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2019年中国作物学会学术年会

作者：周平刘涛武威杨天乐孙成明江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室扬州大学农学院江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州大学

【研究背景】水稻是我国最主要的三大粮食作物之一,粮食安全会随着水稻产量的波动而受到一定的影响。而倒伏是水稻生长过程中常见的非生物逆境之一,也是限制水稻高产稳产的重要因素。培育抗倒伏品种和研究抗倒伏栽培手段在作物研究领域... 详细信息

【研究背景】水稻是我国最主要的三大粮食作物之一,粮食安全会随着水稻产量的波动而受到一定的影响。而倒伏是水稻生长过程中常见的非生物逆境之一,也是限制水稻高产稳产的重要因素。培育抗倒伏品种和研究抗倒伏栽培手段在作物研究领域从未被忽视,而倒伏监测是选种、育种以及制定田间计划的重要前提。遥感技术因其能够快速捕捉信息的特点在农业上的应用越来越广泛,其中无人机在安全性能、操作环境与方法、时空分辨率、价格等方面都表现出了一定的优势。利用无人机搭载多源相机为倒伏监测提供了新的方向,在智慧农业方面有巨大的发展空间。【材料与方法】本研究在扬州大学实验农牧场进行,选择南粳9108,淮稻5号,扬粳805,和汕优63号4个品种作为研究对象,设置了三个种植密度。在灌浆期使用无人机进行图像获取,成熟期取样进行田间农学数据获取。通过分析倒伏区与非倒伏区的相关参数,为倒伏监测提供技术支持。取得的主要结果如下:【结果与分析】(1)倒伏水稻的高光谱反射率在400nm至1000nm波段之间始终高于非倒伏水稻反射率。在850nm波段,两者反射率达到峰值且差值最大,倒伏水稻的光谱反射率在0.78与0.82之间,而非倒伏水稻的光谱反射率在0.50与0.56之间。同时利用ASD监测两者的地面叶片光谱反射率没有显著差异,因此发现造成高光谱反射率差异的原因是倒伏之后水稻冠层组成部分的改变。植株直立时,光谱主要贡献为叶片,倒伏后,主要贡献为茎秆。(2)利用无人机搭载ZENMUSE X7相机监测水稻热红外图像发现,倒伏区域的温度明显高于非倒伏区域。倒伏区域的平均温度是25.6℃,非倒伏区域的平均温度是17.9℃。(3)农学形状差异还有待后续实验证明。【结论】本研究以水稻植株为基础,利用无人机搭载多源相机监测倒伏水稻与非倒伏水稻,通过对两者图像的差异分析,并结合倒伏水稻与非倒伏水稻农学形状进行特征参数相关性分析,为快速准确地进行水稻倒伏监测奠定基础。

关键词：水稻无人机倒伏监测

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开花期干旱胁迫对鲜食糯玉米产量和品质的影响

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作物学报 2018年第8期44卷 1205-1211页

作者：施龙建文章荣张世博王珏陆卫平陆大雷扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

为探明开花期(抽雄吐丝期)干旱胁迫对鲜食糯玉米(吐丝后23 d采收)产量和品质的影响,以苏玉糯5号和渝糯7号为试材,采用负水头供水控水盆栽装置控制土壤含水量,设置开花期正常供水(土壤相对含水量80%)和干旱胁迫(土壤相对含水量60%)2个处... 详细信息

为探明开花期(抽雄吐丝期)干旱胁迫对鲜食糯玉米(吐丝后23 d采收)产量和品质的影响,以苏玉糯5号和渝糯7号为试材,采用负水头供水控水盆栽装置控制土壤含水量,设置开花期正常供水(土壤相对含水量80%)和干旱胁迫(土壤相对含水量60%)2个处理,研究干旱胁迫对鲜食糯玉米产量(鲜果穗和鲜籽粒)、籽粒组分、糊化和热力学特性的影响。结果表明,开花期干旱胁迫减少籽粒数量、降低籽粒重量、缩小籽粒体积,导致鲜果穗和鲜籽粒产量损失。开花期干旱胁迫下鲜食期籽粒淀粉含量升高,但对于蛋白质含量渝糯7号降低,苏玉糯5号变化不显著。蛋白质组分中,对球蛋白含量影响不显著,清蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白均显著降低。开花期干旱胁迫显著降低淀粉粒平均粒径。碘结合力2015年度显著下降,2014年度受干旱影响不显著。开花期干旱胁迫下籽粒峰值黏度、谷值黏度和终值黏度在苏玉糯5号中降低,在渝糯7号中升高。开花期干旱胁迫下两品种峰值温度降低,回生热焓值和回生值升高,而热焓值仅渝糯7号在2014年度升高。总之,开花期干旱降低糯玉米鲜果穗和鲜籽粒产量,增加籽粒淀粉含量,降低籽粒蛋白质含量、淀粉粒径和支链淀粉中长链比例,进而使籽粒回生增加,但糊化黏度两品种表现不同(渝糯7号升高,苏玉糯5号下降)。

关键词：鲜食糯玉米开花期干旱产量:品质

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虚拟作物模型的应用研究

虚拟作物模型的应用研究

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2019年中国作物学会学术年会

作者：吴峰峰武威刘涛孙成明江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室扬州大学农学院江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州大学

【研究背景】随着以信息学为基础的现代计算机技术、通信技术和传感技术的发展,计算机在农业上的应用的范围也日趋广泛,计算机建模理论和技术的发展已使作物生长发育模型由简单的系统发展为综合、复杂的人工智能系统。特别是虚拟现实技... 详细信息

【研究背景】随着以信息学为基础的现代计算机技术、通信技术和传感技术的发展,计算机在农业上的应用的范围也日趋广泛,计算机建模理论和技术的发展已使作物生长发育模型由简单的系统发展为综合、复杂的人工智能系统。特别是虚拟现实技术的发展为农业信息的提取加工和可视化提供了强有力的工具,为农业走向智能化、精确化、数字化和可持续的方向发展奠定了基础。虚拟作物模型是目前作物模拟研究的前沿,是计算机信息技术与农业科学相互渗透应用的新发展,是对作物生长模型研究的提高。【结果与分析】虚拟作物模型的研究难点和存在的问题,主要包括如何快速三维动态建模、作物根系模拟研究和植物形态模型与生理生态模型的耦合,虚拟作物模型在相关领域的应用继续深化。虚拟作物模型能定量、动态地描述作物生长、发育和产量形成的过程及其对环境的反应。它采用系统分析的方法,综合作物生理、农业气象、土壤和农学等学科的知识和研究成果,对作物生育和产量形成的试验结果加以理论概括与数据量化,建立作物生育动态及其环境之间关系的动态数学模型,应用计算机数值计算与模拟技术,实现描述和表达作物生产系统的运行状态和结果。我国在此领域的研究虽然起步相对较晚,但是吸引了许多研究人员参与,并在生长模型和形态结构模型等方面均取得了一定的成绩。【结论】随着对作物生理机制研究的不断深入和当代计算机的快速发展,世界各地越来越多的科学家在对作物生长、模型构建和应用研究上进行了大量的研究,并且能够运用所构建的虚拟作物模型对作物的形态发生及生理生态变化、不同环境条件下的作物生长发育、作物群体内部竞争等进行虚拟仿真,并利用模拟实验结果为深入分析和预测作物生长变化趋势提供直观的科学依据。把农业的基本数据(土地类型、栽培品种、气象条件、灌溉方式等)全部输入计算机作为基础资料,进行施肥、灌溉、病虫害防治、田间作业等技术的智能化管理,是现代农业信息技术的发展方向。虚拟作物模型的研究随着不同专业领域及技术的发展应用和研究的深化,将会促进其理论、方法和技术的发展。以虚拟作物模型为基础的农作生产方式必将推动农业信息化进程。

关键词：虚拟作物模拟模型 L-系统 AMAP 展望

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施硒方式及浓度对粳稻品种籽粒硒积累和形态的影响

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中国稻米 2020年第3期26卷 43-47,53页

作者：刘梦兰高鹏姚泽天冯志明陈宗祥张泽洲袁林喜康厚祥潘学彪左示敏江苏省作物遗传生理重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学江苏扬州225009 中国地质大学(武汉)生物地质和环境地质国家重点实验室武汉430074 江苏省硒生物工程技术研究中心江苏苏州215123 中国农业科学院植物保护研究所北京100193

为确定有效的硒肥施用方式和遴选富硒能力强的优质水稻品种,研究了叶面喷施和根施两种施硒方式对不同水稻品种籽粒硒积累和硒形态的影响。结果表明,两种施硒方式均可显著提高稻米中的硒含量,施肥方式与品种间、施肥浓度与品种间存在互作... 详细信息

为确定有效的硒肥施用方式和遴选富硒能力强的优质水稻品种,研究了叶面喷施和根施两种施硒方式对不同水稻品种籽粒硒积累和硒形态的影响。结果表明,两种施硒方式均可显著提高稻米中的硒含量,施肥方式与品种间、施肥浓度与品种间存在互作;低、中、高三种浓度处理后大部分品种稻米中的硒含量均达到富硒稻谷的国标规定含量;不同品种对硒的富集能力不同,扬粳805和南粳5055在不同施硒方式下均显示出较强的富硒能力,高浓度处理后糙米硒含量分别达到316.45μg/kg和286.82μg/kg;精米和糙米间的硒含量无显著差异,表明硒主要富集在精米中;硒形态研究发现,精米中未检测到无机硒,有机硒含量主要是以硒代蛋氨酸形态存在,有少量硒代半胱氨酸和硒甲基硒代半胱氨酸。结果可为开发优质高效的富硒大米提供参考,同时为进一步研究不同水稻品种富硒差异机制提供基础。

关键词：稻米硒肥施肥方式硒含量品种

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基于深度学习的小麦赤霉病监测研究

基于深度学习的小麦赤霉病监测研究

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2019年中国作物学会学术年会

作者：杨俊王瑞周平刘涛孙成明江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室扬州大学农学院江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州大学

【研究背景】小麦赤霉病是粮食生产的重大病害之一,为及时有效的对小麦赤霉病采取防治措施,需要对其发病情况进行及时准确的监测。而随着信息技术的快速发展,人工智能与计算机视觉的图像处理技术越来越多的运用在农业上,及时准确监测病... 详细信息

【研究背景】小麦赤霉病是粮食生产的重大病害之一,为及时有效的对小麦赤霉病采取防治措施,需要对其发病情况进行及时准确的监测。而随着信息技术的快速发展,人工智能与计算机视觉的图像处理技术越来越多的运用在农业上,及时准确监测病害的发生发展情况得以实现。【材料与方法】实验材料:以人工接种赤霉病病害为研究对象。图像获取方法:从扬花期接种后7天开始拍照,每5天拍摄一次,直至小麦完全成熟。分别采用无人机搭载RGB镜头航拍和数码相机单穗近地拍摄方法,获取小麦赤霉病图像。图像处理方法:使用软件Matlab对获取的500幅图像进行分析处理。【结果与分析】通过对选取发病特征明显的小麦赤霉病发病穗部图像进行预处理,使用ROI在图像上框选小麦发病穗部并标注,提取其框选的目标建立数据集,对数据集进行迁移学习训练,通过其训练得到的特征设置参数,建立FasterR-CNN检测模型,在检验其模型精度,初步得到其识别的准确率为80.79%。由此结果可以看出本次训练效果并不是很好,分析原因由于图像中部分麦穗存在残缺、黏连等原因,而无法被识别,而且训练样本较小,从而影响其训练的精度。【结论】本文以FasterR-CNN深度学习网络为基础,利用迁移学习方法训练了小麦穗部健康病害识别模型。能够简单的区分出健康和发病穗部,为监测识别小麦赤霉病提供了进一步的技术支持。但精度不是很高,今后需加大训练样本,在处理黏连和残缺穗部进行深度研究,改善训练模型,提高其训练精度。

关键词：小麦赤霉病深度学习识别

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HGGT基因与小麦赤霉病籽粒毒素积累的关系解析

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江苏农业科学 2020年第11期48卷 96-100页

作者：吴迪朱素芹张语卉花辰李磊孙政玺李韬植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏里下河地区农业科学研究所/农业农村部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室江苏扬州225007

赤霉病是我国小麦重要病害之一,禾谷镰刀菌是其主要致病因子。赤霉病菌在侵染小麦过程中会在籽粒中产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇毒素(DON)。维生素E的抗氧化作用在一定程度上能降低DON的毒性,HGGT(尿黑酸牻牛儿基牻牛儿基转移酶)是维生素E生... 详细信息

赤霉病是我国小麦重要病害之一,禾谷镰刀菌是其主要致病因子。赤霉病菌在侵染小麦过程中会在籽粒中产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇毒素(DON)。维生素E的抗氧化作用在一定程度上能降低DON的毒性,HGGT(尿黑酸牻牛儿基牻牛儿基转移酶)是维生素E生物合成的关键限速酶。为了揭示HGGT基因与小麦赤霉病及DON毒素积累的关系,本研究克隆HGGT基因的全长,并开发了基因特异标记,在31份小麦品种中进行标记分析,明确了该基因的分布。同时采用双花滴注法在扬花期对31份小麦品种进行赤霉病接种和抗性鉴定,成熟期利用LC-MS法测定籽粒中DON毒素含量。结果表明,HGGT基因与赤霉病抗性相关,携带HGGT基因的小麦品种病小穗率及籽粒毒素含量显著(P<0.05)低于不携带该基因的品种,说明HGGT基因可以用于改良小麦赤霉病抗性,并降低籽粒毒素含量。

关键词：小麦赤霉病 DON毒素 HGGT基因维生素E

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大麦白粉病抗性的遗传分析与QTL定位

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核农学报 2019年第5期33卷 888-893页

作者：费新茹朱娟郭晖郭红吕超郭宝健许如根扬州大学大麦研究所/江苏省作物遗传生理国家重点实验室/粮食作物现代产业技术协同创新中心/教育部植物功能基因组学重点实验室江苏扬州225009 盐都区农业科学研究所江苏盐城224011 江苏省农垦农业发展股份有限公司江苏南京210008

为探究大麦白粉病抗性遗传,定位其抗性QTL,本研究以抗病品种Gairdner和感病品种扬饲麦1号杂交F1花药培养构建的DH群体及亲本为材料,对大麦白粉病抗性进行鉴定与遗传分析,并利用91对在亲本间多态性好的SSR标记构建了群体的遗传连锁图谱,... 详细信息

为探究大麦白粉病抗性遗传,定位其抗性QTL,本研究以抗病品种Gairdner和感病品种扬饲麦1号杂交F1花药培养构建的DH群体及亲本为材料,对大麦白粉病抗性进行鉴定与遗传分析,并利用91对在亲本间多态性好的SSR标记构建了群体的遗传连锁图谱,采用Windows QTL IciMapping 4. 0软件中的完备区间-加性模型对大麦白粉病抗性QTL进行定位。结果表明,DH群体各系间存在丰富的大麦白粉病抗性遗传变异。共检测到5个与大麦白粉病抗性相关的QTLs。其中3个时期均检测到qPM-2Ha位于Bmag0711-AWBMS56区间,可解释的表型变异为7. 48%～12. 50%; qPM-4Ha位于EBmac0906-HVM68区间,可解释的表型变异为23. 07%～32. 09%; 2个时期均检测到qPM-2Hb位于Bmag0749-GBM1475区间,可解释的表型变异为6. 22%～8. 13%。qPM-2Ha、qPM-4Ha及qPM-2Hb白粉病抗性基因均来源于抗病亲本Gairdner,qPM-3Ha和qPM-4Hb白粉病抗性基因来源于感病亲本扬饲麦1号,qPM-2Hb和qPM-3Ha可能是2个新的大麦白粉病抗性QTLs位点。本研究结果为大麦白粉病抗性基因的发掘、精细定位、克隆及分子标记辅助选择育种奠定了基础。

关键词：大麦 DH群体白粉病 QTL定位

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水稻水分高效利用的机理研究进展

水稻水分高效利用的机理研究进展

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全国第十八届水稻优质高产理论与技术研讨会

作者：马丙菊常雨晴景文疆邵士梅侯丹平袁莹刘梦竹张耗扬州大学/江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心

水稻不仅是我国也是世界主要的粮食作物,同样也是农业水资源第一大消费者。水分高效利用一直是水稻资源利用效率的研究热点。本文从水分利用效率的内涵、水稻需水特性、水稻的株型、叶型、气孔特性、叶片光合与蒸腾特性、根系形态生理... 详细信息

水稻不仅是我国也是世界主要的粮食作物,同样也是农业水资源第一大消费者。水分高效利用一直是水稻资源利用效率的研究热点。本文从水分利用效率的内涵、水稻需水特性、水稻的株型、叶型、气孔特性、叶片光合与蒸腾特性、根系形态生理与水分的吸收和运输、植物激素、分子机制等方面概述了水稻水分高效利用的机理;研究了环境因素、土壤特性、水分管理方式、肥料施用等方面对水稻水分高效利用的影响,分析了目前存在的问题和对未来研究的展望。

关键词：水稻水分利用效率农艺性状生理特性

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干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响

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作物学报 2018年第4期44卷 554-568页

作者：徐云姬许阳东李银银钱希旸王志琴杨建昌扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室江苏扬州225009

为阐明干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响及其生理原因,大田种植扬两优6号、武运粳24和旱优8号3个水稻品种,自移栽后10 d起,设置常规灌溉(CI)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD)3种灌溉模式,观察产量及构成... 详细信息

为阐明干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响及其生理原因,大田种植扬两优6号、武运粳24和旱优8号3个水稻品种,自移栽后10 d起,设置常规灌溉(CI)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD)3种灌溉模式,观察产量及构成因素、强弱势粒灌浆动态、籽粒中酶活性变化、剑叶光合性能、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)运转及其淀粉水解酶活性变化,并利用^(13)C同位素示踪茎鞘物质运转动态。结果表明,与CI相比,WMD显著增加了3个水稻品种的每穗粒数、千粒重和结实率,进而提高籽粒产量。WMD显著提高千粒重和结实率的主要原因是促进了弱势粒的灌浆。WMD和WSD显著增强了茎鞘α-淀粉酶和β-淀粉酶活性,促进同化物质再运转与分配,提高茎鞘储藏物质对粒重的贡献率。其中WMD提高了剑叶光合性能以及增强了水稻弱势粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性,WSD的作用相反。表明较好的叶片性能、花后茎中较多的同化物向籽粒转运、较高的茎鞘淀粉水解酶活性以及弱势粒中较高的糖代谢酶活性是WMD促进弱势粒灌浆的重要生理原因。

关键词：水稻干湿交替灌溉籽粒灌浆 13C同位素示踪强势粒弱势粒茎鞘物质运转

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基于HJ-CCD和PLS的冬小麦籽粒蛋白质含量预测

基于HJ-CCD和PLS的冬小麦籽粒蛋白质含量预测

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第十六次中国作物生理学术研讨会

作者：周欣兴张鹏鹏汪志祥许自强李京咏沈嘉伟谭昌伟扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州 225009

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