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基于无人机多时相多特征的冬小麦产量预测模型研究
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作者 赵泽阳 李美玲 +5 位作者 徐伟 刘冰雪 黄鹏宇 康迪 张改生 宋瑜龙 《麦类作物学报》 北大核心 2025年第8期1089-1100,共12页
为实现冬小麦产量的准确估算,利用无人机采集266个小麦品种(系)的多时相冠层多光谱数据,提取多个植被指数,分别基于多元线性回归(PLSR)、支持向量机(SVR)、随机森林(RF)、反向传播神经网络(BP)等机器学习算法建立单一生育时期和多生育... 为实现冬小麦产量的准确估算,利用无人机采集266个小麦品种(系)的多时相冠层多光谱数据,提取多个植被指数,分别基于多元线性回归(PLSR)、支持向量机(SVR)、随机森林(RF)、反向传播神经网络(BP)等机器学习算法建立单一生育时期和多生育时期结合的小麦籽粒产量预测模型,并采用决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)对所获模型精度进行评价。结果表明,基于植被指数进行单一生育时期的产量预测时,最佳预测时期是灌浆中期,最优模型是RF模型,其预测R^(2)和RMSE分别为0.655和0.550 kg·m^(-2);多生育时期结合进行产量预测时,最优模型是基于5个生育时期(扬花期、灌浆中期、灌浆后期、蜡熟期和完熟期)多光谱数据的RF模型,其预测R^(2)和RMSE分别为0.834和0.381 kg·m^(-2)。在建模特征中加入纹理特征后,冬小麦产量预测模型的精度进一步提高,其中以蜡熟期和完熟期结合的SVR模型最优,其预测R^(2)和RMSE分别为0.924和0.253 kg·m^(-2)。因此,可基于植被指数加纹理特征对冬小麦产量进行无人机冠层光谱预测,其中以基于多生育时期(蜡熟期、完熟期)的SVR模型预测精度最佳。 展开更多
关键词 植被指数 纹理特征 多生育时期 冬小麦 产量预测模型
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小麦生理型雄性不育系花药内源JA与ABA含量动态变化及其代谢通路差异基因表达研究 被引量:4
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作者 魏霁桐 吴国丽 +9 位作者 李慧敏 郭佳林 宋齐鲁 张亚敏 牛娜 王军卫 马守才 张改生 朱峰 宋瑜龙 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期787-798,共12页
为了进一步阐明化学杂交剂SQ-1诱导小麦花粉败育的分子机制,以西农1376为材料,采用RNA-seq技术,对PHYMS-1376及其对照可育系CK-1376四分体、单核早期、单核晚期、二核期、三核期花药进行转录组测序,筛选出差异表达基因,进行GO富集、KEG... 为了进一步阐明化学杂交剂SQ-1诱导小麦花粉败育的分子机制,以西农1376为材料,采用RNA-seq技术,对PHYMS-1376及其对照可育系CK-1376四分体、单核早期、单核晚期、二核期、三核期花药进行转录组测序,筛选出差异表达基因,进行GO富集、KEGG富集和GSEA富集分析,并利用高效液相法分别检测了PHYMS-1376及CK-1376上述五个时期花药中ABA和JA含量,通过qRT-PCR技术分析了ABA和JA通路关键差异基因的表达模式。结果发现,与CK-1376相比,在PHYMS-1376花药中共筛选出了36058个差异表达基因,主要富集到植物激素信号传导、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、氨基酸的生物合成4个通路;JA含量在PHYMS-1376四分体花药中显著降低(P<0.05),至单核早期显著升高,单核晚期又显著降低,二核期显著升高,三核期显著降低;ABA含量在PHYMS-1376四分体至三核期花药中含量均高于CK-1376,其中在单核早期、单核晚期和二核期差异显著,可能与不育系各时期花药中PP2C关键基因TraesCS1D02G271000表达量过低相关,致使PP2C蛋白含量减少,进一步激活BIN2/BILs激酶,使SnRK2s磷酸化,促进ABA含量增加。上述结果表明:PHYMS-1376各发育时期花药中JA含量的异常波动与ABA含量的显著增加及上述2个通路关键基因的差异表达可能与SQ-1诱导小麦花粉败育密切相关。本研究为深入揭示SQ-1诱导小麦生理型雄性不育机理提供了一定的理论基础。 展开更多
关键词 小麦 雄性不育 激素 JA ABA
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小麦TaWRKY51基因的克隆及其参与SQ-1诱导小麦花粉败育过程的表达模式研究
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作者 吴国丽 魏霁桐 +9 位作者 段江丽 盛呈泽 宋齐鲁 郭佳林 张亚敏 牛娜 王军卫 马守才 张改生 宋瑜龙 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1443-1451,共9页
为进一步深入解析化学杂交剂SQ-1诱导小麦花粉败育的机理,本研究从SQ-1诱导的生理型雄性不育系PHYMS-1376及其对照可育系CK-1376各时期花药转录组测序筛选出差异表达基因TraesCS1D02G362900.1,与小麦基因组数据库比对发现,该基因编码的... 为进一步深入解析化学杂交剂SQ-1诱导小麦花粉败育的机理,本研究从SQ-1诱导的生理型雄性不育系PHYMS-1376及其对照可育系CK-1376各时期花药转录组测序筛选出差异表达基因TraesCS1D02G362900.1,与小麦基因组数据库比对发现,该基因编码的氨基酸与TaWRKY51同源度为97%,说明该差异表达基因为TaWRKY51对其进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活活性与花药表达模式研究,结果表明,TaWRKY51开放阅读框全长663 bp,可编码220个氨基酸,含有WRKY结构域和锌指结构,分子量约为23.34 kD,等电点为6.42;启动子区包含与光响应、茉莉酸甲酯响应、脱落酸响应等7类顺式作用元件,且TaWRKY51蛋白被定位在细胞核内,具有一定的转录激活活性;与CK-1376相比,PHYMS-1376植株花药中TaWRKY51的表达量在5个发育时期均高于CK-1376,且在四分体时期、单核晚期、二核期和三核期与CK-1376的差异均达极显著水平,表明该基因与PHYMS-1376花粉败育密切相关。 展开更多
关键词 小麦 TaWRKY51 亚细胞定位 表达分析
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小麦转录因子TaMYB5-like转录自激活能力及其参与生理型花粉败育过程表达模式研究
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作者 王芮 唐鹏 +7 位作者 单思聪 牛娜 闵东红 马守才 王军卫 孙联合 张改生 宋瑜龙 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1093-1104,共12页
化学杂交剂SQ-1诱导的小麦花粉败育是一个复杂的生理代谢过程,TaMYB5-like被发现参与此过程。为了解TaMYB5-like基因在SQ-1诱导小麦生理型花粉败育过程中的作用,以SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系PHYMS-1376和对照可育系CK-1376四分体... 化学杂交剂SQ-1诱导的小麦花粉败育是一个复杂的生理代谢过程,TaMYB5-like被发现参与此过程。为了解TaMYB5-like基因在SQ-1诱导小麦生理型花粉败育过程中的作用,以SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系PHYMS-1376和对照可育系CK-1376四分体、单核早期、单核晚期、二核期和三核期花药为试验材料,克隆TaMYB5-like基因,并对其进行序列结构、生物信息学、表达模式、亚细胞定位及转录自激活效应分析。结果发现,TaMYB5-like基因序列长5 207 bp,其cDNA长为1 133 bp,其中CDS序列长819 bp,编码272个氨基酸,含有2个SANT结构域,分子量为29.36 kDa,无信号肽,无跨膜结构,亚细胞定位在细胞核内;TaMYB5-like基因启动子涉及光响应、逆境胁迫响应、茉莉酸甲酯响应等顺式作用元件。自激活效应发现,TaMYB5-like蛋白的自激活区段位于N端,合适浓度的AbA和3-AT可以抑制BD-TaMYB5-like和BD-TaMYB5-like-N-SANT融合蛋白的自激活性;随着蛋白质氨基酸序列的截断,自激活性呈降低趋势。与CK-1376相比,PHYMS-1376四分体和单核早期花药中TaMYB5-like表达量差异不显著;花药发育到单核晚期、二核期和三核期时,TaMYB5-like表达量显著增加;CK-1376和PHYMS-1376三核期时花药内TaMYB5-like表达量均最高。 展开更多
关键词 小麦 TaMYB5-like 酵母双杂交 转录自激活
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麦长管蚜胁迫下不同小麦品种冠层光谱特征及其预测模型 被引量:8
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作者 胡祖庆 亢菊侠 +3 位作者 罗晨 胡想顺 张改生 赵惠燕 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期267-272,共6页
[目的]构建不同小麦品种基于冠层光谱参数的麦长管蚜百株蚜量预测模型。[方法]采用便携式野外光谱仪测定不同百株蚜量下3个小麦品种‘1376’‘Amigo’和‘小偃-22’的冠层高光谱反射率,并对冠层反射率与百株蚜量进行了相关和回归分析。... [目的]构建不同小麦品种基于冠层光谱参数的麦长管蚜百株蚜量预测模型。[方法]采用便携式野外光谱仪测定不同百株蚜量下3个小麦品种‘1376’‘Amigo’和‘小偃-22’的冠层高光谱反射率,并对冠层反射率与百株蚜量进行了相关和回归分析。[结果]在400~900nm波段内,随着百株蚜量的增加,3个小麦品种冠层光波反射率下降,且部分波段内达到极显著水平(P〈0.01);选择可见光波段的405nm、近红外波段的835nm作为3个小麦品种共有的特征波长点,构建出的3个小麦品种的百株蚜量预测模型的显著性均达到极显著水平(P〈0.01),且3个小麦品种405nm波长点模型均优于835nm波长点。[结论]利用高光谱信息同时预测不同小麦品种麦长管蚜百株蚜量是完全可行的。 展开更多
关键词 麦长管蚜 小麦品种 光谱测量 预测模型
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小麦新型化学杂交剂的筛选 被引量:4
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作者 宋瑜龙 张鹏飞 +4 位作者 张改生 赵卓军 牛娜 赵新亮 王军卫 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1125-1131,共7页
为拓展小麦化控两系途径的药剂种类,降低化学杂交剂(CHA)成本,利用西农1376检验15种化学药剂、4个浓度、3个施用时期(小麦不同发育时期)的诱导不育效果,并对花药败育的机制进行了研究。结果表明,各处理诱导小麦花粉败育效果差异较大,Fee... 为拓展小麦化控两系途径的药剂种类,降低化学杂交剂(CHA)成本,利用西农1376检验15种化学药剂、4个浓度、3个施用时期(小麦不同发育时期)的诱导不育效果,并对花药败育的机制进行了研究。结果表明,各处理诱导小麦花粉败育效果差异较大,Feekes 7.5和9.5时期,15种药剂各浓度处理诱导植株营养生长发育异常或花粉败育不明显;Feekes 8.5时期,T6-CHA药剂0.24 kg hm–2诱导雄性不育率为93.33%,植株表型及雌蕊发育正常,对其饱和授粉,能获得杂交种子,且饱和授粉结实率较高。石蜡切片观察该处理诱导雄性不育花药的绒毡层细胞降解过程异常,自单核早期绒毡层细胞核明显降解,单核中后期花粉内核也开始降解,直至三核期,绒毡层细胞及花粉内核及营养物质基本消失,仅剩少量花粉壁残留,最终导致花粉败育。因此认为,T6-CHA诱导的小麦生理型雄性不育与绒毡层的异常降解直接相关。 展开更多
关键词 小麦 化学杂交剂 饱和授粉 不育率 绒毡层
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新型化学杀雄剂与表面活化剂组合筛选及其诱导小麦雄性不育的效果 被引量:4
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作者 张建朝 赵杨 +6 位作者 牛娜 宋瑜龙 马守才 高翔 张改生 王军卫 董剑 《南方农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期531-536,共6页
【目的】筛选出生产成本较低且杀雄彻底、不影响小麦正常生长的化学杀雄剂,为杂交小麦的生产提供参考依据。【方法】以西纯820、周麦27、周麦28、徐州10030、泛麦8号、中麦895和项麦9908等小麦品种(系)为试验材料,选用6种成本在100元/h... 【目的】筛选出生产成本较低且杀雄彻底、不影响小麦正常生长的化学杀雄剂,为杂交小麦的生产提供参考依据。【方法】以西纯820、周麦27、周麦28、徐州10030、泛麦8号、中麦895和项麦9908等小麦品种(系)为试验材料,选用6种成本在100元/ha以下的化学杀雄剂(CH1、CH2、CH3、CH4、CH5和CH6)及10种表面活化剂(Silwet-40、二甲基硅油、Silwet-77、道康宁1520、瓦克SRE-CN、中油美D108、聚二甲基硅氧烷、Tween-20、Triton-100和月桂醇醚硫酸钠),通过化学杀雄剂筛选试验、基因型验证试验及表面活化剂筛选试验,筛选出新型化学杀雄剂与表面活化剂的最佳组合。【结果】300.0 g/ha的化学杀雄剂CH1可诱导小麦品系西纯820产生完全雄性不育,旗叶表现正常,但抽穗推迟。当小麦生长期处于Feekes标准8.5时,叶面喷施300.0 g/ha化学杀雄剂CH1(含0.1%表面活化剂OP-10)能使周麦27、周麦28、徐麦10030、泛麦8号、中麦895和项麦9908等小麦品种(系)的相对自交结实率明显下降,其中以周麦27、泛麦8号、中麦895和项麦9908的杀雄效果较优,对应的相对自交结实率分别降至15.8%、0.4%、2.3%和1.2%,表现出较好的杀雄广谱性。在10种表面活化剂中,二甲基硅油对小麦植株的生长无明显抑制作用,与化学杀雄剂CH1配伍使用能获得较高的杀雄效果,小麦相对自交结实率仅为1.2%。【结论】300.0 g/ha化学杀雄剂CH1配伍0.1%二甲基硅油可诱导小麦产生接近完全的雄性不育效果,且无明显药害反应,可作为杂交小麦制种候选方案进一步研究与利用。 展开更多
关键词 小麦 化学杀雄剂 表面活化剂 基因型 雄性不育
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异源细胞质对小麦雄性不育系主要农艺性状、花粉粒核分裂及花药绒毡层降解的影响 被引量:4
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作者 罗茜 周雨馨 +5 位作者 马瑞 蒋韫博 张改生 刘明宇 牛娜 宋瑜龙 《核农学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1631-1644,共14页
为了更好地利用核质互作小麦雄性不育系并解析不同类型细胞核与异源细胞质互作对花药绒毡层细胞及花粉粒核分裂特征的影响,本研究以2套核(偃师9号细胞核和90-110细胞核)质(K型、B型、S型、V型和Ven型细胞质)互作雄性不育系及其保持系(偃... 为了更好地利用核质互作小麦雄性不育系并解析不同类型细胞核与异源细胞质互作对花药绒毡层细胞及花粉粒核分裂特征的影响,本研究以2套核(偃师9号细胞核和90-110细胞核)质(K型、B型、S型、V型和Ven型细胞质)互作雄性不育系及其保持系(偃师9号保持系和90-110保持系;偃师9号细胞核属1B/1R类型;90-110细胞核属非1B/1R类型)为材料,调查其主要农艺性状(株高、穗长、穗下节间长和分蘖数),观察不育系及其保持系花药绒毡层降解和花粉粒核分裂特征。结果表明,核质互作雄性不育系细胞核是1B/1R类型或非1B/1R类型时,其农艺性状受细胞质类型的影响,且存在不同程度的差异。S-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在单核早期,属典败型;Ven-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在单核晚期,属典染杂合型;K-偃师9号和V-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在二核期,属染败型;B-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在三核期,属染败型。K-90-110与S-90-110花粉粒核分裂异常发生在单核晚期,分别属染败型和圆败型;V-90-110和Ven-90-110花粉粒核分裂异常发生在二核期,V-90-110属染败型,Ven-90-110属典染杂合型;B-90-110花粉粒核分裂异常发生在三核期,属染败型。V-偃师9号和Ven-偃师9号花药绒毡层细胞降解异常发生在单核早期,K-偃师9号和B-偃师9号花药绒毡层细胞降解异常发生在二核期,而S-偃师9号花药绒毡层细胞降解异常发生在三核期;B-90-110、S-90-110和Ven-90-110花药绒毡层细胞异常降解发生在单核早期,K-90-110和V-90-110花药绒毡层异常降解发生在单核晚期。上述结果表明,异源细胞质分别与1B/1R类型细胞核和非1B/1R类型细胞核间存在互作模式的差异,会不同程度地影响核质互作雄性不育系的农艺性状,同时引发花药绒毡层细胞差异性代谢异常,最终导致花粉粒核分裂异常,产生不同的败育类型。本研究为进一步揭示小麦核质互作雄性不育机理和更好地利用异源细胞质提供了理论依据。 展开更多
关键词 小麦 农艺性状 核型发育 绒毡层降解 核质互作雄性不育
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小麦新型化学杂交剂的筛选及其诱导败育后小麦的农艺性状
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作者 唐华丽 宋瑜龙 +7 位作者 张改生 张双喜 叶景秀 郭佳林 赵卓军 王军卫 牛娜 马守才 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1008-1016,共9页
为了拓展小麦化控两系途径的药剂种类,降低小麦杂交种制种成本,利用西农1376(浅蜡质材料)和矮抗58(厚蜡质材料)研究了23种化学药剂诱导小麦雄性不育的效果以及对植株表型性状的影响。结果表明,各药剂诱导小麦花粉败育效果差异较大,Feek... 为了拓展小麦化控两系途径的药剂种类,降低小麦杂交种制种成本,利用西农1376(浅蜡质材料)和矮抗58(厚蜡质材料)研究了23种化学药剂诱导小麦雄性不育的效果以及对植株表型性状的影响。结果表明,各药剂诱导小麦花粉败育效果差异较大,Feek’s 8.5时期,XN-1药剂可诱导西农1376和矮抗58植株群体雄性不育率达98%以上,且植株表型及雌蕊发育正常,仅株高降低约5cm,饱和授粉后结实率正常,并能获得正常杂交种子。在银川和西宁对新筛选的小麦化学杂交剂XN-1的药效研究表明,XN-1可诱导春小麦品种银川P、银川Q和西宁P、西宁Q产生98%以上的雄性不育率,除株高降低约5~10cm外,其他株型指标不受影响。表明XN-1具有优良小麦化学杂交剂的特点和大面积应用于小麦杂种优势利用研究的潜力。 展开更多
关键词 小麦 化学杂交剂 雄性不育 不育率 农艺性状
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大穗材料高麦1号/密小穗F2群体穗长性状的QTL初步定位 被引量:4
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作者 刘书含 侯立江 +6 位作者 华冠勋 宋瑜龙 牛娜 马守才 宋亚珍 王军卫 张改生 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期409-414,共6页
为了解小麦穗长性状的遗传特性,并将其应用于分子标记辅助育种,以大穗材料高麦1号/密小穗的292个植株的F2群体为材料,利用SSR标记对穗长进行了QTL定位分析。结果表明,选用500对SSR引物对高麦1号和密小穗两个亲本进行多态性检测,共获得18... 为了解小麦穗长性状的遗传特性,并将其应用于分子标记辅助育种,以大穗材料高麦1号/密小穗的292个植株的F2群体为材料,利用SSR标记对穗长进行了QTL定位分析。结果表明,选用500对SSR引物对高麦1号和密小穗两个亲本进行多态性检测,共获得180对在双亲间有多态性的引物,多态性引物检出率为36.0%。利用这180对引物进一步进行F2群体筛选,有96对引物在群体中表现出多态性,占多态性标记的53.3%。利用QTL_IciMapping软件构建出小麦染色体组的8个连锁群图谱,并将96对SSR引物定位到遗传连锁图谱上。图谱全长1 383.29cM,标记间的平均遗传距离15.37cM。平均每个连锁群有11.25个标记,含有标记最多的是4A和6B染色体,各有17个标记,其次是3A和7B染色体,含有9~14个标记,1B和5D染色体含有的标记最少,只有5~7个。共检测出7个与穗长相关的QTL位点,包括6个加性QTL和1个加性+显性QTL。7个QTL的加性效应值均为正值,单个QTL的贡献率为2.04%~15.26%。其中3A染色体上的QTL位点距离其最近标记只有0.58cM,为连锁最紧密的一个位点,并且其加性效应值最大,可解释表型变异的15.26%。因此,3A染色体上存在控制穗长的主效基因。 展开更多
关键词 小麦 F2群体 穗长 QTL 连锁图谱
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