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《华中科技大学》 2011年
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水稻产量相关性状参数自动提取的数字化技术研究

杨万能  
【摘要】:水稻是我国乃至世界最重要的粮食作物之一,如何挖掘水稻育种的最大潜力,培育高产且环境适应力强(抗旱、抗虫、抗盐碱、营养利用率高)的优良水稻品种一直是水稻育种热门研究领域。水稻产量相关性状参数,包括谷粒性状参数,由于其和产量以及品质直接相关,是水稻表型参数中最重要也是最直接反映水稻育种水平的指标,因此水稻育种的各个筛选和鉴定时期都需要测量大量水稻产量相关性状参数,主要包括每株总粒数、实粒数、结实率、千粒重、粒长、粒宽等。 传统谷粒表型测量方法主要依靠人工测量,存在低效、测量精度依赖于操作人员的主观因素、可重复性差等特点。而目前现有水稻产量相关参数测量仪器和测量技术,比如数粒仪,存在自动化程度低、测量参数单一、效率低、对测量物要求清洁度较高等问题。随着育种技术的快速发展,一天可产生成百上千种新育种材料。因此需要一种自动化程度高、精度高、多参数的数字化考种技术,以突破传统谷粒表型测量方法所带来的瓶颈。 本文针对上述需求,对水稻表型参数中的产量相关性状参数数字化提取技术展开研究,并在此基础上研发全自动数字化考种机样机。主要研究内容包括(1)用于单株水稻谷粒高精度考种的全自动谷粒分离系统的设计与实现,同时自动清除杂质,以解决谷物自动高精度分离和单株之间杂质自动清除的难题。(2)产量相关性状参数自动测量系统的设计与实现。应用机器视觉技术和自动输送技术对脱粒后的谷粒进行自动测量,以解决谷粒性状高通量、自动、高精度和多参数测量的难题;同时设计高精度风选装置实现饱粒和空瘪粒的自动筛分,解决谷粒高精度自动风选的难题。(3)产量相关性状参数数字化管理系统的设计与实现。采用物联技术和数据库管理技术,实现将测量完毕的单株谷粒自动包装入库,同时将该株水稻对应产量相关表型数据自动存储至数据库,二者以统一的种子编号进行索引实现智能化识别、定位和追溯,解决了单株种子性状参数数字化管理,以及和对应库存种子智能化识别、定位和追溯的难题。最终将上述技术进行转化,形成全自动数字化考种机样机,系统样机性状参数提取相对误差均值均在5%以内,系统整体运行稳定,测量效率达到720株/天,约为人工测量效率的70倍,和传统测量方法相比,具有客观性、自动化、高通量、多参数等优点。 此外,对核心技术加以改进,易于推广于小麦、大麦、玉米等作物育种研究应用,有利的突破了国外表型测量技术封锁,顺应我国现代农业工程技术和精准农业技术发展潮流和趋势。本系统的研发和建立不仅将直接推动表型组学的快速发展,而且会带动和促进功能基因组学发展,以其产量相关性状特性高通量鉴定特点,成为植物生理学家和育种学家快速解码大量未知基因功能的重要科学工具之一
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S511

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【参考文献】
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