基于深度学习的高光谱特征玉米品种纯度识别方法

为提升玉米种子的识别精度,提高玉米的产量和质量,基于高光谱成像和深度学习技术构建了一种包含数据预处理、图像分割、基于改进卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的高光谱玉米种子纯度识别方法。研究结果表明,改进的CNN在提高训练性能方面效果显著,其准确度、精确度、召回率和F1分数等指标均优于传统机器学习和其他深度学习方法。

玉米种质改良与相关理论研究进展

自上世纪70年代以来,优质、抗逆、高配合力和适应性广的新种质匮乏,已成为影响玉米商业育种进一步发展“的瓶颈”。生产用种质的遗传脆弱性受到普遍关注,种质扩增、改良与创新成为作物育种研究最重要的发展方向。综述了CIMMYT和美国玉米遗传资源的搜集、评价、改良和利用情况,玉米遗传多样性的演变趋势与动力,杂种优势群和杂种优势模式研究进展,群体改良理论和技术的新发展及对杂种优势遗传机理的探索。Hallauer于2003年提出的两个杂种优势列(heteroticalignment)的概念,把对玉米杂种优势模式的认识从温带种质扩展到所有生态类型,为玉米种质扩增、改良和创新奠定了理论和方法学基础。两个群体间的相互轮回选择改良技术,是把种质资源大规模推向杂交育种应用的关键步骤。

中国玉米主要种质的改良与杂优模式的利用

本文通过对中国玉米生产和育种用种质的分析，发现我国玉米种质主要集中在四大杂优群，利用的主要模式有５种。重点讨论了各玉米区主要杂优群和杂优模式的选择、改良与利用等问题，并根据各地成功的经验和自己的育种实践，对其与地方种质。

辽宁省主要玉米自交系的SSR遗传多样性分析

利用SSR标记研究了37份玉米自交系的遗传多样性,从85对SSR引物中筛选出70对扩增产物具有稳定多态性的引物。这70对引物在供试材料中检测出260个等位基因变异,每对引物检测等位基因2～7个,平均3.71个,每个位点的多态性信息量(PIC)变化为0.157～0.813,平均为0.564。37份自交系之间的遗传相似系数变化范围为0.69～0.89。UPGMA聚类分析结果表明,37份供试自交系划分为6个类群,分类结果与系谱来源基本一致。生产上主要推广杂交种的亲本大多来自不同的类群。

玉米高频率单倍生殖诱导系吉高诱系3号的选育

对单倍体诱导系Stock6进行改良,从Stock6与M278的杂交后代中连续6代测交和选择,育成了高频率单倍体诱导系吉高诱系3号。通过对20个不同基因型材料的单倍体诱导结果表明,单倍体诱导率介于5.50%～15.94%,平均单倍体诱导率为10.40%,是Stock6的10倍;子粒Navajo标记性状明显、稳定,花粉量大、结实性好、抗病性强,是优良的单倍体诱导系。

PEG胁迫下玉米自交系苗期抗旱性鉴定及评价

在人工气候室利用水培试验,对17个玉米自交系进行苗期PEG胁迫,测定对照(正常水分)与PEG胁迫处理的叶片相对含水量、叶绿素荧光参数、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)含量及单株干质量,并采用模糊隶属函数和聚类分析方法对17个玉米自交系进行抗旱性评价和分类,以期筛选出苗期抗旱的玉米种质,建立抗旱性评价体系。结果表明,与对照相比,PEG胁迫下,除PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm外,其他指标均发生显著变化,表现为叶片相对含水量下降,SOD和POD活性、Pro含量增加,单株干质量增加,说明玉米通过增加Pro含量、提高SOD和POD活性来应对干旱胁迫;同时,PEG胁迫下玉米自交系间的所有指标差异总体均达到了显著水平。隶属函数抗旱性评价与聚类分析将郑7024、郑588、L269、吉853归为中抗旱型玉米自交系,其他自交系均归为弱抗旱型玉米自交系。

玉米理想株型育种的研究进展与展望

以耐密植为目标的理想株型育种是快速提高玉米产量潜力的重要途径之一。综述了玉米理想株型的概念、株型主要形态性状构成因子及其遗传规律。讨论了未来理想株型育种注意的几个问题。

利用SSR荧光标记分析90个糯玉米地方品种的遗传多样性

采取混合取样策略,利用荧光SSR技术对来源于我国7个省(自治区)的90份糯玉米地方品种和6个标准测验种自交系基因组的31个简单序列重复(SSR)位点进行了分析。在90个糯玉米地方品种中,共检测出216个等位变异,每个位点检测出2～12个,平均6.97个,多态性信息量(PIC,polymorphic information content)为0.67,标记指数(MI,marker index)为4.92。可初步将90份糯玉米地方品种划为3个类群,其中,广西和贵州的糯玉米地方品种的遗传多样性相对更丰富。

用SSR标记划分云南糯玉米地方品种资源遗传类群的研究

利用SSR标记对37个云南糯玉米地方品种遗传多样性和遗传关系进行研究,和5个国内主要自交系进行优势群的划分。结果表明:从国内外所用的63对核心引物中筛选出PIC值高、稳定的20对玉米核心SSR引物扩增出225个等位基因,平均多态信息量PIC值为0.87、标记索引系数MI值9.91、Shannon多样性指数I为0.54;37个云南糯玉米地方品种可划分为5大类群13个小类群;少数的云南糯玉米种质资源与常见的5大杂种优势群的遗传距离较近,而大多数资源则较远,可形成多个单独的类群,云南糯玉米地方种质资源具有广泛的遗传基础;来自不同地区或来自同一地区不同云南糯玉米资源与5大优势群之间的遗传相似度均有很大差异。

辽宁中熟、中晚熟与晚熟玉米品种的产量性能比较与分析

以15个辽宁省有代表性的中熟、中晚熟、晚熟玉米品种为试材,结合1999～2007年辽宁省玉米区域试验结果,对不同熟期品种的产量和生产性能进行比较研究。结果表明:中熟、中晚熟品种较晚熟品种有增产趋势,一些品种表现特别突出;中熟、中晚熟品种密植增产潜力大,密度适应范围广,稳产性更好;群体结构合理,经济系数高,源、流、库协调;在精量播种和机械化收获等方面,中熟、中晚熟品种有明显优势。

不同基因型玉米自交系的抗旱性研究与评价

通过田间直接鉴定,采用模糊函数法,以抗旱隶属度、产量抗旱系数和抗旱指数为评价参数,分析各性状与参数间的关系,并运用主成分分析选择出有效的评价参数和指标,对各自交系进行抗旱性综合评价和聚类分析。结果表明,干旱导致玉米自交系的散粉至吐丝期间隔增加,光合叶面积减少,株高和穗位高降低,茎秆变细,穗短小,秃尖多,穗粒数少,粒重轻,最终导致产量下降。不同基因型间因抗旱性差异而所受影响明显不同,各自交系抗旱性强弱与干旱条件下的性状表现有较大关系,其中79-1E、交51、苏1-1和18599的抗旱性较好。各评价参数中,以产量抗旱指数和抗旱隶属度与干旱条件下各性状之间呈极显著或显著相关。抗旱指数、抗旱隶属度、产量和叶面积是抗旱性综合评价最有效的参数和指标。

玉米自交系苗期耐旱性差异分析

在水分胁迫下,研究了18份玉米自交系苗期的植株性状表现。9份耐旱系(313、旱23、中自01、C8065、52106、自330、X178、P138和HC)的叶面积指数和叶片相对含水量较高,光合能力和干物质积累强,耐旱系数较大,胁迫解除后植株恢复生长。9份耐旱性较差的自交系(鲁原92、豫12、中黄204、B73、金黄96B、S7913、S37、郑22和综31)随着胁迫强度增大,叶面积指数和叶片相对含水量迅速降低,光合能力和干物质积累减少,复水后植株不能恢复生长。叶片相对含水量和耐旱系数是玉米苗期耐旱性的重要特征。随胁迫增强,耐旱性强的自交系叶片相对含水量和耐旱系数明显大于耐旱性弱的自交系。研究结果为苗期玉米耐旱种质筛选和改良提供了初步信息。

密植育种法在选育玉米自交系中的应用

种植密度影响到玉米群体内小气候,进而影响玉米的生长发育。在自交系选育过程中,通过提高种植密度增加个体间竞争压力,可以提高自交系的选择效果。

玉米P群自交系与国内传统骨干系的杂种优势表现及其配合力分析

采用NCⅡ遗传交配设计,通过在北京的春、夏两个环境研究了9个P群自交系及来自我国主要杂种优势群的8个骨干自交系的杂交种的表现。结果表明:P群自交系与我国塘四平头、旅大红骨、改良Reid、改良Lan-caster等主要杂种优势类群的8个骨干自交系均具有较强的杂种优势,是一个相对独立的新的杂种优势群。其中P群种质与国内塘四平头群骨干系和旅大红骨群骨干系产量表现突出。P群自交系1127、沈137、1145和齐319的一般配合力较高。传统骨干系丹340、昌7-2和掖8112的一般配合力为正值而且较高,仍具有较高的利用潜力。此外,还分析了P群自交系与我国传统骨干系的主要农艺性状的一般配合力效应。这些结果对于认识和有效利用P群自交系、提高育种效果提供了理论依据。

四川省玉米杂交种综合评价及主要农艺性状的关联度分析

利用灰色关联度分析的方法,对四川省玉米区试2005年平丘1～4组参试的40个玉米新组合及相应对照分组进行综合评价。结果表明:玉米杂交种产量与其主要农艺性状的关联度大小顺序为:单穗粒重>株高>穗位高>出籽率>穗长>适应度>穗行数>百粒重>抗倒伏>CV值>生育期>行粒数,与产量密切相关的性状是单穗粒重、株高、穗位高、出籽率和穗长等。选育玉米杂交种时,在保证适当的株高和穗位高的前提下,要注重单穗粒重、出籽率、适应性、长穗和多行的选择,同时不要忽略百粒重和抗倒性的选择。

吉林省玉米种质基础的分析与归纳

通过对1984～2003年吉林省种植面积前15位的玉米杂交种进行系谱分析,归纳整理出了20年中吉林省玉米常用种质的8大杂种优势群和13个杂种优势模式及演变历程,总结了目前吉林省常用玉米种质的杂种优势群和杂种优势模式。

玉米自交系主要农艺性状与产量和抗旱性的关系研究

对288份玉米自交系进行大田开花期干旱胁迫处理,研究了玉米自交系的产量和抗旱性与水旱两种不同条件下的农艺性状之间的关系。结果表明,干旱胁迫条件下玉米自交系的产量与其在正常灌水条件下的产量性状高度正相关,而与正常灌水条件下的株高和穗位高等性状呈高度负相关;穗粒数多的自交系比穗粒数少的自交系在干旱条件下更高产也更抗旱;穗粒数、株穗数和株高这3个性状与旱地玉米高产抗旱的关系最为密切。

玉米引种材料的主成分分析和聚类分析

对24个热带玉米引种材料的株高、穗位高、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、穗上位叶面积、穗位叶叶面积、穗下位叶面积、抽雄期、粗蛋白和粗脂肪等20个性状进行了测定,对得到的各性状值进行主成分分析。结果表明:形态和产量因子、生育期因子、穗行数因子、低产因子、脂肪含量因子、蛋白质含量因子和穗长因子这7个主要因子对变异的累积贡献率达83.149%。依据主成分向量将24个热带玉米引种材料聚为6类。

不同生育时期干旱胁迫下玉米自交系生理指标与产量的关系及抗旱性评价

为筛选拔节期、抽雄期抗旱能力强的玉米自交系,为抗旱玉米品种的选育提供种质基础,以18份玉米优良骨干自交系及自选系为材料,在玉米拔节期和抽雄期进行中度干旱胁迫,测定叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)含量、相对含水量(RWC)及叶绿素含量等生理指标,利用灰色关联度和模糊隶属函数对不同时期各指标与产量之间的关系及自交系的综合抗旱性进行评价。结果表明:拔节期各生理指标与产量的关联度顺序为POD活性>Pro含量>RWC=叶绿素含量>SOD活性,抽雄期为POD活性> Pro含量> SOD活性>叶绿素含量> RWC;采用模糊隶属函数对18份玉米自交系进行抗旱性综合评价,结果表明,昌7-2、郑T5372为拔节期抗旱自交系;郑H71、昌7-2为抽雄期强抗旱自交系,DK517M、郑375、利民33F、DK517F、郑D7314、郑641、郑9712、郑D7325为抽雄期抗旱自交系。其中,昌7-2在2个时期都表现出较强的抗旱性;自交系DK517M、郑375、郑58、郑D7325和郑9712在2个时期均表现抗或中抗。综上,拔节期和抽雄期玉米自交系POD活性与产量关联度最大,且抽雄期大于拔节期;抗旱型自交系昌7-2、郑58、DK517M、郑375、郑9712、郑D7325可用于培育抗旱玉米品种。

微胚乳超高油玉米自交系含油量的研究

对一种新型微胚乳超高油玉米育种材料进行连续自交三代,结果发现,自交系的含油量能够遗传,通过对果穗和单粒的选择,S3群体平均含油量已达到(21.65±2.21)%,比S2留种群体含油量高,遗传进度为0.28%;对各果穗的平均粒重与含油量相关关系的研究发现,从S2选取的33个果穗计算的相关系数r1=0.275,未达到显著水平,S3选取69个果穗计算其相关系数r2=-0.023,也未达显著水平,这表明果穗的平均粒重与含油量之间没有显著的相关性。