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摘要:【目的】比较不同监督聚类方法的优劣及其适用场合。【方法】应用2种高斯混合模型聚类法(GMM)、K-最近邻居法(KNN)、二分类支持向量机器法(SVMs)以及5种多分类支持向量机器法(MC-SVMs),分别对计算机模拟数据以及两组实际微阵列数据进行聚类分析,采用假阳性(FP)、假阴性(FN)、聚类的准确性以及马修斯相关系数(MCC)等指标进行评价。【结果】(1)对成千上万基因表达谱数据,在服从高斯分布条件下,2种GMM法聚类准确性最高,且在训练样本容量较小的情况下,GMM-II法聚类准确性优于GMM-I法。(2)相比较而言,多分类MC-SVMs法稳健性较高,适用性最广,其对高维数据不敏感。不仅适用于成千上万基因表达谱数据的聚类,而且适用于以成千上万基因作为指标对少数几十个样本的聚类。(3)几种MC-SVMs法的表现,在样本容量较大时,宜采用OVO和DAGSVM法;样本容量较小时,OVR、WW和CS法聚类准确性和MCC值较高;样本容量适中时,5种MC-SVMs表现一致。【结论】建议根据数据的特征以及试验需要,同时选用至少两种方法进行试算,以便获得最佳聚类结果。
摘要:【目的】研究稻米加工品质的分子遗传基础,为遗传改良和分子标记辅助选择提供有用信息。【方法】利用Asominori为遗传背景具有IR24染色体片段的置换系(CSSL)群体,在4个环境下对稻米糙米率、精米率和整精米率进行QTL定位和稳定性分析。【结果】结果共检测到30个QTL与稻米加工品质相关,其中qMR-6、qMR-8、qHR-3和qHR-6在4个环境中都能被重复检测到,影响精米率的qMR-6和qMR-8的平均贡献率分别为21.1%和22.2%;与整精米率相关的qHR-3和qHR-6,平均贡献率分别为34.6%和22.3%;且qMR-6、qMR-8、qHR-3和qHR-6对应的置换系与背景亲本Asominori在4个环境中相应性状的表现型之间都存在显著差异(P〈0.05)。【结论】qMR-8、qBR-8b和qHR-8共定位在第8染色体R727-G1149区间的QTL簇上,在笔者以前的研究中发现该QTL簇包含与稻米蒸煮食味、外观和营养品质等相关的多个主效QTL,这为剖析同一染色体区段内的1个或多个基因协同调控多个品质性状形成的复杂代谢网络提供信息。
摘要:【目的】通过对不同水分处理条件下小麦代换系的穗花发育进程和产量性状研究,确定控制小麦穗花发育的主效应染色体,并对耐旱基因进行染色体定位。【方法】以小麦CS-Synthetic6x整套染色体代换系及其亲本为材料进行干旱胁迫处理,对穗花分化过程进行观察,并对其产量性状分析研究。【结果】各代换系的穗花发育过程与亲本较为一致,都能正常通过穗原基和花原基分化两个阶段。在正常灌水条件下,2B代换系与父本Synthetic6x发育同步,分化最慢,7D次之,其它代换系发育较快,与母本中国春基本同步;在干旱胁迫条件下,2D代换系穗花分化较为缓慢,远远落后于中国春和其它代换系。且2D代换系每穗粒数、单穗粒重、千粒重等产量性状的抗旱系数均显著或极显著高于中国春。【结论】延缓穗花分化进程的主效基因可能位于2B和7D染色体上;耐旱相关基因可能位于2D染色体上。
摘要:【目的】湿害是大麦生产的主要问题之一,培育耐湿性品种是最经济有效的方法,筛选和鉴定大麦耐湿性资源非常必要。【方法】以大麦(Yerong×Franklin)加倍单倍体(DH)群体165个系为材料,考查湿害处理和对照的株高(PH)、穗长(SL)、穗下节长(TFIL)、单株穗数(SPP)、主穗粒数(GPS)、单株粒重(GWPP)、单株粒数(GPP)、单株干重(DWPP)、千粒重(WTG)、绿叶数(NGL)和叶绿素含量(Chl)。以各性状的耐湿系数作为衡量DH系耐湿性的指标,应用主成分分析法、动态聚类分析和隶属函数法,从样本相关矩阵出发,对大麦DH群体165个系的主要性状进行综合分析。【结果】提出了3个反映大麦主要耐湿性状的主成分及函数式,前两个为穗粒因子,第3个为绿叶数因子;对165个系的耐湿性能力进行基于3个主成分的三维空间下的动态聚类分析和综合评价,将其分成高度耐湿、中度耐湿和极不耐湿3类,数目各为42、93和30。【结论】本研究用新的耐湿性指标和综合评价方法对165个系的耐湿性能力进行了分类、筛选和评价,为进一步的耐湿性QTL研究和大麦耐湿性育种奠定了基础。
摘要:【目的】分析烟草种质的遗传多样性水平,揭示不同烟草类型间的遗传关系,为充分发掘、利用种质提供依据。【方法】对包括不同烟草类型的119份种质进行了ISSR分析,估算其遗传相似系数,利用UPGMA法作聚类图。【结果】利用21个ISSR引物共扩增出672条带,全部为多态性带,其中116条为普通烟草特有带。普通烟草种质间的遗传相似系数变化范围为0.779~0.945,其中烤烟种质间遗传相似系数变化范围在0.812~0.933之间;不同烟草类型基本可聚为相应的亚类或小类,引进烤烟品种与国内品种并未聚为各自类别。普通烟草与其它烟草种间遗传相似系数较小;普通烟草与其假定祖先种N.sylvestris聚为一类,同为碧冬烟草亚属花烟草组的N.longiflora和N.plumbaginifolia聚为一类,聚类结果与种间遗传分化吻合。【结论】中国现有烤烟种质遗传多样性水平较低;为拓宽烤烟育成品种的遗传基础,应充分发掘野生烟草的遗传潜力。
摘要:【目的】研究不同形态氮素和水分胁迫耦合作用下水稻的光合生理特性。【方法】采用营养液培养及聚乙二醇(PEG,6000)模拟水分胁迫的方法,研究不同形态氮素营养和水分胁迫耦合作用下水稻叶片光合特性及1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)含量的变化规律,分析羧化效率(CE)、全氮含量、可溶性蛋白与Rubisco含量之间的关系。【结果】在水分胁迫条件下,NH4^+ -N营养水稻新完全展开叶中Rubisco含量与非水分胁迫下的相比显著增加,单位Rubisco活性(CE/Rubisco含量)与非水分胁迫条件下相应供氮形态处理相比下降了13.3%;而NO3^- -N营养水稻的Rubisco含量则明显降低,单位Rubisco活性下降了23.0%。因此,水分胁迫对NH4^+ -N营养水稻单位Rubisco活性的抑制作用小于供NO3^- -N营养水稻;其次,水分胁迫提高了NH4^+ -N营养水稻新完全展开叶的全氮含量,而对NO3^- -N营养水稻则无明显影响;此外,水分胁迫虽然也明显增加了3种形态氮素营养条件下水稻新完全展开叶中可溶性蛋白的含量,但其对NH4^+ -N营养水稻的Rubisco含量占可溶性蛋白的比例无显著影响,而对NO3^- -N营养水稻则有显著的降低效应。【结论】水分胁迫对供NH4^+ -N营养水稻光合效率的抑制效应小于供NO3^- -N营养水稻。
摘要:【目的】建立适用于小麦叶片蛋白质组分析的样品制备方法。【方法】以Taichung29小麦苗期叶片为材料,分别采用改进的酚提取-甲醇/醋酸铵沉淀法及尿素/硫脲提取法提取总蛋白,进行双向电泳分离和胶体考染,并选取代表性的蛋白点进行MALDI-TOF质谱分析及数据库搜索。【结果】上述的两种方法可检测到较多的蛋白点数,分别为1016±203和1014±281,并能成功地完成代表性蛋白点的鉴定。【结论】作者建议,进行小麦叶片蛋白质组分析时,可采用本实验提供的两种样品制备方法。
摘要:【目的】以纤维比强度差异较大的不同基因型棉花为材料,研究它们纤维发育过程中相关酶活性的动态变化与纤维比强度的关系,为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径提供理论依据。【方法】选择棉纤维比强度分属高(科棉1号)、中(美棉33B)、低(德夏棉1号和苏棉15号)3种类型,4个不同基因型的品种,在大田栽培条件下,研究棉纤维次生壁加厚过程中相关酶活性的动态变化、纤维素累积和纤维比强度形成的关系。【结果】β-1,3-葡聚糖酶活性在次生壁加厚发育过程中呈下降趋势,蔗糖合成酶、过氧化物酶和IAA氧化酶活性变化均呈单峰曲线,基因型间差异主要表现在酶活性的大小和峰值出现的时间。科棉1号属高强纤维基因型,棉纤维中与纤维发育相关的酶活性在整个次生壁加厚期高于中、低强纤维基因型,前者酶活的动态变化与纤维素累积快速增长期的协调性好,纤维素累积平缓,纤维比强度增强的幅度大;反之,如低强纤维品种德夏棉1号和苏棉15号,其纤维发育相关酶在次生壁加厚期活性低,纤维素累积快速增长期短,纤维比强度增强的幅度小;美棉33B棉纤维发育相关酶活性、纤维素累积和纤维比强度形成特征介于上述两种基因型之间。【结论】不同基因型棉花纤维中与纤维发育相关的酶活性存在显著差异,该差异可能是导致纤维素累积特性及纤维比强度形成基因型间差异的主要生理原因之一。
摘要:【目的】研究紫肉甘薯块根花色苷含量在生育过程中和品种间的变化规律及其与主要经济性状的相关性。【方法】栽插后20、40、60、80、100、120及140d调查13个紫肉甘薯品种的花色苷含量、最长蔓长,分枝数,结薯数,茎、叶、块根干物质含量,块根鲜重,块根干重,茎鲜重、茎干重、叶鲜重、叶干重,茎叶鲜重、茎叶干重,分析整株鲜重、整株干重,茎、叶、块根干重占整株干重的百分比等20个经济性状以及花色苷含量变化与其余19个经济性状的变化和10个产量性状日增长量的相关性。【结果】(1)紫肉甘薯块根花色苷含量在生育过程中存在缓慢增加型、波动变化型和曲折上升型3种变化类型,对最长蔓长、分枝数、块根鲜重、块根干重、光合产物的分配等经济性状的发育有不同的生物学响应。(2)品种间的花色苷含量在20d以后逐渐产生显著差异,在40~100d完成类型分化,与品种的分枝数、块根鲜重、块根干重、光合产物在块根中的分配比例显著负相关,与块根干物质含量、最长蔓长、茎鲜重、茎干重、整株干重及光合产物在叶中的分配比例显著正相关。(3)花色苷日增长量与块根干重日增长量显著负相关,花色苷积累与块根膨大、干物质积累存在竞争关系,这种竞争关系在不同品种中得到不同解决。【结论】由于花色苷积累与干物质积累存在的竞争关系在不同品种中的协调不同,紫肉甘薯品种间的花色苷含量在生育过程中产生显著差异和分化,存在缓慢增加、波动变化和曲折上升3种变化类型。花色苷含量的这些变化与主要经济性状有不同的相关关系。
摘要:水稻黄单胞菌白叶枯致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)和稻生致病变种(X.oryzaepv.oryzicola,Xooc)分别引起水稻白叶枯病(bacterialblight,BB)和水稻细菌性条斑病(bacterialleafstreak,BLS),对中国和世界水稻产量造成较大损失。基因组学揭示,Xoo和Xooc不同小种中存在15~30个数量不等的avrBs3/PthA(avr/pth)家族基因。新近研究结果表明,avr/pth基因既是毒性基因,又是寄主植物先天免疫的抑制因子,还是与抗病基因(R)匹配的无毒基因。Xooc中虽然存在avr/pth基因,但因存在能够抑制avr/pth无毒基因功能的抑制因子,故而未在水稻中发现抗BLS的R基因。除结构上的共有特征外,avr/pth基因间的差异主要表现在102bp重复单元在每个avr/pth基因中的重复数多少上。avr/pth基因的进化可能由简单进化为复杂,这可能是Xoo和Xooc致病性变异的主要原因。
摘要:【目的】枣疯病是枣树上由植原体引起的一种毁灭性病害,遍布于中国华北、西北、华东、华南等25个省(市)的枣区,造成了巨大的经济损失。【方法】经PCR扩增,分别对中国陕西的彬县、阎良、武功、佳县、杨凌,河北沧州和山东德州7个枣区的枣疯病样品和杨凌4个酸枣丛枝病样品植原体16SrDNA基因保守序列和延伸因子tuf基因进行克隆和测序。【结果】获得枣疯病和酸枣丛枝病植原体的16SrDNA基因片段均为1239bp,tuf基因均为851bp。通过序列同源性比较,结果表明中国陕西、河北、山东的枣疯病的病原一致,归属于植原体16SrⅤ-B组。由于枣疯病和酸枣丛枝病的植原体16SrDNA有5个碱基的差异,tuf基因的同源性为99.6%,推测为同一个种的不同寄主生物学型。【结论】首次报道了中国枣疯病和酸枣丛枝病植原体16SrDNA和延伸因子tuf基因的序列,确定了枣疯病和酸枣丛枝病植原体的分类地位,为研究枣疯病植原体的致病分子机理、遗传本质提供理论依据。
摘要:【目的】明确嘧菌酯对4种病原真菌的活性及旁路氧化酶抑制剂水杨肟酸(SHAM)的协同增效作用,探讨嘧菌酯抑制菌丝呼吸的作用机理及旁路氧化的作用。【方法】测定嘧菌酯单独使用或和SHAM协同使用对病原真菌菌丝生长和孢子萌发的抑制及对其它生物学性状的影响。利用氧电极溶氧仪测定嘧菌酯及SHAM对4种病原真菌菌丝呼吸耗氧的影响。【结果】嘧菌酯对辣椒炭疽病菌(辣椒炭疽)、黄瓜灰霉病菌、水稻纹枯病菌、稻瘟病菌的菌丝生长,对辣椒炭疽病菌、黄瓜灰霉病菌和稻瘟病菌的孢子萌发、孢子产生,对水稻纹枯病菌的菌核生成有抑制作用以及对辣椒炭疽病菌和稻瘟病菌的黑色素形成稍有延缓作用。SHAM对嘧菌酯毒力有显著的增效作用。菌丝耗氧率测定表明嘧菌酯在作用的初始阶段对4种病原真菌的菌丝呼吸均有抑制,抑制作用随药剂浓度提高而增强。随处理时间延长,菌丝恢复呼吸且呼吸作用的恢复不受SHAM抑制。【结论】延长处理时间情况下嘧菌酯丧失对菌丝呼吸耗氧的抑制作用,不是旁路氧化作用引起的,而是存在其它机制。
摘要:【目的】鉴定外生菌根真菌土生空团菌(Cenococcum geophilum Fr.(Cg))菌种,分析土生空团菌的遗传多样性,探讨影响土生空团菌遗传分化的因素。【方法】采用形态特征结合PCR方法,从分离自6种寄主植物的27个中国菌株和来自法国的5个Cg菌株中鉴定出20个Cg菌株。利用PCR-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)和随机扩增片断多态性DNA(RAPD)两种分子标记方法对这20个Cg菌株进行遗传多样性分析。【结果】PCR-RFLP方法以通用引物ITS1和ITS4对20个Cg菌株的核糖体DNA转录间隔区(ITS)进行了PCR扩增,扩增产物用3种内切酶(EcoRⅠ、HinfⅠ和MboⅠ)酶切,酶切图谱显示菌株间有明显差异。RAPD方法用经过筛选的随机引物(5'-CGCACCGCAC-3')对20个菌株的基因组DNA进行PCR扩增,扩增产物的片段大小在300~2000bp范围之间,共产生19个多态性位点。根据电泳图谱上DNA带的数目、位置及强度进行数值化,用聚类分析软件计算菌株间的遗传距离和遗传相似性,根据遗传距离构建20个菌株的系统聚类图。【结论】来源于不同寄主及地域的20株Cg有着较丰富的遗传多样性;地理环境和寄主对Cg遗传多样性的影响不大。
摘要:【目的】摸索提高AiiA蛋白对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力的方法。【方法】苏云金芽胞杆菌的AiiA蛋白是一种胞内蛋白,能降解参与诱导调控多种植物病原菌致病基因表达的N-乙酰高丝氨酸内酯信号分子。本文采用两种方式来提高AiiA蛋白的活性,即利用苏云金芽胞杆菌S-层蛋白在细胞表面表达该蛋白以及利用苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry3Aa启动子来提高aiiA基因的表达量。为此构建该蛋白基因与细胞表面S-层蛋白的锚定区结合而成的融合蛋白基因slh-aiiA以及带有基因cry3Aa启动子的融合基因pro3A-aiiA。为了提高表达的稳定性以及去掉重组菌中非苏云金芽胞杆菌片段,本文构建了解离载体pBMB5401,并将上述两个融合基因单独或同时装入解离载体pBMB5401,分别得到重组质粒pBMBcaiiA,pBMB3aiiA和pBMB3439。转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,随后导入温度敏感型辅助质粒pEG922,重组质粒在整合酶的作用下发生体内重组,消除了抗性基因等非必需片段。【结果】得到3个重组菌BMBcaiiAR,BMB3aiiAR和BMB3439R,在无抗性选择压力下的稳定性均在90%以上。融合蛋白SLH-AiiA及pro3A-AiiA在解离后的重组菌中得到表达,具有对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力。【结论】在苏云金芽胞杆菌中高效和稳定表达AiiA蛋白,可增强其对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力,当同时结合两种方式来表达AiiA蛋白时效果最好。