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Unraveling a genetic roadmap for improved taste in the domesticated apple

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Molecular Plant 2021年第9期14卷 1454-1471页

作者： Liao Liao Weihan Zhang Bo Zhang Ting Fang Xiao-Fei wang Yarning Cai Collins Ogutu Lei Gao Gang Chen Xiaoqing Nie Jinsheng Xu Quanyan Zhang Yiran Ren Jianqiang Yu chukun wang Cecilia H.Deng Baiquan Ma Beibei Zheng Chun-Xiang You Da-Gang Hu Richard Espley Kui Lin-wang Jia-Long Yao Andrew C.Allan Awais Khan Schuyler S.Korban Zhangjun Fei Ray Ming Yu-Jin Hao Li Li Yuepeng Han CAS Key Laboratory of Plant Germplasm Enhancement and Specialty Agriculture Hubei Hongshan LaboratoryWuhan Botanical GardenThe Innovative Academy of Seed DesignChinese Academy of SciencesWuhan 430074China Agricultural Bioinformatics Key Laboratory of Hubei Province College of InformaticsHuazhong Agricultural UniversityWuhan 430070China Center of Economic Botany Core Botanical GardensChinese Academy of SciencesWuhan 430074China University of Chinese Academy of Sciences 19A YuquanluBeijing 100049China College of Horticulture Science and Engineering Shandong Agricultural UniversityTai-An 271018China Sino-African Joint Research Center Chinese Academy of SciencesWuhan 430074China The New Zealand Institute for Plant&Food Research Limited AucklandNew Zealand School of Biological Sciences University of AucklandPrivate Bag 92019Auckland 1142New Zealand Plant Pathology and Plant-Microbe Biology Section Cornell UniversityGenevaNY 14456USA Department of Natural Resources and Environmental Sciences University of Illinois at Urbana-ChampaignUrbanaIL 61801USA Boyce Thompson Institute Cornell UniversityIthacaNY 14853USA Department of Plant Biology University of Illinois at Urbana-ChampaignUrbanaIL 61801USA

Although taste is an important aspect of fruit quality, an understanding of its genetic control remains elusive in apple and other fruit crops. In this study, we conducted genomic sequence analysis of 497 Malus accessions and revealed erosion of genetic diversity caused by apple breeding and possible independent domestication events of dessert and cider apples. Signatures of selection for fruit acidity and size, but not for fruit sugar content, were detected during the processes of both domestication and improvement. Furthermore, we found that single mutations in major genes affecting fruit taste, including Ma1, MdTDT, and MdSOT2, dramatically decrease malate, citrate, and sorbitol accumulation, respectively, and correspond to important domestication events. Interestingly, Ma1 was identified to have pleiotropic effects on both organic acid content and sugar:acid ratio, suggesting that it plays a vital role in determining fruit taste. Fruit taste is unlikely to have been negatively affected by linkage drag associated with selection for larger fruit that resulted from the pyramiding of multiple genes with minor effects on fruit size. Collectively, our study provides new insights into the genetic basis of fruit quality and its evolutionary roadmap during apple domestication, pinpointing several candidate genes for genetic manipulation of fruit taste in apple.

关键词： apple fruit taste organic acids soluble sugars fruit size domestication

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园艺学报 2019年第6期46卷 1021-1032页

作者：王楚堃韩朋良王咏梅王鹏飞胡大刚山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室农业部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室山东泰安271018 山东省葡萄研究院济南250100

利用生物信息学方法和苹果基因组数据库,鉴定并分析了12个苹果WUSCHEL-related homeobox(WOX)家族基因。系统进化树分析表明,苹果WOX家族和拟南芥WOX家族可被分为现代分支(WUS分支)、中间分支和祖先分支;苹果WOX家族成员均含有1个motif... 详细信息

利用生物信息学方法和苹果基因组数据库,鉴定并分析了12个苹果WUSCHEL-related homeobox(WOX)家族基因。系统进化树分析表明,苹果WOX家族和拟南芥WOX家族可被分为现代分支(WUS分支)、中间分支和祖先分支;苹果WOX家族成员均含有1个motif-1,不同分支的成员含有其分支特异的motif;基因结构分析显示,苹果WOX家族基因含有2~4个外显子,染色体定位发现11个基因分别定位在苹果的7条染色体上,1个基因无准确定位。基因表达模式分析表明,12个基因在苹果各组织中均有表达,且在果实中的表达量较高;密码子偏好性分析显示,苹果WOX家族基因的偏好性较弱。

关键词：苹果 WOX家族生物信息学基因表达

塔–线耦联因素对于覆冰载荷下高压输电塔–线结构体力学性能影响及分析

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中国电机工程学报 2018年第24期38卷 7141-7148页

作者：赵明曦贺博冯文韬王雨冯李军汪楚锟西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 西安市供电公司陕西省西安市710032 国网山西省电力公司调度控制中心山西省太原市030001 国网江西省电力有限公司经济技术研究院江西省南昌市330043

研究覆冰载荷下高压输电线路塔-线结构体系稳定性和力学行为,有助于提高线路抵御冰雪灾害能力,增进系统整体稳定性,建立有效的分析方法是目前该领域的关注焦点。该文首先论述考虑和忽视塔-线耦联因素的两种覆冰模拟方法,并以江西电网某2... 详细信息

研究覆冰载荷下高压输电线路塔-线结构体系稳定性和力学行为,有助于提高线路抵御冰雪灾害能力,增进系统整体稳定性,建立有效的分析方法是目前该领域的关注焦点。该文首先论述考虑和忽视塔-线耦联因素的两种覆冰模拟方法,并以江西电网某220kV覆冰高压输电线路为算例,基于三塔两线有限元模型和解析计算模型,综合考虑载荷特性和塔-线耦联因素,对覆冰载荷下线路的响应特性进行对比分析,对比架空线轴力分布、极限覆冰厚度、铁塔应力、应变等关键参量的计算结果,讨论各参量的变化规律。结果表明:在无覆冰或轻覆冰工况下,忽视塔-线耦联和考虑塔-线耦联两种方法下其结果非常靠近,彼此间无明显差异;但随着覆冰厚度增加,由于塔-线耦联作用不断增加,导致两种方法下结果间出现明显偏离。因此对于重覆冰区域,必须重视塔-线耦联因素对于输电线路性能的影响,或考虑对静态分析模型做系数修正。该文所提供的考虑塔-线耦联因素的输电线路仿真计算模型,其在工况考虑上更切合实际现场,可供覆冰区域输电线路设计、力学分析、运行维护参考。

关键词：高压输电线路塔-线耦联覆冰有限元仿真

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苹果花脸症状相关基因差异表达的分析

果树学报 2023年第6期40卷 1109-1120页

作者：郑朋飞张学勇孙骞王楚堃杨钰莹芮麟宋来庆张振鲁由春香山东农业大学园艺科学与工程学院·作物生物学国家重点实验室山东泰安271018 烟台市农业科学研究院山东烟台265500 广饶县林业发展服务中心山东广饶257399

【目的】苹果花脸病主要由苹果锈果类病毒(apple scar skin viroid,ASSVd)引起,是一种严重危害苹果产量和果实品质的病害,通过分析苹果花脸症状相关基因表达,探索花脸症状形成的潜在机制。【方法】削取无症状且无ASSVd侵染的果皮和表现... 详细信息

【目的】苹果花脸病主要由苹果锈果类病毒(apple scar skin viroid,ASSVd)引起,是一种严重危害苹果产量和果实品质的病害,通过分析苹果花脸症状相关基因表达,探索花脸症状形成的潜在机制。【方法】削取无症状且无ASSVd侵染的果皮和表现花脸症状的弘前富士苹果果皮,提取果皮总RNA,通过高通量测序并进行转录组数据分析。【结果】利用RT-PCR方法从表现花脸症状的苹果果皮中得到两条ASSVd序列,其基因组长度分别为331 nt和330 nt,与已公布的ASSVd山东烟台苹果分离物SDYT-1(MW302328.1)和SDYT-3(MW315909.1)完全一致。转录组测序结果表明,与无症状果皮相比,表现花脸症状的果皮中共有差异表达基因6938个,其中有3331个基因显著上调,3607个基因显著下调。通过差异表达基因功能注释分析,表明这些差异基因参与到植物激素(茉莉酸、水杨酸和生长素)合成和信号转导、苯丙烷生物合成等代谢途径。此外,转录组数据分析发现与植物防御反应相关转录因子的编码基因,如MdWRKY18-like、MdWRKY71、MdNAC29、MdWRKY70等在表现花脸症状的苹果果皮中显著上调,而MdERF61等则显著下调。利用实时荧光定量PCR验证了显著差异表达基因变化情况。【结论】转录组分析结果表明,苹果花脸病果实与正常果实差异表达基因主要参与植物激素信号转导和苯丙烷合成途径。此外,植物抗病相关转录因子及防御相关激素信号可能参与调控苹果花脸病的抗病反应。

关键词：苹果 ASSVd 转录组分析差异表达基因转录因子

苹果乙烯响应因子MdERF72对非生物胁迫的响应

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中国农业科学 2019年第23期52卷 4374-4385页

作者：王佳慧顾凯迪王楚堃由春香胡大刚郝玉金山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室/农业部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室

【目的】乙烯响应因子(ethylene response factor,ERF)是植物特有的一类转录因子,参与植物根系形成、下胚轴伸长、果实成熟、器官衰老等生长发育过程,在调节植物生物和非生物胁迫反应及果实品质过程中发挥着至关重要的作用。克隆苹果乙... 详细信息

【目的】乙烯响应因子(ethylene response factor,ERF)是植物特有的一类转录因子,参与植物根系形成、下胚轴伸长、果实成熟、器官衰老等生长发育过程,在调节植物生物和非生物胁迫反应及果实品质过程中发挥着至关重要的作用。克隆苹果乙烯响应因子MdERF72,通过表达分析和转基因功能分析,研究其在抵御非生物胁迫过程中的功能,为探索MdERF72在植物生长发育过程中的功能提供理论依据。【方法】以‘王林’苹果(Malus×domestica Borkh.)愈伤组织为试材,利用RT-PCR技术克隆MdERF72,利用生物信息学方法分析其编码氨基酸序列组成、蛋白质理化性质、亲缘关系、空间结构等,并利用MEGA5.0构建系统进化树,与拟南芥ERF-B2亚家族进行蛋白序列同源性分析;利用实时荧光定量PCR技术探明其在苹果组织中的表达和果实发育时期的时空表达特征;同时利用实时荧光定量PCR技术检测‘嘎拉’苹果组培苗中MdERF72对ACC、NaCl以及低温的响应;构建基因的过表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化获得稳定遗传的过表达苹果愈伤组织;检测NaCl以及低温处理后,野生型和转基因苹果愈伤组织的鲜重、丙二醛含量、电导率、过氧化氢含量以及超氧阴离子含量的差异。【结果】MdERF72位于苹果第13号染色体上,该基因存在1个ERF家族特有的AP2/ERF结构域。进化树分析结果显示,MdERF72与拟南芥AtERF72序列同源性较高,都属于ERFs家族的B2亚家族。氨基酸理化性质分析表明,MdERF72编码253个氨基酸,预测其蛋白质分子量为27.61 kD,等电点(pI)为5.10。另外,亲疏水预测结果显示MdERF72疏水部分大于亲水部分,表明其属于疏水性蛋白。磷酸化位点分析显示,MdERF72只有苏氨酸磷酸化位点,表明该蛋白可能受到磷酸化作用的调控。MdERF72启动子序列中含有与茉莉酸(JA)、生长素及干旱信号相关的顺式作用元件。MdERF72是乙烯正调控转录因子,在苹果的各组织中均有表达,在果实和茎中表达量相对较高;并且在果实中随着果实的成熟,表达量逐渐升高。苹果组培苗中MdERF72的表达明显受到高盐和低温的诱导。过量表达MdERF72的苹果愈伤组织在高盐和低温胁迫处理下,生长势明显比野生型对照强,电导率,丙二醛、过氧化氢、超氧阴离子的含量都低于野生型,表明MdERF72提高了对盐和低温胁迫的抗性。【结论】MdERF72在响应高盐、低温胁迫过程中发挥着重要的正调控作用,过表达MdERF72可以提高苹果愈伤组织对高盐和低温胁迫的抗性。

关键词：苹果 MdERF72 乙烯响应因子胁迫应答

基于蓄电池三段式充电的小型风光互补控制系统的设计与仿真

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计算机测量与控制 2012年第7期20卷 1867-1869页

作者：汪楚锟谢利理雒名佳西北工业大学自动化学院西安710129

基于太阳能光伏发电和风力发电的特点,给出了新颖的最大功率点跟踪控制策略;研究了蓄电池在各个充电方式下的特点,给出一种三段式充电控制策略,设计了一种新型风光互补控制系统,经matlab仿真验证,本系统可靠稳定,降低了成本,并实现了蓄... 详细信息

基于太阳能光伏发电和风力发电的特点,给出了新颖的最大功率点跟踪控制策略;研究了蓄电池在各个充电方式下的特点,给出一种三段式充电控制策略,设计了一种新型风光互补控制系统,经matlab仿真验证,本系统可靠稳定,降低了成本,并实现了蓄电池的高效、快速、无损充电,使得充电曲线尽可能地逼近最佳充电曲线,提高了蓄电池使用效率,并利用双闭环PID控制实现了蓄电池的恒压限流充电。

关键词：风光互补最大功率点跟踪蓄电池三段式充电 matlab仿真

纤维素降解菌剂对桃园土壤养分及果实品质的影响

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山东农业科学 2017年第3期49卷 94-96页

作者：王楚堃彭福田何平常源升山东农业大学园艺科学与工程学院山东泰安271018 山东省果树研究所山东泰安271000

试验研究了桃园土壤在施用有机肥(牛粪)的同时施加纤维素降解菌剂,对土壤养分含量及桃果实品质的影响。结果表明,桃园基施有机肥及菌剂处理比单施有机肥处理,土壤有机质含量增加6.5%~29.9%,比空白对照高出1.3~1.8倍;施加菌剂使土壤速效... 详细信息

试验研究了桃园土壤在施用有机肥(牛粪)的同时施加纤维素降解菌剂,对土壤养分含量及桃果实品质的影响。结果表明,桃园基施有机肥及菌剂处理比单施有机肥处理,土壤有机质含量增加6.5%~29.9%,比空白对照高出1.3~1.8倍;施加菌剂使土壤速效氮、磷、钾均有不同程度的增加,其中土壤碱解氮增幅最大,达24.7%~27.0%;土壤速效磷含量增加12.1%~15.0%,土壤速效钾含量增加11.0%~15.0%,尤其是施加混合菌剂的处理效果最为明显。纤维素菌剂与有机肥混合处理,对桃单果重影响不显著,可显著提高桃果实品质。

关键词：纤维素降解菌剂果园土壤养分果实品质

输电线路塔-线耦联体覆冰不平衡张力特性分析

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电瓷避雷器 2019年第5期 181-187页

作者：姚志刚秦永坚汪楚锟孔强薄明明赵明曦贺博冯文韬国网江西省电力有限公司经济技术研究院南昌330043 西安交通大学电气工程学院西安710049

不平衡张力是造成高压架空输电线路事故发生的一个重要原因,为了对比分析在覆冰-风组合工况下,塔-线耦联体系在静态和动态荷载下的不平衡张力响应,以江西某220 kV输电线路为背景,在ANSYS有限元开发环境下,建立三基塔两回线塔-线耦联体... 详细信息

不平衡张力是造成高压架空输电线路事故发生的一个重要原因,为了对比分析在覆冰-风组合工况下,塔-线耦联体系在静态和动态荷载下的不平衡张力响应,以江西某220 kV输电线路为背景,在ANSYS有限元开发环境下,建立三基塔两回线塔-线耦联体系有限元模型。基于Davenport脉动风速功率谱,考虑江西当地气象条件,模拟生成风速时程,在风速时程作用下,分别以风向角、覆冰厚度和风速为变量,对耦联体系进行覆冰-风组合工况下不平衡张力的动力响应分析,并将该结果与静力响应计算结果进行对比。分析发现,动态荷载对于铁塔的不平衡张力具有显著的放大效应,与静态相比最大增幅高达19.3%。这说明现有的设计规范在进行设计时只考虑静态荷载是具有局限性的,其结果偏向保守,有待进一步改进或增加设计裕度。

关键词：输电塔线体系覆冰绝缘子竖直找形不平衡张力有限元动态荷载

髌股关节软骨退变程度对单髁置换术后效果的影响

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中华关节外科杂志（电子版） 2022年第4期16卷 488-491页

作者：姜未王黎杰周楚坤刘旺兴刘文涛姜嵩李广恒林博文深圳市人民医院骨关节外科/暨南大学第二临床医学院/南方科技大学附属第一医院 518020

目的:探讨髌股关节软骨退变程度对内侧活动平台单髁置换术短期疗效的影响。方法:回顾性分析2017年1月至2018年12月在深圳市人民医院因前内侧骨关节炎行内侧活动平台单髁置换或全膝关节置换术的75例患者资料,依据术中探查髌股关节软骨退... 详细信息

目的:探讨髌股关节软骨退变程度对内侧活动平台单髁置换术短期疗效的影响。方法:回顾性分析2017年1月至2018年12月在深圳市人民医院因前内侧骨关节炎行内侧活动平台单髁置换或全膝关节置换术的75例患者资料,依据术中探查髌股关节软骨退变情况分为无退变单髁组(无退变组)、内侧退变单髁组(内侧退变组)、内外退变单髁组(内外退变组)和内外退变全膝组(全膝组)。单因素方差分析对比4组患者术前术后牛津大学膝关节评分(OKS)、美国特种外科医院(HSS)评分、骨关节炎指数(WOMAC)评分,并记录终末随访时有无假体松动、脱位、力线改变等情况。结果:所有患者获得随访,随访时间平均(36±10)个月。4组患者术后OKS评分、HSS评分、WOMAC评分较术前均有改善(F=18.555,P0.05),内外退变组与无退变组、内侧退变组相比,功能改善程度稍差(均为P0.05)。所有病例于末次随访时无假体松动、脱位、力线改变。结论:内侧髌股关节软骨退变对内侧活动平台单髁置换术后疗效影响不大,但面对外侧髌股关节软骨退变时则需慎重,此时选择单髁或是全膝,需个性化考虑。

关键词：关节成形术,置换,膝髌股关节软骨