水稻矮化并花发育异常突变体dwarf and deformed flower 2(ddf2)的基因定位与候选基因分析

【目的】对一个同时导致营养和生殖器官发育异常的水稻突变体进行表型鉴定、基因定位和候选基因分析,为下一步的基因克隆与功能分析奠定基础。【方法】在水稻籼型恢复系602组织培养后代中,发现一个矮化并花发育异常突变体dwarf and deformed flower 2(ddf2)。抽穗期,以野生型为对照,对ddf2株高、主穗长、节间和功能叶的长宽等性状进行统计分析;同时利用冷冻切片等技术对茎、叶和花器官进行详细的形态和组织学分析。分别以西农1A和中花11为母本,以DDF2/ddf2杂合株系为父本构建2个F2群体进行遗传分析和基因定位,并对候选基因进行实时荧光定量PCR(real-time PCR)分析。【结果】相较于野生型,突变体各节间的长和茎粗均极显著降低,叶片极显著变短、变窄,同时花序也极显著变短。组织细胞学分析发现,突变体大叶脉数目和相邻2个大叶脉之间的小叶脉数都没有明显的变化,但相邻2个大叶脉之间的宽度明显减小,进一步比较2个小叶脉之间的叶肉细胞,发现在突变体中细胞数目和尺寸均显著降低;突变体茎秆维管束的数目与野生型相比没有明显的变化,但统计发现2个大维管束之间基本组织细胞的数量和细胞的大小都显著小于野生型,表明ddf2突变体茎、叶细胞分裂和膨胀都受到了抑制;此外,ddf2突变体的花器官特征发育受到了严重干扰:第一轮外稃顶部弯曲、内稃不同程度退化,第三轮雄蕊器官严重退化,部分甚至转化为雌蕊状器官,另外部分ddf2小穗的护颖过度发育,转变成稃片状,一些小穗还表现分生组织确定性的丢失,发育出2个以上的小花。遗传分析表明该突变性状受1对隐性基因控制。利用中花11/ddf2的1 024株F2分离群体,最终将DDF2精细定位在第11染色体短臂近着丝粒位置处,位于insertion/deletion(in/del)标记S-11和S-14之间,遗传距离分别为0.049和0.098c M,物理距离为90.295 kb,并与标记S-24共分离。分析定位区间的基因,发现共有MSU注释基因12个,其中一个编码Sec3_C蛋白的LOC_Os11g17600内部包含共分离标记S-24,进一步对该基因进行表达分析,发现该基因在突变体的叶、茎和穗中都表现出明显的下调,初步将LOC_Os11g17600作为DDF2候选基因。【结论】DDF2是一个同时控制水稻茎/叶和花器官发育的新基因。

DDF2基因克隆及植物表达载体构建

采用CTAB法提取拟南芥叶片总DNA,根据已报道的DDF2基因序列设计并合成1对特异引物,通过PCR扩增得到1条约550bp的特异片段,把该片段连接到pGEM-TEasyVector上进行测序,结果表明:该基因编码区全长546bp,为开放阅读框,共编码氨基酸181个,与报道序列完全一致。并构建了以CaMV35S为启动子的植物表达载体pBI121-DDF2,采用冻融法将其转入根癌农杆菌,为后期该基因遗传转化花卉,改良花卉品质,并提高其抗逆性打下了一定的基础。

大柳塔煤矿五盘区5-2煤层DDF2断层特征

大柳塔煤矿五盘区5-2煤层在三维地震资料解释中发现存在一条影响较大、伸展较远的断层(DDF2断层)横切5-2煤层。综合研究表明,DDF2断层为走向为东南—西北方向(111°~291°)、倾向为西南方向(201°)的高角度正断层。该断层为坳陷盆地形成后控制部分煤层沉积:在D306钻孔和D307钻孔所在区域形成时间较早,形成于5-2煤层沉积之后,结束于4-3煤层形成之后,控制5-2煤与4-3煤之间的地层沉积,为同沉积断层;该断层在D304钻孔和D305钻孔所在区域形成时间较晚,形成于4-2煤层沉积之后,结束于3-1煤层形成之后,局部控制4-2煤层与3-1煤层之间沉积,为准同生沉积断层。DDF2断层形成于东南方向,逐渐向西北方向迁移、加剧到最后尖灭。

基于DDF2的RTS平滑方法在机载分布式POS中的应用

机载分布式POS是一种基于惯性/卫星组合技术的柔性基线、多节点、高精度时空测量系统,是多任务航空遥感载荷高精度成像的关键装置。为了解决机载分布式POS因柔性基线效应导致的大失准角非线性问题,提出了将基于二阶插值微分滤波(Second-order Divided Difference Fil-ter,DDF2)的(RTS Rauch Tung Striebel,RTS)平滑方法应用于机载分布式POS。首先,针对机载分布式POS的大失准角非线性问题,建立了非线性系统状态模型和量测模型。其次,基于DDF2提出了分布式POS传递对准RTS平滑估计方法,以获取更高精度的运动参数。最后,通过半物理车载实验验证了相比传统方法,此方法的航向测量误差由0.0060°降至0.0041°,精度提高了31.67%。

空间非合作机动目标跟踪相对导航方法研究

就基于雷达测量的空间非合作机动目标跟踪相对导航问题进行了研究,提出了一套既能够处理测量粗差,又能使滤波器在存在未知输入情况下快速收敛的相对导航算法。本文将强跟踪滤波器的思想引入到二阶分离插值滤波算法(DDF2),设计DDF2-STF滤波器;另外,本文将DDF2与Huber滤波算法相结合,设计DDF2-Huber滤波器;最后,本文设计了相应的滤波器切换准则,根据不同情况选用DDF2-Huber和DDF2-STF滤波器,从而得到一套完整的相对导航算法。数学仿真证实了所提出相对导航算法的有效性。本文的研究成果为工程设计提供了理论参考。

基于组合导航的月面起飞自主对准技术

针对载人登月返回任务中月面起飞过程中的自主对准问题,采用星间链路、天文观测以及惯性测量的组合方法,进行非线性状态估计(二阶分离插值滤波—DDF2算法)以获得高精度着陆器的位置,并利用获得的位置信息对惯性导航进行修正,以消除惯性导航过程中产生的积累误差。仿真结果表明,该组合导航方法能够提供高精度的自主定位,为月面起飞提供可靠性保障。