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Panicle-3D:Efficient Phenotyping Tool for Precise Semantic Segmentation of Rice Panicle Point Cloud

Plant Phenomics 2021年第1期3卷 233-241页

作者： Liang Gong Xiaofeng Du Kai Zhu Ke Lin qiaojun lou Zheng Yuan Guoqiang Huang Chengliang Liu School of Mechanical Engineering Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Shanghai Agrobiological Gene Center Shanghai 201106China Centre for Agriculture and Health School of Life Sciences and BiotechnologyShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 20040China

The automated measurement of crop phenotypic parameters is of great significance to the quantitative study of crop *** segmentation and classification of crop point cloud help to realize the automation of crop phenotypic parameter *** present,crop spike-shaped point cloud segmentation has problems such as fewer samples,uneven distribution of point clouds,occlusion of stem and spike,disorderly arrangement of point clouds,and lack of targeted network *** traditional clustering method can realize the segmentation of the plant organ point cloud with relatively independent spatial location,but the accuracy is not *** paper first builds a desktop-level point cloud scanning apparatus based on a structured-light projection module to facilitate the point cloud acquisition ***,the rice ear point cloud was collected,and the rice ear point cloud data set was *** addition,data argumentation is used to improve sample utilization efficiency and training ***,a 3D point cloud convolutional neural network model called Panicle-3D was designed to achieve better segmentation ***,the design of Panicle-3D is aimed at the multiscale characteristics of plant organs,combined with the structure of PointConv and long and short jumps,which accelerates the convergence speed of the network and reduces the loss of features in the process of point cloud *** comparison experiments,the segmentation accuracy of Panicle-3D reaches 93.4%,which is higher than ***-3D is suitable for other similar crop point cloud segmentation tasks.

关键词： Tool neural network

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Dissecting Genetic Basis of Deep Rooting in Dongxiang Wild Rice

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Rice science 2022年第3期29卷 277-287页

作者： NIE Yuanyuan XIA Hui MA Xiaosong lou qiaojun LIU Yi ZHANG Anling CHENG Liang YAN Longan LUO Lijun Huazhong Agricultural University Wuhan 430070China Shanghai Agrobiological Gene Center Shanghai 201106China Jiangxi Research and Development Center of Super Rice/Nanchang Branch of Chinese National Center for Rice Improvement Nanchang 330200China

Deep rooting is an important trait in rice drought *** resources of deep-rooting varieties are valuable in breeding of water-saving and drought-resistant *** the present study,234BC2F7 backcross introgression lines were derived from a cross of Dongye 80(an accession of Dongxiang wild rice as the donor parent)and R974(an indica restorer line as the recurrent parent).A genetic linkage map containing 1977 bin markers was constructed by ddRADSeq for QTL ***-one QTLs for four root traits(the number of deep roots,the number of shallow roots,the total number of deep roots and the ratio of deep roots)were assessed on six rice chromosomes in two environments(2020 Shanghai and 2021 Hainan).Two of the QTLs,qDR5.1 and qTR5.2,were located on chromosome 5 in a 70-kb *** were detected in both ***5.1 explained 13.35%of the phenotypic variance in 2020 Shanghai and 12.01%of the phenotypic variance in 2021 ***5.2 accounted for 10.88%and 10.93%of the phenotypic variance,*** QTL(qRDR2.2)for the ratio of deep roots was detected on chromosome 2 in a 210-kb interval and accounted for 6.72%of the phenotypic variance in *** positive effects of these three QTLs were all from Dongxiang wild ***,nine and four putative candidate genes were identified in qRDR2.2 and qDR5.1/qTR5.2,*** findings added to our knowledge of the genetic control of root traits in *** addition,this study will facilitate the future isolation of candidate genes of the deep-rooting trait and the utilization of Dongxiang wild rice in the improvement of rice drought resistance.

关键词： Dongxiang wild rice backcross introgression line deep rooting genetic analysis QTL

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Bi-directional Selection in Upland Rice Leads to Its Adaptive Differentiation from Lowland Rice in Drought Resistance and Productivity

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Molecular Plant 2019年第2期12卷 170-184页

作者： Hui Xia Zhi Luo Jie Xiong Xiaosong Ma qiaojun lou Haibin Wei Jie Qiu Hua Yang Guolan Liu Longjiang Fan Liang Chen Lijun Luo Shanghai Agrobiological Gene Center Shanghai China College of Plant Sciences & Tech no logy Huazho ng Agricultural University Wuhan China lnstitute of Crop Science & Institute of Bioinformatics College of Agriculture and Biotechnology Zhejiang University Hangzhou China These authors contributed equally to this article.

Drought resistance is required in rice breeding to address the challenge of frequent droughts . However, the evolutionary mechanism of rice drought resistance is not fully understood. We investigated the genetic differentiation between upland and lowland rice domesticated in agro-ecosystems with contrasting water-soil conditions using genome-wide SNPs. We estimated morphological differences among upland and lowland rice in drought resistance and productivity through common garden experiments. Upland rice had better drought resistance but poorer productivity. The negative correlations between traits of drought resistance and productivity are attributed to the underlying genetic trade-offs through tight linkages (e.g., DCA1 and OsCesA7) or pleiotropic effects (e.g., LAX1). The genetic trade-offs are comm on and greatly shape the evolutio n of drought resista nee in upland rice . In genomic regions associated with both productivity and drought resistance, signs of balancing selection were detected in upland rice, while signs of directional selection were detected in lowland rice, potentially contributing to their adaptive differentiation. Signs of balancing selection in upland rice resulted from bi-directional selection during its domestication in drought-prone upland *** genome-wide association analysis, we ide ntified several valuable quantitative trait loci associated with drought resista nee, for which highly differentiated genes should be considered candidates. Bi-directional selection breaking tight linkages by accumulating recombination events would be applicable in breeding water-saving and droughtresistance rice.

关键词： drought resistance upland rice ecological adaptation ecotype trade-off domestication

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Mapping quantitative trait loci for sheath blight resistance in rice

Mapping quantitative trait loci for sheath blight resistance...

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第十一届全国植物基因组学大会

作者： Yi Liu,Jiang Chen~*,Dong Fu,Guohui Yu,qiaojun lou,Liang Xiong,Lijun Luo Shanghai Agrobiological Gene Center,201106 Shanghai,China

Sheath blight,caused by Rhizoctonnia solani,is one of the most prevalent fungal diseases of rice, causing severe losses in yield and quality in many rice production areas worldwide every *** present study identified genetic loci for quantitative resistance to sheath blight in RSB02,a deep-water rice variety with resistance to sheath blight.A mapping population consisting of 155

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Blue revolution for food security under carbon neutrality: A case from the water-saving and drought-resistance rice

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Molecular Plant 2022年第9期15卷 1401-1404页

作者： Hui Xia Xianxian Zhang Yi Liu Junguo Bi Xiaosong Ma Anning Zhang Hongyan Liu Liang Chen Sheng Zhou Huan Gao Kai Xu Haibin Wei Guolan Liu Feiming Wang Hongyang Zhao Xingxing Luo Danping Hou qiaojun lou Fangjun Feng Liguo Zhou Shoujun Chen Ming Yan Tianfei Li Mingshou Li LeiWang Zaochang Liu Xinqiao Yu HanweiMei Lijun Luo Shanghai Collaborative Innovation Center of Agri-Seeds Shanghai Agrobiological Gene CenterShanghaiChina Shanghai Academy of Agricultural Sciences ShanghaiChina Key Laboratory of Grain Crop Genetic Resources Evaluation and Utilization Ministry of Agriculture and Rural AffairsShanghaiChina Key Laboratory of Low-carbon Green Agriculture in Southeastern China Ministry of Agriculture and Rural AffairsChina

The increasing concentration of greenhouse gases(GHGs)in Earth's atmosphere leads to global warming,which further causes a series of climate changes and does great harm to both human society and natural *** GHG emissions,mainly in theform of methane(CH4)and nitrous oxide(N2O),areasignificantsourceofGHGs,accountingfor~14%total global GHGs(Zhang et al.,2022).One major source of agricultural GHGs is CH4 emissions from rice paddies,which is responsiblefor~10%-12%ofhuman-inducedCH4emissions(van Groenigen et al.,2013)and contributes~2.40%to the enhanced global warming effect(Zhang et al.,2022).The global warming potential of GHGs emissions from rice systems is roughly four times higher than either wheat or maize(Linquist et al.,2012).

关键词： drought neutral resistance

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不同根型水稻的根系可塑性比较研究

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核农学报 2018年第6期32卷 1220-1229页

作者：楼珏杨文清杨玲李铁梅卢华金楼巧君温州市农业科学研究院/浙南作物育种重点实验室浙江温州325006 上海市青浦高级中学上海201700 上海市农业生物基因中心上海201106

为探究不同根型水稻对缺磷和干旱的响应情况,本研究筛选了不同根型的10个典型水稻品种作为试验对象,在水培条件下对其进行低磷和渗透胁迫处理1个月,研究水稻根系的可塑性。结果表明,不同根型水稻对低磷胁迫的响应差异显著,低磷胁迫会特... 详细信息

为探究不同根型水稻对缺磷和干旱的响应情况,本研究筛选了不同根型的10个典型水稻品种作为试验对象,在水培条件下对其进行低磷和渗透胁迫处理1个月,研究水稻根系的可塑性。结果表明,不同根型水稻对低磷胁迫的响应差异显著,低磷胁迫会特异性地促进深根品种根系的伸长,平均比浅根品种伸长48.78%,同时显著抑制浅根品种根数目的增加,平均比深根品种根数减少24.90%。渗透胁迫对地上部分的抑制作用大于对地下部分的作用,分别减少地上干重和地下干重37.51%和5.73%。水稻对低磷和渗透2种非生物胁迫的响应方式不同,两者交互作用会加剧抑制植株生长。与2种处理叠加相比,低磷胁迫分别增加地上干重、地下干重和最大根长53.31%、54.05%和36.36%,减少根数9.05%;渗透胁迫分别增加地上干重、地下干重、最大根长和根数136.33%、49.19%、5.37%和32.91%。与对照相比,经3种处理的根冠比均显著上升,分别增加57.30%、142.70%、141.01%,但不同根型品种受相同程度胁迫后均倾向于保持近似的根冠比。本研究首次发现深根型水稻品种在低磷环境下特异性伸长根系这一特性,为水稻的营养高效和节水抗旱的研究和育种提供了理论依据。

关键词：水稻根系可塑性深根性低磷胁迫渗透胁迫

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表观遗传学研究方法进展

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生物技术通报 2011年第9期27卷 63-71页

作者：郑小国陈亮楼巧君罗利军上海市农业生物基因中心上海201106 华中农业大学武汉430070

表观遗传调控是基因表达调控的重要组成部分,已成为当前研究的热点。目前其研究主要集中在DNA甲基化和组蛋白修饰。针对这两种表观修饰,其研究方法也取得了较大进展,一方面方法的灵敏度和特异性都在不断提高;另一方面表观修饰的检测正... 详细信息

表观遗传调控是基因表达调控的重要组成部分,已成为当前研究的热点。目前其研究主要集中在DNA甲基化和组蛋白修饰。针对这两种表观修饰,其研究方法也取得了较大进展,一方面方法的灵敏度和特异性都在不断提高;另一方面表观修饰的检测正在逐步从定性检测向定量分析方向发展,从个别位点向高通量检测发展。此外,新一代测序技术的应用将大大推动表观遗传研究的发展,包括单分子实时测序法、单分子纳米孔测序法等。综述目前常用的DNA甲基化、组蛋白修饰研究方法以及最新的单分子测序技术,并对它们在表观遗传修饰检测中的应用作了简要对比分析。

关键词：表观遗传学 DNA甲基化组蛋白修饰限制性内切酶酶切法重亚硫酸盐法染色质免疫共沉淀单分子实时测序单分子纳米孔测序

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利用篮子法进行水稻避旱性鉴定的标准方法研制

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上海农业学报 2022年第4期38卷 122-127页

作者：李铁梅陈亮楼巧君上海市农业生物基因中心上海201106

为探索利用深根比作为鉴定指标评价水稻避旱性的标准方法,规范“篮子法”进行深根比鉴定的操作流程,引入两个不同深根比参比品种(CK1和CK2),根据同样生长条件下测试材料与参比材料深根比的比值(高值组H>3∕4CK2、低值组L<3∕4CK1、中值... 详细信息

为探索利用深根比作为鉴定指标评价水稻避旱性的标准方法,规范“篮子法”进行深根比鉴定的操作流程,引入两个不同深根比参比品种(CK1和CK2),根据同样生长条件下测试材料与参比材料深根比的比值(高值组H>3∕4CK2、低值组L<3∕4CK1、中值组3∕4CK1

关键词：水稻篮子法避旱性深根比

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全球水稻分子育种计划亲本的深根特性鉴定

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作物杂志 2014年第4期 39-43页

作者：王培陈亮楼巧君李铁梅罗利军上海海洋大学上海200090 上海市农业生物基因中心上海201106

干旱是当前水稻实现高产稳产所面临的重要限制因子之一,增强水稻深根系是提高水稻抗旱性的重要途径。以"全球水稻分子育种计划"中的177份优异种质为试验材料,利用改良的"篮子法"鉴定了55d秧龄时的株高、分蘖数、深根数、浅根数、总根数... 详细信息

干旱是当前水稻实现高产稳产所面临的重要限制因子之一,增强水稻深根系是提高水稻抗旱性的重要途径。以"全球水稻分子育种计划"中的177份优异种质为试验材料,利用改良的"篮子法"鉴定了55d秧龄时的株高、分蘖数、深根数、浅根数、总根数以及深根比,并分析了这些性状在群体中的分布特征。结果表明,这些农艺性状在群体中都呈正态分布,存在丰富的表型变异。水稻品种间的深根比差异较大,大部分属于浅根系材料,只有沈农265、Lemont、Yen Fang Chu和原粳7号4个材料的深根比超过了40%。对这些优异资源农艺性状的了解,为在节水抗旱稻育种中深入利用这些亲本及其构建的导入系群体提供理论依据。

关键词：水稻避旱性深根比

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三种水稻基因组DNA快速提取方法的比较

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分子植物育种 2005年第5期3卷 749-752页

作者：楼巧君陈亮罗利军上海市农业生物基因中心

用分子标记辅助选择进行精细定位和遗传改良时,首先就需要大批量提取植物DNA,作为PCR反应的模板。水稻基因组DNA常用的简易提取方法有碱处理法和高温水煮法等,本文改进了常规的CTAB方法,提出另一种简便的高质量DNA提取方法,称“简化法”... 详细信息

用分子标记辅助选择进行精细定位和遗传改良时,首先就需要大批量提取植物DNA,作为PCR反应的模板。水稻基因组DNA常用的简易提取方法有碱处理法和高温水煮法等,本文改进了常规的CTAB方法,提出另一种简便的高质量DNA提取方法,称“简化法”,并比较了这三种方法提取的DNA在数量、质量上的差异,以及作为PCR模板时扩增效果,确定了在精细定位和遗传改良时“简化法”是一种较优的方法。

关键词：水稻快速提取DNA PCR 快速提取方法基因组DNA 分子标记辅助选择 DNA提取方法 PCR模板遗传改良精细定位

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