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小麦—黑麦杂种高分子量谷蛋白变异的遗传基础

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小麦—黑麦杂种高分子量谷蛋白变异的遗传基础

作者：欧阳裕元四川农业大学

学位级别：硕士

远缘杂交是新物种形成的重要途径,也是植物进化过程中的重要推动力。远缘杂交导致新性状的产生,其中一些变异性状能稳定传递给后代,这为遗传多样性的发生提供了条件。尽管许多研究者对远缘杂交及异源多倍化进行了大量的研究,但是对这些... 详细信息

远缘杂交是新物种形成的重要途径,也是植物进化过程中的重要推动力。远缘杂交导致新性状的产生,其中一些变异性状能稳定传递给后代,这为遗传多样性的发生提供了条件。尽管许多研究者对远缘杂交及异源多倍化进行了大量的研究,但是对这些变异蕴藏的分子机制却知之甚少。高分子量谷蛋白亚基(High-molecular-weight glutenin subunit, HMW-GS)影响小麦的品质农艺性状,其亚基构成与小麦面粉的加工和烘烤品质有紧密联系。本研究通过用日本地方品种Shinchunaga (Triticum aestivum L. cv. Shinchunaga,2n=42, AABBDD)为母本和中国秦岭黑麦(Secale cereale L. cv. Qinling,2n=14, RR)为父本进行属间杂交,得到了杂交种子B(F1),通过单粒传递构建衍生后代,并逐代分析HMW-GS的组成,寻找变异材料,通过形态学、细胞学及分子生物学研究,以期探究引发HMW-GS变异的分子机制及变异的遗传分离。取得如下结果：1.通过SDS-PAGE对F4代种子的HMW-GS组成分析,发现存在三种变异类型：B-1-2-2(F4)的1Dx2.2消失,Rx下面新增一条带,同时1Bx7+lBy8消失;B-1-2-4(F4)的1Bx7+1By8消失;B-1-2-6(F4)Rx下面新增一条带,同时1Bx7+1By8消失。对它们自交的F5种子进一步鉴定,发现B-1-2-2和B-1-2-4两种变异能稳定遗传,而B-1-2-6又分离出了和F4相同的三种变异类型。追踪其低世代材料的HMW-GS组成,发现F1代B以及F2代B-1均表现为野生型HMW-GS亚基组成,变异发生在F3代B-1-2,在随后的F4,F5分离出了稳定变异的材料。2.对发生稳定变异的材料田间农艺性状调查发现,在株高、分蘖数、主穗长、主穗小穗数方面与父本秦岭黑麦存在较大差异,而与母本普通小麦Shinchunaga则较为接近,同时后代各材料之间的农艺性状都趋于一致,并且结实正常,这表明它们已经形成稳定的品系材料。3.对稳定变异材料进行了细胞学鉴定。在根尖染色体数目观察中发现,它们均有42条染色体。花粉母细胞减数分裂中期染色体的配对观察发现,绝大多数细胞染色体配对形成二价体(包括20个环状二价体和1个棒状二价体),这表明细胞学已较为稳定。进一步的GISH分析,鉴定出42条染色体中存在2条黑麦染色体,在减数分裂中期两条黑麦染色体配对呈棒状二价体,后期能正常分离。通过FISH分析,表明是一个1B/1R代换系。这从细胞学上解释了Bx7+By8同时消失的原因。4.通过对变异材料的分子鉴定,在B-1-2-2-1(F5)和B-1-2-6-1(F5)中克隆筛选到一个变异的Glu-1Dx2.2——Glu-1Dx2.2v。Glu-1Dx2.2v全长2523bp,具有典型的HMW-GS基因结构。和野生型Glu-1Dx2.2序列比对发现它是在中央重复区通·过2个295bp的正向重复序列(DR)经异常重组产生删除突变形成的Glu-1Dx2.2等位基因。该等位基因拥有完整的开放阅读框,通过原核表达系统将该基因成功表达,其表达蛋白的电泳迁移率和种子胚乳中新增条带基本一致,表明新增条带可能就是1Dx2.2v。进一步的RNA验证,表明新产生的Glu-1Dx2.2v能够在表达器官——胚乳中表达。特异分子标记的鉴定进一步证实了：Rx亚基下面新增的HMW-GS条带即为1Dx2.2v亚基。5.通过追踪低世代材料HMW-GS的组成,结合分子证据,表明变异可能是在F2代的减数分裂时期,通过异常重组产生,形成含Glu-1Dx2.2v的变异配子和Glu-1Dx2.2野生型配子,并融合形成杂合F3植株,变异再按孟德尔遗传定律进行遗传分离。

关键词：小麦黑麦远缘杂交高分子量谷蛋白亚基异常重组

播种方式对直播杂交籼稻生长及产量形成的影响

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四川农业与农机 2022年第6期 35-37,63页

作者：朱从桦李伟任丹华欧阳裕元李旭毅四川省农业科学院作物研究所四川成都四川省农业机械化发展推广中心四川成都作物生理生态及栽培四川省重点实验室四川成都

四川省杂交稻直播生产正处在快速发展阶段,探究播种方式对直播杂交籼稻生长及产量形成的影响,旨为优化杂交籼稻机械化精量直播技术提供支撑。采用单因素完全随机设计,设置3种播种方式:人工撒播、无人机条播、机械穴播,研究播种方式对直... 详细信息

四川省杂交稻直播生产正处在快速发展阶段,探究播种方式对直播杂交籼稻生长及产量形成的影响,旨为优化杂交籼稻机械化精量直播技术提供支撑。采用单因素完全随机设计,设置3种播种方式:人工撒播、无人机条播、机械穴播,研究播种方式对直播杂交籼稻出苗质量、秧苗形态和干重、分蘖动态及产量的影响。机械穴播较人工撒播、无人机条播成苗率分别提高11.05%和14.01%,出苗整齐度分别提高27.17%和24.93%,秧苗根重增加27.03%和27.64%,秧苗地上部干重增加10.88%和17.61%,籽粒产量明显增加。机械化精量穴直播是充分发挥直播杂交籼稻高产的有效途径;无人机条播实现秧苗成行有序生长,兼顾高产高效,劳动强度更低,值得大面积推广。

关键词：杂交籼稻机械穴播无人机条播人工撒播籽粒产量

不同产量水平水稻群体光合特性和产量构成差异

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江苏农业学报 2023年第5期39卷 1089-1096页

作者：杨洪李旭毅卿发红余俊奇朱从桦李伟李天陈光毅欧阳裕元四川省农业科学院作物研究所四川成都610066 四川农业大学农学院四川成都611130 粮油作物绿色种质创新与遗传改良四川省重点实验室四川成都610066 绵阳市农业农村局四川德阳618200

为明确不同产量水平水稻产量构成、群体结构、光合特性和氮素利用率等指标的变化规律,在绵竹和中江设置农户水平(FL)、高产高效水平(HH)和超高产水平(SH)3种栽培模式,并设置不施氮肥对照。分析不同产量水平水稻之间产量、群体、光合特... 详细信息

为明确不同产量水平水稻产量构成、群体结构、光合特性和氮素利用率等指标的变化规律,在绵竹和中江设置农户水平(FL)、高产高效水平(HH)和超高产水平(SH)3种栽培模式,并设置不施氮肥对照。分析不同产量水平水稻之间产量、群体、光合特性和氮素利用率的差异,探究不同产量水平形成原因及进一步提高产量的途径。结果表明,(1)与FL处理相比,HH和SH处理的结实率和千粒质量均明显增加,但每穗粒数降低,有效穗数分别显著增加12.74%和26.10%;(2)抽穗后不同产量水平水稻间干物质积累量差异显著,成熟期两生态点SH处理的平均干物质积累量为21.98 t/hm^(2),与HH和FL处理相比分别显著提高10.95%和20.90%;(3)不同产量水平水稻茎蘖数差异较大,成熟期两生态点FL、HH和SH处理的平均茎蘖数分别为1 hm22.6899×10^(6)、3.0328×10^(6)和3.3921×10^(6),SH处理比HH处理高11.85%,HH处理比FL处理高12.75%;(4)总体上,不同产量水平水稻的平均叶面积指数、剑叶SPAD值、光合速率和辐射利用率均表现为SH>HH>FL;(5)与FL处理相比,HH处理的氮素偏生产力和氮素农学利用率均表现为增加,而SH处理的氮素农学利用率提高,氮素偏生产力降低。因此,实现水稻产量从农户水平到高产高效水平甚至超高产水平的关键在于“增穗稳粒”,并在此基础上提升群体质量和光合能力,今后水稻高产栽培应着重于改善抽穗后群体质量和冠层结构。

关键词：水稻产量水平群体结构光合特性产量构成氮素利用

基于MobileNetV3Small-ECA的水稻病害轻量级识别研究

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农业机械学报 2024年第1期55卷 253-262页

作者：袁培森欧阳柳江翟肇裕田永超南京农业大学人工智能学院南京210095 南京农业大学农学院南京210095

为实现水稻病害的轻量化识别与检测,使用ECA注意力机制改进MobileNetV3Small模型,并使用共享参数迁移学习对水稻病害进行智能化轻量级识别和检测。在PlantVillage数据集上进行预训练,将预训练得到的共享参数迁移到对水稻病害识别模型上... 详细信息

为实现水稻病害的轻量化识别与检测,使用ECA注意力机制改进MobileNetV3Small模型,并使用共享参数迁移学习对水稻病害进行智能化轻量级识别和检测。在PlantVillage数据集上进行预训练,将预训练得到的共享参数迁移到对水稻病害识别模型上微调优化。在开源水稻病害数据集上进行试验测试,试验结果表明,在非迁移学习下,识别准确率达到97.47%,在迁移学习下识别准确率达到99.92%,同时参数量减少26.69%。其次,通过Grad-CAM进行可视化,本文方法与其他注意力机制CBAM和SENET相比,ECA模块生成的结果与图像中病斑的位置和颜色更加一致,表明网络可以更好地聚焦水稻病害的特征,并且通过可视化和各水稻病害分析了误分类原因。本文方法实现了水稻病害识别模型的轻量化,使其能够在移动设备等资源受限的场景中部署,达到快速、高效、便携的目的。同时开发了基于Android的水稻病害识别系统,方便于在边缘端进行水稻病害识别分析。

关键词：水稻病害识别迁移学习高效通道注意力机制 MobileNetV3Small 移动端部署

氮肥运筹对稻-虾综合种养模式下水稻品种产量及生长的影响

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四川农业科技 2022年第9期 21-24页

作者：唐彬李伟吕建群朱从桦刁友欧阳裕元林西允李旭毅四川省农业科学院水稻高粱研究所四川德阳618000 四川荃银生物科技有限公司成都611500 四川省农业科学院作物研究所成都610066 成都尚食农业科技有限公司成都610051

文章研究了稻虾生态种养模式下,4个籼型中稻杂交稻品种在施用不同施氮方式(X1、X3高效施肥;X2、X4传统施肥)和不同氮肥(X1、X2,施用25-10-14复合肥;X3、X4,施用25-5-10复合肥)对产量、产量构成、干物质、收获指数、氮素利用率的影响。... 详细信息

文章研究了稻虾生态种养模式下,4个籼型中稻杂交稻品种在施用不同施氮方式(X1、X3高效施肥;X2、X4传统施肥)和不同氮肥(X1、X2,施用25-10-14复合肥;X3、X4,施用25-5-10复合肥)对产量、产量构成、干物质、收获指数、氮素利用率的影响。结果表明:施用25-10-14复合肥,“内6优”产量最高,施用25-5-10复合肥,“川康优丝苗”产量最高,但施用25-10-14复合肥的处理产量整体高于25-5-10复合肥,其原因是25-10-14复合肥显著促进了氮素积累,提高了氮素利用率及氮素偏生产力,并较其他处理获得了更高的结实率。稻虾生态种养模式下,施用同等足量的氮肥,采用高效施肥模式并不能提高水稻产量,且略有下降,其氮素农学利用率以及氮素偏生产力较传统施肥均有显著下降。可见,在稻虾生态种养模式中,施用足量氮肥的情况下,采用高效施肥方式并不能进一步提高水稻产量,但采用高磷高钾的氮素复合肥有较显著的丰产效果。

关键词：氮肥稻-虾生态种养

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水稻机直播品种筛选研究进展综述

四川农业与农机 2023年第6期 48-51页

作者：张瑶卿发红魏先瑜赖运平李伟朱从桦李旭毅欧阳裕元杨林成都市农业职业技术学院四川成都四川省农业科学院作物研究所四川成都绵竹市农业农村局四川遂宁四川农业大学四川成都

在水稻各种生产方式中,机直播技术由于具有轻型、高效、省工的优点,正逐渐成为我国水稻轻简高效栽培的理想方式。然而,直播稻种子萌发时处于淹水低氧胁迫环境不利于稻成苗,严重制约了直播稻实现高产稳产目标。目前,应用于淹水直播的水... 详细信息

在水稻各种生产方式中,机直播技术由于具有轻型、高效、省工的优点,正逐渐成为我国水稻轻简高效栽培的理想方式。然而,直播稻种子萌发时处于淹水低氧胁迫环境不利于稻成苗,严重制约了直播稻实现高产稳产目标。目前,应用于淹水直播的水稻品种比较有限,因此,在现有的水稻品种筛选出具有良好的耐低氧萌发特性的水稻品种,深入研究其耐低氧的生理机理,将有助于直播稻栽培的推广。本文通过查阅水稻耐淹水直播品种筛选研究的多篇文献,简述了水稻淹水直播品种筛选现状以及淹水对水稻生理生化特性的影响,以期为水稻机直播品种的筛选与相关耐淹机理的研究奠定基础。

关键词：水稻直播耐淹机理品种筛选

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水稻无人机施肥技术要点及展望

四川农业与农机 2022年第6期 48-49,51页

作者：朱从桦任丹华欧阳裕元李彬黄海波廖为郑家国李旭毅德阳市润田水稻产业技术研发中心四川德阳四川省农业科学院作物研究所四川成都四川省农业机械化发展推广中心四川成都四川飞防农业有限责任公司四川德阳凉山州布拖县农业农村局四川凉山

水稻规模化生产中迫切需要降低施肥劳动强度和生产成本。无人机施肥作为一项适用于水稻规模化生产轻简高效、绿色低碳的新兴技术,正在迅速发展。水稻无人机施肥过程中能规范化作业,是保障施肥效果和实现水稻高产的关键。本文从作业机型... 详细信息

水稻规模化生产中迫切需要降低施肥劳动强度和生产成本。无人机施肥作为一项适用于水稻规模化生产轻简高效、绿色低碳的新兴技术,正在迅速发展。水稻无人机施肥过程中能规范化作业,是保障施肥效果和实现水稻高产的关键。本文从作业机型、肥料要求、施肥准备、施肥作业、机具保养、安全保障等方面阐述了水稻无人机施肥技术要点及展望,旨在为水稻无人机施肥技术规范化示范推广提供支撑。

关键词：水稻农用无人机精准施肥

基于SSVEP-BCI的可穿戴疲劳检测系统

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控制与决策 2024年第7期39卷 2414-2420页

作者：欧阳元兵罗亦鸣李宇诗王皓潘昱杉西交利物浦大学智能工程学院江苏苏州215123 江苏集萃脑机融合智能技术研究所有限公司江苏苏州215131 西安电子科技大学网络与信息安全学院西安710126

由于稳态视觉诱发电位的脑机接口(SSVEP-BCI)具有高准确性、高传输速率且无需训练,用户需要花费大量精力专注于视觉刺激以产生足够强的SSVEP,其中高亮度、频繁的低频刺激和单一任务十分容易使用户产生疲劳.针对用户疲劳问题,提出一种针... 详细信息

由于稳态视觉诱发电位的脑机接口(SSVEP-BCI)具有高准确性、高传输速率且无需训练,用户需要花费大量精力专注于视觉刺激以产生足够强的SSVEP,其中高亮度、频繁的低频刺激和单一任务十分容易使用户产生疲劳.针对用户疲劳问题,提出一种针对SSVEP-BCI的实时疲劳检测系统,该系统包括一个可穿戴式脑电设备的硬件设计和实现以及基于支持向量机的分类算法.基于该系统,对用于疲劳检测准确性的熵进行研究,并发现模糊熵与近似熵在检测中具有一致性,在疲劳变化微弱的情况下模糊熵变化更突出,而在疲劳变化明显的情况下近似熵的变化更显著.此外,对前额和枕叶信号进行比较,发现前额信号的分类准确性通常高于枕叶信号,同时复合准确性高于任何一种单独使用时的准确性.

关键词：脑机接口稳态视觉诱发电位熵疲劳检测支持向量机脑电图

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蚕豆主要农艺性状与单株产量的相关及通径分析

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江苏农业学报 2016年第4期32卷 763-768页

作者：欧阳裕元余东梅杨梅四川省农业科学院作物研究所四川成都610066

明确蚕豆主要农艺性状对产量的影响,对加快蚕豆育种进程具有重要意义。本研究通过对蚕豆不同品种(系)的生育日数(x_1)、株高(x_2)、有效分枝数(x_3)、结荚节数(x_4)、单株荚数(x_5)、单株粒数(x_6)、每荚粒数(x_7)、百粒质量(x_8)、荚长... 详细信息

明确蚕豆主要农艺性状对产量的影响,对加快蚕豆育种进程具有重要意义。本研究通过对蚕豆不同品种(系)的生育日数(x_1)、株高(x_2)、有效分枝数(x_3)、结荚节数(x_4)、单株荚数(x_5)、单株粒数(x_6)、每荚粒数(x_7)、百粒质量(x_8)、荚长(x_9)、荚宽(x_(10))和单株产量(Y)进行相关分析,得出单株产量与单株荚数、单株粒数、株高、结荚节数呈显著正相关关系。通径分析结果表明,蚕豆主要农艺性状对产量的直接作用大小为:百粒质量>每荚粒数>单株荚数>单株粒数>结荚节数>株高>荚长>荚宽>生育日数,其中生育日数与荚宽两个性状直接效应为负效应。所以蚕豆高产品种选育应从百粒质量、每荚粒数、单株荚数、单株粒数入手,兼顾结荚节数、株高、生育日数等性状综合考虑选择。

关键词：蚕豆相关分析通径分析