基于BP人工神经网络的寒地水稻抗旱性综合评价

为筛选适宜寒地水稻大田抗旱性的综合评价指标,并鉴定抗旱水稻种质资源,以分蘖期干物质量、拔节期株高、产量等15个性状的抗旱系数为指标,使用主成分分析法对50个参试材料的抗旱性进行综合评价。选取45个样本的抗旱系数作为输入,把对应的抗旱综合评价值作为输出,利用误差返向传播和神经网络的方法建立学习模型;剩余5个样本为验证样本,用于判断学习模型的预测准确性。改变3组学习样本来建立3个不同的学习模型并进行对比,比较其预测的准确度,进而验证该模型方法的合理性和稳定性。结果表明,采用主成分分析法可将15个单一抗旱系数转换成6个互相独立的综合性指标,方差累计贡献率达84.013%。采用聚类分析法将50个参试材料分为3种类型:强抗旱型、中间抗旱型、干旱敏感型。强抗旱类型含有24个材料,中间抗旱型含有18个材料,干旱敏感型含有8个材料。根据各性状抗旱系数与抗旱综合评价值(D值)的相关性分析结果,筛选出分蘖期干物质量、分蘖期叶面积、拔节期株高、最高分蘖数、穗粒数、结实率、千粒质量、产量、生物量、经济系数等10个适宜抗旱性评价指标。以特征指标值为输入层,综合评价值(D值)为输出层,构建BP神经网络学习模型,定量预测抗旱指标特征。通过改变学习样本获得3个学习模型的预测值,预测值与实际值之间的误差小于10%。把实际值和模型预测值进行线性拟合,R ^(2)>0.95。本研究构建的BP神经网络学习模型可用于定量预测水稻种质资源的抗旱性,预测的准确度和稳定性均优于单一的回归分析;分蘖期干物质量、分蘖期叶面积、拔节期株高、最高分蘖数、穗粒数、结实率、千粒质量、产量、生物量、经济系数可作为水稻抗旱能力鉴定指标;稻坚强为抗旱性最强的种质资源。

中国野生稻种质资源利用与保护

野生稻是栽培稻的近缘野生种,可为栽培水稻育种提供重要的抗病、抗虫、耐旱、耐寒等抗逆基因,是水稻品种改良的宝贵基因库。随着工业化、城镇化进程加快及气候环境变化,野生稻居群数量和分布面积正急剧减少,野生稻种质资源的损失难以估量。虽然近年来我国野生稻种质资源利用与保护工作取得积极成效,但仍存在一系列问题。本文系统总结了野生稻种质的优异基因发掘、育种应用以及资源保护方面取得的重要进展,并综合分析目前保护管理中存在的问题,针对性的提出未来野生稻保护与利用的相关建议。

水稻种质资源粒型的评价与筛选

筛选粒型优异的种质资源是选育优质水稻品种的前提。本研究引进了546份籼稻种质资源和326份粳稻种质资源,于2019—2020年在宁波考察了这些种质资源的粒型表现。结果表明,籼型种质资源粒长、粒宽和长宽比的变异系数分别为10.23%、10.90%和18.17%,粳型种质资源则分别为12.62%、12.88%和24.22%,3个性状变异均十分丰富,其中长宽比的变异最丰富;籼型种质资源的粒长与粒宽的相关系数为-0.47(2019年)~-0.48(2020年)、粒长与长宽比的相关系数为0.84,粒宽与长宽比的相关系数为-0.86(2019年)~-0.87(2020年),而粳型种质资源则分别为-0.47(2019年)~-0.42(2020年)、0.82(2019年)~0.80(2020年)和-0.88(2019年)~-0.87(2020年),粒长与粒宽表现为中度负相关,长宽比受粒长和粒宽的影响程度相同。最终筛选出了18份粒型优异的籼稻种质资源和34份粒型优异的粳稻种质资源。育种家可以根据需要选择合适的粒型种质资源作为亲本选育优质稻品种。

中国地方稻种资源初级核心种质取样策略研究

以国家品种资源库编目入库的中国地方稻种资源 5 0 5 2 6份的 2 6个数量和质量性状为基本数据 ,研究了中国地方稻种资源的初级核心种质取样策略 ,包括分组原则、组内取样比例和组内取样方法。分组原则为按丁颖分类体系、按中国稻作生态区划、按中国稻作生态区内分籼粳两亚种、按中国行政省或自治区、按中国行政省或自治区内分籼粳两亚种、按单一性状等分组和不分组的大随机 ;组内取样量按组内个体数量的简单比例、平方根比例、对数比例和多样性指数比例确定 ;组内取样采用随机方法。应用遗传多样性指数、表型方差、表型频率方差、变异系数和表型保留比例等 5个参数来检验各取样策略所得的核心种质。结果表明 ,以丁颖分类体系分组、按平方根或对数比例在组内随机取样的策略为中国地方稻种核心种质初级样品的可行策略。在初级核心种质取样量上 ,以计算机提取 6 % ,加上人工定向取样增加优异种质和极值材料约 2 % ,使初级核心种质总数达 4 0 0 0份 ,约占总资源的 8%。

云南稻种资源表型遗传多样性的研究

以 5 2 85份云南省地方稻种资源为材料 ,以《云南稻种资源目录》中记录的 31个数量和质量性状为基本数据 ,研究结果表明 :云南稻种资源遗传多样性大 ,稻种类型多 ,优异资源丰富。云南稻种资源主要分布于思茅、临沧、文山等滇西南和滇东南地区 ,占总数的 80 % ;全部稻种资源中粳稻占 5 4 % ,基本表现籼粳各半 ;滇西南和滇东南的遗传多样性最大 ,粳稻多样性大于籼稻。有色米、糯米、香米等全省均有分布 ,且比例较高 ,抗虫、抗病和耐旱等优异资源分布也较广 ,大粒、强分蘖性、高蛋白质含量和软米等优良农艺性状的资源分布较局限 ,如软米资源几乎全部分布于德宏州 。

云南稻种主要性状多样性分布中心及其规律研究

以云南省地州和县为单位对 6 12 1份云南地方稻种及其优异种质 6 0多个性状进行多样性和密度分布规律研究表明 :(1)云南是中国稻种最大的遗传和生态多样性中心及优异资源的富集地区 ,尤其是滇西南的临沧、西双版纳、德宏、思茅和滇东南的文山共 5个地州 13个县构成了云南稻种多样性中心 ,其稻种的多样性与生态多样性和民族的多样性息息相关 ,并与哈尼族善制梯田栽培稻谷有一定联系。 (2 )临沧地区不仅是云南稻种最大的遗传多样性中心 ,也是丁颖五级分类性状和爪哇稻、光壳稻和普通粳的多样性中心 ;墨江县是云南稻种 40多个性状的分布中心。 (3)云南稻种资源的形态、穗部及籽粒性状、米质性状、抗病虫和抗逆性状的多样性及其分布中心差异较大。综合性状的多样性及其分布中心相对集中以滇西南最大 ,生态多样性起了决定性作用 ;籽粒和米质性状则相对分散 ,它是生态驯化和人工选择综合作用的结果。 (4 )云南紫香软米资源的系统发生规律与生态环境的驯化、少数民族利用习惯密切相关。 (5 )云南初级核心稻种的多样性分布规律与云南地方稻种资源的多样性分布规律的总趋势是一致的 ,即云南稻种资源核心种质取样原则。

云南水稻种质资源农艺性状表型多样性分析及综合评价

【目的】分析云南省16个州(市)881份水稻种质材料12个农艺性状表型多样性并进行综合评价,为拓宽栽培稻的遗传基础及选育高原特色水稻新品种提供理论依据。【方法】以881份云南16个州(市)的水稻种质为材料,测定其株高、有效穗数、穗长、剑叶长、剑叶宽、每穗实粒数、每穗总粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、谷粒长、谷粒宽和千粒重等12个农艺性状,通过计算各农艺性状的Shannon-Wiener多样性指数进行表型多样性分析,并对种质材料进行聚类分析和相关分析,最后结合主成分分析与隶属函数法计算综合评价D值,通过建立回归模型筛选综合评价指标。【结果】881份水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数为1.9378~2.0973,其中穗长的多样性指数最大,有效穗数的多样性指数最小;12个农艺性状的变异系数为9.92%~43.01%,其中谷粒长的变异系数最小,二次枝梗数的变异系数最大。云南16个州(市)881份水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数均值为1.6513~2.0040,其中,普洱市、红河州、临沧市、玉溪市、保山市、西双版纳州、德宏州、曲靖市和文山州水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数较高,均在1.900以上。在欧式距离2.2处881份云南水稻种质材料可分为八大类群,其中,第Ⅶ类群综合性状最差,第Ⅷ类群综合性状最优,聚类分析结果与种质来源地无明显相关性。主成分分析和综合评价结果显示,881份水稻种质资源中凤仪白谷(保山市)、陆引46号(普洱市)及白霉谷(临沧市)的综合性状较好。穗长、谷粒长、谷粒宽、二次枝梗数和剑叶宽5个农艺性状对综合评价D值影响显著(F为1814.654),可作为云南水稻种质综合评价的指标。【结论】云南水稻种质具有较高的表型多样性,筛选出的凤仪白谷(保山市)、陆引46号(普洱市)及白霉谷(临沧市)可为水稻育种提供优良的亲本或中间材料。

水稻镉耐性差异及镉低积累种质资源的筛选

比较水稻亲本材料的镉耐性差异,筛选镉低积累水稻种质资源,为水稻镉安全品种(Cd-safe cultivars,CSCs)的培育提供遗传材料。以收集的具有明显遗传差异的145种水稻亲本材料为研究对象,通过水培试验,研究水稻植株生长性状和镉积累特征,比较不同材料的镉耐性和镉积累差异,并以耐性指数和镉含量为指标,筛选镉低积累种质资源。结果表明:(1)在镉胁迫条件下,水稻生物量和株高受到不同程度的抑制,根长和根冠比呈不同程度增加。(2)恢复系各材料间镉含量和积累量最大值分别为最小值的2.79倍和6.45倍,保持系各材料间镉含量和积累量最大值分别为最小值的2.00倍和2.98倍。(3)根据耐性指数差异将恢复系和保持系各分成耐性不同的5类,并将耐性较强材料进行镉积累差异分类,得到恢复系镉低积累种质资源13种,分别是"MR183"、"MR86"、"R047"、"R364"、"泸恢602"、"泸恢615"、"泸恢17"、"GR548/M63//527_2"、"R18"、"成恢838"、"GR548/M63//M63_5"、"GRL17/IRBN95-199_3"和"GRL17/ATTP//L17_3";保持系镉低积累种质资源2种,分别是"玉香B"和"D62B"。(4)镉耐性较强材料中,高积累材料的镉含量和镉积累量表现为恢复系中分别为低积累材料的1.97倍和2.03倍,保持系中分别为低积累材料的1.43倍和1.40倍;镉含量和镉积累量在两系的低积累材料间无明显差异。筛选镉低积累材料培育镉安全品种将成为解决镉安全威胁的关键。

贵州稻种禾类种质资源耐冷性和抗旱性鉴定与评价利用

分别对286份和232份贵州稀有稻种禾类种质资源的芽期耐冷性和苗期抗旱性进行鉴定研究。结果表明,禾类资源中存在丰富的耐冷、抗旱基因。耐冷性鉴定表现中抗(5级)以上品种179份,占62.58%,其中1级高抗品种46份,占16.08%;抗旱性鉴定表现强(1级)的品种有35份,占15.09%,5级中抗以上品种104份,占鉴定数的44.82%;筛选出耐冷抗旱的双抗种质有9份。并就禾类资源的耐冷、抗旱等优异特性应用于水稻育种的有关问题进行了讨论。

太湖地区香稻品种稻米品质性状相关和聚类分析

为了给优质香稻品种选育提供依据,应用表型主成分分析法,对44份太湖地区香稻品种主要品质指标进行了相关和聚类分析。结果表明,稻米品质性状间存在着错综复杂的相关关系。在选出的5个影响稻米品质的主成分因子中,粒型因子、碾米品质因子和外观品质因子的累积贡献率占到了65.67%。聚类分析结果表明,44份香稻种质材料可分为3大组群,显示出遗传距离较近,遗传基础狭窄的特点。太湖地区香稻品种的优质育种,应注重碾米品质、粒型的选择,降低垩白性状,增强适口性,从而达到提高稻米品质的育种目标。

耐Cd水稻种质资源的筛选

在0.2 mg.L-1Cd胁迫下,通过对水培条件下72份水稻种质资源的苗期生长耐性指数进行聚类分析,得到4种类型,分别为Cd敏感品种、较敏感品种、耐Cd品种和较耐品种.在此基础上,选择耐性明显不同的Cd敏感品种F6-138-1和耐Cd品种Lemont为供试材料,通过全生育期盆栽试验,研究了Cd在水稻各器官的积累和分配规律,结果表明,水稻吸收的Cd大部分累积在根部,较少向地上部转移,越往上吸收越少,即根茎>鞘>叶>籽粒.从可食器官籽粒Cd含量来看,Lemont是较理想的耐Cd品种之一.

广西野生稻资源保护现状及育种应用研究进展

广西是我国现存野生稻分布点最多的省(区)之一,野生稻资源丰富。文章介绍了广西野生稻资源保护概况、野生稻优异基因挖掘与评鉴情况及野生稻育种应用现状,认为稳定经费支持力度,加强对广西野生稻资源收集及原位、异位保护的力度,建立健全资源共享平台及合作模式是可持续利用研究的重要保障,今后应利用现代分子生物高新技术加大对广西野生稻资源抗虫、抗病、抗胁迫等优异基因资源的评鉴、定位和克隆,利用连续回交、复交及分子标记辅助选择等手段,加快野生稻优异种质资源在水稻育种和材料创新上的应用。

贵州地方稻种遗传资源研究与利用概述

贵州稻种遗传资源经过20余年的研究,在收集、保存、评价与利用方面已取得较大进展。主要表现在:(1)陆续收集并整理、编目的地方稻种达5 667份,大部分已分别于不同时期送国家种质库作长期保存,系统完成农艺性状的鉴定与评价,筛选出一批矮秆、大穗、大粒、优质、抗病虫、耐逆(冷、旱)和功能型等特性突出的优异种质;(2)贵州地方稻种具有丰富的遗传多样性,是环境对品种的选择和品种对环境适应双向作用的同化产物,尤其在贵州高原的低温、高湿、寡照生境下形成的禾类和旱稻等种质,在耐逆(包括冷、烂、锈等不良土壤因子)等特性上表现出一定的独特性;(3)开展了地方稻种细胞质雄性不育恢复基因源、非sd1基因新矮源、双(多)胚等有利基因资源的鉴定和筛选;(4)概述了立足贵州省情的稻种资源保存途径,建立了以高原异生境繁种为基础、国家种质库为保障的遗传资源保存保护工作体系。对目前贵州稻种资源研究中存在的主要问题和今后工作的重点与发展方向进行了讨论。

云南稻种资源的蒸煮食味品质研究

用 1 0 1 3份云南地方稻种 9个品质性状进行蒸煮食味品质分析表明 :(1 )籼稻直链淀粉含量呈不连续的变异 ,但软米直链淀粉含量均与粘稻呈连续变异 ,软米特性属于数量性状。 (2 )籼型软米优质基因的表达与生态环境息息相关。 (3) 9.1 %～ 1 5 .0 %的直链淀粉可作为粳型和籼型软米的重要指标 ,糊化温度 (5～ 7级 )和胶稠度 (55mm～ 85mm)则是软米评价的辅助指标 ;

快速鉴定稻种资源抗旱性的生理指标筛选及其遗传背景

在两个不同旱作环境下,通过对稻种资源13个快速、简便、易测的抗旱生理指标与单株产量的单因素逐步回归、多元相关、通径和灰色关联分析,筛选出表征稻种资源抗旱性的生理指标,并采用非等试验设计的数量遗传分析方法对其生理指标进行了遗传分析。结果表明:①叶绿素a/b、游离脯氨酸含量和自由水含量是表征稻种资源抗旱性的生理指标。②测定抗旱生理指标都存在遗传变异,并主要受加性效应的影响。③测定抗旱生理指标都存在显性×环境的互作效应,叶绿素a/b和自由水含量还存在加性×环境的互作效应。④测定抗旱生理指标都存在普通狭义遗传率,但叶绿素a/b和自由水含量还存在互作狭义遗传率,且互大于普通狭义遗传率,受环境影响较大。⑤叶绿素a/b和游离脯氨酸含量只存在负向互作杂种优势,自由水含量杂种优势不明显。因此,叶绿素a/b、游离脯氨酸含量和自由水含量均可作为稻种资源抗旱鉴定、筛选与育种的可靠选择指标,其中以游离脯氨酸含量为最好、叶绿素a/b其次,自由水含量稍差。

杂草稻种质资源农艺性状的主成分及聚类分析

对韩国34份杂草稻种质资源株高、有效穗、穗颈长、穗长、穗粒数、结实率、千粒重、全生育期等8个农艺性状进行主成分及聚类分析,选出特征根累计贡献率为88.071％的前4个主成分;在主成分的基础上,对34份韩国杂草稻种质资源进行了系统聚类分析,在欧氏距离的水平上将其划分成4大类群:第1类群属于早熟、矮秆、小穗多穗型;第2类群属于晚熟、高秆、大穗型;第3类群属于晚熟、高秆、少穗型;第4类群属于适熟、中秆、多穗型。

2009年自然低温下优质稻种质资源耐冷性初步鉴定评价

【目的】从供试水稻种质材料中筛选耐冷性强的优良种质,为水稻耐冷性研究和利用积累材料,为优质稻耐冷品种选育提供优良亲本。【方法】利用早春低温和晚稻寒露风自然低温条件,采用早播早植法及晚播晚植法,对458份优质稻种质资源材料分别进行发芽期、幼苗期和抽穗扬花期的耐冷性初步鉴定与评价。【结果】在458份优质稻种质资源材料中,发芽期、幼苗期、抽穗扬花期表现耐冷性极强和强的种质分别有21份、15和76份、5和80份,分别占鉴定份数的4.59%、3.28%和16.59%、1.48%和23.74%。不同种质在不同生育期耐冷性表现不完全一致,但发芽期耐冷性强的种质在幼苗期也表现较强的耐冷性。筛选出在自然低温条件下各生育期均表现强或极强耐冷性的优质稻种质6份,如TKM10、三粒寸、湘晚籼13号、恢968选、649/五大稻种//649///649、253/P117//253///253。【结论】利用自然低温条件,可初步区分不同生育期耐冷性强与弱的优质稻种质资源,其适合对大量稻种资源进行耐冷性筛选鉴定;筛选出的耐冷性极强或强的种质具有较好的应用价值。在不同生育期均表现强耐冷性的6份优质稻种质,可作为耐冷亲本材料在水稻的耐冷性研究及优质稻耐冷育种中加以利用。

一份富铁栽培稻新种质的发现

利用Z-5000型原子吸收仪,采用湿法消解对广东省农科院水稻研究所保存的189份水稻种质材料进行了糙米铁含量的分析,从中筛选得到1份糙米铁含量高达52.65mg/kg的珍贵富铁栽培稻种质,并对于该种质的研究及利用价值进行了初步探讨。

云南稻种资源核心种质研究进展

云南是世界上最大的稻种遗传和生态多样性中心之一。综述了植物核心种质研究进展;特别是以举世瞩目的5285份云南地方稻为研究对象,采用核心种质取样策略及检验体系、形态、等位酶、SSR标记、GIS技术、多种分类方法与核心种质技术体系相结合,建立了核心种质构建体系;建议加强云南稻种核心种质的研究和利用。

广东省农业科学院水稻种质资源研究60年:成就与展望

稻种资源是水稻科学研究的重要物质基础。广东省农业科学院建院60年来,持续开展了稻种资源收集、保存、鉴定、创新和利用等工作,取得了可喜的成绩:已收集保存国内外栽培稻资源18800多份、野生稻资源5158份;研究建立了水稻种质中期库和野生稻圃,确保稻种资源长久安全保存和利用;系统开展了稻种资源农艺性状、抗病虫、抗逆性、品质等性状的鉴定评价,以及资源遗传多样性、分类、核心种质构建、基因挖掘等基础研究;开展种质创新和利用研究,育成大批优良品种应用于生产。据不完全统计,新中国成立以来,广东利用优异稻种资源选育水稻优良品种1000个以上,其中由广东省农业科学院水稻研究所育成、推广面积达66.67万hm2以上的品种有31个;“十五”以来向国内高校、科研机构等单位提供栽培稻、野生稻资源累计近6000份次,充分展现了种质资源公益性作用。但在国外资源引进、优异基因挖掘与利用等方面仍显不足。拟以需求和问题为导向,通过多学科、多组学相结合,统筹开展稻种资源各项研究工作,促使资源研究再上新的台阶。