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芋的基因组研究及其遗传多样性

分子植物育种 2024年第19期22卷 6330-6339页

作者：洪霞陈孝赏卢基来屈为栋台州市农业科学研究院台州317000

芋(Colocasia esculenta(L.)Schott)作为天南星科(Araceae Juss.)芋属(Colocasia)的蔬菜兼粮食作物,有着悠久的栽培历史。本研究综述了芋(Colocasia esculenta(L.)Schott)的基因组和遗传多样性研究的最新进展。芋是一种重要的经济作物,其基因组大小为2.1 Gb,包含了约24000个基因。近年来,随着高通量测序技术的不断发展,芋基因组的测序和注释工作取得了较大进展。同时,针对芋的遗传多样性研究也得到了广泛关注,包括基因型鉴定、群体遗传结构和遗传多样性保护等方面。此外,本研究还介绍了目前芋品种改良的主要策略,包括传统的选育和现代的基因编辑和转基因技术。总之,芋的基因组和遗传多样性研究对于促进芋产业的发展和实现农业可持续发展具有重要意义。

关键词：芋基因组遗传多样性基因组学转基因技术

利用R语言的AMMI模型分析粳型不育系及其组合产量配合力

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分子植物育种 2024年第14期22卷 4648-4656页

作者：丁正权来乐春王士磊潘月云黄海祥嘉兴市农业科学研究院嘉兴314016

配合力分析为合理利用杂交水稻亲本、选择强优势杂交组合提供依据。为了研究产量性状的配合力,以近年育成的5个粳型不育系和8个恢复系为亲本,利用R语言agricolae包的AMMI模型对5×8不完全双列杂交设计的40个组合产量性状进行配合力分析... 详细信息

配合力分析为合理利用杂交水稻亲本、选择强优势杂交组合提供依据。为了研究产量性状的配合力,以近年育成的5个粳型不育系和8个恢复系为亲本,利用R语言agricolae包的AMMI模型对5×8不完全双列杂交设计的40个组合产量性状进行配合力分析。AMMI模型的方差分析结果表明:不育系一般配合力达到极显著(P<0.01),恢复系一般配合力和组合特殊配合力达到显著水平(P<0.05)。双亲中以不育系3684A、3686A和3768A、恢复系GR56、GR27和JR352等一般配合力较高。AMMI模型将组合特殊配合力效应平方和分解为两个显著的主成分(PC1,PC2),分别解释了互作效应平方和的58.5%和33.6%。特殊配合力的主成分分析结果表明:3684A×G3828、3768A×G3828、3686A×GR56、31A×GR27、3768A×JR352和3768A×GR184等组合特殊配合力分值最大,与传统配合力分析方法的结果大小相近,说明用亲本PC1和PC2乘积和能很好地度量组合的特殊配合力。此外,在AMMI1双标图中可以看出亲本之间产量水平的变异和互作效应的差异。在AMMI2双标图中,根据不育系和恢复系互作效应PC1与PC2向量长度与方向,可将杂交组合的互作效应情况进行区分。只有当双亲特殊配合力效应分值向量长度均比较大、向量方向夹角较小时才可能获得正的强互作效应。

关键词： R语言 AMMI模型粳型不育系一般配合力特殊配合力

基于深度学习、小波变换和可见光谱的茶树冻害程度评估

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 234-240页

作者：李赫王玉范凯毛艺霖丁仕波宋大鹏王梦琪丁兆堂山东省农业科学院茶叶研究所山东济南250108 青岛农业大学茶叶研究所山东青岛266109 日照市农业科学研究院茶叶研究所山东日照276827

茶树冻害鉴定是评价茶树抗逆性、指导茶园越冬管理的基础。茶树冻害鉴定的传统方法主要通过人工观察茶树叶片的冻害数量和冻害程度,存在准确率低,效率低,主观性强等缺点。提出一种基于深度学习、小波变换和可见光谱的茶树冻害程度评估... 详细信息

茶树冻害鉴定是评价茶树抗逆性、指导茶园越冬管理的基础。茶树冻害鉴定的传统方法主要通过人工观察茶树叶片的冻害数量和冻害程度,存在准确率低,效率低,主观性强等缺点。提出一种基于深度学习、小波变换和可见光谱的茶树冻害程度评估框架。首先,采集了1 000张茶树受冻后的树冠图像,并且按照4∶1分为训练集和测试集,并对训练集图像的冻害叶片进行标注。其次,采用Faster R-CNN网络对茶树的冻害叶片进行识别提取,并且分别选择了AlexNet、 VGG19和ResNet50三种特征提取器,选择鲁棒性最高的特征提取器作为主干网络。然后,将提取到的茶树冻害叶片图像进行小波变换增强处理,从而得到了一张低频率和三张高频率的图像。将小波变换处理后的图像和未经小波变换处理的图像分别输入到VGG16、 SVM、 AlexNet、 ResNet50等网络对冻害叶片进行分级,比较四种网络的分类性能。根据冻害叶片的数量、冻害叶片的程度,不同冻害程度叶片的权重系数,对茶树受冻程度打分,从而对茶树整体的冻害程度进行评估。结果表明:(1)基于ResNet50的Faster R-CNN模型提取茶树冻害叶片的性能最好,其查准率为93.33%,查全率为92.57%,高于VGG19和AlexNet作为主干网络的识别性能,可以确保大多数的冻害叶片都能被提取出来,并为叶片的冻害程度进一步分级提供基础。(2)VGG16模型分类不同冻害程度的叶片的整体准确率为89%,高于其他模型(SVM、 AlexNet、 ResNet50)的整体分类准确率,表明VGG16模型具有较高的鲁棒性。(3)小波变换处理后的冻害叶片图像与未经小波变换处理后的冻害叶片相比较,能提升模型的整体分类准确率2%~6%。说明小波变换增强技术可以提高网络的准确率。因此,本实验框架可以准确和高效地将茶树冻害叶片进行分级,对于茶园冻害程度的评估具有重要价值,为北方茶园的越冬防护提供技术支撑。

关键词：茶树冻害叶片 Faster R-CNN VGG16 小波变换

发酵茶饲料对产蛋后期蛋鸡生产性能和蛋品质的影响

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畜牧与兽医 2024年第3期56卷 10-16页

作者：葛莹李庆海王欢欢魏莹晖王彦芦刘航张雷范京辉杭州市农业科学研究院浙江杭州310024

将茶叶、豆粕、玉米混匀后经微生物发酵制得发酵茶饲料,为了研究发酵茶饲料对产蛋后期蛋鸡生产性能和蛋品质的影响,试验选取55周龄的新杨黑羽蛋鸡432只,随机分为3组,每组3个重复,每个重复48只。其中对照组饲喂基础日粮,试验组以5%、10%... 详细信息

将茶叶、豆粕、玉米混匀后经微生物发酵制得发酵茶饲料,为了研究发酵茶饲料对产蛋后期蛋鸡生产性能和蛋品质的影响,试验选取55周龄的新杨黑羽蛋鸡432只,随机分为3组,每组3个重复,每个重复48只。其中对照组饲喂基础日粮,试验组以5%、10%发酵茶饲料替代基础日粮进行饲喂,正试期8周。结果显示:饲喂2周后,产蛋率表现为10%茶饲料组>5%茶饲料组>对照组;平均蛋重则相反。饲喂3周后,料蛋比表现为对照组>10%茶饲料组>5%茶饲料组;相比于对照组,5%茶饲料组的产蛋率显著提高且料蛋比显著降低(P<0.05),10%茶饲料组的产蛋率显著提高且平均蛋重显著降低(P<0.05)。6周后,10%茶饲料组的蛋清浓蛋白比例显著低于对照组(P<0.05)。8周后,10%茶饲料组的蛋清浓蛋白比例显著低于5%茶饲料组,且稀蛋白比例显著高于其他两组(P<0.05);相比于对照组,5%、10%茶饲料组的蛋黄胆固醇及丙二醛含量显著降低(P<0.05),而超氧化物歧化酶活性显著升高(P<0.05)。综上,5%发酵茶饲料能够提高产蛋后期蛋鸡生产性能和蛋品质。

关键词：发酵茶饲料蛋鸡生产性能蛋品质

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菜心响应高温胁迫的转录组分析与基因挖掘

南方农业学报 2024年第3期55卷 766-783页

作者：江定李光光袁凡崇雷世康张华戴修纯郑岩松广州市农业科学研究院广东广州510335

【目的】探索菜心响应高温胁迫的转录组分析及基因挖掘,为筛选响应高温胁迫的菜心耐热基因及耐热菜心分子育种提供参考依据。【方法】以菜心耐热品种四九-19号和热敏品种特青迟心4号2个耐热性差异明显的菜心品种为试验材料,经高温(42℃... 详细信息

【目的】探索菜心响应高温胁迫的转录组分析及基因挖掘,为筛选响应高温胁迫的菜心耐热基因及耐热菜心分子育种提供参考依据。【方法】以菜心耐热品种四九-19号和热敏品种特青迟心4号2个耐热性差异明显的菜心品种为试验材料,经高温(42℃)胁迫处理后,对植株地上部和地下部共24个样本基因进行转录组测序,筛选出差异表达基因(DEGs),利用COG、GO、KEGG、KOG、Pfam、Swiss-Prot、eggNOG和Nr生物数据库中对DEGs进行功能注释,筛选响应高温胁迫的热激转录因子和热激蛋白,同时利用实时荧光定量PCR验证重要基因表达情况,并分析其启动子区顺式作用元件。【结果】通过RNA-Seq在24个样本中共获得207.18 Gb的Clean bases和47462个DEGs;8个功能注释数据库均得到注释的仅2663个DEGs,Nr数据库中得到注释的DEGs最多,为47324个,占比99.71%;4个样本比较组中剔除重复DEGs,获得15761个DEGs。GO功能注释结果显示,DEGs富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类;KEGG信号通路富集结果表明,植物激素信号转导、碳代谢和氨基酸的生物合成信号通路最为富集。在|log2Fold Change|≥8且P<0.001的高DEGs筛选标准下,4个比较组有141个DEGs共表达,38个基因在四九-19号菜心特有表达,54个基因在特青迟心4号菜心特有表达;采用Nr、Pfam和Swiss-Prot等数据库对2个菜心品种共有表达和特有表达的共233个DEGs进行功能注释分析,获得响应高温胁迫9个热激转录因子基因和25个热激蛋白基因;最终筛选出10个与响应高温胁迫高度相关的DEGs;10个DEGs的实时荧光定量PCR验证结果显示,基因表达趋势与RNA-Seq数据结果一致;通过启动子区顺式作用元件分析结果显示,10个DEGs存在多种响应环境和激素信号的顺式作用元件。【结论】筛选获得10个与响应高温诱导相关且显著上调的重要候选基因,其启动子区域含有多种响应环境和激素信号的顺式作用元件。

关键词：菜心高温胁迫转录组测序差异表达基因(DEGs) 基因挖掘

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化肥减量配施有机肥和微生物菌剂对麦后复种娃娃菜产量与品质的影响

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中国瓜菜 2024年第10期37卷 132-140页

作者：夏成明史嘉莉马栋于若飞酒泉市农业科学研究院甘肃酒泉735000

研究化肥减量配施有机肥和微生物菌剂对娃娃菜生长、产量及品质的影响,为麦后复种娃娃菜科学施肥提供依据。以娃娃菜品种春玉黄为试验材料,设置常规施肥、化肥减量增施不同比例有机肥和微生物菌剂等7个处理,测定娃娃菜株高、地上部和地... 详细信息

研究化肥减量配施有机肥和微生物菌剂对娃娃菜生长、产量及品质的影响,为麦后复种娃娃菜科学施肥提供依据。以娃娃菜品种春玉黄为试验材料,设置常规施肥、化肥减量增施不同比例有机肥和微生物菌剂等7个处理,测定娃娃菜株高、地上部和地下部干鲜质量、鲜菜产量、净菜产量、净菜率以及维生素C、可溶性总糖、矿物质元素含量等指标,研究不同处理对麦后复种娃娃菜生长、生物产量和经济产量的影响。结果表明,化肥减施并增施有机肥能显著提高娃娃菜植株的株高、地上部和地下部干鲜质量、鲜菜产量和净菜产量;适量减少化肥并配施有机肥和微生物菌剂可以促进娃娃菜生长并获得高产,同时能显著提高娃娃菜维生素C、可溶性总糖、可溶性固形物和Ca、Fe、Zn矿物质元素的含量,提升娃娃菜的品质和营养价值。化肥减施配施有机肥和微生物菌剂各处理均可以提高娃娃菜的品质和产量,其中以JF4处理(化肥减施40%+增施有机肥7500 kg·hm^(-2)+微生物菌剂75 kg·hm^(-2))效果最佳,可作为该区域麦后复种娃娃菜的优化施肥方案。

关键词：化肥减量配施麦后复种娃娃菜产量品质

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种植密度对春谷农艺性状及产量的影响

作物杂志 2024年第5期 241-246页

作者：周雪韩芳苏乐平李星星牛宏伟郭玮袁宏安延安市农业科学研究院陕西延安716000

为明确西北春谷区3个谷子品种的适宜种植密度,以延谷14号、长生07和晋汾107为试验材料,设置4个不同种植密度,分别为39万(D1)、51万(D2)、63万(D3)和75万株/hm^(2)(D4),研究种植密度对谷子农艺性状及产量的影响。结果表明,随着种植密度增... 详细信息

为明确西北春谷区3个谷子品种的适宜种植密度,以延谷14号、长生07和晋汾107为试验材料,设置4个不同种植密度,分别为39万(D1)、51万(D2)、63万(D3)和75万株/hm^(2)(D4),研究种植密度对谷子农艺性状及产量的影响。结果表明,随着种植密度增大,株高增加,谷子茎粗、穗长、穗粗、单穗重、穗粒重和千粒重逐渐降低。谷子产量表现出先增大后降低的趋势,延谷14号在D3处理下产量最高,达到5969.65 kg/hm^(2),长生07和晋汾107在D2处理下产量最高,分别达4606.47和4710.69 kg/hm^(2)。春谷中晚熟区谷子适宜种植密度为51万~63万株/hm^(2)。

关键词：谷子种植密度农艺性状产量

SLCO1C1和SLCO4C1基因与绿壳蛋鸡不同产蛋期壳色相关性研究

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中国家禽 2024年第3期46卷 23-29页

作者：魏莹晖王欢欢葛莹刘航张雷李庆海张伟武范京辉杭州市农业科学研究院浙江杭州310024

为探究SLCO家族基因与绿壳蛋壳色的关系,试验以产绿壳蛋母鸡为试验样本,分别收集产蛋前期(150日龄)和产蛋后期(500日龄)的鸡蛋、心脏、肝脏、脾脏、肌肉、卵巢、壳腺组织和血样样品,采用色差仪测定壳色数值;ELISA方法检测血清中血红素... 详细信息

为探究SLCO家族基因与绿壳蛋壳色的关系,试验以产绿壳蛋母鸡为试验样本,分别收集产蛋前期(150日龄)和产蛋后期(500日龄)的鸡蛋、心脏、肝脏、脾脏、肌肉、卵巢、壳腺组织和血样样品,采用色差仪测定壳色数值;ELISA方法检测血清中血红素加氧酶1(HO-1)的含量;利用荧光定量PCR测定HO-1和SLCO家族基因的表达。结果显示:产蛋前期蛋壳L*值极显著低于产蛋后期(P<0.01),而b*值极显著高于产蛋后期(P<0.01);产蛋前期血清中HO-1含量和壳腺中HO-1表达量极显著高于产蛋后期(P<0.01);SLCO1C1和SLCO4C1在壳腺中特异性表达,SLCO1A2在肝脏中特异性表达;产蛋前期SLCO1C1和SLCO4C1 mRNA表达量显著高于产蛋后期(P<0.05)。结果表明HO-1基因表达与酶活性下降造成绿壳蛋鸡壳色变浅,SLCO1C1和SLCO4C1可能是胆绿素合成和转运的重要基因。

关键词：绿壳蛋蛋壳颜色 SLCO家族基因产蛋期

长粒粳稻不育系、恢复系及其配制组合的功能基因分析

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杂交水稻 2024年第3期39卷 39-47页

作者：丁正权王士磊潘月云施扬黄海祥嘉兴市农业科学研究院浙江嘉兴314016

长粒粳稻不育系嘉禾212A、嘉禾549A和恢复系NP001配制的杂交组合具有适应性广、产量高、米质优、抗性好等优点。为分析长粒粳稻不育系和恢复系品种特性及其配制组合的杂种优势,并挖掘优异的功能基因,利用SLYm1R高密度水稻全基因组SNP芯... 详细信息

长粒粳稻不育系嘉禾212A、嘉禾549A和恢复系NP001配制的杂交组合具有适应性广、产量高、米质优、抗性好等优点。为分析长粒粳稻不育系和恢复系品种特性及其配制组合的杂种优势,并挖掘优异的功能基因,利用SLYm1R高密度水稻全基因组SNP芯片,检测并分析了嘉禾212A、嘉禾549A、NP001、中禾优1号(嘉禾212A/NP001)和中禾优5号(嘉禾549A/NP001)中可能相关的主要功能基因。结果表明,不育系嘉禾212A和嘉禾549A基因组的粳稻区段数比例超过85.00%,属于粳稻类型;恢复系NP001基因组的籼稻、粳稻区段数分别占比66.96%、19.58%,属于籼粳偏籼类型。GS3和GW7/GL7基因调控嘉禾212A和嘉禾549A长粒型性状,ALK^(c)等位基因和Wx^(b)单倍型使不育系和恢复系及其配制组合具有较高的糊化温度和较低的直链淀粉含量。Pizt、Pid3、Pi-d2/Pid2、Pii/HIT7/pi5-1、Pi-ta等基因提高不育系和恢复系的稻瘟病抗性,而Xa26/Xa3基因增强其白叶枯病抗性。不育系和恢复系中分别含有广亲和SaF和S5-5/ORF5n基因。此外,中禾优1号和中禾优5号及其亲本携带大量优势等位基因,且不育系与恢复系在株型构建、开花时间、增加籽粒产量及提高稻瘟病抗性等多个性状实现功能基因互补。研究结果为后续亲本育种改良与籼粳亚种间杂交组合配组利用提供了科学依据。

关键词：长粒粳稻不育系恢复系功能基因基因芯片