紫苏［Perilla frutescens(L.)Britt.］是一种新型油料经济作物。转录因子WRI1(WRINKLED1)参与调控植物油脂合成积累。为探究紫苏PfWRI1在油脂合成积累及胁迫响应过程中的分子调控机制, 通过分子克隆技术分离得到PfWRI1的完整编码区, 利用生物信息学分析工具和半定量PCR(sqRT-PCR)及实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对序列特征及表达水平等进行分析。结果显示: PfWRI1转录因子属于AP2(APETALA2)超家族, 包含2个AP2保守结构域; 亚细胞定位预测分析显示, PfWRI1转录因子定位于细胞核; 无规则卷曲和α-螺旋是PfWRI1蛋白二级结构中的主要结构元件; 系统进化分析表明, PfWRI1与芝麻和油梨WRI1的亲缘关系最近; 互作蛋白预测表明, PfWRI1蛋白可能与LEC1(LEAFYCOTYLEDON1)、FATA(fatty acyl-acyl carrier protien thioesterase)、FATB和PDAT(phospholipids:diacylglycerol acyltransferase)等存在互作关系; PfWRI1在紫苏的不同组织中均有表达, 随种子成熟其表达量呈现先升高后降低的模式, 且在发育中后期(开花后30 d)种子的表达量最高, 表明PfWRI1可能在紫苏种子油脂合成中具有调控作用; 紫苏幼苗经过低温胁迫后, PfWRI1的表达量在胁迫12 h后显著上调, 说明PfWRI1可能参与紫苏幼苗冷胁迫响应。这些结果为进一步研究PfWRI1在紫苏油脂合成积累和胁迫响应中的分子机制及功能奠定了基础, 为紫苏和其他油料作物的遗传改良和新品种选育提供了理论依据。

油体钙蛋白(caleosin)是参与油体合成的一类蛋白质。本研究从紫苏转录组数据库中筛选获得caleosin的PfClo1和PfClo2两个基因片段, 通过表达特性分析发现, PfClo2基因在紫苏不同组织中几乎不表达, 故选定PfClo1基因进行克隆及实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)分析, 探究基因PfClo1在紫苏不同品种中的表达特性及对干旱胁迫的响应。紫苏caleosin的PfClo1基因序列分析结果表明, PfClo1基因的开放阅读框(ORF)序列为609 bp, 共编码202个氨基酸, 理论等电点为5.19, 亲水性系数为0.678, PSORT软件预测PfClo1蛋白定位于细胞质; BLAST同源序列比对表明, PfClo1与丹参和芝麻的caleosin序列相似性较高, 属于典型的caleosin家族成员; qRT-PCR分析结果表明, PfClo1基因在‘晋紫苏1号’的花和种子中均有表达, 且在开花后30 d的种子中表达量最高; 通过分析不同紫苏品种的差异表达发现, PfClo1基因的表达与紫苏油脂合成存在一定的正相关关系; 用20%聚乙二醇(PEG)对‘晋紫苏1号’幼苗进行干旱胁迫处理后发现, PfClo1基因在胁迫处理12 h时表达量达到最高, 为对照的6.78倍, 推测该基因可能在紫苏干旱胁迫诱导中发挥调控作用。该研究结果为深入探究PfClo1基因在紫苏种子发育及干旱胁迫应答中的功能提供了理论依据。

甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT)是三酰甘油(TAG)合成过程中的关键酶。本研究从油料作物紫苏中筛选鉴定得到甘油三磷酸酰基转移酶基因Pfgpat9, 并揭示其编码蛋白特征及基因功能。从紫苏转录组数据库中筛选获得gpat9基因片段, 以优选品种‘晋紫苏1号’为材料, 通过RT-PCR技术克隆获得该基因的开放阅读框(ORF)全长序列, 命名为Pfgpat9; 利用实时荧光定量PCR方法分析Pfgpat9基因在紫苏根、茎、叶、花及不同发育时期种子(开花后10、20、30、40 d)中的组织表达特性; 通过双酶切将紫苏Pfgpat9基因完整的ORF序列连接到酵母表达载体pYES2.0上, 将重组质粒转化至野生型酵母菌株INVSc1和缺陷型酵母gat1, 并验证该基因的功能。结果显示: 紫苏Pfgpat9基因ORF为1 116 bp, 共编码371个氨基酸, 理论等电点pI为8.96, 不稳定系数为46.67, 亲水性系数为-0.108, 是一种亲水性不稳定蛋白。紫苏Pfgpat9基因具有典型的GPAT9功能结构域, 包含3个典型的跨膜螺旋区; 多序列比对分析表明, 紫苏PfGPAT9蛋白与油橄榄、茶树和向日葵GPAT9蛋白的亲缘关系较近; qRT-PCR分析显示, Pfgpat9基因在紫苏不同组织中均表达, 在种子发育不同时期表达量呈先升高后降低趋势, 在开花后20 d表达量达到最高; 酵母转化结果表明, 转Pfgpat9基因野生型酵母和转Pfgpat9基因缺陷型酵母总脂含量均提高, 且C16∶0、C16∶1含量均有所提高。研究表明, Pfgpat9基因在紫苏种子油脂合成积累过程中发挥重要作用, 这为进一步通过基因工程及转基因技术改良紫苏品质提供了新的方向。

设计了一种声光驱鸟控制系统。以STM32微处理器为核心搭建硬件控制系统，并给出了具体的硬件电路实现。为了解决鸟类适应性问题，设计了不同档位之间的切换。为了验证系统的性能，对所测LED的光斑区域进行等面积划分，并对其照度进行了测试。结果表明：所设计的系统光照照度达到200 Lx以上,为设计新型驱鸟系统提供了参考。

以早熟、中熟、晚熟三种不同熟性的6个棉花品种幼苗为试材, 分析4 ℃低温胁迫处理对叶肉细胞超微结构的影响。结果表明: 4 ℃低温处理3 d后, 中熟品种N177和N181及晚熟品种K-1和N203的细胞器均受到严重破坏, 表现为叶绿体受损严重, 部分类囊体解体, 线粒体膜模糊, 失去完整性, 细胞核膜基本消失, 染色质凝聚, 淀粉粒的数量和体积增大, 嗜锇颗粒增多; 而早熟品种中50和N52受损较轻, 叶绿体变化不明显, 线粒体结构完整, 细胞壁完整。说明早熟品种中50和N52具有与抗冷性相适应的结构特点, 其抗冷性较强。

4 ℃低温条件处理6个不同熟性棉花品种幼苗, 测定供试材料叶片中SOD活性、POD活性、超氧阴离子含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、MDA、相对电导率以及根系活体染色等8项指标, 比较不同棉花品种苗期抗冷性差异。对测定指标进行综合评价结果显示: 4 ℃低温胁迫1 d后, 6个品种耐冷性由强到弱依次为中50＞N203＞N52＞K-1＞N181＞N177; 4 ℃低温胁迫2 d后, 耐冷性顺序为中50＞N177＞N52＞K-1＞N203＞N181; 4 ℃低温胁迫3d后N52＞中50＞N203＞K-1＞N177＞N181。各生理指标综合评判结果为早熟品种中50和N52耐受性较强。

以马哈利樱桃茎段为实验材料, 研究不同浓度硝酸稀土(RENO3)对其组培苗生长发育及生理作用的影响, 结果表明: 在马哈利樱桃茎段培养的分化培养基上添加不同浓度的RENO3(5 mg/L～20 mg/L), 有利于芽分化和组培苗的生长, 提高叶片中超氧化物歧化酶(SOD), 过氧化物酶(POD)活性及叶绿素含量; 其中RENO3浓度为20 mg/L时, 是马哈利樱桃组培苗的最适生长浓度。

磁化弧光等离子体用于提高种子活力的技术已经得到大面积的推广。实验通过不同剂量的等离子体处理小麦种子后进行盆栽实验, 结果表明小麦增产幅度为10.51 %～19.73 %, 产量因素构成中的作用顺序为: 穗长＞分蘖数＞千粒重, 最佳处理剂量为2.0 A。另外, 从生理角度进行机理研究, 经2.0 A的磁化弧光等离子体处理种子后电导率提高18.28 %, 小麦呼吸速率较对照提高了23.32 %～35.59 %; 根系活力比对照增加40.7 %; ATP含量在真叶和根系中分别增加65.15 %和57.60 %。