为探究棕鞭金藻生产岩藻黄素的综合性能,以期建立高效合成岩藻黄素的发酵工艺,研究首先对金藻发酵培养基中的碳氮比、维生素添加量进行优化.结果表明,当碳氮比为24、维生素添加量为3.75 mg/L维生素B1和1.25 mg/L维生素B12时,有利于金藻细胞内的岩藻黄素高效合成.此外,通过调控金藻光/暗培养模式,对其在不同条件下的细胞生长、最大光合效率和岩藻黄素积累情况进行比较研究,结果显示从种子培养到上罐发酵全过程进行光诱导后,胞内岩藻黄素含量显著提升.通过系统优化,金藻发酵后的胞内岩藻黄素含量和产量分别达到1.79 mg/g和33.6 mg/L,比优化前的发酵水平提高33.6%和31.2%.研究利用发酵优化技术强化了棕鞭金藻的岩藻黄素积累,为后续进一步进行大规模过程放大奠定了前期基础,也为其他微藻生产岩藻黄素提供了借鉴和参考.

为改善玉米群体内光环境,进一步提高玉米单株光合能力以获得高产,本研究以郑单958为试验材料,通过设置种子定向入土方式,研究了定向有序种植条件下群体内光分布特征,以及单株玉米穗位叶花后光合性能,并借助快速叶绿素荧光动力学曲线分析了与叶片光合性能有密切联系的光系统Ⅱ(PSⅡ)的性能特征.结果表明:叶片不同朝向显著改变夏玉米群体内穗位叶处光合有效辐射截获量,朝南处理(S)平均比朝北处理(N)高271.8％.不同朝向的叶片对高光与弱光的利用能力差异显著,朝南处理饱和光强下净光合速率(Pn)显著升高,表明其高光强利用能力显著提升;而朝北处理(N)表观量子效率(α)则随生育期推进显著增加,有利于叶片适应长期弱光环境.生育前期朝南处理PSⅡ电子供体侧和受体侧性能显著提高,进而改善了PSⅡ反应中心性能(PIABS)和荧光光化学淬灭系数(ψo),电子在电子传递链中转移效率(φEo)的提高增强了电子由PSⅡ向光系统Ⅰ(PSⅠ)的传递性能.生育前期叶片性能呈现出朝南＞朝东＞朝西＞朝北的趋势.但成熟末期朝南处理对强光的利用效率显著降低,朝北处理在生育后期表现出较强的弱光利用能力,表观量子效率显著升高,花后40dPn与PSⅡ性能均表现为朝北＞朝西＞朝东＞朝南的趋势.总体上,朝南与朝东处理群体内光环境改善显著,群体穗位层截获光合有效辐射较多,光合能力和干物质生产能力增强,有利于夏玉米产量提高.

种子耐储藏特性是粮食作物的特殊农艺性状之一,耐储藏性能对种子生产和种质资源保存有重要意义.以粳型超级稻龙稻5 (LD5)和高产籼稻中优早8(ZYZ8)杂交衍生的重组自交系(RILs)群体(共180个株系)为实验材料,自然高温高湿条件下放置1年、2年和3年后,对不同储藏时段种子发芽率进行比较,并利用223个分子标记的遗传图谱进行动态QTL鉴定.结果 表明,不同储藏时段龙稻5的发芽率均显著低于中优早8,株系间耐储性存在较大差异;不同储藏时段发芽率显著相关,相邻存储时段发芽率关系紧密.共检测到17个耐储性相关的QTLs,3个老化时段分别检测到5、4和3个,检测到5个动态条件QTLs,单一QTL解释5.60％-32.76％的表型变异,加性效应在-16.78％-16.95％范围内.主效QTL簇qSSC2、qSSC6、qSSC7和qSSC8能调控不同储藏时段的发芽率,qSSC6具有明显降低发芽率的效应.共检测到26对上位性互作位点,主效QTL qSS1和qSS4参与上位性互作,这表明上位性互作是调控耐储藏性状的重要遗传组成.研究结果为水稻(Oryza sativa)耐储性相关QTL的精细定位奠定基础,同时丰富了耐储性分子标记辅助选择育种的基因资源.

为选育适应青藏高原高产优质的老芒麦(Elymus sibiricusL.)品种,以青藏高原不同生态区域采集的11份老芒麦种质资源为对象,以国审登记品种青牧1号和同德老芒麦为对照,进行了连续3年的种子生产性能评价,为进一步选育种用型老芒麦材料提供依据.结果 表明:(1)各材料在不同年份间种子产量均存在显著差异(P＜0.05),其中以I-1-5-13和I-1-5-19产量表现最优,平均产量达到1494.93 kg/hm2和1386.82 kg/hm2,较青牧1号老芒麦高81.49％和68.36％,较同德老芒麦高90.92％和77.11％.(2)随种植年份的增加,老芒麦种子产量呈下降变化.从种子稳产性来看,I-1-5-47和I-1-5-50两份材料3年内均表现为高产稳产,均可作为种用型老芒麦进行重点培育.(3)从各材料种子产量与产量性状相关性分析结果来看,单序籽粒数、种子长、小穗数、稳长和单序籽粒重与种子产量显著正相关(P＜0.05),其中单序籽粒数与种子产量间的正相关最大(相关系数为0.809),且其对种子产量增产的直接效应最大,可作为种用型老芒麦种子产量评价的关键性状.(4)13份材料种子产量及产量性状的聚类分析可将其分为3个类群:第I类群来源于海拔较高地区,平均海拔为3696m,其产量表现中等;第Ⅱ类群材料来源于平均海拔为3244m的低海拔地区,其种子产量高;第Ⅲ类群材料来源于高海拔地区,平均海拔为4392m,其种子产量低.

骨骼肌是动物体的重要组成部分,与机体运动、能量消耗和生产性能等息息相关,其发育过程受多种因子调控.研究骨骼肌生长发育的相关分子机制,不仅与畜牧业生产密切相关,还能为肌肉疾病(例如肌萎缩、肌营养不良等)的治疗提供理论依据.非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是一类不具有编码能力的RNA.其中,环状RNA(circular RNA,circRNA)、长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)以及微RNA(micro RNA,miRNA)均被证实在骨骼肌发育过程中发挥着重要作用.miRNA可通过其种子序列与靶基因的3'非翻译区(3'untranslated regions,3'UTR)特异性结合,从而抑制靶基因的翻译过程或直接降解靶基因,成为多种生物过程的突出参与者.研究表明,具有miRNA反应元件(microRNA response element,MRE)的circRNA、lncRNA、假基因以及mRNA等能够竞争性结合miRNA,从而达到调控基因的表达的作用,构成竞争性内源RNA(compe-ting endogenous RNA,ceRNA)调控网络模式,这一假说的提出颠覆了以往miRNA单方向调控靶基因的观念,在转录组学上赋予了它们新的生物学功能,具有重大的生物学意义.近年来的研究发现,ceRNA在骨骼肌生长发育的过程中发挥着重要的调控作用.本文针对ceRNA机制中的重要成员miRNA及lncRNA和circRNA在动物骨骼肌细胞增殖分化中的作用进行综述,以期拓宽骨骼肌机制研究方向,为畜牧业发展及肌肉疾病治疗提供新的思路.

脂肪酸作为一种化工原料,在生物能源、化妆品、个人护理产品和工业润滑剂等领域具有广泛应用.多形汉逊酵母因其能够利用甲醇、耐高温、底物谱广等优点,被认为是微生物细胞工厂的理想底盘宿主.本研究首先通过代谢工程构建了产脂肪酸的汉逊酵母细胞工厂.在此基础上,通过发酵条件优化进一步提升了工程菌株生产性能.在温度37℃、pH 6.4、培养基碳氮摩尔比为120、种子液OD600在6-8之间时,摇瓶中工程菌脂肪酸产量达到1.86 g/Lo在发酵罐中,采用溶氧(DO)关联法控制补料速度,初始培养基碳氮摩尔比为17.5,在DO高于30％时,补料碳氮摩尔比为120的葡萄糖培养基,脂肪酸产量达到18.0 g/L,显示了汉逊酵母作为脂肪酸合成细胞工厂的潜力,为实现工业化奠定了坚实的理论与应用基础.

科学灌溉对植物种子生产具有重要意义.本研究以荒漠草原优良乡土植物沙芦草和牛枝子为对象,以充分灌溉为对照,探究不同生育时期亏缺灌溉对两种牧草种子生产和水分利用效率的影响.结果表明:与对照相比,亏缺灌溉下两种植物土壤含水率下降,其中沙芦草土壤含水率下降主要发生在0～60 cm 土层,牛枝子土壤水分下降未出现明显的分层现象.亏缺灌溉下沙芦草种子产量各构成因子差异均显著,开花期亏缺灌溉种子产量最高;牛枝子仅生殖枝数、小花数和荚果数差异显著,种子产量各处理差异不显著.相关分析显示,沙芦草种子产量与生殖枝数(r=0.776)、小穗数(r=0.717)呈显著正相关;牛枝子花序数与生殖枝数呈极显著负相关(r=-0.685),与小花数呈显著正相关(r=0.412).与充分灌溉相比,亏缺灌溉下两种乡土植物种子生产耗水量减少,水分利用效率提高,其中,沙芦草开花期亏缺灌溉水分利用效率提高最多(32.9％);牛枝子分枝期亏缺灌溉提高最多(27.4％).因此,适当亏缺灌溉可以提高两种植物水分利用效率.从水分利用效率和种子产量来看,干旱区沙芦草和牛枝子种子人工繁育时可采取亏缺灌溉,适宜亏缺的生育期分别为开花期和分枝期.