高密植条件下玉米杂交种主要农艺性状与产量的灰色关联度分析

运用灰色关联度分析方法,对高密植条件下14个玉米杂交种的产量与9个农艺性状之间的关系,以及农艺性状之间的关系进行了关联度分析。结果表明,产量与农艺性状的关联度大小依次为穗粒重、百粒重、生育期、穗长、行粒数、穗粗、穗行数、轴粗、秃尖长。在育种工作中,应首先选择单穗粒重、百粒重高的杂交种,在产量相当的情况下生育期短、穗长长、行粒数多的杂交种。     

基于穗粒分布图的玉米果穗表型性状参数计算方法

玉米果穗表型性状是玉米育种、产量预测的重要参数,提出一种基于穗粒分布图的玉米果穗性状计算方法,全面解析玉米果穗和穗粒的几何、数量和颜色等表型性状。该文利用步进电机驱动果穗转动来获取果穗主要侧面图像,采用果穗畸变校正方法生成标准果穗图像序列,在像素尺度进行果穗轮廓分析,建立图像序列中果穗轮廓映射关系并生成果穗三维模型,在穗粒尺度拼接果穗整个表面的穗粒分布图,计算出果穗和穗粒的各项表型性状。试验结果表明,提出的表型性状计算方法对穗型及穗粒分布规则的玉米果穗具有较高检测精度,其中穗行数、行粒数、总粒数、果穗长和果穗粗的平均计算精度分别为98.231%、94.351%、96.921%、98.956%和98.165%。     

有色地膜栽培玉米的主要性状及相关性分析

采用大田试验对绿洲灌区玉米覆盖黑色、红色、蓝色与透明4种颜色地膜,对主要农艺性状进行相关性分析。结果表明:不同颜色地膜栽培的玉米相比透明地膜的经济产量增产率表现为:黑色膜减产9.22%,蓝色膜增产9.23%,红色膜增产2.29%。由于黑色地膜出苗率低导致玉米的生长密度降低,单株玉米的生境空间增大,出现双穗的比率增高,因而黑色地膜处理的单株产量较高。不同颜色地膜的各农艺性状表现为蓝色膜的株高、穗位、穗长、穗粒数均最高,黑色膜的千粒重最高,并且穗位低、茎粗高;在地膜影响下各玉米果穗性状对单株产量的相关系数均不显著,各性状对单株籽粒产量的相关系数依次为千粒重 > 穗行数 > 出籽率 > 行粒数 > 穗粗 > 穗粒数 > 穗长。     

基于多相机成像的玉米果穗考种参数高通量自动提取方法

实现玉米果穗考种性状的准确、快速获取是提高玉米育种效率的关键环节。该文在前期设计的玉米高通量自动化考种装置基础上,提出了一种基于多相机的玉米果穗考种参数提取方法,通过4个等间隔均匀分布的摄像头同时获取果穗4个方向图像,针对每副图像分别经过背景去除、投影模型构建、籽粒跟踪、考种参数提取等处理,最后根据4副图像的处理结果,综合计算穗长、穗粗、平均粒厚、穗行数、行粒数、穗粒数等考种参数。在玉米高通量自动化考种装置的果穗考种模块上进行试验,结果表明,该文所提方法测得的穗长、穗粗、平均粒厚与人工方法测量值之间的决定系数R2分别为0.997 3、0.984和0.941 5,对穗行数、行粒数的测量精度分别为98.63%、95.35%,为玉米果穗考种参数提取提供了一种新思路,为高通量自动考种装置的实现奠定了基础。     

玉米几个数量性状的基因效应分析

用世代均数法分析了玉米10个数量性状的基因效应。以 P_1、P_2、F_1、B_1、B_2和 F_26个世代作材料,用 Mathef 和 Jinks(1977)提出的估计参数模式进行统计分析,结果表明,玉米棒四叶叶面积、双穗间距、果穗重、籽粒重、出籽率等数量性状显性效应贡献最大,而抽雄期、抽丝期、抽丝间隔、穗轴重的加性效应贡献最大;上述9个性状都存在着显著或极显著的上位性效应,其作用太小因性状而异。双穗率无显著的上位性效应,适合加性—显性模式,它可能主要受加性效应的影响。     

糯玉米新品种金玉糯856选育报告

金玉糯856是以自育自交系糯玉米9195为母本,自育自交系彩甜玉米5105为父本配制的杂交种。从出苗到鲜穗采收102 d。株高240 cm,穗位高120 cm,穗长19.2 cm,穗粗4.9 cm,穗轴白色,穗行数13.5行,行粒数36.6粒。籽粒含支链淀粉达100%。经人工接种鉴定,表现高感大斑病,感丝黑穗病、瘤黑粉病,中抗茎基腐病、矮花叶病,抗红叶病。平均鲜果穗产量(带苞叶)15 982.5 kg/hm2,比对照品种垦粘1号增产4.2%。适宜在甘肃省河西地区和兰州周边及相似生态区域种植。     

基于机器视觉的玉米果穗参数的图像测量方法

在玉米育种和品质研究中,经常需要对玉米的果穗长度、果穗宽度、穗行数、穗粒数等参数进行测量。该研究提出了一种基于机器视觉的玉米果穗参数图像测量方法。使用PC摄像头连续采集旋转台上的玉米果穗图像,经过图像处理,获得玉米穗的图像区域,进而得到玉米果穗的穗长和穗宽参数;通过对玉米果穗局部区域的x方向和y方向累计像素值曲线进行分析,提取出玉米穗行,获得每一穗行的穗粒数和穗行宽度;通过图像匹配,获得玉米果穗的穗行数。试验表明,使用该研究方法对玉米果穗的长度、宽度和穗行数的参数测量准确率可达98%以上,对穗行宽及总穗粒数测量准确率达95%以上,整穗的平均检测时间约102 s/穗。该研究实现了玉米果穗参数快速有效的自动检测,相对于目前采用的人工检测,大大提供检测效率,降低劳动强度,可应用于玉米千粒质量检测、产量预测、育种和品质分析等场合。     

基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法及系统

为提高玉米果穗考种效率和精度,该文提出一种基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法和系统。利用托辊传送装置实现果穗自动连续推送,基于工业相机自动检测果穗运动状态并实时采集图像,获取覆盖果穗全表面的图像序列;建立果穗运动、摄像机成像、表面拼接关系,从图像序列中抽取果穗中心畸变最小区域拼接出果穗表面全景图像;最后,结合果穗边界检测、籽粒分割和有效性鉴定等技术提取出果穗表面上有效籽粒。试验结果表明,该文方法和系统较好地平衡了玉米果穗考种的效率和精度,图像采集和计算平均效率达15穗/min和4穗/min,穗长和穗行数指标计算精度可达99%和98.89%,可为研发全自动、高通量玉米果穗表型检测装置提供有益借鉴。     

玉米高通量自动考种装置设计与试验

考种是玉米育种的重要环节,针对现有考种方法分别进行玉米果穗或玉米籽粒考种参数测量,难以满足玉米商业化育种过程大量样本自动考种需求的现状,该文设计了一种玉米高通量自动考种装置,主要包括玉米果穗考种单元、自动脱粒单元、玉米籽粒考种单元、后处理单元及系统控制单元,可实现玉米果穗考种、自动脱粒、籽粒考种、籽粒提升、籽粒封装、标签打印等全过程的自动化.依据设计方案进行原理样机试制及试验,结果表明:该装置可实现玉米穗质量、果穗长宽、穗行数、行粒数、秃尖区域、籽粒厚度、籽粒长、籽粒宽、穗粒数等考种参数的实时测量,且对果穗长、宽的平均测量精度分别为99.13％,99.25％、对籽粒数量的平均测量精度为99.39％.样机对单个玉米考种时耗时约为27.2 s,连续考种作业时处理速度达4穗/min.该研究为玉米高通量自动考种装备的实现提供了参考.     

Variability in European Maize (<Emphasis Type="Italic">Zea mays</Emphasis> L.) Landraces under High and Low Nitrogen Inputs

An European maize (Zea mays L.) landrace core collection (EMLCC) was formed with samples from several countries. Evaluation of the EMLCC may contribute to broad the genetic base of maize breeding programs. The objective of this study was to assess the variability of EMLCC under low nitrogen (N) in relation to high N input. Eighty-five landraces of the EMLCC, grouped in four maturity groups, and three check hybrids were evaluated for response to low (0 kg ha⁻¹) and high (150 kg ha⁻¹) N in Spain and Greece. Five plant size traits (plant height, ear height, leaf length, leaf width and leaf area index), two grain traits (1000-kernel weight and grain yield), and two agronomic traits [growing degree units (GDU) and lodging] were studied. Overall means of plant size and grain traits increased when genotypes were grown at 150-N relative to 0-N input. The relative increase for grain traits was smaller in landraces than in hybrids. This suggests that landraces had lower grain yield response to N supply compared to hybrids. Linear regressions of plant size traits on GDU indicated that vegetative development was primarily associated with flowering lateness. The maturity group was the main source of variation for all traits. Landrace variability within maturity groups was significant for all traits across environments, despite significant landrace × environment interactions. Estimates of genetic and genotype × environment variances, and heritabilities at both high and low N inputs were not significantly different from each other. However estimates were generally larger at high N. Genetic and phenotypic correlation coefficients between the two N levels were very high for all traits.     

玉米主要株型性状与产量的全基因组关联分析

为了深入剖析玉米的株型性状和产量性状的遗传基础及其相关关系,本研究以204份玉米自交系作为关联群体,利用分布于玉米全基因组上的558 529个单核苷酸多态性标记(SNPs)对5个相关性状进行全基因组关联分析。结果表明,供试自交系各性状基本呈正态分布,且各性状间存在丰富的变异,变异系数在9.00%～50.00%之间;通过相关性分析和热图层次聚类分析株型和产量相关性状间彼此紧密关联;且由主成分分析筛选出总体方差累计贡献率达到71.667%的主成分2个;以P≤1×10^-5为显著阙值,利用Q+K模型对供试材料的5个相关性状进行全基因组关联分析,在株高、穗位高和单穗重间共检测到13个显著的SNP位点,分别分布于玉米的第3、第5、第6、第7号染色体上,而在总叶片数和穗上叶数间未检测到显著的SNP位点;在显著SNP上下游各50 kb范围共搜索到39个相关候选基因,其中有注释的基因12个,并对株高与穗位高最佳候选基因进行了预测。本研究通过对玉米株型及产量相关性状进行全基因组关联分析,为后期基因功能的验证与新功能的开发奠定了良好的基础。     

基于骨架的玉米植株三维点云果穗分割与表型参数提取

当前三维点云处理技术难以在玉米植株点云上对果穗进行识别和表型参数提取。针对该问题,该研究采用基于骨架的玉米植株器官分割流程对植株三维点云的果穗器官进行分割和表型参数提取。首先,优化基于骨架的玉米植株茎叶分割方法,在成熟期植株点云上实现植株骨架的提取、器官子骨架的分解以及器官点云的分割;再根据器官高度、子骨架长度、圆柱特征和点云数量4个约束条件从器官点云中识别出果穗点云;最后提取果穗相关的表型参数。试验结果表明,该研究方法对玉米果穗的识别率为91.3%;果穗点云分割的平均F1分数、精确度、召回率分别为0.73、0.82和0.70;穗位高、穗长、穗粗、株高穗位高比4个表型参数的提取值与人工实测值线性关系显著,决定系数分别为0.97、0.78、0.85和0.96,均方根误差分别为3.23、4.98、0.73 cm和0.07。该研究方法具备提取果穗器官点云和表型参数的能力,可为玉米高通量表型检测、玉米三维重建等研究和应用提供技术支持。     

Genetic Diversity for Morphological and Quality Traits in Quinoa(<Emphasis Type="Italic">Chenopodium quinoa</Emphasis> Willd.) Germplasm

Twenty nine germplasm lines of Chenopodium quinoa and two of Chenopodium berlandieri subsp. nuttalliae were evaluated for 12 morphological and 7 quality traits for two test seasons. The 19 traits were analyzed for cluster and principal component analysis. The first four PCs contributed 78.70 % of the variability among the germplasm lines. The first PC accounted for 39.5% of the variation and had inflorescence/plant, plant height and stem diameter as the traits with largest coefficients, all with positive sign. The characters with greatest positive weight on PC₂ were days to maturity (0.309), inflorescence length (0.260) and branches/plant. All the germplasm lines were grouped into six clusters based on average linkage method. Cluster III had high values for seed yield and most of the quality traits but showed a small seed size. The dendrogram separated the two lines of C. berlandieri subsp. nuttalliae from the quinoa lines.     

基于分级阈值和多级筛分的玉米果穗穗粒分割方法

为了有效克服果穗形状畸变和穗粒颜色差异对穗粒分割的影响,该文提出一种准确、鲁棒的玉米果穗穗粒分割方法。该方法利用果穗三维形状特征校正果穗径向畸变以最大程度恢复图像上果穗表面信息;采用分级阈值分割策略确定每颗穗粒最佳阈值范围,并利用穗粒几何特征实现穗粒初次筛分,消除穗粒间粘连效应;结合主成份分析和支持向量模型完成穗粒的二次筛分,生成果穗表面穗粒分布图。该方法整合了果穗径向畸变-分级阈值-穗粒多级筛分,实现果穗穗粒的精准分割,为玉米果穗自动化考种提供了基础方法。试验结果表明提出方法在穗粒分割准确性和鲁棒性上具有显著优势,平均计算效率达15 s/果穗。     

Variation among Spanish faba beans cultivars: taxonomic and evolutionary implications

Summary Univariate and multivariate analysis were used to examine phenotypic variability within a Spanish faba bean germplasm collection maintained at the Centro de Investigación y Desarrollo Agrario, Córdoba, Spain.The analysis of 158 Spanish faba bean accessions and 12 quantitative traits indicated highly significant differences among botanical groups for 8 characters and among geographic regions for 10 characters. An east to west clinal pattern of variation for some characters was detected.In order to identify the main characters which account for the major variation, the same collection was subjected to principal component analysis for 12 quantitative traits. Reproductive and plant height characters appeared to be the major sources of diversity.To determine the importance of both geographic and botanical variation among the Spanish cultivars, discriminant analysis was applied. According to these analyses, plant height, height of the lowest pod-bearing node, pod length and 100 seed weight, were important traits discriminating among different geographic regions. The main character discriminating among botanical groups was the 100 seed weight.Our results fit in a pattern in which both agroecological and anthropological causes could have played a role in the observed variation. This analysis can help plant breeders in choosing the most favorable accessions in plant breeding.     

玉米果穗离散元模型构建与脱粒仿真验证

针对玉米脱粒离散元仿真中果穗模型难以表征籽粒分离和芯轴破碎的问题，该研究构建了玉米果穗聚合体离散元模型并进行脱粒仿真验证。基于玉米芯轴3层结构采用分层建模与网格划分方法建立玉米芯轴离散元模型，结合Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验、Box-Behnken试验和仿真弯曲试验标定粘结参数；以马齿型玉米籽粒为原型，采用五球粘结的籽粒-芯轴连接方式建立玉米果穗聚合体离散元模型，仿真标定籽粒与芯轴的连接力；最后模拟梯形杆齿、圆头钉齿和纹杆块3种脱粒分离机构的玉米脱粒进程。结果表明：玉米芯轴弯曲破坏力和弯曲刚度仿真结果与实测平均值的相对误差分别为-0.12%和-0.14%，籽粒果柄轴向压缩力和径向压缩力仿真结果与实测平均值的偏差分别为-1.8和2.46 N，3种脱粒分离机构脱粒段仿真区域内籽粒平均法向接触力依次为12.50、12.32和8.03 N，3种脱粒元件对籽粒平均法向接触力的递减趋势与台架试验的籽粒破碎率变化一致，根据籽粒与脱粒元件接触合力的累积频率曲线确定籽粒破碎率的临界接触合力为550 N，仿真未脱净率依次为0.15%、0.37%、0.35%，较台架试验结果分别偏小0.07、偏高0.04和偏小0.25个百分点，沿滚筒轴向籽粒质量分布百分比曲线均表现为正偏态单峰分布，脱粒仿真试验的曲线峰值分别比台架试验高1.03、1.86和0.85个百分点，两者脱粒质量相近。该玉米果穗聚合体离散元模型参数标定准确，能够准确反映籽粒和芯轴的力学特性差异，可还原玉米脱粒分离过程，为后续脱粒分离机构的优化提供参考依据。     

氮锌配施对玉米干物质积累及产量效应的研究

采用盆栽试验,研究了氮锌配施对玉米干物质积累、生长性状及产量的影响,结果表明,氮肥和锌肥都能增加玉米的干物质积累、株高、穗长、穗粗、穗粒数、百粒重及产量,且除穗长外氮肥的作用大于锌肥;氮锌配施效应大于单施氮肥或锌肥,氮锌交互效应为正,N1Zn1是最佳处理组合;综合考虑玉米生物产量、子粒产量、经济效益及环境污染,以施N1...     

供氮和不供氮条件下玉米穗部性状的QTL定位

【目的】分析供氮（+N）和不供氮（-N）2种条件下玉米穗部性状QTL定位结果的差异,挖掘在-N条件下特异表达的主效QTL,为玉米的氮高效分子育种提供理论依据。 【方法】以优良玉米自交系许178（氮高效）×K12（氮低效）衍生的150个F₇代重组自交系（recombinant inbred lines,RILs）为试验材料,在+N和-N 2种处理条件下进行2年的田间试验,对玉米的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和单株产量共5个穗部性状进行表性鉴定。使用基于混合线性模型（mixed liner model,MLM）的最佳线性无偏预测法（best linear unbiased prediction,BLUP）,结合2年的表型数据,估计各家系各性状在不同氮水平下的育种值。然后利用QTL IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping,ICIM）对这5个性状的育种值进行+N和-N条件下的QTL分析。 【结果】玉米的穗长、穗粗和穗行数在不同氮水平下差异不大,而行粒数和单株产量在-N条件下呈现出显著降低的结果。两种氮水平下共定位到20个穗部性状QTL,其中+N条件下定位到11个QTL,包括穗长2个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量5个。-N条件下定位到9个QTL,包括穗长1个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量4个。这些QTL分布在除第2染色体以外的其余染色体上。两种氮水平下定位到5个“一致性QTL”,分别为qEL7a,qED7a,qRNE9b,qGYP1a和qGYP6a,这5个“一致性QTL”具有较高的表型贡献率,在不同氮水平下的贡献率均超过了10.00%。在-N条件下共发现4个特异表达的QTL,分别为qRNE9a,qKNR6a,qGYP3a和qGYP8a,其中qRNE9a和qGYP3a是贡献率超过10.00%的主效QTL。无论是在+N还是-N条件下,都发现了控制不同性状的基因之间紧密连锁或是同一个基因的一因多效现象,这与穗部各性状间的高度相关性表现一致。 【结论】控制玉米穗部性状的基因在不同氮水平下的特异性表达直接导致了玉米穗部性状表型上的差异。5个“一致性”主效QTL和2个在不供氮条件下特异表达的主效QTL,均有利于提高玉米抵抗低氮胁迫的能力。研究中发现的几个控制玉米穗部性状的QTL富集区可能存在一些关键基因,值得进一步研究。     

品种和播期对春玉米生长发育及产量的影响

为探讨不同品种和播期对春玉米生长发育及产量的影响，给河西地区玉米高产栽培提供依据。以主栽玉米品种先玉335、郑单958、农华101为供试材料，设置5个播期处理。结果表明，播期对玉米生长发育影响显著，播期推迟，生育进程逐渐加快，生育期逐渐缩短。播期对株高、穗位影响显著，平均播期每推迟5 d，株高增加11.6～14.8 cm，穗位高增加1.2～4.8 cm。播期对穗长、穗粗和秃尖长影响不明显，对穗粒数影响显著，最高穗粒数对应产量最高指标值。播期对玉米产量影响显著，先玉335、农华101于4月26日播种较5月6日播种产量分别提高了14.8%、7.6%；郑单958于4月21日播种产量较5月6日播种产量提高了14.0%；先玉335、农华101、郑单958在河西地区最适宜的播期分别为4月26日、4月26日、4月21日。     

稻草还田对春玉米生长发育与产量的影响

连续4年进行晚稻稻草异茬还田,以提供春玉米生长所需钾肥的定位试验,结果表明:(1)第1年由于稻草未能完全腐解而影响玉米的生长发育,玉米的生物学产量和经济产量均有所下降;从第2年开始,化肥 稻草处理(NPS)的生物学产量和经济产量均明显高于化肥处理(NPK),4年平均增产7.3%和7.6%。(2)在玉米生长的拔节期前,NPS处理的生长发育往往不如NPK处理,但拔节期之后,NPS处理能明显促进玉米的生长发育,其出叶速度、叶面积指数、株高等指标均明显高于NPK处理,抗旱能力增强,穗长、穗行数、百粒重等产量构成指标亦明显提高,空秆率和秃顶度等显著降低。