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OsRPTA18参与调控水稻叶片倾角的功能

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作物学报 2024年第8期50卷 1934-1947页

作者：何丹丹舒亚洲周海连吴松果魏晓双杨明冲李波吴正丹韩世健杨娟王继斌王令强广西大学/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广西南宁530004 广西大学农学院广西南宁530004 植物科学国家级实验教学示范中心/广西大学广西南宁530004 茅台学院贵州仁怀564501

RPTA(regulatory particle triple-A ATPase)家族与植物的生长发育、激素调控和逆境胁迫反应密切相关。本研究一共鉴定到33个OsRPTA基因家族成员,并分析了其基因位置、基因结构、motif组成和启动子顺式作用元件等信息。随后,利用水稻CRE... 详细信息

RPTA(regulatory particle triple-A ATPase)家族与植物的生长发育、激素调控和逆境胁迫反应密切相关。本研究一共鉴定到33个OsRPTA基因家族成员,并分析了其基因位置、基因结构、motif组成和启动子顺式作用元件等信息。随后,利用水稻CREP数据库下载的数据,分析了OsRPTA基因家族成员的全生育期组织表达模式。发现大部分OsRPTA基因在穗、胚乳和愈伤组织中具有较高的表达水平。β-D-葡萄糖苷酸酶(GUS)染色进一步显示,基因成员OsRPTA18主要在叶枕、根、叶、叶鞘、茎节、内稃和外稃的维管束等部位表达。亚细胞定位结果显示OsRPTA18蛋白定位于细胞核。通过CRISPR/Cas9基因编辑获得了突变体材料osrpta18-1和osrpta18-2。与中花11相比,突变体植株的株高、叶倾角变小,粒宽和千粒重降低。组织切片结果表明,突变体osrpta18旗叶倾角变小是由于叶枕近轴面厚壁细胞增殖,导致近轴面与远轴面细胞和维管束的不对称性减弱。本研究有助于了解水稻RPTA基因家族功能,并为利用OsRPTA18基因培育理想株型的水稻品种提供参考。

关键词：水稻 RPTA基因家族叶枕叶倾角

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基于语义分割与实例分割的玉米茎秆截面参数测量方法

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农业机械学报 2023年第6期54卷 214-222页

作者：陈燕李想曹勉胡小春王令强广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 广西多媒体通信与网络技术重点实验室南宁530004 广西财经学院大数据与人工智能学院南宁530007 广西大学农学院南宁530004

茎秆微观结构与其力学性能密切相关,影响作物的抗倒伏性能。但作物茎秆微观表型参数难以通过人工方式获取,因此急需自动化的测量方法。本研究以玉米为材料,通过光学显微镜获得玉米茎秆横截面切片图像,基于深度学习架构融合ResNet和Unet... 详细信息

茎秆微观结构与其力学性能密切相关,影响作物的抗倒伏性能。但作物茎秆微观表型参数难以通过人工方式获取,因此急需自动化的测量方法。本研究以玉米为材料,通过光学显微镜获得玉米茎秆横截面切片图像,基于深度学习架构融合ResNet和Unet构建语义分割Res-Unet网络模型,对截面表皮、周皮和髓区3个功能区域进行分割;针对维管束数量多、面积小、密度大的特点,以EfficientDet作为基础网络架构,根据维管束尺寸小的特性,减少双向特征图金字塔(BiFPN)的层数,达到提高推理速度、减少显存占用量的目的,同时添加掩膜分割分支,构造新的网络Eiff-BiFPN实现对维管束的分割。实验结果表明,功能区域分割的平均DICE达到88.17%;维管束分割的AP50和AP50:70分别达到88.78%和72.80%。根据分割结果,可以获得玉米茎秆截面尺寸、各功能区域尺寸和维管束数量、面积等微观结构参数。本文方法具有精确性、实时性和可用性,可用于玉米茎秆微观结构参数的自动化测定,为作物抗倒伏研究提供技术基础。

关键词：玉米茎秆截面参数语义分割实例分割显微结构

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甜高粱与高粱的多组学比较分析

基因组学与应用生物学 2022年第9期41卷 1938-1951页

作者：王东欣宋佳明王令强陈玲玲亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室南宁530004 广西大学生命科学与技术学院南宁530004 广西大学农学院南宁530004

高粱(Sorghum bicolor)是禾本科(Poaceae)一年生草本植物,也是研究C_(4)植物的模式生物。甜高粱相对于普通高粱有其独特的糖代谢积累机理,发掘其糖合成、运输和积累相关的调控基因和代谢途径,有助于糖分和碳源分配的遗传改良设计,又可... 详细信息

高粱(Sorghum bicolor)是禾本科(Poaceae)一年生草本植物,也是研究C_(4)植物的模式生物。甜高粱相对于普通高粱有其独特的糖代谢积累机理,发掘其糖合成、运输和积累相关的调控基因和代谢途径,有助于糖分和碳源分配的遗传改良设计,又可为其他重要的C_(4)作物提供参考。本研究结合基因组、转录组和代谢组等多组学数据,从蔗糖转运、蔗糖合成相关基因家族以及基因共表达网络等多个角度对甜高粱及高粱的组学数据进行比较分析。结果如下:(1)构建了甜高粱及普通高粱品种的泛基因组,大小为908 Mb,比单个参考基因组增加约24.6%,进行了核心基因、非核心基因以及基因组存在/缺失变异区域相关基因的分类统计及功能富集分析,对多样本多个时期的RNA-seq数据进行差异表达分析,构建基因共表达网络,对基因集进行筛选验证,进一步筛选得到了糖分相关基因;(2)利用12份不同时期的甜高粱(Rio)、高粱(BTx406)以及两者子代(R9188)的RNA-seq数据进行差异表达分析与基因共表达分析,通过与对应时期蔗糖浓度变化数据进行相关性分析,得到与蔗糖代谢相关的基因集。研究成果有助于揭示甜高粱与高粱糖分差异原因,为高粱品种改良及育种相关研究提供借鉴。

关键词：甜高粱高粱基因共表达网络 RNA-seq

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甘蔗割手密BAG基因家族的鉴定与表达分析

基因组学与应用生物学 2023年第12期42卷 1364-1378页

作者：莫心怡周海连何丹丹王继斌杨娟王令强亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室南宁530004 广西甘蔗生物学重点实验室南宁530004 广西大学植物科学国家级实验教育示范中心南宁530004

BAG(Bcl-2 associated athanogene)在真核生物中是一种保守的辅助伴侣蛋白。本研究在甘蔗割手密(Saccharum spon-taneum)基因组中鉴定获得24个BAG基因,分布在19条染色体上,根据其系统发育关系可分为3个组。研究发现,全基因组复制或片段... 详细信息

BAG(Bcl-2 associated athanogene)在真核生物中是一种保守的辅助伴侣蛋白。本研究在甘蔗割手密(Saccharum spon-taneum)基因组中鉴定获得24个BAG基因,分布在19条染色体上,根据其系统发育关系可分为3个组。研究发现,全基因组复制或片段复制是该家族的主要扩张方式。顺式作用元件预测分析表明,SsBAGs主要参与植物激素调节、非生物胁迫响应、光响应和植物生长发育等。转录表达谱分析表明,多数SsBAGs在茎中的表达量显著高于叶片中的,而在叶片的库源过渡区域的表达高于叶片其他区域的。此外,不同SsBAGs在干旱胁迫下的表达存在差异。亚细胞定位表明,ScBAG1a和ScBAG2a均定位于细胞质和细胞核,与生物信息学分析结果一致。值得指出的是,BAG蛋白的结构域和BAG基因的表达模式在甘蔗和水稻(Oryza sativa)中均相当保守。甘蔗BAG基因家族扩张所造成的家族成员功能冗余在一定程度上可能与甘蔗作为多年生作物的抗逆性、抗病性和再生性有关。本研究初步揭示了SsBAG基因在甘蔗割手密中的生长发育和逆境胁迫响应中发挥的功能,为进一步研究其作用机制奠定了基础。

关键词：甘蔗割手密 BAG基因家族基因表达系统发育分析基因鉴定

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开放条件下中国棉花产业安全研究

中国棉花 2022年第1期49卷 1-6页

作者：申松昊王令强广西大学农学院南宁530004

我国是世界棉花生产和消费大国。开放条件下,我国棉花的机械化生产水平不断提高,但国内棉花供应仍处于供不应求的状态,棉花贸易长期处于净进口局面。同时,棉花产业发展也深受贸易摩擦和某些国家政治打压的影响。基于我国棉花生产和贸易... 详细信息

我国是世界棉花生产和消费大国。开放条件下,我国棉花的机械化生产水平不断提高,但国内棉花供应仍处于供不应求的状态,棉花贸易长期处于净进口局面。同时,棉花产业发展也深受贸易摩擦和某些国家政治打压的影响。基于我国棉花生产和贸易数据,运用进口市场集中度、进口依存度、出口依存度、自给率、国际竞争力等指标对我国棉花产业安全程度进行评估。分析得出:我国国内棉花的供求矛盾突出,棉花行业的安全性整体较差,尤其是近几年存在棉花进口依存度逐年升高、我国棉花进口市场来源相对比较集中等问题。为了保证棉花产业的健康发展,建议:采取措施提高我国棉花竞争力,保障国内棉花安全;学习并利用国际规则,加强对棉花生产补贴支持;发展多元化市场,降低依赖性风险;积极应对贸易摩擦和政治打压等。

关键词：中国棉花产业安全开放条件国际竞争力进出口自给率对策建议

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玉米茎秆强度与维管束及纤维评价

植物遗传资源学报 2022年

作者：周海宇江禹奉杨明冲程伟东覃兰秋谢小东谢和霞覃宝祥王令强广西大学农学院广西壮族自治区农业科学院玉米研究所亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室

玉米茎秆倒伏严重影响产量、品质和机械化收获。本研究以110份遗传多样性丰富的玉米种质资源为研究对象，对包括茎秆强度、维管束和纤维含量等8个性状进行相关性分析，并比较不同血缘种质的差异。结果表明，弯折强度与穿刺强度、大维管...

玉米茎秆倒伏严重影响产量、品质和机械化收获。本研究以110份遗传多样性丰富的玉米种质资源为研究对象，对包括茎秆强度、维管束和纤维含量等8个性状进行相关性分析，并比较不同血缘种质的差异。结果表明，弯折强度与穿刺强度、大维管束数目与小维管束数目、中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维与半纤维素具有协同作用；大维管束数目越多弯折强度越强，抗倒性越好；中性洗涤纤维含量越高弯折和穿刺强度越强，抗倒性越好；在广西南宁生态环境条件下，热带种质的茎秆强度较强、维管束数目较多、纤维含量较高，从热带种质中较易选育抗倒性强的优异种质资源。研究结果可为玉米抗倒性研究提供理论参考，为热带种质在玉米抗倒性方面的改良和利用提供借鉴。

关键词：

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基于改进Unet的小麦茎秆截面参数检测

农业机械学报 2021年第7期52卷 169-176页

作者：陈燕朱成宇胡小春王令强广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 广西多媒体通信与网络技术重点实验室南宁530004 广西财经学院信息与统计学院南宁530007 广西大学农学院南宁530004

针对小麦茎秆截面显微图像分割过程的复杂性,融合ResNet50和Unet网络构建维管束和背景区域的语义分割模型ResUnet,搭建对小麦茎秆截面、髓腔、厚壁和背景的语义分割模型Mobile-Unet,可实现对小麦茎秆截面尺寸、髓腔尺寸和维管束面积等... 详细信息

针对小麦茎秆截面显微图像分割过程的复杂性,融合ResNet50和Unet网络构建维管束和背景区域的语义分割模型ResUnet,搭建对小麦茎秆截面、髓腔、厚壁和背景的语义分割模型Mobile-Unet,可实现对小麦茎秆截面尺寸、髓腔尺寸和维管束面积等微观结构参数的检测。针对小麦样本数据集,通过深度学习中迁移学习的共享参数方式,将训练好的ResNet50网络权重应用到茎秆截面切片图像的网络模型上。结果表明,与同类方法相比,相关参数在精度上均有较大提升,全部参数的识别率超过97%,最高可达99.91%,平均每幅图像检测只需21.6 s,与已有图像处理方法(110 s)相比,处理速度提升了80.36%。模型评估的准确率、召回率、F1值和平均交并比均达到90%。本文方法可用于小麦茎秆微观结构的高通量观察和参数测定,为作物抗倒伏研究奠定了技术基础。

关键词：小麦茎秆截面参数显微结构深度学习图像处理语义分割

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基于深度学习的小麦茎秆截面参数检测

农业机械学报 2021年

作者：陈燕朱成宇胡小春王令强广西大学计算机与电子信息学院广西多媒体通信与网络技术重点实验室广西财经学院信息与统计学院广西大学农学院

茎秆微观结构与力学性能密切相关，在作物抗倒伏研究中具有重要意义。针对小麦茎秆截面显微图像分割过程的复杂性，融合ResNet50和Unet网络构建维管束和背景区域的语义分割模型Res-Unet；融合MobileNet和Unet网络搭建对小麦茎秆截面、... 详细信息

茎秆微观结构与力学性能密切相关，在作物抗倒伏研究中具有重要意义。针对小麦茎秆截面显微图像分割过程的复杂性，融合ResNet50和Unet网络构建维管束和背景区域的语义分割模型Res-Unet；融合MobileNet和Unet网络搭建对小麦茎秆截面、髓腔、厚壁和背景的语义分割模型Mobile-Unet，可测量小麦茎秆截面尺寸、髓腔尺寸和维管束面积等微观结构参数。针对小麦样本数据集，通过深度学习中迁移学习的共享参数方式，将训练好的ResNet50网络权重应用到茎秆截面切片图像的网络模型上。结果表明，与同类文献相比，相关参数在精度上均有较大提升，全部参数的识别率超过97%，最高可达99.91%；单幅图像检测只需21.6s，比已有图像处理方法的110s处理速度提升了80.36%。此外，模型评估的准确率、召回率、F1值和平均交并比（mIoU）的指标值均达到约90%。因此，本文方法具有精确性、实时性和可用性，可用于小麦茎秆微观结构的高通量观察和参数测定，为作物抗倒伏研究建立技术基础。

关键词：小麦茎秆截面参数显微结构深度学习图像处理语义分割

水稻脆性突变体nbc(t)的主要特性和脆性基因的初步定位

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华中农业大学学报 2012年第2期31卷 159-164页

作者：王川丽王令强牟同敏华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室华中农业大学国家植物基因研究中心(武汉) 武汉430070

对脆性突变体的表型、主要农艺性状和稻米品质进行了考查,并对脆性基因进行了初步定位。结果表明:脆茎水稻nbc(t)与野生亲本9311在株高等形态特征上无明显区别,仅在机械强度上有区别;nbc(t)的根、茎、叶、穗及种子都很脆,易折断,且表现... 详细信息

对脆性突变体的表型、主要农艺性状和稻米品质进行了考查,并对脆性基因进行了初步定位。结果表明:脆茎水稻nbc(t)与野生亲本9311在株高等形态特征上无明显区别,仅在机械强度上有区别;nbc(t)的根、茎、叶、穗及种子都很脆,易折断,且表现全生育期脆性。脆茎突变体nbc(t)的主要农艺性状与9311相似,产量略低于9311,除了整精米率偏低以外,其他稻米品质性状与9311相似。脆茎突变体nbc(t)与广占63-4S所配组合的产量和稻米品质与扬两优6号相当。与9311相比,nbc(t)茎秆的抗折力相当,但抗张力明显降低,纤维素含量约降低17%。遗传分析表明,nbc(t)的脆茎特性可能由2个基因位点控制,初步定位在9号染色体上的2个区段,一个位于9号染色体上段SSR标记RM3700和RM24371之间,遗传距离分别为1.3cM和3.1cM;另一个位于9号染色体下段INDEL标记CL062和CL045外侧,遗传距离分别为1.6cM和6.0cM。

关键词：水稻脆茎突变体 nbc(t) 农艺性状稻米品质脆性基因基因定位