基于openCV的玉米株型骨架提取研究

作物株型形态参数,一直是作物栽培及育种中所关注的指标。以粮食作物玉米的株形图像为研究对象,基于Intel公司的开源计算机视觉库OpenCV,以Microsoft Visual Studio 2008为开发平台,综合运用图像处理与分析技术,提出了一种适应玉米株形骨架提取的简便算法,并开发了玉米株型骨架提取软件。实证检验表明,该软件能实现载入一张复杂背景的玉米株形图像,经过剪切、自适应窗口等前期处理及对原始彩色图像的灰度化处理、图像分割和噪声去除等一系列的预处理,最后采用基于C#版的OpenCV(EmguCV)的一个算法提取出玉米株形的简单骨架。     

高产玉米株型的探讨

通过对最新选育的玉米组合穗位叶下一叶、穗位叶、穗位叶上一叶和穗位叶上二叶的叶长、叶宽、叶舌至叶片最高点的距离及叶片最高点至茎的水平距离和最上7片叶之间的距离的研究可以看出,新组合叶片态势的可塑性强,能因环境的变化而改变其长势,更能适应环境的变化。新组合株型的发展趋势是:4个叶片的长度都要短,且4个叶片的长度要接近;叶片的宽度要窄;叶舌至叶片最高点的距离所占叶片总长度的比例要大,那么叶片下披的长度在缩短,叶片就更加挺拔。穗位叶下一叶、穗位叶和穗位叶上一叶的最高点至茎的水平距离(茎叶夹角)较大;穗位叶上二叶最高点至茎的水平距离(茎叶夹角)较小,这样形成中、下部叶片向外伸展,上部叶片收拢,叶片长生的态势合理,上下叶片茎叶夹角分布适合,叶片间距大,利于通风透光的塔型结构,是理想的株型。     

浅谈玉米的理想株型

玉米优良品种的育种目标是高产和稳产,理想株型的玉米不仅能提高单株生产力和增加单位面积的株数,从而最大限度的提高玉米产量,还能增强抗性达到优质.所以遵从理想株型育种是筛选资源和简化育种程序的关键.     

玉米株型性状的配合力研究

采用完全双列杂交试验设计,对来自不同杂种优势群的5个自交系及其组配的杂交组合的叶夹角和叶向值进行了遗传研究。结果表明：吉853的上部叶夹角、中部叶夹角、下部叶夹角、全株叶夹角的GCA均为负值,对选育紧凑型杂交种的作用明显。丹340上部叶夹角、下部叶夹角、全株叶夹角的般配合力效应值均为负值,对选育紧凑型杂交有一定作用。MO17和599-20的不同部位叶片角度及全株叶夹角的GCA均为正值,在紧凑型杂交种选育中利用价值不大。吉853×MO17上部叶夹角的特殊配合力效应值最低,吉853的叶夹角的一般配合力效应均为负值,MO17的叶夹角的一般配合力效应均为正值,说明紧凑型杂交种亲本之一必为紧凑型自交系。     

玉米株型性状的配合力及其相关研究

对１７个株型性状的配合力及其与穗粒性状配合力的相关研究结构表明：１７个株型性状的遗传主要受加性基因效应的控制，部分性状同时受非加性基因效应的影响。不同株型性状的ＧＣＡ，ＳＣＡ效应及其变异程度均存在显著差异；大多数株型性状的ＧＣＡ，ＳＣＡ与其性状表现型值（Ｘ）存在显著或极显著的正相关，而ＧＣＡ与ＳＣＡ无相关；部分株型性状的ＧＣＡ和ＳＣＡ之间具有显著或极显著的相关关系，多数株型性状与穗粒性状的ＧＣＡ之     

玉米株型的划分标准及其剖析

玉米株型育种日益受到育种家的重视,农民也逐渐讲究选用紧凑型玉米,以获取高产。玉米的株型,按其紧凑的程度,有紧凑、松散和中间类型之分。这种划分试图从总体上反映叶片与茎秆之间夹角的大小、叶片的下披程度、叶片的长宽、茎秆的高度、雄穗的大小及其上述器官着生方位和相互配置疏紧的情况。但至今仍缺少一种严密的表达方法,没有量的指标。有时把涉及性状很多,内涵复杂的株型过分简化,仅仅以单个性状的特点加以概括。如把茎叶夹角小称之上冲(举),等同于紧凑型;把夹角大称之平展,表示松散型。即便如此,也没有夹角小到何种程度为紧凑型;夹角大到怎样才算     

几个玉米株型性状的遗传规律研究

本研究结果表明，株主、穗上叶数、穗叶下距、穗上叶面积等株状在三个组配群中对单株产量均有较大的正向直接效应，而穗位高、雄穗分枝数等有较大的我向直接效应；叶向值、穗上叶距、单株绿叶数、穗下叶角等对单株粒重的直接效应，在三个组配群中表现不尽一致。     

玉米主要植株性状的杂种优势位点分析

【目的】鉴定玉米株高等植株性状的杂种优势位点为优良玉米新品种选育提供重要的理论依据。【方法】利用一套以综3为供体,许178为受体的单片段代换系群体及其与轮回亲本许178的测交群体,于2014年在河南浚县、新乡、长葛3个试点进行田间鉴定,完全随机区组设计,3次重复,散粉后对株高、穗位高、叶片数进行测定。利用Duncan’s多重比较和t测验分别对玉米株高、穗位高和叶片数进行QTL分析和杂种优势位点分析。【结果】单片段代换系的测交群体在主要植株性状上均表现出一定的杂种优势,其中,株高在浚县、新乡和许昌点的中亲优势值分别为4.74%、3.61%和1.09%,穗位高的中亲优势值分别为6.06%、7.77%和7.51%,叶片数的中亲优势相对较小。利用SSSL群体在3个环境中定位了9个株高的QTL、10个穗位高的QTL、5个叶片数的QTL。利用测交群体定位了6个株高的杂种优势位点,其中3个HL同时被检测到;穗位高检测到8个杂种优势位点,有1个HL被同时检测到;叶片数定位了5个杂种优势位点,有1个HL被同时检测到。利用SSSL及其测交群体分别检测到3个植株性状的24个QTL和19个HL,在5个单片段代换系同时检测到同一性状的QTL和HL。【结论】株高、穗位高和叶片数的杂种优势在单片段代换系测交群体中呈:株高穗位高叶片数。定位到的QTL和HL中的一些在不同环境间存在保守性,且具有较大贡献率,这些主效QTL/HL所在的染色体区域可能存在调控所对应性状的主要基因,可作为进一步研究的依据。而且,少数染色体片段同时调控多个性状的杂种优势,表明所测性状间存在相关性。此外,定位到的株高、穗位高多数HL表现出超显性效应,而多数总叶片数相关的HL显示出显性效应,表明所测性状杂种优势主要来源于位点间的超显性效应。所测的3个性状间存在相关性,3个性状间平衡是遗传改良的重要目标。在育种实践中,上述主效QTL和HL可通过分子标记辅助选择,应用于理想株型育种,加快3个性状间协同改良进程。     

分子标记辅助选择玉米杂种后代创新种质方法研究

【目的】目前,玉米生产上利用的杂交种95%以上是单交种。利用分子标记辅助选择手段探索从杂交种后代中高效发掘分别适合作父本和母本材料的方法,对于提高杂交种类资源的利用效率,推动玉米育种发展进程具有重要意义。【方法】以爆裂玉米杂交种JB1的F_1代种子作为试验材料,首先利用玉米全基因组范围内SSR分子标记,经聚合酶链式反应(PCR)扩增,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)对杂交种种皮和胚进行基因型检测,筛选多态性SSR分子标记,明确相应父、母本的基因型。在此基础上,选取10条染色体上均匀分布的多态性SSR分子标记对F_2及后续2个世代的分离群体进行逐代分子标记辅助选择,获得的后代材料可分为3组,即类父本材料、类母本材料和中间型材料。为了进一步评估所选材料的杂种优势恢复程度及在育种工作中的实际应用价值,在F_4代对类父本和类母本两组材料配制了组内、组间杂交组合;同时,利用3个测验种与基于分子标记选择获得的类父本材料、类母本材料以及在早代通过育种经验选取的优异材料进行测交试验,对最终获得的2 780个各种类型组合在北京顺义和河北蔚县2个不同环境下进行产量鉴定及综合评价。【结果】分子标记辅助选择显著提高了分离后代中材料的选择效率,F_4代辅助选择材料中,类父本材料与父本的相似度最高可达79.5%,类母本材料与母本的相似度最高可达73.7%,显著高于随机选择条件下的亲本相似度均值。不同类型辅助选择材料间保持了较大的遗传距离,最大可达86%。F_4代材料相互组配,不同亲本类型辅助选择材料组配的杂交种小区产量显著高于同类型辅助选择材料组配的杂交种。测验种组配的测交组合鉴定结果显示,本研究中与类父本材料组配的杂交种表现出较强的杂种优势,产量显著高于与类母本材料及早代通过育种经验选取的优异材料组配的测交组合,且存在产量超过原杂交种最大值的组合。【结论】利用分子标记技术作为辅助选择手段,从杂交种资源中发掘优异育种材料、开展种质创新的方法,可有效提高杂交种资源的利用效率。     

数字植物研究进展:植物形态结构三维数字化

数字植物围绕农林植物生命、生产和生态系统的多维信息高效感知和认知的理论、技术和方法,通过多学科交叉合作,研究农林植物-环境3D数字化、高通量信息获取、情景感知、信息融合、结构和功能模拟、数字化设计和精准管理决策等数字农业的关键性、基础性以及共性理论和技术问题。植物形态结构的三维数字化是数字植物研究的重要组成部分,近年来很多学者从植物组织、器官、植株和群体等不同尺度,或者从植物根系和地上部等不同视角,围绕植物形态结构的参数测量、几何结构解析、三维模型构建、结构与功能建模,以及三维植物模型真实感展现等需要,开展了更深入的研究。在组织尺度方面,随着MRI、CT、显微成像等技术产品的不断成熟,使得利用这些先进测量仪器获取和测量植物组织内部结构数据成为可能,并被越来越多的研究者采用,成为进行植物内部形态结构测量和分析的有效手段。在植物根系的三维数字化方面,由于植物的根普遍生长在土壤里,观察和测量十分困难。虽然近年来XCT、MRI等穿透射线成像技术已越来越多地用于根系的形态结构探测,但这类技术往往仅能获取范围较小的根系局部数据,且价格昂贵。因此植物根系形态结构的准确、无损(原位)、快速测量仍然是一个挑战。在群体尺度方面,基于实测数据的三维重建逐渐成为植物群体三维重建的主要途径,研究者正试图从激光三维扫描仪获取的植物群体三维点云中提取群体的形态参数并实现群体的三维重构。而在三维植物模型的真实感绘制方面,如何准确地测量各种植物器官的光学特性并建立相应的数学模型是当前的研究重点,虽然已有不少研究者提出了相应的解决方案,但这些方法在便捷性和普适性方面仍然难以令人满意,有待更多深入研究。笔者最后结合相关领域的技术进展对数字植物的进一步研究进行了展望。     

多环境下玉米株高和穗位高的QTL定位

【目的】通过对玉米株高和穗位高进行多环境的QTL分析,寻找能够稳定表达的株高和穗位高主效QTL,以为玉米理想株型的分子育种提供理论依据。【方法】以优良玉米自交系许178×K12衍生的150个F7代重组自交系（recombinant inbred lines,RILs）群体为试验材料。首先,从MaizeGDB中选取495个SSR标记进行亲本间多态性筛选,利用具有多态性的标记进行群体基因型分析,使用MapMaker V3.0软件划分标记的连锁群并构建遗传连锁图谱。其次,采用IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping,ICIM）进行2年3点（陕西榆林、陕西杨凌、辽宁葫芦岛,2014-2015年）表型值及育种值的株高和穗位高QTL分析。最后,对株高和穗位高进行条件QTL分析,对照非条件QTL分析的结果,探讨株高和穗位高在QTL水平上的遗传关系。【结果】构建的遗传连锁图谱共包含191个SSR标记,图谱全长2 069.1 cM,平均图距10.8 cM。6种环境和育种值中,共检测到10个株高QTL和8个穗位高QTL,分布于第1、3、4、5、6、7、8和10染色体上,LOD介于3.25-8.36,加性效应值介于-6.41-8.70,单个QTL贡献率在6.96%-27.41%。这些QTL中有6个能在3种及以上环境中被检测到,且贡献率大于10.00%,是控制株高和穗位高的主效QTL。位于染色体Bin5.01/5.02区域同一位置的2个QTL在6种环境中被检测到,LOD介于3.25-6.48,加性效应值介于4.05-8.70。位于染色体Bin3.03/3.04区域同一位置的2个QTL在5种环境中被检测到,LOD介于4.71-8.36,加性效应值介于4.93-6.36。位于染色体Bin6.02区域同一位置的2个QTL在3种环境中被检测到,LOD介于3.52-5.21,加性效应值介于4.38-8.16。它们的增效等位基因均来自母本许178。条件QTL分析和非条件QTL分析的结果表明,这3个染色体区域的6个QTL是3个同时控制株高和穗位高的一因多效位点。【结论】玉米株高和穗位高的遗传受环境影响较大,大部分QTL只能在1种或2种环境中被检测到,3个主效QTL可以在3种及以上环境中被检测到,能够稳定地遗传,且贡献率高,有望在分子育种上得到应用。     

玉米籽粒机械收获破碎率研究进展

机械粒收是玉米收获技术发展的方向,是玉米实现全程机械化、转变生产方式的关键。当前,籽粒收获过程中破碎率高的问题不仅降低玉米等级和销售价格,而且导致收获产量下降,并增大烘干成本、增加安全贮藏的难度,是推广机械粒收技术面临的重要问题。玉米不同基因型间籽粒破碎率存在显著差异,抗破碎特性是可遗传的性状,可通过育种培育抗破碎率的品种;不同收获机械和作业参数对籽粒破碎率有显著影响,选择轴流式收获机,并根据玉米生长、成熟和籽粒含水率状况及时检查与调试收获机参数是保证低破碎率的有效措施;生态环境因素对破碎率也有显著的影响,籽粒形成、自然干燥和收获期的光照、温度、湿度等因素均会影响到籽粒硬度、容重、含水率和质地等与籽粒破碎相关的特性;种植密度、水肥管理、收获时期等栽培管理措施对籽粒破碎率也会产生明显的影响。因此,针对不同区域生态环境条件,应选择适宜生育期内能与当地光温资源匹配的品种以及确定品种适宜的种植区域。合理种植密度、优化氮肥管理和适量灌溉有利于降低破碎率,而选择在最佳收获期收获是降低籽粒破碎率的最有效措施。     

The Optimum Spacing Dam Model of Basin Tilage on Various Sloping Fields

ＴｈｅＯｐｔｉｍｕｍＳｐａｃｉｎｇＤａｍＭｏｄｅｌｏｆＢａｓｉｎＴｉｌａｇｅｏｎＶａｒｉｏｕｓＳｌｏｐｉｎｇＦｉｅｌｄｓＹｉｎＪｉａｆｅｎｇ１，ＤｅｎｇＹｕｊｉａｎｇ１，ＬｉｕＧｕｏｊｕｎ１，ＹａｎｇＡｉｍｉｎ２，ＧｏｎｇＺｈｅｎｐｉｎｇ２，ＧａｏＲ...     

玉米理想株型研究进展

介绍了玉米株型的发展、株型与其他性状相关关系及玉米株型的遗传机理,提出了评价理想株型的几个形态指标,并进一步分析了玉米株型育种的应用前景。     

不同基因型玉米株型性状的杂种优势分析

为了提高玉米产量,培育适宜高密度种植和适宜机械化收获的株型,已成为当前玉米育种的需求.本研究以4个玉米杂交种及其亲本为材料,以'郑单958'为对照.通过测量株高、穗位高、基部第三节间茎粗、雄穗长度、雄穗分枝数、叶夹角,计算叶向值和叶面积,计算中亲优势和超亲优势.结果表明,与双亲相比,'新单61'、'新单68'、'新单6...     

玉米生长后期倒伏研究进展

倒伏是玉米生产中普遍存在的问题。传统生产中玉米一般在生理成熟期收获,前人关于倒伏研究也多集中在生育前期茎秆发育过程或者是生理成熟前的某一阶段,而对生理成熟后倒伏研究较少。玉米机械粒收一般在生理成熟后2—4周进行,倒伏将会增加机械粒收过程中的产量损失,降低籽粒品质,使收获难度加大,收获效率以及玉米种植效益明显降低,成为制约玉米种植密度进一步提高和机械粒收技术发展的重要因素。对此,本文从玉米生育后期植株的衰老生理及其影响因素角度进行综述,提出增强玉米后期抗倒伏能力的措施与建议。分析表明,玉米生育后期植株自然衰老将导致叶片、茎秆和根系活力下降,使茎秆含水量、可溶性糖、半纤维素及总结构性碳水化合物含量均降低,细胞壁变薄、细胞间缝隙变大;同时,茎秆和根系PAL、POD和PPO酶活性下降,抗病能力减弱;茎腐病病原菌产生的细胞壁降解酶分解细胞壁中的纤维素,降解寄主细胞,孢子迅速萌发形成菌丝并进入表皮细胞、皮层和维管束组织,加速茎秆组织失水干缩过程,植株空心变软甚至腐烂,茎秆质量下降。而基于密植高产机械粒收技术需求的增密种植、田间站秆籽粒脱水会加速并延长玉米衰老进程,使茎秆质量和抗病能力进一步下降,导致生理成熟后的倒伏风险加大。为有效控制倒伏、加速我国玉米密植高产机械粒收技术的推广,建议:(1)增强玉米生育后期茎秆衰老和倒伏的理论研究;(2)加强玉米抗倒种质创制,选育早熟、耐密植、籽粒脱水快、抗逆性强、适宜机械粒收的品种;(3)通过构建优质土壤耕层,集成宜机收品种、合理密植、肥水科学运筹、化学调控和病虫害综合防控等关键技术,创制高质量健康群体,提高生育后期茎秆的抗倒伏能力;(4)根据各地气候、生态条件,因地制宜制定降低玉米生育后期倒伏风险的应对措施。     

3种植物生长调节剂对玉米生长发育和产量的调控

为明确碧护、好鲜收、复硝酚钠3种植物生长调节剂对玉米生长发育、产量的调控作用,为3种植物生长调节剂在玉米上的应用提供依据.以玉米杂交种“贵单8号”为试验材料,采用浸种、叶片喷雾法在田间进行了随机区组试验.结果表明,3种植物生长调节剂均能调控玉米生长,促进玉米叶面积增加,改善玉米的穗长、穗粒重等经济性状;3种植物生长调节...