冬小麦返青期主要生长指标的HJ-1A/1B遥感影像监测

为进一步深化作物长势遥感监测机理与方法,给大田管理及时提供信息与技术,结合2011-2013年定点观测试验,以HJ-1A/1B数据为遥感影像源,研究了返青期冬小麦主要生长指标、籽粒品质参数和产量间及其与遥感变量间的定量关系,分别构建及评价基于HJ-1A/1B影像遥感变量的返青期叶面积指数、生物量、SPAD值和叶片含氮量监测模型。结果表明,返青期,归一化植被指数（NDVI）、比值植被指数（RVI）、蓝光波段反射率（B₁）和RVI可分别作为监测冬小麦叶面积指数、生物量、SPAD和叶片含氮量的敏感遥感变量,所构建的遥感监测模型可靠且精度较高,模型的决定系数（R²）分别为0.62、0.56、0.46和0.58,均方根误差（RMSE）分别为0.42、452.3 kg·hm^-2、4.39和0.54%。同时,对冬小麦不同等级主要生长指标进行遥感监测并制图,量化表达了主要生长指标区域空间分布。     

小麦花后15 d主要苗情参数多光谱卫星遥感定量监测

为进一步探究小麦关键期苗情多光谱遥感监测机理与方法,提高多光谱遥感监测的定量化水平和可信度,结合两年定点观测试验,以环境减灾卫星HJ-CCD数据为多光谱遥感影像源,研究了小麦花后15 d主要苗情参数、籽粒品质参数和产量与多光谱卫星遥感变量间的定量关系,分别构建并评价基于HJ-CCD影像遥感变量的小麦花后15 d叶面积指数、生物量、SPAD和叶片含氮量的监测模型.结果表明,小麦花后15d时,结构加强色素植被指教(SIPI)、近红外波段光谱反射率(B4)、绿波段光谱反射率(B2)和归一化植被指数(NDVI)可分别作为监测小麦叶面积指数、生物量、SPAD值和叶片含氮量的敏感遥感变量,所构建的遥感监测模型可靠且精度较高,模型的决定系数(R2)分别为0.84、0.81、0.73和0.83,均方根误差(RMSE)分别为0.89、2 425.2 kg·hm-2、3.17和0.27％.同时,对小麦不同等级的主要苗情参数进行遥感监测并制图分析,量化表达了小麦主要苗情参数的区域空间分布.     

冬小麦花期生理形态指标与卫星遥感光谱特征的相关性分析

为提高冬小麦花期长势遥感监测的精确性与普适性,在集丘陵地、河滩地及平原地为一体的冬小麦种植区域设计了田间试验,利用卫星影像信息结合地面GPS定点试验数据,在分析利用遥感技术监测冬小麦花期LAI和生物量两个主要群体长势指标可行的基础上,对卫星遥感光谱信息与冬小麦花期的主要生理生化指标(叶片叶绿素含量、叶片类胡萝卜素含量、叶片水分含量和叶片氮素含量)进行了综合分析.结果表明,NDVI(归一化植被指数)与LAI、叶片氮素含量和叶片水分含量的相关性较好,RVI(比值植被指数)与生物量和叶片类胡萝卜素含量的相关性较好,GVI(绿度植被指数)与叶片叶绿素含量的相关性较好,且均达到显著水平.说明NDVI、RVI及GVI是较为理想的可用于监测冬小麦花期生理形态指标的敏感遥感指数.进一步以这些敏感遥感指数作为因变量建立了冬小麦花期生理形态指标的遥感监测模型.利用本模型可以反演多个生理形态指标,便于对冬小麦花期的长势情况进行综合分析与判断.     

SPOT-5与HJ遥感影像用于冬小麦氮素监测的效果对比

为探讨HJ遥感影像对冬小麦氮素监测的适用性,利用同期获取的SPOT-5和HJ-1B遥感影像,结合同步地面取样测试,从传感器的光谱响应、监测模型精度以及叶片氮含量空间填图3个方面,对冬小麦氮素的遥感影像监测效果进行了分析与评价.结果表明,两类遥感影像的3个波段反射率及植被指数与小麦叶片氮含量均密切相关,其中,SPOT-5影像的最优模型植被指数为GNDVI(绿色归一化植被指数),HJ-1B影像的最优模型植被指数为NDVI(归一化植被指数),SPOT-5影像在监测精度上优于HJ-1B影像,但差别不大.填图结果表明,除地块较破碎地带外,利用HJ-1B影像反演填图所得的小麦叶片氮含量在空间分布上与SPOT-5影像结果比较一致.说明利用SPOT-5与HJ遥感影像监测小麦氮素营养状况都是可行的,而HJ遥感影像在一定精度要求范围内能够替代SPOT-5等遥感影像的监测效果.     

利用HJ-1A卫星遥感影像进行水稻产量分级监测预报研究

以江苏省盱眙县、金湖县和洪泽县为例,利用我国的环境减灾卫星(HJ-1)遥感影像,开展了水稻产量分级监测预报研究。在利用GPS实地取样调查和建立解译标志的基础上,进行HJ-1A卫星影像精校正,将GPS样点数据校验贯穿到整个水稻种植面积分类与解译过程中,面积信息解译精度在90%以上。分别利用水稻抽穗期归一化植被指数和比值植被指数反演了叶面积指数和生物量数据信息。结合水稻遥感估产模型进行产量估算,并叠加样点产量信息验证,估产精度达到85%以上;依据预测的水稻产量数据进行产量分级预报,制作了盱眙县、金湖县和洪泽县水稻产量遥感分级监测预报图。结果说明,环境减灾卫星影像基本能满足水稻种植面积提取和产量预报的需求,能够在遥感估产中推广应用。     

基于遥感影像植被指数变化量分析的冬小麦长势动态监测

为进一步探究利用中低分辨率影像监测小麦苗情的机理，丰富小麦长势动态监测的模式，结合2017-2018年定点观测试验，以GF-WFV数据为遥感影像源，研究了孕穗-开花期冬小麦主要长势变化量参数和产量及其与植被指数变化量间的定量关系，以逐步回归方法筛选目标长势变化量参数，分别构建及评价基于GF-WFV影像遥感植被指数变化量的孕穗-开花期叶片含氮量变化量和叶绿素含量变化量监测模型。结果表明，冬小麦叶片含氮量变化量（ΔLNC）和叶绿素含量变化量（ΔCHL）与产量密切相关，而孕穗-开花期的归一化植被指数变化量（ΔNDVI）、比值植被指数变化量（ΔRVI）分别与ΔLNC和ΔCHL相关性最好，因此选择这两个植被指数变化量作为敏感参量构建冬小麦长势监测模型。经验证，基于ΔNDVI和ΔRVI构建的长势线性模型可靠且精度高，其决定系数分别为0.70和0.64，均方根误差分别为0.39%和0.08 mg·L^-1FW。基于预测模型和实测数据分级量化表达冬小麦长势的空间分布状况，能够很好实现了基于GF-WFV时相影像长势不同等级的遥感监测。     

基于Sentinel-2多光谱数据和机器学习算法的冬小麦LAI遥感估算

为了丰富大田尺度下冬小麦叶面积指数的遥感估算方法并提高估算精度,以关中地区冬小麦为对象,基于Sentinel-2多光谱卫星数据与地面同步观测的冬小麦叶面积指数样点数据,应用偏最小二乘回归(PLSR)、反向传播神经网络(BPNN)和随机森林(RF)法构建冬小麦叶面积指数估算模型,进行区域冬小麦叶面积指数遥感反演。结果表明,Sentinel-2多光谱卫星影像中心842nm近红外B8波段与冬小麦叶面积指数相关性最好,样本总体相关系数为0.778;植被指数中反向差值植被指数(IDVI)与冬小麦叶面积指数相关性最好,样本总体相关系数为0.776。各种估算模型中LAI-RF模型预测效果最佳,r~2为0.72,RMSE为0.53,RE为16.83%。基于LAI-RF估算模型,应用Sentinel-2多光谱卫星数据较好地反演了研究区冬小麦叶面积指数区域分布,其结果总体上与地面真实情况接近,说明以Sentinel-2卫星影像数据建立LAI-RF估算模型,可应用于区域冬小麦LAI反演制图。     

基于适宜尺度选择的冬小麦赤霉病遥感监测

为快速、准确获取江淮麦区县域冬小麦赤霉病发生信息,选用中、高空间分辨率卫星遥感影像做多尺度信息融合研究。在筛选适宜冬小麦田块分布特征的空间尺度遥感影像基础上,通过分析冬小麦长势指标和赤霉病病情指数之间的互作关系,构建基于多农学参数的冬小麦赤霉病估测模型,并对县域冬小麦赤霉病空间变化进行遥感监测。结果表明:(1)2m×2m、8m×8m和16m×16m三种空间尺度融合影像的均值相差不大,平均梯度和标准差存在明显差异。16m×16m融合影像的清晰度最好,信息量也多,比较适合研究区域冬小麦田块分布特征。(2)16m×16m融合影像提取的归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)值明显高于2m×2m和8m×8m融合影像,说明16m×16m融合影像光谱信息量较丰富,有利于冬小麦的识别。(3)冬小麦叶面积指数、叶片叶绿素含量和地上部生物量是影响赤霉病发生的主要长势指标。基于主要长势指标构建冬小麦赤霉病估测模型,平方根误差(REMS)为10.5%,相对误差为14.6%。该方法可以实现对县域冬小麦赤霉病空间变化的有效监测。     

基于生态因子的冬小麦产量遥感估测研究

为提高冬小麦遥感估产的精确性与适用性,在河南省的孟州市和沁阳市利用GPS定位布设田间试验,利用P-6卫星数据进行了冬小麦遥感估产研究.通过对遥感植被指数和冬小麦长势与产量GPS定位数据的综合分析,基于遥感影像信息获取的瞬时性和准确性,结合小麦灌浆期生态条件对小麦产量形成的影响,利用开花期遥感影像归一化植被指数(NDVI)和灌浆期生态因子(气温、日照、氮素营养、土壤水分)建立了冬小麦产量遥感估测模型,并检验了该模型的可靠性.结果表明,模型预测值与实测值较为一致,利用开花期遥感影像NDVI和灌浆期生态数据估测冬小麦产量的RMSE值为369.27 kg·ha-1,相对误差为6.45%.模型估测性能好,且具有一定的解释性.     

基于无人机多光谱遥感的冬小麦叶片含水量反演

为了快速监测小麦叶片水分含量,以敏感波段组和植被指数组2种变量分别作为输入变量,以地面同步观测的冬小麦叶片含水量作为输出变量,分别采用偏最小二乘(partial least squares,PLS)、极限学习机(extreme learning machine,ELM)和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化极限学习机,建立冬小麦叶片含水量预测模型,并对其反演效果进行比较。结果表明,光谱反射率和植被指数与叶片含水量之间存在较为密切的相关性,依此确定的敏感光谱波段为红光、蓝光和近红外波段,敏感植被指数为绿度指数、过红指数、归一化绿红差值指数、三角形植被指数和过绿指数。从2种变量的建模效果看,基于植被指数组构建的模型的精度和稳定性均优于敏感波段组,其中基于植被指数组的PSO-ELM模型在6个叶片水分含量反演模型中表现最佳,其R²和RMSE分别为0.98和0.26%。利用最优模型反演得到研究区冬小麦叶片含水量的分布范围为45%~75%,平均为64.57%,反演结果与地面实测较相符,说明基于无人机光谱数据通过建立以植被指数为变量的PSO-ELM模型可实现对冬小麦叶片水分含量的精准预测。     

Mixing properties and dough functionality of transgenic lines of a commercial wheat cultivar expressing the 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 HMW glutenin subunit genes

In this work we report the effects of the HMW-GS 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 on the breadmaking quality of the bread wheat cultivar Anza that contains the HMW-GS pairs 1Dx2 + 1Dy12 and 1Bx7* + 1By8, and is null for the Glu-A1 locus. This allows the characterization of individual subunits 1Dx5 and 1Dy10 in the absence of subunit 1Dx5, and the interactions between these subunits and subunits 1Dx2 and 1Dy12 to be determined. Three transgenic lines termed T580, T581 and T590, containing, respectively, the HMW-GS 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 were characterized over 3 years using a range of widely-used grain and dough testing methods. The transgenic subunits 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 accounted for 25.2%, 20.3% and 17.9%, respectively, of the total HMW-GS in the three transgenic lines. Although lines T581 and T590 expressed similar levels of subunits 1Dx5 and 1Dy10 they had different effects on other aspects of protein composition, including changes in the ratios of glutenin/gliadin, of HMW/LMW-GS, the 1Dx2/1Dy12, the x-type/y-type HMW-GS and the proportions of high molecular mass glutenin polymers. In contrast, lines transformed to express subunits 1Ax1 and 1Dx5 showed similar changes in protein composition, with higher protein contents and decreased ratios of glutenin/gliadin and 1Dx2/1Dy12. In addition, both transgenic lines showed similar increases in the ratio of x-type/y-type subunits compared to the control line. The transgenic lines were analysed using Farinograph, Mixograph and Alveograph. This confirmed that the expression of all three subunits resulted in increased dough strength (and hence breadmaking quality) of the cultivar Anza. A beneficial effect of subunit 1Dx5 has not been reported previously, transgenic wheat lines expressing this subunit giving overstrong dough unsuitable for breadmaking. However, the expression of subunit 1Dy10 had a greater effect on breadmaking quality than subunits 1Ax1 and 1Dx5. The Farinograph parameters such as dough stability and peak time were increased by 9.2-fold and 2.4-fold, respectively, in line T590 (expressing 1Dy10) with respect to the control line. Similarly, the Mixograph mixing time was increased by four-fold and the resistance breakdown decreased by two-fold in line T590 compared with the control line. The Alveograph W value was also increased by 2.7-fold in line T590 compared to the control line. These transgenic lines are of value for studying the contribution of specific HMW-GS to wheat flour functional properties.     

非1B/1R和1B/1R 类型小麦K型雄性不育系穗长和小穗数性状的遗传分析

为明确非1B/1R和1B/1R 类型小麦K 型雄性不育系穗长和小穗数的遗传规律,利用非1B/1R类型KTSP732A和1B/1R类型K3314A 两种K型不育系材料,采用主基因+多基因混合遗传模型分析法,对穗长和小穗数两类性状进行单世代和多世代混合分离分析.结果显示,非1B/1R类型KTSP732A和1B/1R类型K3314A穗长性状均符合加性-显性-上位性多基因模型(C-0),无主基因存在;非1B/1R类型KTSP732A的小穗数性状符合两对等显性主基因+加性-显性多基因混合模型(E-6),主基因遗传率为40.7%;而1B/1R类型K3314A的控制小穗数性状基因类型与非1B/1R不同,该类型无主基因存在,也符合加性-显性-上位性多基因模型(C-0).     

小麦Wx-A1和Wx-D1位点的PCR分子标记

为了获得筛选低直链淀粉含量的分子标记,根据已知小麦Waxy基因序列设计PCR引物,通过在基因水平和蛋白质水平进行分离群体验证,建立分别专一检测Wx-A1位点和Wx-D1位点的PCR标记MAG264和MAG269。在分离群体中,MAG264标记能清楚地区分Wx-A1位点的三种不同基因型,呈共显性遗传。MAG269标记引物在野生型中扩增片段为1 400 bp,在突变型(Wx-D1bWx-D1b)中的扩增片段为800bp。但在分离群体中没有出现杂合体带型,从而使本应该表现为共显性的标记表现为显性遗传。MAG264和MAG269引物对DNA的扩增稳定性、重复性好。这些结果表明,本研究获得的Waxy基因分子标记可以用于小麦Waxy基因缺失类型的鉴定和糯质专用小麦的分子标记辅助选育。     

GmHs1~(pro-1)多样性分析及蛋白互作预测

GmHs1~(pro-1)是Hs1~(pro-1)同源的抗线虫候选基因,通过使用不同的大豆品种克隆GmHs1~(pro-1)CDS区研究了其多样性、建立了进化树,并利用在线数据库分析预测了与其互作的蛋白。结果表明:在24种大豆品种中均克隆到长度约1 400bp的GmHs1~(pro-1)CDS区,同已有数据合并后该区段共有20个突变点,5个新突变点中的3个引起了编码氨基酸的变化。GmHs1~(pro-1)可能主要同glyma18g04770编码的蛋白互作,该蛋白受syringolide诱导。GmHs1~(pro-1)定位在胞浆内,具有1个吲哚化合物双加氧酶类似结构域,可能参与吲哚相关通路影响线虫发育。     

Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系籽粒品质的影响

为了解 Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系品质的影响,用 Sec-1位点缺失突变体与郑麦7698多次回交,系谱法辅助分子标记多代选择后得到 Sec-1位点缺失的1BL/1RS易位系（简称 Sec-1位点缺失易位系）和正常1BL/1RS易位系（简称正常易位系）,并进行品质性状、抗病性及农艺性状鉴定。结果表明,蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量和中峰值高度在 Sec-1位点缺失易位系和正常易位系之间差异不显著,而 Sec-1位点缺失易位系的面筋指数、面团形成时间、稳定时间、粉质质量指数、和面时间、中峰值宽度和8 min尾宽显著高于正常易位系。正常易位系的吸水率和衰落角显著大于 Sec-1位点缺失易位系。 Sec-1位点缺失易位系的条锈病抗性和白粉病抗性均低于正常易位系,但二者之间条锈病的病情指数差异不显著,而白粉病的病情指数差异达显著水平。正常易位系与 Sec-1位点缺失易位系间的千粒重、穗粒数、产量水平差异均不显著。综上所述, Sec-1位点缺失对小麦籽粒品质的正向调控作用显著,而对农艺性状的负面效应不显著, Sec-1位点缺失突变体是研究和改良小麦籽粒品质的优良遗传材料。     

小麦1BL/1RS易位系1RS分子标记位点稳定性分析

为检测小麦1BL／1RS易位系1RS位点的稳定性，利用1RS上11个标记位点的PCR特异引物对21个小麦1BL／1RS易位系进行了分子检测。结果表明，21个1BL／1RS易位系中，66．7％的品种1RS的11个标记位点较为稳定，扩增出标记位点特异性带，但有33．3％的品种部分标记位点出现特异性带的丢失或添加，具有不同程度的位点变异，位点变异率最高达45．5％。对于1RS上的11种PCR特异引物，引物NOR-R1和APR1．3可稳定扩增出黑麦特异带，是在小麦遗传背景中鉴别黑麦1RS较为可靠的分子标记。     

小麦-黑麦1BL/1RS易位系中的染色体结构变异

用黑麦(Secale cereale L.)自交系Kustro与普通小麦(Triticum aestivum L.)品种绵阳11杂交,获得了八倍体小黑麦MK,再用绵阳11与MK回交,用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)的方法从回交后代中筛选到含1条1BL/1RS易位染色体的植株13FT-100。为了筛选含有变异染色体的姊妹1BL/1RS易位系,用FISH方法对植株13FT-100的自交后代进行了分析。结果表明,在1个后代植株中,1条6B染色体在核仁组织区断裂,造成6BS端部缺失;而在另1个后代植株中,1条1BL/1RS易位染色体的1BL端部Oligo-p Sc119.2-1信号缺失。变异6B染色体可以用来研究6BS臂从核仁组织区到端部区段的功能,变异1BL/1RS易位染色体可以用来研究1BL的变异对1BL/1RS易位染色体发挥功能的影响。本研究结果提示,对于小麦远缘杂交后代,应多留意小麦染色体结构的变化,获得具有新型结构的小麦染色体或易位染色体可能对小麦育种研究更具重要意义。     

人参皂苷代谢产物M1及其脂肪酸酯EMl抗肿瘤活性研究进展

目的:介绍人参皂苷代谢产物20—O—β—D—吡喃葡萄糖—20(S)—原人参二醇皂苷(M1)及其脂肪酸酯(EM1)抗肿瘤活性和EMl合成的研究进展,为其深入研究提供参考。方法:对近年来有代表性的文献进行分析、归纳。结果:人参皂苷代谢产物及其脂肪酸酯有抗肿瘤活性。结论:EM1抑制肿瘤作用比M1强,EM1可能是人参皂苷在体内的真正的活性形式。EM1的药代动力学和生理学需进一步深入研究。     

小麦中的1BL/1RS染色体易位

1BL／1RS易位在世界小麦品种中广泛分布，在世界小麦育种特别是在中国小麦育种中占有重要地位。通过种间特定的染色体易位和替换，黑麦（Secale cereale L．）染色体1R的短臂（1RS）已存在于大量普通小麦（Triticum aestivwm L）的染色体组中，许多对农艺性状具有重要作用的基因和抗性基因由此从黑麦转入小麦基因组中。1RS主要用于转移抗真菌病害的基因,尤其是抗锈病、白粉病的基因（Yr9、Lr26、Sr31、Pm8），1BL／1RS能增加小麦根系的生物量,并可提高小麦籽粒产量和蛋白质含量。然而，由于1RS替换了1BS，造成了1BS上重要基因位点Glu-3、Gli-1的丢失和1RS上Sec-1位点的引入。Sec-1编码的γ-黑麦碱、w-黑麦碱不能补偿Glu-3、Gli-1编码的低分子量麦谷蛋白和γ-醇溶蛋白、w-醇溶蛋白的品质效应，引起小麦的麦谷蛋白聚合物结构的改变和数量的减少。因此，1BL／1RS易位小麦面粉的烘烤加工品质较差，从而降低了1RS易位系小麦的利用价值。另一方面1BL／1RS易位小麦面粉的可溶性纤维含量高于一般小麦，对人体有益，因此利用不含黑麦碱的改良1BL／1RS新易位采替换中国小麦品种中普遍存在的1BL／1RS易位＋既可保持1BL／1RS易位系的优点又能改善其烘烤加工品质，这为提高1BL／1RS易位小麦的品质提供了新的途径。1RS片段能与异源细胞质互作导致雄性不育，这可用于小麦的杂种优势利用。本文主要阐述1BL／IRS易位的特征、检测方法、地理分布、在小麦育种中的应用以及给小麦品质带来的影响，并探讨了解决其负面影响的策略。     

1BL/1RS易位系对陕西小麦品质育种的影响

分析了91份陕西省小麦资源材料中1BL/1RS品种的频率、HMW-GS组成和加工品质性状,以了解1BL/1RS易位对陕西小麦育种的影响。结果表明,22个小麦品种(系)为1BL/1RS衍生品种,占参试材料的24.2%,其中山前麦(P redgorn ia)的衍生品种15个,占1BL/1RS易位品种的68.1%;1BL/1RS易位并末对HMW-GS组成产生直接影响,1BL/1RS易位品种中优质亚基1和17 18出现频率较高,而非1BL/1RS易位品种中优质亚基2*和7 8出现的频率较高,两者之间优质亚基14 15和5 10出现的频率无明显差别;1BL/1RS品种和非1BL/1RS品种之间品质性状(蛋白含量除外)的变异系数以及千粒重的平均值有明显差异,而籽粒硬度、蛋白质含量和沉淀值的平均值均无明显差异。提出了合理利用1BL/1RS抗源进行小麦育种的方法和途径。