基于高密度遗传图谱定位大豆蛋白质含量相关的QTL

大豆是重要的粮食作物和经济作物,其籽粒蛋白约为40%,是优质植物蛋白主要来源之一。挖掘控制大豆高蛋白数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL)以及分子标记育种对高蛋白大豆培育具有重要的意义。本研究利用蛋白含量存在明显差异的中黄35(Zhonghuang 35,ZH35)和中黄13(Zhonghuang 13,ZH13)杂交构建的包含192个株系的重组自交系群体为供试材料,通过对两亲本及RIL群体重测序,构建了包含4879个bin标记的高密度遗传图谱,总遗传距离为3760.71 cM,相邻标记间的遗传距离为0.77 cM。RIL群体及亲本分别于北京顺义和河南濮阳种植,2个环境共检测到15个蛋白含量相关QTL位点,分布于5号、12号、15号、17号、18号、19号和20号染色体,贡献率为4.36%~11.39%。其中,北京顺义和河南濮阳检测到qPro-20-1和qPro-20-3,2个QTL贡献率分别为7.65%和7.58%,重叠区域包括33个基因。本研究有助于精细定位和图位克隆大豆蛋白含量相关基因,并为进一步培育高蛋白大豆品种提供基因资源。

黑龙江中上游地区早熟野生大豆种质资源的抗旱性鉴定

一年生野生大豆是栽培大豆的祖先种,具有遗传变异丰富、蛋白质含量高、抗逆性强等特点。我国东北北部地区野生大豆分布广泛,但对该地区野生大豆种质资源的性状鉴定和育种利用相对滞后。本试验选用来自黑龙江中上游地区、生育期相近的30份野生大豆资源,在人工控制水分的条件下进行全生育期多性状抗旱性鉴定。试验结果表明,不同性状对干旱胁迫的反应存在一定差异,其中产量和株高反应敏感,生育期性状及百粒重反应钝感。对所得抗旱性度量值(D)进行聚类分析,将供试材料划分为5个级别,其中I级(高度抗旱型) 2份(锦05017,C05038)、II级(中度抗旱型) 4份、III级(弱抗旱型) 12份、IV级(水分敏感型) 10份、V级(水分高度敏感型) 2份。抗旱性度量值(D)与营养生长期(V)、分枝数及单株产量呈极显著正相关,与生殖生长期(R)及R/V比值呈负相关,表明在干旱胁迫条件下,营养生长期(V)相对较长、生殖生长期(R)相对较短、R/V较小的材料抗旱性较高。综上所述,根据多性状指标计算的抗旱性度量值(D)是评价野生大豆资源抗旱性的可靠指标。营养生长期、R/V、分枝数和单株产量等性状可作为野生大豆抗旱性评价的简便指标。

基于密度估计和VGG-Two的大豆籽粒快速计数方法

为快速准确计数大豆籽粒,提高大豆考种速度和育种水平,本研究提出了一种基于密度估计和VGG-Two(VGG-T)的大豆籽粒计数方法。首先针对大豆籽粒计数领域可用图像数据集缺乏的问题,提出了基于数字图像处理技术的预标注和人工修正标注相结合的快速目标点标注方法,加快建立带标注的公开可用大豆籽粒图像数据集。其次构建了适用于籽粒图像数据集的VGG-T网络计数模型,该模型基于VGG16,结合密度估计方法,实现从单一视角大豆籽粒图像中准确计数籽粒。最后采用自制的大豆籽粒数据集对VGG-T模型进行测试,分别对有无数据增强的计数准确性、不同网络的计数性能以及不同测试集的计数准确性进行了对比试验。试验结果表明,快速目标点标注方法标注37,563个大豆籽粒只需花费197 min,比普通人工标注节约了1592 min,减少约96%的人工工作量,大幅降低时间成本和人工成本;采用VGG-T模型计数,其评估指标在原图和补丁(patch)情况下的平均绝对误差分别为0.6和0.2,均方误差为0.6和0.3,准确性高于传统图像形态学操作以及ResNet18、ResNet18-T和VGG16网络。在包含不同密度大豆籽粒的测试集中,误差波动较小,仍具有优良的计数性能,同时与人工计数和数粒仪相比,计数11,350个大豆籽粒分别节省大约2.493 h和0.203 h,实现大豆籽粒的快速计数任务。