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作者：张帆山东农业大学

学位级别：硕士

黄河下游粮食生产脆弱性时空演化及应对策略研究

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黄河下游粮食生产脆弱性时空演化及应对策略研究

作者：李菲菲山东农业大学

学位级别：硕士

中国作为人口大国,粮食安全是国家重要议题。习近平总书记在党的二十大报告中强调,“确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中”。新中国成立70余年,粮食产量屡创新高,且连续9年稳站1.3万亿斤台阶,但粮食安全仍面临着国际和国内多重挑战,粮食... 详细信息

中国作为人口大国,粮食安全是国家重要议题。习近平总书记在党的二十大报告中强调,“确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中”。新中国成立70余年,粮食产量屡创新高,且连续9年稳站1.3万亿斤台阶,但粮食安全仍面临着国际和国内多重挑战,粮食供应不确定性呈现加剧趋势,已有研究预测未来十年粮食总自给率将下降3个百分点。立足新形势,粮食供应安全已从短期数量安全转向中长期生产能力安全。由于粮食生产具有自然再生产和经济再生产的双重属性,是典型的人地耦合系统,易受气温降水、物质要素投入、劳动力等因素扰动,在气候变化、资源环境瓶颈约束与城镇化推进过程中具有明显的脆弱性特征。尽管已有研究从供需视角对粮食安全脆弱性展开讨论,但对粮食生产脆弱性关注尚显不足,关于粮食产量和粮食种植面积的研究难以体现长期粮食生产能力。本文聚焦长期粮食生产能力,从可持续发展角度剖析黄河下游粮食生产脆弱性程度,深入探究粮食生产脆弱性的关键影响因素。黄河下游作为中国重要农业生产经济带,承担着重要生态安全屏障与粮食主产区双重压力。伴随着人口和经济的快速增长,黄河下游人地关系日趋紧张,给粮食安全造成的威胁不断加剧,研究其粮食生产脆弱性时空演化及应对策略,具有重要的理论·和现实意义。粮食生产脆弱性是指粮食生产系统暴露于气候变化、资源挤压、环境约束等外部环境,同时需要承受自身的粮食供给压力、土地产出压力、生态环境压力以及农业经济压力而具有敏感性,基于自身适应能力抵御暴露风险和自身压力源,超过系统自身适应能力后表现为粮食生产损失和生产恢复能力,主要有降低暴露度、降低敏感性与增加适应能力三个应对途径。基于此,本文从暴露度、敏感性和适应能力构建粮食生产脆弱性指标体系,测度2011-2021年黄河下游粮食生产脆弱性并揭示时空演变趋势,实证分析粮食生产脆弱性的影响因素,并设计粮食生产脆弱性的应对策略。主要研究结论如下:(1)从脆弱性时空演变趋势来看,研究时期内黄河下游粮食生产脆弱性保持下降,是敏感性降低和适应能力提高共同作用的结果,脆弱性重心位于山东省菏泽市,以西南方向转移为主。就脆弱类型而言,2011年黄河下游全部地市粮食生产均为敏感型,2021年已有12地市成功转变为适应型,其余20地市仍保持为敏感型。(2)从脆弱性的影响因素来看,气温、产业结构和种植结构对脆弱性具有显著正向影响,劳动力非农转移、种植结构、水资源开发指数对暴露度具有正向影响,水资源开发指数、移动通信水平、种植结构对适应能力具有显著负向影响。(3)从整体和区域视角设计粮食生产脆弱性的应对策略:关注水土资源变化趋势,减轻暴露度;加快绿色高效转型,从环境经济视角降低敏感性;健全农民种粮收益保障机制,提升粮农生产适应能力;针对各地市脆弱性短板设计,降低整体粮食生产脆弱性。

关键词：粮食生产脆弱性黄河下游演化趋势标准差椭圆模型

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黄瓜耐涝种质鉴定及生理特性分析

黄瓜耐涝种质鉴定及生理特性分析

作者：李娇山东农业大学

学位级别：硕士

黄瓜（Cucumis sativus L.）是世界上重要的蔬菜作物之一,喜湿怕涝。随着全球变暖,各种极端天气频繁出现,涝害也成为威胁黄瓜安全生产的胁迫因子。本实验室前期发现一个黄瓜突变体organ development defective1（odd1）在一次连续多日... 详细信息

黄瓜（Cucumis sativus L.）是世界上重要的蔬菜作物之一,喜湿怕涝。随着全球变暖,各种极端天气频繁出现,涝害也成为威胁黄瓜安全生产的胁迫因子。本实验室前期发现一个黄瓜突变体organ development defective1（odd1）在一次连续多日降雨导致的涝害之后,仍有较高的存活率。为了明确该突变体的耐涝性,本实验对该突变体和其亲本华北自交系09-1（WT:Wild Type）进行淹水处理,并研究了其在淹水条件下的形态学、解剖学、生理学特征,为涝害多发地区黄瓜的栽培管理及选育耐涝品种提供理论依据。主要的研究结果如下:（1）淹水胁迫对黄瓜生长抑制明显,主要表现为根系腐烂,叶片黄化、干枯,植株提早进入花期。淹水环境条件下,odd1突变体的生长情况明显优于WT。（2）对一叶一心、三叶一心、五叶一心和成株期的植株进行淹水处理后,odd1突变体的存活率均显著高于WT,且淹水35天后odd1突变体的主根和不定根长度显著高于WT;淹水后odd1突变体的根系干重显著高于WT。淹水胁迫可以使黄瓜的根系活力下降,三叶一心和五叶一心的幼苗在淹水96h后,odd1突变体的根系活力均显著高于WT。淹水胁迫5 d后,WT的不定根原基比odd1突变体先出现,说明odd1突变体在淹水条件下有较强的耐受能力和水分养分吸收能力,能够一定程度上维持正常的生长和发育。（3）淹水处理后,黄瓜的叶绿素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）下降,胞间CO2浓度（Ci）上升,其光合作用降低主要受到非气孔因素限制;odd1突变体的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度在不同时期的不同时间点显著高于WT;淹水处理后odd1突变体叶绿素荧光参数的PSII原初光能转换效率（Fv/Fm）和光化学猝灭系数（q P）整体高于WT,与WT相比,odd1突变体的叶绿素含量、光合作用和PSII活性受低氧胁迫的影响相对较小,说明odd1突变体具有较强的光合作用能力。（4）五叶一心和三叶一心的odd1突变体分别在淹水24 h、96 h和48 h后,其可溶性蛋白含量均显著高于WT;淹水48 h-96 h后WT的丙二醛（MDA）含量显著高于odd1突变体,说明odd1突变体的渗透调节能力较强。（5）淹水胁迫96 h后,WT中过氧化氢（H2O2）含量高于odd1突变体,且其超氧阴离子（O2-）含量分别在72 h和48 h时高于odd1突变体。但淹水处理后,odd1突变体的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性整体高于WT。说明随着淹水的持续（0-96 h）,抗氧化酶发挥作用来清除活性氧,odd1突变体具有较强的抗氧化酶活性。

关键词：黄瓜odd1突变体耐涝性植株存活率生理特性

银杏无性系叶片表型差异及遗传多样性的SSR分析

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银杏无性系叶片表型差异及遗传多样性的SSR分析

作者：张心悦山东农业大学

学位级别：硕士

银杏,叶扇形,作为银杏纲中唯一现存的物种,在植物进化中占据着独特的地位。银杏虽为单科单属单种,但历经天然杂交和人工选择,其在叶片、种子和树形等方面呈现出丰富的形态变异。叶用银杏栽培是当前研究的焦点,同时对银杏种质资源的遗传... 详细信息

银杏,叶扇形,作为银杏纲中唯一现存的物种,在植物进化中占据着独特的地位。银杏虽为单科单属单种,但历经天然杂交和人工选择,其在叶片、种子和树形等方面呈现出丰富的形态变异。叶用银杏栽培是当前研究的焦点,同时对银杏种质资源的遗传多样性和种群结构的深入理解对于其保护和合理利用极为关键。但现有的关于银杏叶遗传多样性的研究还相当有限,涉及的群体规模、个体数量以及考察的性状种类都不足,这限制了其在育种和保护工作中的应用潜力。本研究以128个叶用银杏无性系为研究对象,对其8个叶片表型性状进行测定分析。通过无性系及区域间叶片表型性状变异分析,表型遗传参数分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析解释银杏表型多样性。利用实验室自主设计开发的48对多态性引物进行PCR扩增、琼脂糖电泳检测,筛选12对SSR引物用于评估从不同地区收集的128个银杏无性系的遗传多样性。结果表明:（1）128个叶用银杏无性系在叶片形态上展现了丰富的多样性,对128个无性系8个叶片表型性状指标测定的分析结果表明,个体变异系数（CV）和香农-威纳指数（H’）分别在14%～79.7%和1.449～2.036之间,不同区域群体间变异系数（CV）在16.612%～63.732%之间。无性系间中央裂刻深度的变异系数最大为79.7%,叶基角的变异系数最小为14%,不同区域间法国无性系的变异系数最大为63.732%,重庆无性系的变异系数最小为16.612%。（2）叶宽、中央裂刻深度和单叶面积都与彼此及其他五个叶片表型性状呈显著正相关,其中叶宽和单叶面积都与彼此及其他六个指标相关性极显著。主成分分析共提取了3个主成分,代表银杏无性系种质84.246%的遗传信息量,其中单叶面积（0.947）和叶宽（0.939）特征向量值在0.9以上,这两个性状是导致银杏表型差异的主要原因。聚类分析将128份银杏无性系分为5大类,其中第一类和第二类的10份种质在主成分分析综合评价中得分排名前十,可以为叶用银杏选择提供参考。（3）128份银杏样本的Shannon’s多样性指数（I）平均值为0.966,期望杂合度平均值（He）为0.488,Nei's遗传多样性指数（H）平均值为0.413,遗传多样性丰富。筛选出的12对引物具有高度多态性,其中引物YX45、YX42、YX2和YX11的遗传多样性相对较高。银杏7个种群地期望杂合度（He）从小到大依次为华北、中南、华东、西南、国外、西北、东北。7个银杏群体的基因分化系数(FST)为0.134,表明变异主要存在于群体内,有13.4%的变异存在于银杏群体间,群体间存在一定的基因交流（Nm=2.517）。（4）基于STRUCTURE软件的贝叶斯聚类分析表明,当ΔK值取最大值时,对应最佳K值为4,7个银杏类群的128个银杏无性系被分为4类。利用Nei’s遗传距离,采用UPGMA方法,128份银杏无性系被聚类为4类,分别包括19个、13个、3个和93个无性系,但分类并未完全基于它们的地理起源。基于遗传距离矩阵,PCA选择了7个类群的两个主成分,分别解释了全部遗传变异的83.76%、16.24%,并将7个类群分为四组。（5）基于SSR标记,采用核心引物法,最少利用4对核心引物（YX2、YX11、Y X41、YX45）构建出覆盖98个银杏品种的DNA指纹图谱。

关键词：银杏表型差异遗传多样性 SSR标记 DNA指纹图谱

基于BaRecJ核酸酶的诱变方法的构建及其在酿酒酵母育种中的应用研究

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基于BaRecJ核酸酶的诱变方法的构建及其在酿酒酵母育种中的应用研...

作者：尚吉祥山东农业大学

学位级别：硕士

在现代工业微生物学的发展史中,微生物菌种的改进和生理耐受性优化一直是推动生物技术创新和实现可持续生产的关键因素。随着微生物培养、DNA测序、生物信息学和基因工程等技术的持续进步,基于细胞DNA修复系等统扰动因子的体内诱变方法... 详细信息

在现代工业微生物学的发展史中,微生物菌种的改进和生理耐受性优化一直是推动生物技术创新和实现可持续生产的关键因素。随着微生物培养、DNA测序、生物信息学和基因工程等技术的持续进步,基于细胞DNA修复系等统扰动因子的体内诱变方法已被广泛采用。本研究首次基于嗜碱芽孢杆菌Rec J(BaRecJ)内外切酶活性构建了一种全局体内诱变方法,在大肠杆菌中评估探究了其诱变效果并应用该方法改善了不同倍体酿酒酵母的乙醇或乙酸耐受性。本主要结果如下。1、BaRecJ诱变方法的构建与可行性验证。(1)本研究构建了编码BaRecJ全长及其外切酶结构域(1-471)和内切酶结构域(472-787)的大肠杆菌表达载体,以利福平耐药性作为突变表型,诱变试验显示三者的突变频率分别为空载对照的1、12、199倍。这表明该诱变方法产生突变的动力主要源自于BaRecJ的核酸内切酶与核酸外切酶同时发挥其剪切活性。(2)利福平、卡那霉素、庆大霉素和链霉素耐药性试验中,BaRecJ诱变方法的突变频率显著高于空载对照(P<0.05);卡那霉素抗性进化试验中,BaRecJ组经过96 h的逐渐适应,进化出了耐受300μg/m L卡那霉素的突变群体。这进一步证实了BaRecJ诱变策略在微生物诱变育种和短期ALE中的有效性。(3)利福平耐受性基因rpo B的突变分析显示,BaRecJ诱变方法诱变谱更均匀,此外该方法一次诱变能够产生48种碱基取代突变,远大于对照组(23)。2、BaRecJ诱变方法在酿酒酵母育种中的应用(1)酿酒酵母是一种广泛应用于工业的微生物,其生长和发酵过程易受盐度、乙酸、乙醇和糠醛等因子的抑制。这些抑制因子的耐受性通常由多个基因控制,因此,通过单一的诱变或代谢工程来提高其耐受性是一项复杂挑战。(2)在本研究中,我们结合BaRecJ诱变技术和酿酒酵母的短期ALE方法,成功地提升了酿酒酵母对乙醇和乙酸的耐受性。具体而言,经过7 d的进化,单倍体酿酒酵母的乙醇耐受浓度从4%(v/v)增加到6%,乙酸耐受浓度从0.3%(v/v)增加到0.6%;二倍体酿酒酵母的乙醇耐受浓度则从6%提高到了12%,乙酸耐受浓度从0.5%增加到了0.8%。(3)分别从乙醇和乙酸耐受的菌群中分离出了具有优异耐受表型的菌株Ia-M2和Ia-08。发酵试验表明,突变株Ia-M2的乙醇产量提高了14.4%,而Ia-08的乙酸产量提升了94.6%,同时乙醛的产量降低了69.8%。此外,Ia-08还显示出明显的絮凝特性,这不仅有助于抵御外部压力,还能降低收集成本。(4)通过对突变株进行基因组重测序和比较分析,以酿酒酵母SC288C为参考基因组,揭示了突变株与亲本菌株间的基因层面变化。综上所述,本研究不仅开发了一种新的微生物体内诱变技术,而且通过酿酒酵母耐受性改良案例,展示了这项技术在实际应用中的潜力和效益。这为微生物菌种改良和解析酿酒酵母的耐受机制提供了新的思路和方法。随着对BaRecJ突变方法进一步的研究和应用,预计该技术将在生物技术领域发挥重要作用。

关键词：诱变方法大肠杆菌酿酒酵母适应性进化 RecJ

玉米自交系种子萌发和出苗特性评价及其SNP标记分析

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玉米自交系种子萌发和出苗特性评价及其SNP标记分析

作者：马建华山东农业大学

学位级别：硕士

小麦新品种（系）面包和馒头加工鉴评与配粉研究

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小麦新品种（系）面包和馒头加工鉴评与配粉研究

作者：孙颖颖山东农业大学

学位级别：硕士

银杏无性系黄酮类化合物含量差异及基于SNPs的遗传多样性分析

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银杏无性系黄酮类化合物含量差异及基于SNPs的遗传多样性分析

作者：苏栗宁山东农业大学

学位级别：硕士

银杏因其独特的形态结构、系统进化及遗传特征,成为植物学和生物学研究的焦点。银杏叶片具有极高的药用价值,黄酮类化合物是银杏叶提取物中含量最丰富的活性物质,银杏种质不论在黄酮类化合物含量上还是分子水平上都存在丰富的遗传变异... 详细信息

银杏因其独特的形态结构、系统进化及遗传特征,成为植物学和生物学研究的焦点。银杏叶片具有极高的药用价值,黄酮类化合物是银杏叶提取物中含量最丰富的活性物质,银杏种质不论在黄酮类化合物含量上还是分子水平上都存在丰富的遗传变异。本研究以来自21个地区的150份银杏无性系为材料,测定其槲皮素、山柰酚、异鼠李素及总黄酮含量,比较不同无性系个体及不同区域无性系黄酮类化合物含量差异及遗传变异情况,筛选高黄酮含量银杏无性系,并基于黄酮类化合物含量进行遗传参数计算,探究影响黄酮类化合物含量的主要因素。采用偏最小二乘回归建立基于近红外光谱的总黄酮含量定量校正模型,探究最优建模条件,建立一种银杏叶片黄酮含量的快速无损检测方法。从转录组数据中筛选SNPs标记,并基于SNPs标记对银杏种质进行遗传进化分析,探究150份种质资源及不同群体的遗传多样性及遗传结构。主要研究结果如下:（1）150个银杏无性系叶片山柰酚、槲皮素、异鼠李素及总黄酮含量存在显著差异。其中山柰酚含量最高的是LNDG-1#,含量最低的是SDYN-1#;槲皮素含量最高的是JSPK-2#,含量最低的是SDRL-1#;异鼠李素含量最高的是JSTZ-2#,含量最低的是SDRL-1#;总黄酮含量最高的是BJCP-2#,总黄酮含量最低的是SDHY-2#。通过主成分分析对150个无性系的黄酮类化合物含量进行综合评价,得分排名前十的无性系分别是JSTZ-2#、LNDG-1#、JSPK-2#、SDGM-1#、JSHA-1#、SDQX-1#、JSPK-1#、SDAQ-1#、SDHY-2#、ZJFY-1#。（2）东部、西部、南部、北部及中部五个区域银杏叶片山柰酚、槲皮素、异鼠李素及总黄酮醇苷含量存在显著差异。槲皮素含量最高的为东部地区,含量最低的为西部地区;山柰酚含量最高的为东部地区,最低的为南部地区,且山柰酚含量在不同区域内的变异最小;异鼠李素含量最高的为东部地区,最低的为南部地区,且异鼠李素含量在不同区域内的变异最丰富;总黄酮醇苷含量最高的为东部地区,最低的为西部地区。不同区域之间的变异系数也存在差异,其中北部地区和东部地区在黄酮类化合物含量方面有着最丰富的变异,南部地区的变异最小。（3）银杏无性系槲皮素、山柰酚、异鼠李素及总黄酮4个指标遗传力均在0.9以上,且4项指标均表现出Pcv>Gcv>Ecv的特点,表明遗传因素对性状的变异贡献较大,环境因素对性状的变异贡献较小,个体之间的差异主要是由基因遗传而来。高遗传力指标能够较好地反映无性系间的遗传差异,揭示无性系间的遗传关系,提高聚类分析的准确性。以4个指标对150个银杏无性系进行聚类分析,将150个银杏无性系分为五组,其中山柰酚及异鼠李素含量最高的为第Ⅰ组,槲皮素含量最高的为第Ⅱ组,总黄酮含量最高的第Ⅴ组。（4）建立了基于近红外光谱的定量校正模型以快速预测银杏叶片总黄酮含量,比较了不同光谱预处理方法、主因子数对模型预测能力的影响,最终选取一阶导数+多元散射矫正对原始光谱数据进行预处理,设置主因子为9,在8000-4000cm-1波段内采用偏最小二乘回归法进行建模。最终所建定量矫正模型的相关系数R2为0.9223,交叉验证均方根误差RMSECV为0.3380,相对预测误差RPD为3.0652,所建模型具有较高的预测能力,可用于银杏叶片总黄酮含量的快速测定。（5）基于筛选出的SNPs位点对15个群体的银杏无性系样本进行遗传参数计算,15个群体观测等位基因数、有效等位基因数、观测杂合度、期望杂合度、多态性信息含量、香农维纳指数、哈温平衡P值的平均值分别为1.543、1.366、0.169、0.206、0.163、0.304、0.661,其中遗传多样性最丰富的为山东群体。主成分分析结果显示150份种质资源分布较为密集,没有明显的分群现象,所选种质亲缘关系较近。群体进化树分析将15个群体划分为3大类,与群体遗传结构分析获得的分层结果一致。三大类群的山柰酚、槲皮素、异鼠李素及总黄酮醇苷含量均存在显著差异,四个指标含量最高的均为第二类群,含量最低的均为第一类群。

关键词：银杏黄酮类化合物近红外光谱 SNP 遗传多样性

麦蚜对不同小麦品种（系）的选择性及相关机制探究

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麦蚜对不同小麦品种（系）的选择性及相关机制探究

作者：刘明洲山东农业大学

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小麦新品种（系）主要病害部分抗病基因鉴定

小麦新品种（系）主要病害部分抗病基因鉴定

作者：薛敬彤山东农业大学

学位级别：硕士