变异分析

[目的]探究欧李杂交后代果实主要品质性状的遗传变异规律,筛选低酸低涩优良株系。[方法]创制了‘农大7号’和‘DS-1’正交和反交群体,测定了F1代果实可滴定酸、可溶性固形物、单宁、单果重、果实硬度等品质性状指标,进行遗传变异分析。采用赋值法将果实性状各指标进行量化,进行聚类分析。[结果]杂交后代可溶性固形物、可滴定酸、单宁、单果重、果形指数、果实硬度等均存在较大程度的分离。杂交后代果实可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、单宁整体表现为偏高亲遗传倾向,果形指数表现为趋中偏低的遗传倾向,单果重表现为偏低亲遗传的倾向,果实硬度表现为明显的趋中遗传倾向。‘DS-1’ב农大7号’后代固酸比、可滴定酸、单宁、单果重、果实硬度变异系数分别为26.71%、27.03%、32.35%、32.32%、20.83%,分离较为广泛,选择潜力较大。正交和反交后代可溶性固形物变异系数分别为13.15%、16.34%,选择潜力较小。杂交后代果实硬度、可溶性固形物、可滴定酸、单宁优势率均为正值,具有一定的杂种优势。[结论]杂交后代果实酸度和涩度表现为明显的母性遗传特性,低酸亲本作为母本,后代更容易筛选出鲜食品质优良的变异单株。通过组间连接法进行聚类分析,从‘DS-1’ב农大7号’后代中筛选出7个低酸低涩优良株系。

基于Smith预估和遗传算法的低温场神经网络控制

低温度场广泛存在于生物医疗、低温加工等过程中,热传导和传质等导致系统存在滞后特性。针对低温度场调控系统中时滞特性导致的系统超调、振荡等问题,在Smith预估结合PID控制基础上,引入了BP神经网络,实现了控制器增益的自适应调整。针对传统神经网络学习算法增益调整速度慢、结果不稳定等问题,在充分考虑系统的动态模型下,提出了基于遗传算法的神经网络权值优化方法,实现了控制器增益的快速稳定调整。系统仿真结果表明,较PID-Smith控制、NNPID-Smith控制等,在低温度场时滞系统调控中超调较小,调整时间短,有效改善了低温度场调控过程中的系统稳定性。

基于花器官特征的三十八份多花黄精种质资源遗传多样性分析

以38份不同来源的多花黄精种质资源花器官为试材,采用变异分析、Shannon-Weaver多样性指数分析、相关性分析和聚类分析等方法,研究了不同种质资源多花黄精的花器官多样性,以期为多花黄精种质资源的创新和优良品种的筛选提供参考依据。结果表明:38份不同种源多花黄精种质资源花器官具有丰富的遗传多样性,9个花器官农艺性状的平均变异系数为10.16%,平均Shannon-Weaver多样性指数为2.042。部分性状存在极显著或显著相关性,其中花长与5个性状呈现极显著正相关性,与1个性状呈现显著相关性,说明花器官各项农艺性状的增加具有一致性;在欧氏距离为6时,38份多花黄精种质资源花器官可分为三大类,第一大类种源的花器官大小适中,且具有较大的子房;第二大类种源表现为花器官整体较大,花直径较大同时具有较大的花瓣;第三大类种源花器官各项性状均小于其他2类。

基于改进遗传算法的2型糖尿病中医药有效处方推荐方法研究

目的改进遗传算法创新推荐度模型,以2型糖尿病(T2DM)电子病历数据为基础进行核心处方挖掘及有效处方推荐。方法基于真实世界电子病历数据,构建T2DM患者有效处方集及不同证型原始处方集数据库;对遗传算法进行改进,优化适应度函数的构建,使提取出的核心有效处方朝着有效处方集的方向进化;基于核心有效处方与原始处方集的相似度关系,创新推荐度模型,通过遍历不同证型原始处方集进行处方推荐度挖掘。结果共使用有效诊疗标准的处方17712条,提取的核心有效处方中包含中药37种;最终挖掘出满足“推荐度≥85%”的处方26条,最大推荐度为97.26%。结论研究改进遗传算法提高了对中药处方集的特征提取和全局搜索能力,并通过提出新的推荐度模型进行临床处方决策推荐,提高了电子病历数据的利用率。

基于填充测序数据的荣昌猪群体遗传结构和选择信号分析

旨在基于填充序列数据,通过选择信号分析挖掘荣昌猪重要经济性状相关的候选基因,探究其在人工和自然选择过程中的受选择情况。本研究选取591头荣昌猪进行猪50K基因分型,随机选取其中120头进行全基因组测序,以全基因组重测序数据为填充参考模板对50K基因数据进行填充,基于填充序列数据开展遗传结构、Tajima’D和CLR分析。基因型填充后,基因型填充正确率为0.942,质控后保留了8 823 367个高质量SNPs(填充正确率为1.00)。遗传结构分析显示,荣昌猪群体不存在明显的群体分层,且绝大部分个体间遗传距离>0.1,分子亲缘系数<0.1。CLR检验筛选到226个潜在受选择区域,基因注释发现与繁殖、生长、胴体等性状相关的候选基因(CDK9、SLC2A8、IGF1R、GSK3B等基因)。利用Tajima’D检验检测到225个潜在受选择区域,基因注释发现与毛长度(CFAP299)、毛色或耳聋(MITF、ZNF532)、脂肪沉积(GSK3B)、繁殖(FOXP1)等性状相关的基因。进一步整合不同方法分析结果,发现11个相同的潜在受选择区域和123个候选基因,包括MITF、ZNF532、GSK3B等与耳聋和白化病、繁殖等经济性状相关的基因,并且发现1条显著的GO条目和KEGG通路(P<0.05)与黑色素生成、视觉发育等通路相关。本研究根据富集分析结果和基因分子生物学功能,筛选出MITF、ZNF532、GSK3B、FOXP1、SLC2A8、CDK9、IGF1R、TBC1D4等8个重要候选基因可能参与调控荣昌猪毛色、耳聋、脂肪沉积、繁殖性能、生长性能等经济性状相关。该结果从全基因组水平探究了荣昌猪的遗传结构和选择信号特征,筛选出的重要候选基因为后续荣昌猪保种育种和特色性状的遗传机制解析提供了重要的理论参考。

基于SSR标记的126份甜瓜种质遗传多样性分析

以126份甜瓜种质为试材,对其苗期子叶大小性状进行测定,并依据此对甜瓜种质资源进行聚类分析,利用50个SSR分子标记对126份甜瓜种质进行评价,分析其遗传多样性,旨在为该126份甜瓜种质的有效利用提供参考。结果表明:不同甜瓜种质的子叶长和子叶宽均存在明显差异,且子叶长与子叶宽间呈正相关关系;基于各甜瓜种质的子叶长与子叶宽数据,可将91份种质聚类为三类,即大子叶甜瓜种质、小子叶甜瓜种质和子叶大小中等的甜瓜种质;50个多态性SSR分子标记在126份种质中平均检测出2.1个有效等位位点,变幅为1.18~4.11,Shannon-Weaver指数平均为0.80,变幅为0.33~1.50;基于50个SSR分子标记的基因型鉴定结果,126份甜瓜种质可聚类为四类,表明分子标记相较形态指标在种质资源评价中具有更高的精确性;由子叶大小和50个SSR分子标记的评价结果可见,本研究中126份甜瓜种质的遗传多样性较为丰富。

辣椒株高与主茎长的遗传分析

为探究辣椒株高与主茎长的遗传规律,以辣椒矮杆材料C152为母本,高杆材料A37为父本,构建P 1、P 2、F 1和F 2四世代遗传群体,采用植物数量性状“主基因+多基因”混合遗传模型分析法对株高和主茎长进行多世代联合分析。结果表明:辣椒株高遗传受两对加性主基因+加性-显性多基因控制,第1对主基因加性效应值为32.8038,第2对主基因加性效应值为19.6535,主基因遗传率为91.83%;辣椒主茎长遗传受两对等显性主基因+加性-显性多基因控制,主基因加性效应值为-4.0524,遗传率为55.69%。

基于遗传算法的氨燃料活塞轨迹燃烧优化控制

利用基于重复控制的主动控制器“虚拟曲轴”,在自由活塞发动机中实现了同一压缩比下的不同活塞轨迹运行特征(以参数Ω表征,为生成轨迹的椭圆的短轴与长轴之比),并从指示热效率、峰值压力位置、着火延迟和氮氧化物排放等特征的分析中,获得了参数Ω表征的最优活塞轨迹.以此轨迹作为进一步优化的初始条件,基于遗传算法,以指示热效率为优化目标,对活塞轨迹进行了全局寻优设计.研究结果表明:活塞运动轨迹的变化会影响氨的均质压燃过程.经过寻优设计得出的最优轨迹相较于传统内燃机能够提升3.35%的指示热效率,并减小了42.93%的着火延迟时间.