水稻谷粒考种参数自动提取装置及试验

【目的】传统考种方法测量精度和效率难以满足现代水稻育种研究的需求,设计一种水稻谷粒图像与质量信息同步采集装置,实现水稻谷粒考种参数的自动提取。【方法】采用掩膜法自动提取稻谷区域图像,根据稻谷投影面积、数量规律获取稻谷总粒数;根据空粒、实粒颖壳轮廓差异识别空粒;基于角点间距均值标定法,结合轮廓最小外接矩形法获取粒长、粒宽,结合链码法获取粒周长;采用正方形面积均值标定法结合像素累加法获取粒面积。分析摄像头高度、谷粒数量、谷粒种类、规则图形类型对谷粒性状参数提取精度的影响。【结果】摄像头高度对稻谷总数、空粒数、长、宽测量精度有明显影响,稻谷种类对宽度测量精度有明显影响,规则图形类型对周长和面积测量精度有明显影响。采用本文提出方法测量总粒数、空粒数、粒长、粒宽、粒周长、粒面积的决定系数(R²)分别为0.998 30、0.987 80、0.996 10、0.782 90、0.995 10和0.999 98,测量的平均精度分别为99.47%、87.17%、96.55%、96.36%、98.00%和95.86%,测量效率为16.52粒/s。【结论】本文所采用的稻谷谷粒考种参数自...     

一种基于图像分析的稻谷粒型性状 测量方法的建立及应用

建立了一种准确、高效率、高通量测量水稻粒型的新方法——图像分析测量法。利用扫描仪批量获取稻谷籽粒样品的数码图像,借助图像裁剪工具进行图像分割处理和Smart Grain软件进行图像分析获得粒型相关的指标数据,可简易快速测量大批量不同样品的籽粒粒长、粒宽、截面积和圆度等多个性状指标。对相同样品用手工刻度尺测量和Smart Grain软件测量所得的数据进行显著性检验,结果表明,在本试验中两种测量方法测定结果差异不显著,相关系数接近1,达到极强相关。新建立的水稻粒型测量方法,在水稻重组自交系群体多个粒型性状指标的高通量测量中得到应用,测量效率得到提高。     

三系杂交水稻谷粒性状的遗传及相关分析

[目的]研究三系杂交稻谷的遗传动态,探索不育系和恢复系各自对杂交稻谷粒性状的影响。[方法]利用华中地区常用的4个三系不育系与27个恢复系（品种）为供试材料,组成4×27NCⅡ交配设计,对三系杂交稻谷粒性状进行了遗传及相关分析。[结果]谷粒长、粒宽、千粒重和长宽比等4个性状均为加性基因效应起主导作用;谷粒长、粒宽、千粒重和长宽比同时受到父母本的影响,但受父本的影响比受母本的影响大。谷粒长、粒宽、千粒重和长宽比都有很高的广义遗传力,分别为99.65％、98.31％、95.27％和98.81％。相关分析表明,粒长与千粒重和长宽比均达极显著正相关;千粒重与粒长和长宽比均达极显著正相关,与粒宽未达显著相关;粒宽与粒长和长宽比达极显著负相关。通径分析表明,粒长、粒宽和千粒重对长宽比的直接通径系数分别为0.6246、-0.5559和-0.0158。[结论]该研究系统分析了不育系和恢复系对杂交稻谷粒性状的影响,为杂交水稻高产、优质育种提供了理论基础。     

基于PARMS技术的水稻粒形基因GW8分子标记的开发

【目的】开发水稻粒宽调控基因GW8的荧光分子标记,为快速、准确鉴定其基因型提供技术支持。【方法】通过与宽粒亲本GW8基因序列进行比对可知,窄粒杂交稻亲本美B的GW8基因序列在第二内含子有2个碱基缺失差异的特性之一,据此结合五引物扩增受阻突变体系技术,建立GW8基因荧光分子标记PM-GW8。【结果】利用荧光分子标记PM-GW8对42份籼稻亲本材料进行鉴定,仅在美B中检测到有2个碱基缺失的荧光信号。对亲本材料的谷粒宽度进行测量,其中美B的粒宽相对其他品种较窄,验证了该分子标记检测GW8的基因型与粒宽表型相符合。【结论】GW8荧光分子标记PM-GW8能快速检测水稻是否存在2个碱基缺失的GW8基因,为利用分子标记辅助选择改良水稻粒宽提供高效、可靠的基因分型技术。     

直立与弯曲穗型水稻穗上不同部位粒形分布特征

以直立穗型和弯曲穗型水稻品种为材料,研究了稻谷粒形在穗上不同部位和不同粒位籽粒间的分布及其差异.结果表明:弯曲穗型品种整穗籽粒的粒长、粒宽、长宽比以及长厚比均高于直立穗型品种,其中粒长差异达到显著水平.在稻穗的同一部位,两种穗型品种一次枝梗籽粒的粒长、粒宽、长宽比、长厚比均高于二次枝梗;且在一个枝梗上稻米的粒长、长厚比与开花早晚有一定联系,但又不严格按照开花的顺序,而会因品种和栽培条件的不同发生变化.粒宽、长宽比则与颖花的开花时间无必然的联系.穗型对不同部位、不同粒位籽粒粒长、粒宽、长宽比以及长厚比在整穗上的分布与排序并没有明显的影响.因此可以通过选择来改良直立穗型品种的籽粒的外观品质.     

利用单片段代换系定位水稻粒形QTL

 【目的】水稻谷粒形状（粒长、粒宽和长宽比）是衡量稻米外观品质的重要指标之一，为更好地开展粒形分子育种，对水稻粒形QTL进行分子定位。【方法】以单片段代换系（SSSL）为材料构建分离群体，利用微卫星标记对控制水稻谷粒长和谷粒宽的2个粒形QTL进行分子定位。【结果】粒宽QTL Gw-8被定位于第8染色体长臂末端微卫星标记RM502与RM447之间, 遗传距离均为0.3 cM。在此基础上构建了覆盖Gw-8的物理图谱，RM502与RM447位于同一克隆AP005529，两者之间的物理距离为55.0 kb。粒长QTL gl-3被定位于第3染色体着丝粒附近的微卫星标记RM6146和PSM377之间，遗传距离分别为1.5 cM和11.0 cM。【结论】利用单片段代换系能准确地定位水稻粒形QTL，这两个粒形QTL的定位为其克隆及稻米外观品质的分子育种奠定了基础。     

新型杂交稻--固优22号

固优22号是中国农科院陈建三研究员与武穴市农作物良种研究所饶水佳合作,应用水稻无融合生殖固定杂种优势的育种技术育成的高产优质水稻新品种。1.株型适中,稻穗特大:株高108厘米,株型紧凑,叶片上举不披,稻穗大,一般每穗400￣500粒,穗长33厘米,谷粒长粒型,千粒重26克,并具有着粒密、结实率高等特点。成熟时叶青籽黄,稻穗整齐。2.产量高,米质优:该品种与普通杂交稻在同等条件下栽培,一般667平方米(1亩)产量700￣800公斤,最高可达900公斤。米质优,无腹白和心白,透明度好。3.生育期适中,抗性强:固优22号作一季中稻栽培,全生育期135天。高抗稻瘟…     

粳稻粒型与粒重相关分析的研究

[目的]研究粳稻粒型与千粒重的相关关系。[方法]选用江苏省粳稻主推新品种（系）和现有亲本圃等60个种质资源为材料,对粳稻粒型与千粒重的相关关系进行了分析。[结果]供试品种谷粒型状（粒长、粒宽、粒厚、长宽比）与千粒重均呈显著或极显著正相关,相关性大小为粒长〉粒厚〉长宽比〉粒宽,从偏相关分析来看,粒长和粒厚与千粒重也呈极显著正相关。[结论]水稻超高产育种中提高粒重的方法是在稳定粒宽和长宽比的基础上,主攻粒长和粒厚,协调优化四者之间的关系。     

水稻RIL群体高密度遗传图谱构建及粒型QTL定位

【目的】水稻粒型是与产量直接相关的重要农艺性状,影响稻米的外观品质和商品价值。挖掘新的水稻粒型相关基因,对揭示水稻粒型调控的遗传机理研究有重要意义,同时可为水稻粒型分子育种提供新的基因资源。【方法】以极端粒型差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath,以及杂交构建的186个家系的重组自交系群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL株系进行深度测序。统计186个RIL基因型数据,利用滑动窗法（SNP/InDel数目为15）,将窗口内SNP/InDel信息转换成窗口的基因型,预测染色体上的重组断点构建RIL群体的BinMap遗传图谱,结合2年的粒长、粒宽、粒厚和千粒重的表型数据,运用QTL IciMapping软件,采用复合区间作图法对RIL群体的4个性状进行QTL定位。【结果】构建了一张包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱,该图谱各染色体Bin标记数为763—1 367个,标记间平均物理距离为30.26 kb。粒长、粒宽、粒厚和千粒重4个性状在RIL群体中呈近正态连续分布,且2年间的变化趋势相似,符合QTL作图要求。2018年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,共检测到40个粒型QTL,其中,粒长12个,粒宽9个,粒厚8个,千粒重11个,2019年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,检测到56个籽粒相关的QTL,粒长15个,粒宽11个,粒厚13个,千粒重17个。分析定位到的96个粒型QTL位点,连续2年都能检测到的QTL位点有11个,其中7个为已克隆的粒型基因位点,4个为未知的新位点,分别分布于第1、3、4、5染色体上,分别为粒长qGL-1-2和qGL5-2、粒厚qGT-3-2、粒宽qGW-4-1。【结论】构建了一张包含12 328个Bin标记的分子遗传连锁图谱,解析大粒粳稻资源的粒型基因,获得了qGW-4-1、qGL5-2、qGT-3-2、qGL-1-2等4个新的粒型QTL,可用于后续粒型调控基因的精细定位及克隆研究。     

水稻体细胞无性系粒形指标因子分析

以水稻早熟恢复系402和53个体细胞无性系为材料，研究其5个谷粒与5个米粒形状指标的变异及它们之间的相关性表现。结果表明，来自同一基因型的53个体细胞无性系的10个粒形指标发生了显著变异，相关分析表明，谷粒长、谷粒厚、谷粒长/宽比分别与米粒长、米粒长/宽比呈显著正相关，而谷粒厚与米粒宽为显著负相关，谷粒宽、谷粒长/厚与米粒性状间的相关均不显著。因子分析表明，10个粒形指标可分为受4个主因子控制的性状群，即米粒形状因子、谷粒形状因子、籽粒厚度因子和谷粒宽因子，前2个主因子的累积贡献率为66.82％，粒长是在这两个主因子中起关键作用的核心性状。     

辽宁省水稻新品系籽粒充实度及其与产量性状的关系

为明确辽宁省水稻品种的籽粒允实状况,以最新育成的13个新晶系和1个对照品种为试材,根据糙米厚度分级对籽粒充实程度及其与产量性状的关系进行了研究.结果表明:糙米千粒重与糙米厚度的变化趋势相同,可以由籽粒厚度代表充实程度.新育成品系的籽粒充实度分前布在77.60%～93.03%之间,品种间差异显著.新品系充实度与平均千粒重呈极显著正偏相关,与其他产量性状相关不显著.充实程度与产量水平不完全一致,高产品种多具有较高的有效穗数、着粒密度,实粒数·m~(-2)和中等的充实度.     

水稻植株农艺性状与水稻品质的遗传相关性分析

以35个水稻杂交组合为材料,研究了一些属于不同遗传类型性状间的相关性。结果表明,控制植株农艺性状的遗传效应与影响水稻品质性状的遗传效应间存在较强的相关性。其中,以加性效应间的相关性最为明显;有效穗数、剑叶长宽比和谷粒宽等性状与品质性状间存在正相关,而株高、剑叶长、穗长、每穗粒数、谷粒长和谷粒长宽比等性状与水稻品质性状间存在负相关;有效穗数与糙米率等成对性状间的显性效应相关。     

杂交中稻源库比对籽粒充实的影响及其高产组合的源库特征

 以18个杂交中稻组合为材料，在稀植高氮与密植中氮两种栽培条件下，研究了籽粒充实度与源库结构关系。结果表明，源库比是影响籽粒充实度的重要因素之一，主要影响中、下部籽粒，对上部籽粒影响极小。反映籽粒充实特征的结实率、充实率和充实指数3个指标中，充实指数受源库比的影响最敏感，其次是结实率，充实率最差。在保证理论产量和产量潜力分别达9 t和11 t,结实率不低于80%的高产前提下, 相应组合的源库特征的最佳取值范围: 每穗着粒数160～220粒，每公顷有效穗180万～210万，千粒重28～30 g,叶粒比6.66～7.52 mg/粒，结实率80%～90%，充实率96.5%～97.5%，充实指数78%～87%，单穗重4.3～5.0 g。     

粳稻品质与穗部性状关系的研究

采用聚类分析、回归分析等方法对辽宁省近年来32个水稻品种(品系，以后简称品种)品质性状和穗部性状进行分析。结果表明：弯穗型品种品质指标优于半直立穗型品种，半直立穗型品种品质指标优于直立穗型品种。依品质性状参试材料可聚类为6类，第1类辽盐40组品质特点是垩白率、垩白度较高；第2类是辽粳294组，品质指标普遍很好；第3类辽粳5号组，垩白率、垩白度偏高；第4类沈农654组，直链淀粉含量较高，垩白率、垩白度较高，胶稠度较小。黎明、辽粳326各成一类．垩白率、垩白度很高。直立穗型品种成粒率、谷粒长对品质影响很大；半直立穗型品种一次枝梗、成粒率、谷粒长宽比对品质影响很大：弯穗型品种穗长、二次枝梗／一次枝梗、成粒率、一次枝梗对品质影响很大。以提高成粒率为重点，可使穗部性状各指标实现优化组合，实现优质。     

双季稻“三高一保”栽培技术模式应用研究(英文)

通过多年试验研究,形成了一套水稻高成穗率、高结实率、高籽粒充实度和保优质为核心的双季稻"三高一保"栽培技术模式。本文通过田间试验和多点应用示范,比较研究了双季"稻三高一保"栽培技术模式的效果。田间试验表明,"三高一保"栽培技术模式能促进前期早发、控制无效分蘖发生,促进有效分蘖生长和成穗,提高成穗率,增加总颖花数、提高结实率和籽粒充实度,极显著地增加水稻产量,增产幅度为12.22%～19.73%,并能改善米质。大田示范结果表明也验证了田间试验的结果。     

寒地水稻产量构成分析

为了明确寒地水稻品种特性,采用随机区组设计方法,对黑龙江省2010年主栽的32个水稻新品种产量进行统计分析。结果表明:穗粒数与结实率呈显著负相关,与产量呈极显著正相关。每穴穗数(分蘖力)多的品种穗粒数少,产量增加;植株高的品种每穗粒数多;穗粒数多结实率下降,产量增加。应适当减少穴穗数(分蘖数),增加穗粒数,即分蘖力中等,偏大穗的品种有利于产量提高。对产量贡献率从大到小顺序为叶宽、剑叶长、千粒重、穴穗数、株高、结实率。     

生态环境对籼粳稻杂交后代穗部性状的影响及其与亚种特性的关系

 【目的】探讨生态环境对籼粳稻杂交后代穗部性状的影响及其与亚种特性的关系。【方法】以辽宁育成的两个典型的籼粳交重组自交系F6群体（RIL1：中优早8号/丰锦、RIL2：七山占/秋光）为试材,分别在四川和辽宁同年种植,研究穗部性状和亚种特性变化规律及其相互关系。【结果】穗部形态、解剖性状与亚种特性都发生了极显著的变化。从辽宁到四川,穗颈粗和穗颈大维管束数极显著减少,第二节间小维管束数和大维管束比极显著增加,结实率特别是二次枝梗结实率极显著下降,程氏指数更加偏粳。穗颈大维管束数、大小维管束比、大维管束比、结实率和千粒重在亚种类型间差异显著。穗颈节间维管束数目与穗“库”结构性状呈极显著正相关,与籽粒充实特性相关不显著;相反,亚种特性与穗“库”结构性状相关不显著,而与籽粒充实特性呈极显著的正相关。【结论】生态环境对籼粳交后代的穗部性状有极显著的影响。依穗颈粗去选择维管束性状是一条切实可行的途径。穗颈大维管束数、籽粒充实特性、程氏指数三者之间互相制约,北方的育种者要在实践中统筹兼顾。     

Rice panicle length measuring system based on dual-camera imaging

The length of the rice panicle determines the number of grains it can hold, and consequently rice yield; it is therefore one of the most important traits assessed in yield-related research. However, the conventional method of measuring panicle length is still a manual process that is inconsistent, subjective and slow. In this study, a novel prototype, dubbed “Smart-PL”, was developed for the automatic measurement of rice panicle length based on dual-camera imaging. Cameras with a long-focus lens and a short-focus lens were utilized to capture both a detailed image and a complete image of the rice panicle, respectively. Specific image processing algorithms were exploited, to analyze the neck image for neck identification and the whole-panicle image for path extraction. Subsequently, co-registration was used to identify the neck location in the whole-panicle image, and a resampling method was used to search for the path points between the panicle neck and the tip. Finally, the panicle length was calculated as the sum of the distances between each adjacent path point. To evaluate the accuracy of this prototype, six batches of rice panicles were tested. The results showed that the mean absolute percentage error (MAPE) for the system was about 1.23%, and the automatic measurements had a good agreement with manual measurements, regardless of panicle type. To evaluate the efficiency of this prototype, 3108 panicle samples were tested under continuous-measurement conditions, and the measuring efficiency was approximately 900 panicles per hour, 6 times over manual method. In conclusion, the system automatically extracts panicle length while providing three advantages over the manual method: objectiveness, high efficiency and high consistency.     

上农香糯千斤栽培技术初报(Ⅱ)——上农香糯栽培的生物学基础

上农香糯的生物学特性既遵循栽培稻(Oryza sativa L.)的一般规律,又有自己的特点。上农香糯是一种中熟晚粳糯稻,但早播早熟、迟播迟熟现象比较明显。它具有良好的萌动发芽、幼苗生长习性,有利培育壮秧。它分蘖成穗率较高、穗大粒多、着粒较密。其一生总叶龄数约为15～18张,随生育期变化而不同,平均出叶间隔时期正常,但后期各叶出生较快。叶面积和叶片宽度大致随叶龄而增大,以剑叶为最大;叶片长度则以倒三、四叶最长。伸长节间为5～6个,作单季晚稻栽培时,幼穗分化与节间伸长也同时进行,分蘖与穗分化两者相互衔接。其株高适当、株型紧凑、基部节间短粗,这是该品种耐肥抗倒的内在原因。上农香糯幼穗分化过程及其与叶龄的对应关系与常规水稻大同小异。然而,从分化始期至抽穗不过30天,各阶段历期长短也有其本身的特点。     

浙江省早籼稻种质资源的表型多样性分析与评价

为探究浙江省早籼稻种质资源遗传多样性,提高早籼稻育种中亲本选择的利用效率,通过变异系数、遗传多样性指数、主成分分析、二维排序分析、逐步回归分析和聚类分析等方法对100份早籼稻种质资源的14个主要表型性状的多样性水平进行分析。结果表明:14个表型性状的变异系数在0.96%(生育期)~41.07%(每穗瘪谷数);14个表型性状的遗传多样性指数在5.50(每穗瘪谷数)~5.61(生育期);基于主成分二维排序分析筛选到单穗重大、每穗瘪谷数少、长宽比小、倒二叶长度和生育期适中、穗长长且单株有效穗多的种质资源,根据二维排序结果,早籼稻材料4128、4209、4225和4278是在二维排序重叠种质,可以作为育种亲本或者中间材料。主成分分析和综合评价表明,100份早籼稻种质资源中材料4021综合性状排名第1,筛选到每穗实粒数、每穗瘪谷数、结实率、单株有效穗、谷粒长和谷粒宽这6个表型性状可以作为早籼稻资源综合评价的关键指标;同时基于离差平方和法进行层次聚类,将100份早籼稻材料分为4类,各类表型性状差异明显。