玉米根系表型分析算法

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《农业科技与信息》 2025年第5期30-30,共1页

近日,中国农业科学院生物技术研究所玉米功能基因组创新团队首次系统揭示玉米根系构型高通量表型组及微观形态的遗传基础,研发了根系表型分析算法,构建的机器学习模型实现了根系结构智能预测与关键基因挖掘,为作物遗传改良提供新策略与... 近日,中国农业科学院生物技术研究所玉米功能基因组创新团队首次系统揭示玉米根系构型高通量表型组及微观形态的遗传基础,研发了根系表型分析算法,构建的机器学习模型实现了根系结构智能预测与关键基因挖掘,为作物遗传改良提供新策略与基因资源。相关研究成果发表在《宏(iMeta)》。 展开更多

关键词 遗传基础 机器学习 根系表型 模型 玉米 关键基因

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基于改进U-Net的根系表型参数测量系统 被引量：3

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作者 赵亚凤 刘晓璐 +3 位作者 王冬冬 王孟雪 宋文华 胡峻峰 《森林工程》 北大核心 2024年第4期127-136,共10页

为解决背景噪声干扰下,从微根管采集的原位根系图像中难以直接提取准确的表型参数问题,提出一种基于改进U-Net的微根管根系表型参数测量系统。在U-Net网络中引入优化后的空洞空间金字塔池化模块(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)... 为解决背景噪声干扰下,从微根管采集的原位根系图像中难以直接提取准确的表型参数问题,提出一种基于改进U-Net的微根管根系表型参数测量系统。在U-Net网络中引入优化后的空洞空间金字塔池化模块(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)和高效通道注意力模块(Efficient Channel Attention,ECA),增大感受野,提升模型捕捉根系细节特征的能力,获取精确的根系分割图像。结果表明,改进的U-Net模型平均交并比和平均像素精度分别为87.07%和91.85%,相较原始U-Net分别提高了2.49%和2.3%。与WinRHIZO根系分析软件测量值相比,根长度和面积决定系数分别为0.951 8和0.984 9,Spearman相关系数分别为0.972 5和0.975 7,可以实现根系长度和面积的准确测量。 展开更多

关键词 根系表型 微根管 图像分割 参数测量 U-Net

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基于深度学习的小麦抗旱相关根系表型原位测量与分析 被引量：2

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作者 段凌凤 傅金阳 +3 位作者 王新轶 施家伟 李为坤 杨万能 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期207-217,共11页

根系是植物吸收水分的主要通道,根系表型与植物抗旱能力息息相关。为了快速准确地获取小麦根系表型指标,利用土培根盒法进行了小麦干旱胁迫实验,共采集18个时间点的根系时序图像。设计了一套基于深度学习的根系图像处理与分析流程,针对... 根系是植物吸收水分的主要通道,根系表型与植物抗旱能力息息相关。为了快速准确地获取小麦根系表型指标,利用土培根盒法进行了小麦干旱胁迫实验,共采集18个时间点的根系时序图像。设计了一套基于深度学习的根系图像处理与分析流程,针对土壤遮蔽引起的断根问题,提出了一种融合目标检测网络和沙漏注意力网络的检测-修复两阶段断根修复方法,以修复根系断裂区域,并通过多尺度训练和自适应迭代法提高修复精度和鲁棒性。提取了小麦在干旱胁迫和对照处理下的根面积、总根长、根宽、根深、根宽深比、根密度6个表型性状,分析了小麦根系对干旱胁迫的表型响应。结果显示,干旱胁迫下,小麦会有更低的根系生物量、更深的根系扎根深度及更分散的根系构型。同时计算了小麦根系干旱胁迫耐受性指数,结合主成分分析法,对小麦品种的抗旱能力进行了描述和排序。 展开更多

关键词 小麦 根系表型 原位测量 抗旱性分析 断根修复 深度学习

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种植密度对夏播玉米茎秆质量和根系表型性状的影响 被引量：7

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作者 张勇 徐田军 +6 位作者 吕天放 邢锦丰 刘宏伟 蔡万涛 刘月娥 赵久然 王荣焕 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期70-79,共10页

以京农科728等24个我国玉米生产大面积推广种植品种为研究材料,设置6.0(D1)和9.0(D2)万株/hm^(2)共两个种植密度处理,研究并明确不同种植密度条件下参试品种的茎秆力学和根系性状差异,为耐密高产品种选择和育种提供参考和指导。结果表明... 以京农科728等24个我国玉米生产大面积推广种植品种为研究材料,设置6.0(D1)和9.0(D2)万株/hm^(2)共两个种植密度处理,研究并明确不同种植密度条件下参试品种的茎秆力学和根系性状差异,为耐密高产品种选择和育种提供参考和指导。结果表明,(1)参试玉米品种的抗倒性存在较大差异,其中,以京2416为父本组配的京农科728等18个品种全生育期均未发生倒伏倒折,抗倒能力强;郑单958在生理成熟前未发生倒伏,而在生理成熟期D2密度下倒伏倒折率高达89.40%;先玉335在大喇叭口期发生根倒,倒伏率高达68.56%,生育后期未发生倒伏。(2)随种植密度增加,参试品种的株高、穗位高和穗位系数均呈升高趋势。以京2416为父本组配的京农科728等18个品种的株高、穗位高和穗位系数平均为272.13 cm、106.44 cm和39.11%,显著低于郑单958和先玉335。(3)随种植密度增加,参试品种的茎皮穿刺强度、茎秆抗折力、根系长度和根系干物重均呈降低趋势,平均为40.61 N/mm^(2)、205.06 N、217.35 m/plant和14.29 g/plant;产量呈升高趋势,平均为11724.48 kg/hm^(2)。与郑单958和先玉335相比,以京2416为父本组配的京农科728等18个品种的茎皮穿刺强度、茎秆抗折力、根系长度、根系干物重和产量具有明显优势,且耐密抗倒性强,产量潜力高,是耐密高产型品种。 展开更多

关键词 种植密度 夏播玉米 茎秆质量 根系表型性状 影响

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利用径向生长修复算法检测玉米根系表型 被引量：5

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作者 卢伟 邵昱宁 +3 位作者 王玲 罗慧 周济 邓一明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第18期195-202,共8页

针对根系图像中的断根易导致根系表型信息难以精确获取的问题,该研究提出一种根系径向生长修复算法,并基于此进行不同抗性玉米种子根系表型对比研究。首先,采用自适应对比度增强、直方图灰度查找、椒盐去噪等对采集的根系图像进行预处理... 针对根系图像中的断根易导致根系表型信息难以精确获取的问题,该研究提出一种根系径向生长修复算法,并基于此进行不同抗性玉米种子根系表型对比研究。首先,采用自适应对比度增强、直方图灰度查找、椒盐去噪等对采集的根系图像进行预处理,从复杂背景中分离出根系图像;再通过YOLO-V3检测模型进行根系图像中主根根尖识别;最后,自根尖开始进行径向生长,通过分叉点主根提取策略、端点自适应修复策略实现主根图像修复,并提取主根和侧根表型信息。将普通、抗旱、抗涝、抗盐4种不同抗性的玉米种子种植于槽型扁平容器中培养14 d后取出,冲洗得到完整根系并进行图像采集。采用径向生长修复算法进行根系修复后提取根系长度和直径与根系图像修复前相比,根系长度和直径的提取精度分别由83.6%和84.4%提高至97.4%和94.8%,径向生长修复算法提取精度优于区域生长算法,适用于不同胁迫环境下玉米根系表型参数提取。在干旱环境和盐腌环境下,径向生长修复算法精度提升更明显。结果表明,该研究所提出的根系径向生长修复算法可有效提高根系图像表型信息精度,为根系表型快速提取提供参考。 展开更多

关键词 图像处理 算法 根系表型 环境胁迫 径向生长 自适应修复

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基于腐蚀生长算法的不同活力玉米种子根系表型研究 被引量：3

6

作者 卢伟 李也 +3 位作者 王玲 罗慧 孙国祥 汪小旵 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期224-231,共8页

针对图像法根系表型检测中因土壤遮挡而导致根系图像断裂的问题,提出一种基于腐蚀生长算法的玉米根系修复方法,并进行了不同活力玉米种子早期根系表型研究。首先,采用长方形扁平结构透明培养容器种植玉米,迫使其根系贴壁生长,可得到清... 针对图像法根系表型检测中因土壤遮挡而导致根系图像断裂的问题,提出一种基于腐蚀生长算法的玉米根系修复方法,并进行了不同活力玉米种子早期根系表型研究。首先,采用长方形扁平结构透明培养容器种植玉米,迫使其根系贴壁生长,可得到清晰的玉米根系图;通过偏振镜和单反相机采集图像,并采用灰度化、二值化、水漫算法等对图像进行预处理,可有效去除因设备反光和土壤色差造成的各类噪声。其次,基于玉米根系的向水性、向地性、连续性等生理特性,提出5条图像修补规则,即端点判定规则、分叉点判定规则、内部连续性规则、片段生长规则、近邻生长规则,在以上规则约束下,通过细化图像得到单像素连接的根系骨干,以各个根段的末端点为起点向中心腐蚀,并为属于不同根段的点集标记不同编号,根据不同根段间的端点导数值和平均导数值等参数,连接根段,实现根系的修补,从而得到完整根系图像。最后,基于所提图像修复算法对不同活力的玉米种子根系图像进行表型研究,发现在相同时间,根系数目、根系宽度、根系长度、根系延展长度与玉米种子活力均呈现明显负相关;以上4个生理参数的增速与种子活力呈现明显正相关。研究表明,本文所提的根系修复算法可用于作物根系高通量表型无损检测。 展开更多

关键词 玉米种子 根系表型 种子活力 腐蚀生长算法 图像修复

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基于阵列式ESP32-CAM的番茄根系表型原位测量方法 被引量：8

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作者 孙国祥 蔡嘉奇 +1 位作者 周新竹 徐乃旻 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期172-182,共11页

为原位采集番茄根系图像,解决番茄根系表型原位测量问题,该研究提出一种基于阵列式ESP32-CAM的番茄根系表型原位测量方法。通过4×4阵列式ESP32-CAM结合OV2640镜头模组实现土壤中根系图像原位自动化无线采集,并采用张正友标定法实... 为原位采集番茄根系图像,解决番茄根系表型原位测量问题,该研究提出一种基于阵列式ESP32-CAM的番茄根系表型原位测量方法。通过4×4阵列式ESP32-CAM结合OV2640镜头模组实现土壤中根系图像原位自动化无线采集,并采用张正友标定法实现相机标定和畸变校正,利用尺度不变特征转换和最邻近分类的特征检测匹配算法实现图像配准,基于离线标定方法获取相机间变换矩阵实现根系图像拼接;通过引入多头自注意力机制改进U型卷积神经网络(Uarchitecture convolutional networks,U-Net)模型对根系图像进行语义分割,采用形态学处理和骨架提取测量根系长度、面积、平均直径、根深和根宽。研究结果表明:相机阵列图像的拼接迭代均方根误差小于1.11 mm,全局拼接图像的拼接融合质量评分大于0.85;改进后的U-Net模型应用于番茄根系分割的精度、召回率、交并比和F1值分别为86.06%、78.98%、71.41%和82.37%,相比于原始U-Net模型分别提高了18.97、13.21、21.67和16.30个百分点;与人工测量值相比,根系的面积、长度、平均直径、根深和根宽的平均绝对百分比误差分别为7.78%、5.66%、8.48%、2.40%和2.23%,决定系数R2分别为0.91、0.93、0.84、0.98和0.99。该方法适用于番茄根系表型原位测量,并可推广至其他植物或果树根系表型原位测量。 展开更多

关键词 图像处理 根系 番茄 根系表型 原位 图像拼接 U-Net ESP32-CAM

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基于生理指标的棉花耐高温品种筛选及与根系表型关系分析 被引量：7

8

作者 司鹏 刘连涛 +4 位作者 孙红春 张科 白志英 李存东 张永江 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1949-1958,共10页

近年来黄河流域棉区高温频发,已成为限制棉花生长发育的重要非生物胁迫因素之一。目前不同棉花品种响应高温的特性,尤其是根系表型差异尚不明确。本试验选择该棉区15个主栽棉花品种,于六叶期在人工气候室设置对照(昼夜25℃/25℃)和高温... 近年来黄河流域棉区高温频发,已成为限制棉花生长发育的重要非生物胁迫因素之一。目前不同棉花品种响应高温的特性,尤其是根系表型差异尚不明确。本试验选择该棉区15个主栽棉花品种,于六叶期在人工气候室设置对照(昼夜25℃/25℃)和高温(昼夜35℃/30℃)处理,处理1周后测定功能叶片光合性能指标及根长、根表面积等根系表型指标。结果表明,高温胁迫下棉花叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))和叶绿素含量(SPAD值)均降低;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,可溶性糖含量和相对电导率均升高。利用主成分分析将10个指标整合为2个综合指标,得到不同品种的耐热系数和品种得分,聚类分析筛选出3个耐高温品种:‘硕丰1号’‘国欣9号’和‘鲁棉研28’,及5个不耐高温品种:‘石抗126’‘邯无216’‘国欣4号’‘沧棉268’和‘农大601’。进一步将高温与对照的棉花根系表型指标比值与耐高温品种得分进行相关性分析,根长、根表面积、根体积和根平均直径的相关系数分别为0.766(P<0.01)、0.659(P<0.01)、0.628(P<0.05)和0.501(P>0.05),表明耐高温能力强的品种在受到高温胁迫后,根系表型指标值降低的幅度较小;此外研究也表明,根长、根表面积和根体积也可以作为棉花耐高温筛选的指标。 展开更多

关键词 耐热性 棉花 根系表型 黄河流域棉区

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植物根系表型信息获取技术研究进展 被引量：6

9

作者 吴茜 张伟欣 +10 位作者 张玲玲 孙传亮 刘乃森 岳延滨 曹静 梁万杰 葛道阔 唐普传 李百明 曹宏鑫 张文宇 《江苏农业科学》 北大核心 2021年第5期31-37,共7页

人口数量增长和全球气候变化加剧了粮食安全供给压力,育种学家亟需培育高产、高效作物品种以满足日益增长的粮食消费需求。基于根性状的品种培育改良可有效提高作物水分、养分利用率,但根系表型观测的困难性极大地限制了育种进程。随着... 人口数量增长和全球气候变化加剧了粮食安全供给压力,育种学家亟需培育高产、高效作物品种以满足日益增长的粮食消费需求。基于根性状的品种培育改良可有效提高作物水分、养分利用率,但根系表型观测的困难性极大地限制了育种进程。随着自动化控制、成像和传感器以及图像解译技术的发展,高通量根表型信息系统性收集已成为可能。本文综述了一系列适用于室内或田间的非破坏性或破坏性根系二维或三维结构测定技术;系统阐述了主流的根表型参数提取图像分析技术和软件;探讨了基于根表型平台的根性状筛选应用于新品种培育的成功案例,并对高通量根表型平台的进一步研发进行了展望。 展开更多

关键词 根系表型 高通量 图像采集 图像处理 根性状 作物改良

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基于热红外成像和断根修复算法的玉米根系表型检测方法 被引量：6

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作者 卢伟 韩钊 +3 位作者 蹇兴亮 Zhou Ji 姜东 丁艳锋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2845-2850,共6页

针对土壤遮挡时根系图像信息不全的问题,提出一种热红外成像根系表型检测方法,结合Criminisi改进算法实现根系图像信息的增强和修复,并研究玉米根系表型与种子活力之间的关系。首先,设计一种适应于玉米根系构型的环形双层石英培养装置... 针对土壤遮挡时根系图像信息不全的问题,提出一种热红外成像根系表型检测方法,结合Criminisi改进算法实现根系图像信息的增强和修复,并研究玉米根系表型与种子活力之间的关系。首先,设计一种适应于玉米根系构型的环形双层石英培养装置迫使玉米根系贴壁生长,分别将老化0, 1, 3和6 d的玉米种子种植在环形培养装置中。基于水和土壤比热容具有显著差异的特点,利用水对玉米苗根茎进行滴灌,并通过热空气对培养装置中的玉米根系进行短时热激励,再用红外热像仪采集根系红外热像,利用土壤与根土间隙水流温度的差异实现土壤遮挡处根系的热成像。其次,对预处理后的根系热像,进行端点和最佳匹配对判定,并利用Criminisi改进算法对红外热像中的断根连接,实现根系热红外图像的修补。最后,利用以上方法分别对不同老化天数的玉米种子幼苗进行根系表型检测验证。结果表明,所提出的热红外成像方法可有助于土壤遮挡处根系的表型图像信息增强,比彩色图像提取的根系表型参数精度提高约0.5%~10%。玉米种子老化1d后其根系表型参数总根长(RTL)和总根数(RTN)未见明显差异,但老化3d和6d的种子其根系表型参数具有显著差异, RTL减少20%~35%, RTN减少10%~55%,反映了玉米种子长时间老化后其活力存在显著下降。不同老化天数的玉米根系表型参数RTL和RTN均与老化天数呈显著负相关,可作为种子活力的重要指标参数,其中,种子根系RTN参数对老化更为敏感,更能够直观反映种子的活力水平,老化1和3 d的种子发根与未老化种子相比均推迟1 d;老化6 d的种子其发根则推迟2 d,且后续根系发育一直迟缓。所提的基于热红外成像的根系表型检测结合Criminisi改进算法的根系表型检测方法,可用于作物根系表型高通量无损检测,具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 根系表型 热红外成像 图像修复 种子 无损检测

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不同棉花基因型根系表型差异分析 被引量：2

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作者 薛惠云 李倩 +3 位作者 王果 陈雪 张志勇 王清连 《山东农业科学》 北大核心 2021年第2期14-19,共6页

根系是植物吸收水分和养分的主要器官,对根系表型进行分析,不仅有助于提高资源的利用效率,而且可以加速水分和养分高效吸收利用型种质的创新及新品种选育。本试验采用室内纸培法对88个不同基因型棉花种质进行培养,获得根系发育完全的幼... 根系是植物吸收水分和养分的主要器官,对根系表型进行分析,不仅有助于提高资源的利用效率,而且可以加速水分和养分高效吸收利用型种质的创新及新品种选育。本试验采用室内纸培法对88个不同基因型棉花种质进行培养,获得根系发育完全的幼苗,用Epson扫描仪投射扫描获得根系照片,然后利用Image J和WinRhizo软件得到了根系主要表型性状,并测量棉苗地上、地下部分干重,计算根冠比。经统计分析显示,除平均根夹角外,其他9个性状的变异系数均超过10%,说明参试棉花基因型的根表型存在丰富的遗传变异,改良潜力较大。相关分析表明根系表型性状之间存在信息重叠,经主成分分析可降维为3个主成分,累积贡献率为77.872%,包含了表型性状的绝大部分性状,其中,根表面积、总根长、侧根长、主根长、根体积、主根根尖区比例、平均根夹角及侧根密度是3个主成分的主导因子。依据上述结果进行聚类分析,可将88个参试棉花基因型分为5类,其中第Ⅳ类属于水氮高效基因型,第Ⅱ类属于磷、钾高效基因型。本研究结果可为棉花水肥高效利用种质的选育以及阐述其水肥高效吸收利用机制提供依据。 展开更多

关键词 棉花 基因型 根系表型 水肥吸收

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小麦高质量SNP对产量及根系表型的潜在影响分析与在线数据库的构建 被引量：1

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作者 胡尊铠 朱志伟 +3 位作者 刘子辉 赵鹏 王晓明 许盛宝 《西北农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1718-1724,共7页

根据413份小麦苗期根系转录组测序数据,从中筛选得到45898个高质量SNP,结合多年田间产量与实验室根系的群体表型,通过显著性差异分析,鉴定到123个SNP对千粒质量存在潜在影响,299个SNP对穗粒数存在潜在影响,1660个SNP对有效分蘖数存在潜... 根据413份小麦苗期根系转录组测序数据,从中筛选得到45898个高质量SNP,结合多年田间产量与实验室根系的群体表型,通过显著性差异分析,鉴定到123个SNP对千粒质量存在潜在影响,299个SNP对穗粒数存在潜在影响,1660个SNP对有效分蘖数存在潜在影响,51个SNP对根表面积存在潜在影响,121个SNP对根体积存在潜在影响,97个SNP对根鲜质量存在潜在影响,并搭建小麦SNPs在线数据库(TS-WheatDB),为小麦分子标记选择以及分子标记辅助育种提供参考。该数据库主要包含小麦SNP的位置信息、群体分布、变异类型以及对产量、根系表型影响情况,并提供查询和下载功能。 展开更多

关键词 小麦 单核苷酸多态性 产量性状 根系表型 数据库

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基于微根管图像的作物根系分割和表型信息提取 被引量：2

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作者 郑一力 张振翔 +1 位作者 邢达 刘卫平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期110-119,共10页

微根管法采集的作物根系图像具有复杂的土壤背景和较小的根系占比,当深度学习的感受野较小或多尺度特征融合不充分时,会导致根系边缘处的像素被错分为土壤。同时,微根管法的图像采集周期长且在初期很难采集到大量有效样本,限制了根系提... 微根管法采集的作物根系图像具有复杂的土壤背景和较小的根系占比,当深度学习的感受野较小或多尺度特征融合不充分时,会导致根系边缘处的像素被错分为土壤。同时,微根管法的图像采集周期长且在初期很难采集到大量有效样本,限制了根系提取模型的快速部署。为提升根系表型测算精度和优化提取模型部署策略,该研究设计了一种原位自动根系成像系统以实时获取作物的微根管图像,构建全尺度跳跃特征融合机制,使用感受野丰富的U^(2)-Net模型对微根管图像中的根系像素进行有效分类。结合数据增强以及迁移学习微调训练,实现对目标种类根系提取模型的快速部署。试验结果表明,使用加入全尺度跳跃特征融合机制的改进U^(2)-Net模型对蒜苗根系分割的F1得分和交并比IoU分别为86.54%和76.28%,相比改进前、U-Net、SegNet和DeeplabV3+_Resnet50模型,F1得分分别提高0.66、5.51、8.67和2.84个百分点;交并比分别提高1.02、8.18、12.52和4.31个百分点。迁移学习微调训练相比混合训练,模型的F1得分和交并比分别提高了2.89和4.45个百分点。改进U^(2)-Net模型分割图像的根系长度、面积和平均直径与手动标注结果的决定系数R^(2)分别为0.965、0.966、0.830。研究结果可为提升基于微根管图像的根系表型测算精度和根系提取模型的快速部署提供参考。 展开更多

关键词 图像分割 迁移学习 微根管 U2-Net 蒜苗 根系表型

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一种观测葡萄一年两收栽培中根系生长情况的雾培体系的构建研究

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作者 盘丰平 曹雄军 +6 位作者 江春分 谢蜀豫 尹慧芝 韩佳宇 黄秋秘 何建军 白先进 《南方园艺》 2025年第5期44-49,共6页

葡萄根系的健康生长对葡萄的产量和品质具有重要影响,传统的土壤栽培方法难以直观地观察根系的生长状况,限制了根系研究和栽培技术的发展。本研究旨在构建一种葡萄根系的雾培体系,以实现根系生长状况的实时观测和分析。通过雾培技术,本... 葡萄根系的健康生长对葡萄的产量和品质具有重要影响,传统的土壤栽培方法难以直观地观察根系的生长状况,限制了根系研究和栽培技术的发展。本研究旨在构建一种葡萄根系的雾培体系,以实现根系生长状况的实时观测和分析。通过雾培技术,本研究成功构建了一种新型的葡萄根系观测体系,并采用模拟葡萄二季果中去叶和留叶两种模式下修剪,结果表明留叶修剪可以显著增加新根长度和提高葡萄根系的成活率。进一步通过实验验证了其在根系生长监测、营养吸收分析以及根系相应地上部修剪等方面的应用价值。 展开更多

关键词 雾培 葡萄 根系发育 根系表型

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基于THz成像和集成学习的番茄根长表型提取及预测 被引量：2

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作者 罗慧 刘星语 +3 位作者 韦骁 吴嘉仪 余赟 卢伟 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期176-183,共8页

为检测番茄根系表型,该研究基于THz(Terahertz)成像和集成学习提出一种根系检测技术。首先,对20天生长过程中番茄根系进行多次THz成像。其次,对最优重构后的根系THz伪彩色图去除根系重叠和主根区域的噪声数据。再次,采用Rosenfeld细化... 为检测番茄根系表型,该研究基于THz(Terahertz)成像和集成学习提出一种根系检测技术。首先,对20天生长过程中番茄根系进行多次THz成像。其次,对最优重构后的根系THz伪彩色图去除根系重叠和主根区域的噪声数据。再次,采用Rosenfeld细化算法和滑动窗口遍历法计算根系长度。最后,提取根系有效区域中THz时域光谱和折射率光谱,由Stacking集成模型对番茄根长进行预测。由THz成像计算的番茄根长结果误差小,平均相对误差仅为4.16%;由THz时域数据预测的根长与计算得到的根长之间最大决定系数为0.999,最小均方根误差为0.743 cm;由折射率光谱数据预测根长的最大决定系数为0.998,最小均方根误差为0.976 cm。该方法不仅能根据THz图像准确地计算出番茄根系的长度,还能由番茄根系的THz光谱有效地预测番茄根长表型,该研究为根系表型检测方法提供了理论依据。 展开更多

关键词 番茄 THz成像 根系表型 Stacking集成学习

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基于改进FCM的葡萄根系图像分割算法 被引量：3

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作者 苗玉彬 翟鹏 《中国农机化学报》 北大核心 2014年第6期69-71,共3页

以葡萄根系表型的连续微变测量为目标,针对葡萄根系图像背景复杂难以提取有效信息的特点,提出了基于模糊C-均值(Fuzzy Cmeans,FCM)聚类的图像分割改进算法。首先,根据根系图像样本分布和及其空间位置确定初始聚类中心;然后仿照标准FCM... 以葡萄根系表型的连续微变测量为目标,针对葡萄根系图像背景复杂难以提取有效信息的特点,提出了基于模糊C-均值(Fuzzy Cmeans,FCM)聚类的图像分割改进算法。首先,根据根系图像样本分布和及其空间位置确定初始聚类中心;然后仿照标准FCM算法迭代,将空间信息融入到算法中,形成新的FCM分割算法,得到最终结果。实验证明,该方法能够实现根系图像的快速、准确分割,为葡萄生长建模及灌溉决策分析提供数据参考。 展开更多

关键词 根系表型 连续微变测量 图像分割 FCM算法

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农用酵素对3种作物种子萌发的影响

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作者 廖文钰 陈婉青 +3 位作者 安靓莉 梁艳 高永 高游慧 《种子》 北大核心 2025年第3期197-207,共11页

为明确农用酵素对萌发期种子生长的影响,以玉米、水稻和绿豆种子为材料,设计不同稀释倍数的农用酵素处理3种作物种子,分别测定种子发芽势、萌发早期根系生理生化特性和萌发后期根系表型指标。结果表明,低稀释倍数(JS-10)的农用酵素显著... 为明确农用酵素对萌发期种子生长的影响,以玉米、水稻和绿豆种子为材料,设计不同稀释倍数的农用酵素处理3种作物种子,分别测定种子发芽势、萌发早期根系生理生化特性和萌发后期根系表型指标。结果表明,低稀释倍数(JS-10)的农用酵素显著降低了玉米、水稻、绿豆种子发芽势,随稀释倍数增加,对种子萌发的促进作用越明显。对根系生理指标测定发现,随着农用酵素稀释倍数增加,根系SOD、POD、CAT活性均呈先升高后降低再升高的“双峰”变化趋势;水稻、玉米种子分别经JS-800、JS-400和JS-100处理后,其根系POD、SOD和CAT活性均显著提升。根系表型数据显示,与ck处理相比,JS-400处理提高水稻根系平均直径、根体积、根表面积、根投影面积、根尖数,差异均达显著水平;JS-400显著提高绿豆根体积,促进绿豆根加粗生长;JS-100显著提高绿豆根尖数,JS-200显著提高了玉米根长度和根投影面积。研究表明,低稀释倍数农用酵素(JS-10、JS-50)因自身富含有机酸对根系造成酸胁迫,抑制根系生长,诱导抗氧化酶活性升高,高稀释倍数农用酵素(JS-400、JS-800)能够缓解自身酸胁迫,提高抗氧化酶活性,避免ROS过量积累,保护根系组织受到环境胁迫的伤害。 展开更多

关键词 农用酵素 种子萌发 根系表型分析 酸胁迫 抗氧化酶

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渍水和增温对小麦根系形态、生理和地上部物质积累的影响 被引量：12

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作者 盖盼盼 马尚宇 +6 位作者 耿兵婕 陈研 任赵平 叶苗苗 张文静 樊永惠 黄正来 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期637-646,共10页

[目的]本文旨在明确花后渍水和增温对小麦根系形态和干物质转运的影响。[方法]以‘扬麦18’和‘烟农19’为试验材料,采用盆栽试验方法,在小麦开花期设置渍水(WL,花后0~7 d全天淹水深为2 cm)、增温(HL,花后0~7 d每日10:00—16:00处理)、... [目的]本文旨在明确花后渍水和增温对小麦根系形态和干物质转运的影响。[方法]以‘扬麦18’和‘烟农19’为试验材料,采用盆栽试验方法,在小麦开花期设置渍水(WL,花后0~7 d全天淹水深为2 cm)、增温(HL,花后0~7 d每日10:00—16:00处理)、渍水+增温复合因素(WL+HL)与对照(CK,不进行渍水和增温)4个处理,于开花期及开花后每7 d取样,测定其根系长度、平均直径、体积、干重、SOD活性、POD活性、MDA含量、O_(2)^(·-)产生速率以及干物质积累与转运和产量。[结果]在花后7 d时,WL的‘扬麦18’的根系总长度、平均直径、体积以及干重均增加,‘烟农19’的根系总长度、平均直径以及干重均降低。花后14~28 d WL和HL处理中,2个小麦品种的根系总长度、体积以及干重均降低。WL对根系形态指标的影响大于HL,WL+HL对其根系形态指标影响程度大于WL和HL单一因素处理。WL和HL降低了2个小麦品种SOD活性,提高了2个小麦品种POD活性、MDA含量以及O_(2)^(·-)产生速率。WL+HL对SOD活性、POD活性、MDA含量以及O_(2)^(·-)产生速率影响最大。逆境处理花前干物质转运量、转运率及对籽粒产量贡献率提高;但花后干物质积累量及对籽粒产量贡献率降低,WL+HL的影响最大。相关性分析显示根系形态指标与产量存在正相关性,其中根系长度与‘扬麦18’产量关系呈正相关,根系体积和干重与‘烟农19’产量关系呈正相关,MDA含量和POD活性及O_(2)^(·-)产生速率对产量的影响显著,SOD活性对其产量影响不显著。方差分析结果显示,渍水对根系形态指标的影响达到显著水平,增温对根系形态指标的影响不显著,渍水和增温对MDA含量、POD活性、O_(2)^(·-)产生速率的影响均呈显著负相关。[结论]逆境处理限制了根系的生长,对不同品种的根系形态指标影响存在差异;WL对根系的影响大于HL,但地上部干物质转运与之相反,HL对其影响大于WL;与对照相比,WL+HL对植株地上、地下部的伤害均最大。 展开更多

关键词 小麦 渍水 增温 根系表型 抗氧化酶活性 干物质转运

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水稻EMS诱变根系突变体的筛选及其农艺性状分析 被引量：7

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作者 陈开 陈宇峰 +6 位作者 封昱均 唐瑭 杨超 华夏 张冬平 陈云 吕冰 《西南农业学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期1233-1242,共10页

【目的】以甲基磺酸乙酯(EMS)诱变“武运粳8号”水稻的M2和M3代根系突变后代多样性和群体变异情况为切入点,归纳水稻根系性状与其生理功能的关系,以期强化根系发育对植株表型和作物产量影响的认知,为进一步改良和利用武运粳8号水稻品系... 【目的】以甲基磺酸乙酯(EMS)诱变“武运粳8号”水稻的M2和M3代根系突变后代多样性和群体变异情况为切入点,归纳水稻根系性状与其生理功能的关系,以期强化根系发育对植株表型和作物产量影响的认知,为进一步改良和利用武运粳8号水稻品系提供依据。【方法】在对EMS诱变水稻突变株系7 d龄幼苗根系表型及其形态指标、成株表型及其农艺性状和产量等指标进行测量和统计分析的基础上,进一步对各性状指标进行了相关性分析,另对14个突变株系及其野生型进行了聚类分析和多维偏好分析。【结果】突变株系之间在苗期根系性状、株高、有效分蘖数、穗长和单株产量等性状指标上均存在显著差异,群体变异较丰富,其中单株产量和幼苗总根尖数变异系数均大于20%;相关性分析表明,水稻突变株系的单株产量主要与有效分蘖数、穗长、每穗粒数、百粒重以及幼苗根平均直径正相关;聚类分析将突变株系分为5类,类Ⅰ包含W8与RM6等5个株系,类Ⅱ为RM4和RM9共2个株系,类Ⅲ包含RM1等5个株系,而RM3和RM13各成一类;最后,通过多维偏好分析筛选出6份相对理想的育种与试验材料。【结论】EMS诱变对水稻株高、穗长、粒长、百粒重、幼苗总根长和总根尖数等性状都有较好的正向诱导效果。此外,从幼苗根系表型更为粗短的材料中选育后期高产水稻的可能性更大。 展开更多

关键词 水稻 甲基磺酸乙酯 突变体 根系表型 农艺性状

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一种新的棉花根系图像阈值分割方法 被引量：4

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作者 佘丽萱 康佳 +1 位作者 王楠 邵利敏 《河北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第2期124-130,共7页

为了方便实现棉花原位根系的检测,提出了一种自动全局阈值分割方法,用于棉花根系图像分割.采用无损的数码设备成像法对棉花原位根系图像进行采集,使用自动全局阈值分割方法分割图像.该方法首先将采集到的原位根系图像进行空间转换,使采... 为了方便实现棉花原位根系的检测,提出了一种自动全局阈值分割方法,用于棉花根系图像分割.采用无损的数码设备成像法对棉花原位根系图像进行采集,使用自动全局阈值分割方法分割图像.该方法首先将采集到的原位根系图像进行空间转换,使采集到的图像在HSV空间下进行分割;然后,通过全局阈值分割的方法选择阈值将图像进行二值化处理,采用闭运算方法对二值图像进行初步降噪;最后,通过形状特征的筛选过滤图像中所有噪声,并筛选出图像中细长的根部特征.本算法可以有效抑制噪声和土壤杂质的影响,能够对根系进行准确地分割,是快速检测作物根系图像的有效办法. 展开更多

关键词 根系表型 阈值分割 无损检测

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