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中国农业科学 2023年第21期56卷 4163-4174页

作者：王倩董孔军薛亚鹏刘少雄王若楠杨佳琪陆平王瑞云杨天育刘敏轩中国农业科学院作物科学研究所山西农业大学农学院甘肃省农业科学院作物研究所

【目的】干旱是影响糜子生长发育及产量的主要制约因素之一，筛选优异抗旱资源及鉴定指标，为抗旱品种的选育和抗旱分子机制的研究奠定基础。【方法】以200份糜子核心种质资源为研究对象，于2021—2022年在甘肃敦煌连续开展2年的田间成... 详细信息

【目的】干旱是影响糜子生长发育及产量的主要制约因素之一，筛选优异抗旱资源及鉴定指标，为抗旱品种的选育和抗旱分子机制的研究奠定基础。【方法】以200份糜子核心种质资源为研究对象，于2021—2022年在甘肃敦煌连续开展2年的田间成株期抗旱性鉴定，试验设置正常灌水和干旱胁迫2个处理，测定叶面积(leaf area,LA)、主茎直径(main stem diameter,MSD)、主茎节数(number of main stem nodes,NMSN)、主穗长(main panicle length,MPL)、穗下节间长度(peduncle length,PL)、株高(plant height,PH)、单株草重(straw weight per plant,SWPP)、单株穗重(panicle weight per plant,PWPP)、单株粒重(grain weight per plant,GWPP)、千粒重(thousand grain weight,TGW)和小区产量(yield per plot,YPP)11个指标，采用综合抗旱系数(CDTC值)、抗旱指数(DRI值)和抗旱性度量值(D值)对糜子成株期抗旱性进行综合评价。【结果】在不同水分处理条件下，叶面积、主茎直径、主茎节数、主穗长、穗下节间长度、株高、单株草重、单株穗重、单株粒重、千粒重和小区产量11个指标在不同种质间均表现为显著差异。干旱胁迫处理下，糜子的生长受到抑制，11个指标测定值均较正常灌水处理明显降低，且小区产量对干旱胁迫较敏感。相关性分析发现，11个测定指标的抗旱系数间均呈现出一定的相关性，其中，单株穗重和单株粒重的相关性最强，相关系数为0.943。主成分分析将11个鉴定指标转换成6个主成分，累计方差贡献率达80.667%。基于CDTC值、DRI值和D值的糜子资源抗旱性排序基本一致。根据D值利用聚类分析将200份糜子种质资源抗旱性划分为4类，第Ⅰ类为强抗旱型有10份，第Ⅱ类为抗旱型有70份，第Ⅲ类为干旱敏感型有81份，第Ⅳ类为干旱极敏感型有39份。株高、单株粒重、单株穗重和主穗长与D值的相关性较高，相关系数分别为0.756、0.697、0.696和0.679。通过逐步回归分析构建了糜子成株期抗旱评价的回归方程：Y=-1.509+0.362X1+0.174X2+0.349X3+0.389X4+0.307X5+0.251X6+0.218X7。【结论】抗旱性度量值法适宜于糜子成株期抗旱性评价；筛选出巴林左疙塔黍(00000525)、高台乌糜子(00002677)和民乐红糜子(00002687)等10份强抗旱性材料；株高、单株穗重和主穗长可作为糜子成株期抗旱性鉴定的主要指标。

关键词：糜子大田成株期抗旱鉴定抗旱种质筛选

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马铃薯表型反演模型构建及在抗旱种质筛选中的应用

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作者：李成举甘肃农业大学

学位级别：硕士

马铃薯是第四大粮、饲、菜兼用作物,我国马铃薯栽培面积和总产量均位居全球第一。目前国内马铃薯遗传背景狭窄,种质资源匮乏,亲缘关系较近,严重制约马铃薯育种的发展。因此,马铃薯种质资源引进与利用对我国马铃薯育种具有重大意义。快... 详细信息

马铃薯是第四大粮、饲、菜兼用作物,我国马铃薯栽培面积和总产量均位居全球第一。目前国内马铃薯遗传背景狭窄,种质资源匮乏,亲缘关系较近,严重制约马铃薯育种的发展。因此,马铃薯种质资源引进与利用对我国马铃薯育种具有重大意义。快速、无损、高效的获取马铃薯表型信息是马铃薯育种的基础。本研究首先基于高通量表型组学技术,使用无人机搭载多光谱相机,获取马铃薯全生育期多光谱影像数据,结合人工采集的数据,使用三种机器学习算法,构建马铃薯表型参数反演模型,建立马铃薯高通量表型评价体系。然后对引进的80份马铃薯种质材料的叶面积指数（LAI）、相对叶绿素含量（SPAD）、单株地上生物量以及单株产量进行预测,验证模型的预测精度,并根据预测抗旱系数筛选出20%的抗旱马铃薯种质资源,用于后期的马铃薯抗旱育种。研究结果如下:1、首先以34份马铃薯栽培品种为研究对象,使用支持向量机回归（SVR）、随机森林回归（RFR）、决策树回归（DTR）三种机器学习算法,对马铃薯LAI、SPAD、单株地上生物量、单株产量预测模型进行了反演。结果表明:（1）在LAI反演模型研究中,RFR模型在对照处理块茎膨大期、淀粉积累期、成熟期的预测效果均是最佳的,决定系数（R）和均方根误差（RMSE）分别是0.83和0.36、074和0.63、0.84和0.53。干旱处理中,DTR模型对块茎膨大期LAI的预测效果最佳,R和RMSE分别是0.56和0.47;SVR模型对淀粉积累期LAI的效果最佳,R和RMSE分别是0.67和0.34;RFR模型对成熟期LAI的预测效果最佳,R和RMSE分别是0.86和0.32。（2）在对照处理块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期,SVR模型对SPAD的预测效果最佳,R和RMSE分别是0.89和2.11、0.59和4.03、0.80和3.18;在对照处理幼苗期和干旱处理幼苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期,RFR模型对SPAD的预测效果最佳,R和RMSE分别是0.89和3.40、0.98和2.28、0.90和1.57、0.87和2.16、0.63和3.01。（3）RFR模型对不同生育期单株地上生物量预测效果均是最佳。在对照处理块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期、成熟期R和RMSE分别是0.79和66.98 g/株、0.88和104.67 g/株、0.84和80.37 g/株、0.83和86.82 g/株;在干旱处理块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期、成熟期R和RMSE分别是0.75和46.64 g/株、0.85和56.71 g/株、0.93和41.23 g/株、0.92和71.53 g/株。（4）RFR模型对不同生育期单株产量预测效果均是最佳,在对照处理块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期、成熟期,RFR模型的R和RMSE分别为0.80和145.66 g/株、0.83和138.75 g/株、0.86和124.63 g/株、0.82和144.78 g/株。在干旱处理块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期、成熟期,RFR模型的R和RMSE分别为0.70和175.16g/株、0.88和113.72 g/株、0.96和74.66 g/株、0.89和155.00 g/株。（5）通过对各生育期单株产量预测模型验证精度的比较,在对照处理和干旱处理中,淀粉积累期预测模型的R和RMSE是最高的,因此在后期的应用中,可选择淀粉积累期的数据预测马铃薯收获期单株产量。2、然后以80份引进的马铃薯种质资源为研究对象,使用前期建立的预测模型对80份种质材料淀粉积累期的LAI、SPAD、单株地上生物量、单株产量进行了预测。在对照处理中,验证精度的R和RMSE分别为0.67和0.67、0.70和5.91、0.88和220.72 g/株、0.92和69.90 g/株;在干旱处理中,验证精度的R和RMSE分别为0.69和0.50、0.74和0.31、0.79和316.34 g/株、0.88和56.49 g/株。预测抗旱系数与实测抗旱系数的R和RMSE分别为0.92和0.05。根据预测抗旱系数对80份马铃薯种质进行了筛选,C99、C121、C122、C119、C102、C9、C128、C93、C57、C112、C114、C27、C51、C62、C104、C81的抗旱性较高,可用于后期马铃薯抗旱育种。

关键词：马铃薯抗旱种质筛选多光谱支持向量机回归随机森林回归决策树回归

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内蒙古86份谷子种质资源中后期抗旱性鉴选及评价

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干旱地区农业研究 2024年

作者：薛新伟杨帆穆安康刘丹张姼于智坤高齐张家林赵玉山张永平王显瑞内蒙古农业大学农学院赤峰市农牧科学研究所

以86份谷子种质为研究对象,于2022年和2023年在内蒙古赤峰市开展田间试验,设正常灌水(CK)和干旱胁迫(T)2个处理,通过测定谷子株高、茎基粗、穗下茎长、穗长、穗粗、倒二叶SPAD值、单穗重、千粒重、籽粒产量9个指标,采用综合抗旱系数(CDC... 详细信息

以86份谷子种质为研究对象,于2022年和2023年在内蒙古赤峰市开展田间试验,设正常灌水(CK)和干旱胁迫(T)2个处理,通过测定谷子株高、茎基粗、穗下茎长、穗长、穗粗、倒二叶SPAD值、单穗重、千粒重、籽粒产量9个指标,采用综合抗旱系数(CDC)、抗旱性度量值(D)、加权抗旱系数(WDC)对谷子中后期抗旱性进行综合评价。研究结果表明,干旱胁迫下9个指标的测定值均下降,下降程度依次为产量(35.17%)>单穗重(17.36%)>穗下茎长(16.51%)>穗长(14.08%)>穗粗(13.77%)>茎基粗(12.38%)>株高(12.37%)>叶绿素含量(10.16%)>千粒重(9.09%)。相关性分析结果表明,穗粗和产量的相关性最强,相关系数为0.97。主成分分析将9个鉴定指标转换成5个主成分,累计方差贡献率达89.2%。分别以D值、CDC值和WDC值为依据进行k-means函数聚类分析,将参试种质材料抗旱性划分为5个等级,其中应用3种综合抗旱评价方法都筛选出的高抗种质有9份(CMG30、CMG57、峰红2号、金苗K10、CMG58、CMG59、CMG60、CMG61、CMG62)。逐步回归分析结果表明,可将株高、穗长、穗粗、单穗重和产量作为谷子中后期抗旱鉴定的客观评价指标,D值为适宜的抗旱评价方法。

关键词：谷子抗旱种质筛选中后期抗旱性评价方法内蒙古

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