基于作物种质资源的优异等位基因挖掘：进展与展望

作物种质资源中蕴含着大量优异等位基因,如何鉴定并将这些变异应用于作物遗传改良是种质资源研究的中心任务之一。等位基因挖掘对种质资源遗传多样性分析、作物起源与演化研究、重要性状形成的分子基础阐释、种质创新与作物育种具有重要意义,也是作物分子设计育种的基石。因此,未来需要进一步研发更加高效的等位基因挖掘策略与技术方法,加速优异等位基因的发现及其在作物遗传改良中的应用。本文重点评述了等位基因发掘的主要策略与技术途径,提出了今后的重点任务与发展方向。     

植物抗冻基因工程研究进展

提高作物的抗冻性对于提高作物产量有着非常重要的意义。目前,对冷诱导基因、CBF、ICE、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和酶基因、脯氨酸基因、SOD基因与抗冻的关系进行了广泛的研究,研究表明对这些抗冻相关基因进行转基因,可以提高植物的抗冻性。而一些抗冻基因应用到作物上,也可以提高作物的抗冻性。     

作物数量性状基因图位克隆研究进展

对数量性状基因(QTL)的鉴定和克隆不仅有利于从分子水平上阐明作物重要农艺性状的形成机理,而且对于有效开展这些性状的分子育种,进一步提高作物增产潜力具有重要意义.近年来作物QTL图位克隆取得了重要突破,一批QTL被成功克隆,而模式植物基因组研究的快速发展则为作物QTL图位克隆技术带来了新的策略和方法.本文就相关研究的主要进展和发展趋势进行了综述.     

机器学习方法在植物基因组信息预测中的研究现状

随着高通量测序技术的飞速发展,植物基因组学研究目前已经积累了海量多组学数据。因此如何开发和改进相关处理软件工具,从而有效利用这些海量数据发掘有用的生物学信息,成为当下亟需解决的重要科学问题。其中机器学习方法凭借其显著的预测、分类、数据挖掘和集成能力,在此领域受到广泛关注。本文系统综述了不同类型机器学习方法的基本原理和流程,以及这些方法在植物基因组功能预测中的研究进展,重点总结了机器学习模型在植物分子相互作用预测、重要功能位点预测、功能注释、作物育种等方面的应用成果,并展望了该领域未来的发展方向和应用前景。本文有助于植物研究者快速了解和应用机器学习方法,从而推进植物遗传相关机制的研究和作物性状改良。     

起源于中国的栽培植物

中国是农业古国和大国,种植的作物约有840种,其中很多起源于本国。本文汇集起源于中国的作物为420种,涉及栽培物种553个。这些信息对中国作物种质资源研究和生物多样性保护有重要意义,并且可为国家制定生物多样性保护政策提供支撑。     

代谢基因工程提高作物产量的分子靶标

应用基因工程技术对植物细胞内的代谢途径进行遗传修饰,已成功地使细胞代谢发生改变或合成新的化合物。光合作用,淀粉合成,氮素同化和水分利用等是形成作物产量的基础代谢。对这些代谢途径中的关键步骤和靶分子进行基因修饰以提高作物产量的研究已取得长足的进展,并正在发展成为提高作物产量的新途径。本文着重论述应用代谢基因工程提高作物产量的技术策略,研究现状,存在的问题,所面临的挑战和应用前景。     

作物光能利用效率和收获指数时空变化研究进展

1972年Monteith提出的光能利用效率模型是当前大多数作物生长和产量形成模拟研究以及遥感估产所采用的主要方法.光能利用效率(radiation use efficiency, RUE)和收获指数(harvest index, HI)是其中的两个基本参量.鉴于目前作物RUE和HI研究与应用中仍存在着一些问题,本文综述了相关研究进展,总结了不同尺度上作物RUE和HI的研究方法;介绍了当前遥感估产应用中对RUE和HI两个关键参数的处置概况;建议今后研究应在点尺度开展作物RUE和HI研究的基础上,寻求其在区域尺度上定量评估的可行性途径,切实有效地发挥作物RUE和HI研究在作物实际生产管理中和遥感产量估算方面的应用价值及潜力.     

交替灌溉的节水调质机理及同位素技术在作物水分利用研究中的应用

基于节水灌溉技术原理与作物感知缺水的根源信号理论而提出的根系分区交替灌溉,是交替对作物部分根区进行正常的灌溉,其余根区受到适度水分胁迫的灌溉方式。应用同位素示踪技术追溯分根区交替供水条件下土壤-作物系统水分运转途径并揭示其节水调质机理是一个重要的研究方向。本文对根系分区交替灌溉的节水调质效应、节水机理、稳定性氢氧同位素在植物水分运移中的应用以及稳定性碳同位素在植物水分利用效率中的应用研究进展及应用前景作了简要介绍,并对将来需要重点研究的方向作了展望。以期为充分挖掘作物生理节水潜力,大幅度提高作物水分利用效率和实现节水、丰产、优质、高效的综合目标提供有效的调控途径。     

转基因技术在作物抗旱改良中的应用

浙江大学原子核农业科学研究所王忠华、谢建坤、夏英武等研究人员对此课题作了研究。他们以不同靶标基因为例 ,分不同作用机制 (渗透调节和清除氧自由基等 ) ,介绍了近 1 0年来国内外利用转基因技术改良作物耐盐和抗旱性的研究进展 ,为我国北方农业作物抗旱和耐盐性研究与应用提供了参考资料。他们利用转基因的模式作物烟草到直接用粮食作物水稻的抗旱和耐盐基因水稻在生产中应用虽然还需要进一步深入研究 ,但目前国内外农业和植物科学工作者已确定作物的渗透调节、清除活性氧和LEAP(Laeembryogensis abu ndantproteins)蛋白等 3大抗旱与…     

基于地面高光谱和GF-1卫星的区域花生LAI估算

掌握作物叶面积指数(LAI)及其动态变化对于作物生长监测和估产等有重要意义.利用地面高光谱数据进行作物生长参数的反演是农业遥感研究的热点,但其中大多是利用地面高光谱数据建立作物LAI的估算模型研究,难以进行区域化应用.为把地面高光谱研究结果应用到卫星尺度,实现区域花生LAI的反演,从而对大面积花生长势进行监测,本文利用...     

黑粉菌属的聚类分析

本文对我国黑粉菌属(Ustilago)51个样本,选取33个形态学和生物学编码性状进行了类平均法的系统聚类分析。根据聚类分析结果,建议将我国黑粉菌属分为3个表观群(Phenons);茭白黑粉菌目前以放在黑粉菌属内为妥;还认为 Ustilago ocrearum 是 Ustilagokoenigiae 的变种;Ustilago kusanoi 是 Ustilago minima 的变种;Us(?)ilago aoenoe 和 Usti-lago nuda 是两个不同种。     

论山毛榉科植物的系统发育

本文运用分支分类学方法,对山毛榉科植物进行了系统发育的分析。山毛榉科作为单元发生群包括柯属、锥属、粟属、三棱栎属、水青冈属和栎属。桦木科和南山毛榉属被选择作为外类群。对大量的性状进行评估之后,选择了25对性状作为建立数据矩阵的基本资料。性状极化以外类群比较为主,同时也采用了化石证据和通行的形态演化的基本原则。数据矩阵由7个分类群、2个外类群和25个性状组成。采用最大同步法、演化极端结合法和综合分析法对该数据矩阵进行了分析。在得到的3个树状分支图中按照最简约的原则,选出演化长度最短的谱系分支图作为本文讨论山毛榉科属间的系统演化关系的基础。关于山毛榉科植物的系统发育,作者的观点如下：(A)现存的山毛榉科的6个属形成了4条平行进化的分支路线,它们分别被处理作4个亚科,即：栗亚科,三棱栎亚科,水青冈亚科和栎亚科;(B)平行进化是山毛榉科植物系统发育过程中的主要形式。生殖过程中的一些特征,如：果实第二年成熟,胚珠通常败育等,是影响山毛榉科植物属间基因交流的主要原因。在现存的山毛榉科植物中,柯属是最原始的类群。三棱栎属和锥属的起源也较早,而栗属、水青冈属和栎属是特化的类群。     

杉科植物的系统发育分析

本文以形态学为依据,参考其他学科的研究成果,用分支分类方法并结合表征分类方法探讨了杉科植物的系统演化关系,提出了新的分类系统。在分支分类中,金松科被选作外类群。主要根据外类群比较原则、化石原则和一般的演化规律,确定了性状的祖征和衍征,采用最大同步法、综合分析法、演化极端结合法及最小平行进化法共四种方法进行分支分析,选择最简约的分支图作为本文讨论基础。在表征分类中,选取59个性状,利用距离系数和类平均法,对金松属和杉科各属进行了聚类运算,得出表征图。综合两种分析结果,主要结论如下:(1)属间关系:柳杉属是现存杉科植物中最原始的类群。水松属和落羽杉属关系密切,二者与柳杉属近缘。巨杉属和北美红杉属关系密切,是中级进化水平的类群。水杉属与巨杉属和北美红杉属的亲缘关系相对较近。杉木属、密叶杉属和台湾杉属关系密切,是杉科植物中的高级进化类群,其中又以台湾杉属演化水平最高。(2)系统排列:支持金松科的成立,将杉科分成5族,即柳杉族(仅含柳杉属)、落羽杉族(含水松属、落羽杉属)、北美红杉族(含巨杉属、北美红杉属)、水杉族(仅含水杉属)和杉木族(含杉木属、密叶杉属及台湾杉属)。     

大肠杆菌碱性磷酸酶(PhoA)基因启动子及信号肽核苷酸顺序测定与解析

在pFOG405重组质粒中的大肠杆菌碱性磷酸酶基因(PhoA)的启动子及信号肽区的核苷酸顺序被测定并同Kikuchi等人在pYK190重组质粒中所报道的顺序进行了比较。结果指出,包含有PhoA基因启动子及信号肽的PvuⅡ-HpaⅠ片段对于调控外源基因的表达是足够的;启动子5’-端的二元对称结构(26bp)的缺失并不影响外源基因的表达水平。由于pYK190及pFOG405中PhoA基因启动子的上游区核苷酸顺序的不同源性,说明此上游区顺序与PhoA启动子调控下的外源基因表达无关。这一分析为我们利用PvuⅡ-HpaⅡ片段组建高效分泌表达载体及研究基因表达调控提供了有用信息。     

中国木蓝属分布式样的数值分析及资源利用

本文根据国产木蓝属80种植物的地理分布,运用计算机以组平均法做聚类分析研究,将我国木蓝属划分为五个分布区,探讨了各区的自然地理、气候和植物区系特点及该属植物的分布规律。论述了木蓝属植物资源利用的近况及发展前景。     

晋冀鲁豫接壤区生态灾害及灾情评估研究

晋冀鲁豫接壤区的发展在我国经济发展战略中起着承东启西的重要作用。而制约该区经济发展和主要因素之一则是生态灾害,通过对自然灾害类型的划分及其成因的分析,进行灾情评估与排序,找出不同地区所受影响较大的灾种,以及所受不同灾害的轻重程度,以便为发展经济制定对策,使该区在生态上得以改善,经济上得以发展。     

荷花品种的数量分类研究

本文运用电子计算机进行了荷花品种的数量分类研究。结果表明: 1.Q型聚类分析有助于揭示品种间的亲缘关系。2.R型聚类分析说明了性状间的生物学距离。3.主成分分析初步反映了各性状所占的信息比例。     

典范分析法在黄河三角洲莱州湾滨海区盐生植物群落研究中的应用

典范变量分析能同时处理两种类型的变量集并给出它们之间的相关系数。本文采用该方法对黄河三角洲地区的10个植物群丛及其土壤的有关性质进行了分析。典范相关系数是0.9和1。文中同时求出了所有典范变量,保留了原数据的全部信息。结果表明该地区植被的动态变化与土壤水盐及有机质含量的动态变化显著相关。土壤的水盐动态是这一地区植被演替的制约因素。二维典范变量图较直观地表示出了群丛间的演替关系。初步判断出芦苇和白茅群丛是这一地区植被演替过程中相对稳定的阶段。该方法对研究植物群落的分布及植被演替等内容是很有帮助的。     

非线性映射和聚类分析在中风病证候分类中的应用

本文用非线性映射和聚类分析方法,给出了中风病的四个类型,为中风病的证候分类提供了分析方法和信息．     

微量元素对虫草蝠蛾幼虫生长发育的影响

按月采样,分析测定虫草蝠蛾幼虫体微量元素的组成。应用Q模式系统聚类方法,分析了幼虫受环境影响引起的元素代谢变化。结果表明虫体所含元素与环境温度的变化及自身的生理活动密切相关。5、10月份幼虫组的元素含量相近,前者正当幼虫结束休眠后恢复活动的时期,后者是幼虫处于准备进入越冬的前期,两组幼虫此时均处于取食高峰期。3、4月份组的亦较接近,幼虫正渐恢复活动但不取食。8月份幼虫蜕皮前后,消耗较大,需摄取大量食物。计算结果表明7、9月份的元素含量接近,这与上述现象有一定联系;应用对应因子分析法得到的结果是:元素Fe、P对10、11月份幼虫组的贡献值显著;Na、Ca、Mg对8、9月份的贡献值显著;Cu、Zn、Co、Cd、Si对4、5月份的贡献值显著。