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利用Videometer种子表型成像系统人工合成小麦种质资源进行表型性状分析
发表时间:2020-04-28 08:57:26点击:1173
小麦是上较重要的粮食作物之一,中国的小麦消费量、种植面积和总产量皆居首位,小麦产量的持续增加,在保障中国粮食有效方面具有重大意义。目前全推广的绝大数小麦为普通小麦。在普通六倍体小麦进化过程中,小麦遗传基础狭窄,存在进化瓶颈,但小麦近缘种中存在大量的优异基因可用于小麦改良。为了扩充普通小麦的遗传多样性,国内外科学家利用四倍体小麦和节节麦杂交,重溯小麦进化过程,创制了新的人工合成六倍体小麦。人工合成六倍体小麦导入了四倍体小麦和节节麦的遗传变异,在普通小麦改良上具有很大潜力。单位面积穗数、每穗粒数和千粒重是组成小麦产量的重要部分。
小麦粒重在高产育种中具有较其重要的作用,中国小麦主产区在过去几十年间产量的提高很大程度上依赖于粒重的增加。小麦种子面积、宽度、长度等表型性状是粒重高低的重要决定因子,研究这些种子表型性状对进一步改良粒重具有重要价值。运用传统的方法鉴定种子表型性状费时、费工、有效性差。Videometer种子表型成像多光谱测量系统,可以通过测量种子在19种不同波长的LED频闪光下的成像,来获取有用的信息。这些图像可以独立分析使用,也可以叠加起来合成高分辨率的颜色图像。基础模块包括可见光成像、UV紫外成像以及NIR成像。可固定摄像头或移动摄像头,可实现较高通量成像。Videometer工作模块包括:基础整合模块,含19个波段多光谱成像系统。内置在软件中,是软件的基本组成部分。可进行颜色校准,标签识别,灰度图转换等。选配模块,功能强大,针对应用的每个算法是一个模块,客户可以根据需求选配,参数包括生物量测量、形态大小测量,种子萌发测量等等。
人工合成小麦改良品系6个种子表型性状考察值及变异情况。种子长度的变异系数低于5%,其余性状的变异系数都高于5%,尤其是千粒重和密度指数变异系数都较过10%,分别为18.40%和12.83%,供试材料千粒重和密度指数的遗传变异较大。种子面积、种子长度和种子宽度的变幅也比较大,较大值约为较小值的2倍,表明参试人工合成小麦改良品系存在广泛的表型与遗传变异。
种子表型性状较大的10个品系和高原338的比较分析高原338春小麦优良品种,是中国科学院西北高原生物研究所程大志同志育成。具有耐肥、抗锈、抗寒、抗倒伏、适应性强、丰产稳产性好和高产潜力大等优良特性,曾创造了亩产1013.05kg的春小麦亩产纪录。高原338与人工合成小麦改良品系种植在同一块试验地,播种、施肥、灌溉和田间管理等条件相同。以此品种作为对照品种,与人工合成小麦改良品系种子表型性状较大的10个品系进行比较分析。
Videometer种子表型成像多光谱测量系统应用领域
表型性状分析/挖掘,基因型-表型关联
农业育种
园艺学、农业信息学
果实品质分析
植物病理研究
生物量分析
种子萌发研究
抗逆研究
直接测量的参数
尺寸
形状
颜色
形态纹理
光谱质构
与表面化学相关的光谱成分
计数
间接测量或计算
种子纯度
发芽百分比
发芽率
种子活力
种子健康度
种子成熟度
种子寿命等
主要特点
集成球体提供均匀和弥散光线照明
5-10秒钟内实现光谱成像和定量分析
19-20不同波长/光源
多光谱荧光备选
颗粒产品自动进料备选
6或9.1百万像素/波长提供1.2-3.6亿像素/帧分辨率
标准设备包括易于使用设备校准
与传统RGB技术相比具有先进的彩色测量功能
根据应用需求可自动切换动态范围
光源寿命长、可达10万小时
少有LED光源技术稳定性增强
前光灯和背光灯组合、备选背光灯
相对样品自动移动照明
研究用强大探索软件
易用常规应用配方构建工具(建模)
成像特点
快速、无损检测
包括处理在内每样品处理仅需10-20秒
与其它破坏性技术组合
主要专注:可重复洗、可追溯性、耐用性、可传递性