水稻压致变异和高压对水稻生长发育的影响

 将高收获指数型优质籼稻（Oryza sativa L.）品种“粤香占”种子在不同条件下进行了3个生长周期的高压种子处理和实验室种植试验。稻种经高压处理后,与对照样品相比,当代种子发芽和秧苗成长较慢且植株个体差异较大;后期生长较快,分蘖数及产量与对照样持平或有所增加。受压样品产生了4种新的植株变异,其中2种为不育植株,另外两种变异植株种植至F2及F3代,变异性状都能稳定遗传。表明高压不仅可以对水稻当代植株生理产生明显的影响,而且可以诱导水稻产生明显和稳定的可遗传变异。     

高静水压处理水稻诱导稳定遗传变异系的DNA分析

 用高压手段诱变水稻品种“毕粳38”,产生了两个稳定的可遗传的变异：变异1,植株分蘖减少,成熟期较原种提早20 d;变异2,植株变高,分蘖增加,籽粒变长,类似于籼稻。对原种及两个变异进行了ISSR及RAPD分析,结果显示原种及两个变异在ISSR和RAPD的检测中多态性明显,分别为28.57%和45.98%。变异2的变异大于变异1;ISSR检测中原种与变异1的平均绝对距离系数为0.030 3,与变异2的平均绝对距离系数为0.261 3。RAPD检测中原种与变异1的平均绝对距离系数0.084 5,与变异2的平均绝对距离系数为0.416 7。研究结果表明：高静水压可以对高等植物的种子进行诱变,产生在表型上及DNA分子水平上均可稳定遗传的变异。研究结果首次从DNA分子水平上证明高静水压处理可以产生变异。继各种化学制剂、各种射线诱变等方法之后,高压不失为一种行之有效的新诱变方法。     

高静水压诱导水稻产生突变的研究

 以78 MPa高静水压力处理已浸泡10 h的水稻（Oryza sativa L.）粤香占、粤丰占和测64种子12 h，成苗后移栽至大田，对其处理当代和后代的农艺性状进行调查和分析，结果表明，处理当代中，粤香占、粤丰占和测64的穗粒数分别增加了5.2%、1.2%和17.0%，且测64达到显著性差异水平；测64处理的生育期延长10 d，而粤香占和粤丰占则分别早熟5 d和2 d 。在处理的当代和后代中出现了可遗传的突变体，突变性状中既有质量性状也有数量性状，其中紫色叶鞘和穗下节伸长属于质量性状突变，株高、粒长和穗粒数等属于数量性状突变。突变频率因品种不同而存在差异，表现为：测64>粤丰占>粤香占。通过4年6代的筛选，共获得近100份包括叶、茎、穗、粒、育性和生育期等性状发生明显变异的突变体，已稳定的突变株系22个，其中7个突变株系的综合性状明显较对照好，具有良好的应用前景。     

12C6+离子束诱变水稻籽粒Cd低积累突变体的研究

筛选低Cd积累水稻品种是控制稻米Cd含量的最直接有效的办法之一。本研究对重离子辐照的中籼9311（Oryza sativa L）后代,利用石墨炉原子吸收光谱法检测,对曝露在不同Cd含量（含Cd量为19.8 mg·kg-1镉池和含Cd量为2.721 mg·kg-1的污染农田）中进行M2代Cd低吸收突变单株筛选,研究重离子辐照水稻籽粒Cd吸收的突变率以及比较不同Cd含量曝露下的筛选效率。结果显示:重离子辐照可以诱发水稻籽粒Cd积累量的变异,其突变频率为3:398%±0:009（P<0:05）;初筛获得78株籽粒较WT Cd吸收差异显著的突变体,进一步对其种植,分析M3代籽粒Cd含量。结果表明,重离子辐照诱变水稻突变体突变率高,遗传稳定,高Cd含量曝露下筛选效率更高,突变体水稻籽粒中Cd的积累存在着明显的差异,产生Cd积累差异的基因型丰富;相关性分析表明,M2代和M3代糙米中Cd含量存在显著相关性r=0:8210（P<0:01）,M3代获得23株遗传性良好且Cd含量差异显著的突变体水稻,其中Cd含量低于国家标准0.2 mg·kg-1突变体3株。表明筛选出的水稻突变体,在吸收转运Cd的过程中,存在差异且能稳定遗传,可供进一步研究培育籽粒Cd低积累的水稻品种。Screening low-cadmium rice cultivar is the most directly and effective way to control cadmium content in rice grain. We screened low-cadmium rice mutant of M2 generation exposed in different Cd concentration (the pool contaminated with 19.8 mg Cd·kg-1 and the paddy field contaminated with 2.721 mg Cd·kg-1) from rice mutants(9311, Oryza sativa L) induced by 12C6+ ion beam, and explored the mutation rate of 12C6+ ion beam irradiation and the screening efficiency of different Cd concentration exposed, all of the detections were carried out by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrum(GFAAS). The results showed that the mutation rate is 3:398%±0:009(P<0:05) and high Cd concentration exposed has more efficiency in screening low-Cd rice mutant. Correlation analysis show significant correlation of Cd in rice grain between M2 and M3 generations, r=0:8210(P<0:01); We obtained 23 mutant strains with significant Cd concentration difference and they had a great genetic stability. Among them, three strains' Cd concentrations were lower than the national standard (0.2 mg·kg-1). They can used for further study on cultivating new rice varieties of low Cd accumulation in rice gain.     

高静水压对水稻种子萌发及同工酶的影响

 利用不同静水压力和不同保压时间处理了籼稻粤香占种子，研究发现，随着压力的增加和保压时间的延长，水稻发芽率和成苗率明显下降，高压处理后的水稻在苗期的生长受到明显抑制，大约生长30 d株高才赶上对照；聚丙烯酰胺凝胶电泳显示高静水压力抑制了种子幼苗的酯酶（Esterase）同工酶的表达，但对其它几种同工酶如过氧化物酶（Peroxidase）、超氧化物歧化酶（Superoxider Dismutase）和苹果酸酶（Malic Enyme）等影响较小。利用同一压力和保压时间处理，不同类型的水稻（Oryza sativa L.）品种种子，其中包括籼稻（粤香占和南京11）、粳稻（秋光和台中65）和中间类型Bulu稻（Bulu Gendjah 和Bulu Rusa），结果发现所有类型水稻种子的发芽率和成苗率都显著降低，但因水稻类型的不同其影响程度也不同，籼型水稻南京11和粤香占的耐压性最弱，粳型水稻秋光和台中65最强，中间型Bulu水稻Bulu Gendjah和 Bulu Rusa居中。上述结果表明，静水高压能够显著降低水稻的种子的发芽率和成苗率，抑制幼苗前期的生长和酯酶同工酶的表达。     

拉曼光谱法鉴定水稻叶绿素缺乏突变体

植物叶色变异是自然界普遍的现象,叶色突变体已广泛应用于基础研究和生产实践.利用拉曼光谱测定了水稻叶色黄化突变体叶片的叶绿素含量.研究结果显示:在拉曼光谱图中·叶绿素的特征峰(1155,1527cm-1)在突变体中强度较野生型有很大的下降,表明突变体中总的叶绿素含量较低;紫外分光光度计的测定结果表明该突变体的叶绿素含量比野生型降低,且叶绿素b的含量极低,证实了拉曼光谱所反应的信息;拉曼光谱法可以用来快速鉴定植物活体的叶绿紊含量.本研究尝试利用拉曼光谱测定活体生物的叶绿素含量的可行性,为今后发展便携式、快速、准确、无损伤鉴定叶绿素含量及其他生物质含量的方法和开发相关仪器提供研究思路.     

He-Ne激光诱变的香菇变异株遗传稳定性分析

对三株香菇菌种采用He-Ne激光(λ=6328nm)进行两次照射,筛选出三株比出发菌株菌丝生长速率分别提高173%、737%和426%的变异株,经传代培养及酯酶同工酶谱分析,变异株具有良好的遗传稳定性表明激光作为微生物新型诱变因子与传统化因子相比,具有正变率高、回复突变率低、遗传稳定性好的特点.     

高压处理后水稻抗氧化酶活性及对逆境胁迫的响应

 对经高静水压处理的水稻粤香占（Oryza sativa L. cv. Yuexiangzhan）种子播种后的植株进行了抗氧化酶活性的测定和对逆境胁迫响应的研究。结果表明,高压处理抑制了水稻生长早期（12 d）色素和蛋白质含量的增加,并使早期抗氧化酶活性表现较对照低。随着播种天数增加,经高压处理的材料中的色素、蛋白质含量不同程度地增加,抗氧化酶活性发生改变,至播种后32 d时,高压处理的叶绿素含量和可溶性蛋白含量都高于对照粤香占。在自然低温条件下,经高压（干压、湿压）处理的植株其Rubisco大、小亚基含量和光合色素含量较高,抗光抑制能力增强,具一定的耐低温性。     

一种快速有效鉴定CRISPR/Cas9诱导水稻突变体的方法

突变体的筛选与鉴定是育种工作中的重要环节。该研究基于高光谱成像技术实现了水稻CRISPR/Cas9突变体种子的可视化鉴别。采集了水稻HD野生型和CRISPR/Cas9突变体种子共1 200粒样本的高光谱图像数据,通过Kennard-Stone算法,按照2∶1的比例构建了建模集(800)和预测集(400)。对水稻种子的原始光谱经过WT预处理后,通过2nd derivative提取了24个特征波长,分别基于全谱和特征波长建立径向基函数神经网络(RBFNN),极限学习机(ELM)和K最邻近法(KNN)模型。试验结果表明,无论是基于全谱还是特征波长神经网络模型都取得了良好的识别能力。通过2nd derivative提取的特征波长结合RBFNN模型也取得了较好的鉴别结果,其建模集和预测集分别达到了92.25%和89.50%。基于2nd derivative-RBFNN结合图像处理技术,可以实现水稻CRISPR/Cas9突变体种子的可视化鉴别,实现种子的定位和识别。结果表明应用高光谱成像技术,结合化学计量学方法和图像处理技术对水稻CRISPR/Cas9突变体的鉴别具有可行性,可为水稻育种中大量突变体的快速、准确地筛选和鉴定提供技术手段。     

光学非线性LB膜的时间稳定性与光致漂白效应的关系

用光学二次谐波产生（ＳＨＧ），拉曼散射和紫外－可见吸收光谱等方法研究了偶氮，苯腙及半花菁三种有机染料Ｚ型Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ（ＬＢ）多层膜的时间稳定性问题，发现：随着放置时间的推延，其中ＬＢ膜的二次谐波产生信号强度下降，然后逐渐达到稳定；在高压汞灯光照射下，粉末样品中Ｎ＝Ｎ（偶氮），Ｃ＝Ｎ（苯腙），Ｃ＝Ｃ（半花菁）键伸缩振动所对应的拉曼峰强度以及这三类染样在ＬＢ膜样品中对所应的生色团     

高静水压诱导黄瓜稳定遗传变异系的分子分析

 采用高静水压法诱变了黄瓜品种S9925-3,产生了两个稳定的可遗传变异株。采用30对随机配对引物,对该品种的原种及两个变异株进行了扩增片段长度多态性（AFLP）分析。结果表明原种与两个变异植株之间存在明显的多态性。从聚丙烯酰胺凝胶上切下6个差异明显的条带进行DNA测序,并将获得的DNA序列与NCBI（National Center for Biotechnology Information）数据库中的黄瓜DNA数据进行比对分析,确定了变异位点,找到了变异黄瓜系表型变化的可能原因。首次完成了对高静水压处理引起的黄瓜稳定遗传变异系的分子水平分析。研究结果表明,高静水压技术是一种有效的改良作物品系的新诱变工具。     

水稻种子萌发期高压诱导的SSH-cDNA文库构建与分析

 为了研究高压处理对高等植物基因表达的影响,以萌发过程中经高压处理后的水稻种子的mRNA作为检测子（Tester）,以对照样品的mRNA作为驱动子（Driver）,采用抑制差减杂交（SSH）结合镜像选择技术（MOS）构建了高压处理后水稻种子萌发过程中诱导表达的差减cDNA文库,并通过蓝白斑筛选获得了580个重组克隆。菌液PCR检测的结果表明这些克隆中的插入片段的大小主要分布在200～1000 bp之间,平均大小约为575 bp,其中单一扩增条带的有效重组克隆数为542个,有效的重组克隆率为93.3%。对部分重组克隆进行测序发现,受高压诱导表达的基因主要涉及到代谢、胁迫响应、转录调控等方面。为高压处理后水稻种子基因表达模式变化的研究打下了基础。     

改进的QGA-ELM算法水稻叶面积指数反演模型

为了通过植被指数（VI）准确、可靠的获取不同施肥梯度、不同品种的水稻叶面积指数（LAI）,提出了一种基于改进的QGA-ELM算法应用于水稻LAI反演。首先通过8折交叉验证确定极限学习机(ELM)最佳的隐含层神经元个数与隐含层激活函数类型,再通过引入组合动态旋转角策略、单点混沌交叉操作、混沌变异操作、确定性选择策略、量子灾变操作对量子遗传算法（QGA）进行改进,最后使用改进后的QGA算法优化ELM神经网络输入层到隐含层的连接权值和隐含层的阈值。为了验证该模型普适性和有效性,依次建立多元线性回归、BP、ELM、QGA-ELM、改进的QGA-ELM算法5种模型,并在不同数据集上进行反演效果比较,结果表明：（1）对比QGA-ELM算法和改进的QGA-ELM算法进化过程,改进的算法能有效提升模型寻优能力,避免算法早熟,且能寻得更优结果。（2）对比五种算法在不同数据集上的反演效果,验证了NDVI,RVI与LAI之间主要为非线性关系,且ELM神经网络模型反演效果要优于BP神经网络模型和多元线性回归模型。（3）对比五种算法在不同数据集上的反演效果,改进的QGA-ELM算法绝大部分情况下拥有最高的反演精度和最低的误差,改进后的算法反演精度得到了明显提升,泛化性能也得到了增强。（4）改进的QGA-ELM算法在各种施肥梯度上均具有最高反演精度和最低误差,且精度较高,能为不同生长状况水稻LAI反演提供依据。（5）五种模型对庆和香LAI反演精度均要高于龙稻18,而改进的QGA-ELM算法在不同水稻品种上依然具有较高的反演精度,且在不同水稻品种上反演精度相差极小,远低于其他四种模型,能很好适应不同水稻品种LAI反演要求,极大提升模型的稳定性性,为不同水稻品种反演提供参考意义。     

X‐ray reflectivity measurements of liquid/solid interfaces under high hydrostatic pressure conditions

A high‐pressure cell for in situ X‐ray reflectivity measurements of liquid/solid interfaces at hydrostatic pressures up to 500 MPa (5 kbar), a pressure regime that is particularly important for the study of protein unfolding, is presented. The original set‐up of this hydrostatic high‐pressure cell is discussed and its unique properties are demonstrated by the investigation of pressure‐induced adsorption of the protein lysozyme onto hydrophobic silicon wafers. The presented results emphasize the enormous potential of X‐ray reflectivity studies under high hydrostatic pressure conditions for the in situ investigation of adsorption phenomena in biological systems.     

Effect of high hydrostatic pressure and high dynamic pressure on stability and rheological properties of model oil-in-water emulsions

Both static and dynamic high pressure applications provide interesting modifications in food structures which lead to new product formulations. In this study, the effects of two different treatments, high hydrostatic pressure (HHP) and high dynamic pressure (HDP), on oil-in-water emulsions were identified and compared. Microfluidization was selected from among the HDP homogenization techniques. The performance of each process was analyzed in terms of rheological modifications and emulsion stability improvements compared with the coarse emulsions. The stability of the emulsions was determined comparatively by using an analytical photo-centrifuge device employing novel analysis technology. Whey protein isolate (WPI) in combination with a food polysaccharide (xanthan gum, guar gum or locust bean gum) were used as emulsifying and stabilizing ingredients. The effective disruption of oil droplets and the degradation of polysaccharides by the shear forces under high pressure in HDP microfluidization yielded finer emulsions with lower viscosities, leading to distinctive improvements in emulsion stability. On the other hand, improvements in stability obtained with HHP treatment were due to the thickening of the emulsions mainly induced by protein unfolding. The corresponding increases in viscosity were intensified in emulsion formulations containing higher oil content. Apart from these, HHP treatment was found to be relatively more contributive to the enhancements in viscoelastic properties.