水稻產量相關性狀參數自動提取的數字化技術研究.pdf

1、水稻是我國乃至世界最重要的糧食作物之一，如何挖掘水稻育種的最大潛力，培育高產且環(huán)境適應力強（抗旱、抗蟲、抗鹽堿、營養(yǎng)利用率高）的優(yōu)良水稻品種一直是水稻育種熱門研究領域。水稻產量相關性狀參數，包括谷粒性狀參數，由于其和產量以及品質直接相關，是水稻表型參數中最重要也是最直接反映水稻育種水平的指標，因此水稻育種的各個篩選和鑒定時期都需要測量大量水稻產量相關性狀參數，主要包括每株總粒數、實粒數、結實率、千粒重、粒長、粒寬等。
　　 傳統

2、谷粒表型測量方法主要依靠人工測量，存在低效、測量精度依賴于操作人員的主觀因素、可重復性差等特點。而目前現有水稻產量相關參數測量儀器和測量技術，比如數粒儀，存在自動化程度低、測量參數單一、效率低、對測量物要求清潔度較高等問題。隨著育種技術的快速發(fā)展，一天可產生成百上千種新育種材料。因此需要一種自動化程度高、精度高、多參數的數字化考種技術，以突破傳統谷粒表型測量方法所帶來的瓶頸。
　　 本文針對上述需求，對水稻表型參數中的產量相關性

3、狀參數數字化提取技術展開研究，并在此基礎上研發(fā)全自動數字化考種機樣機。主要研究內容包括（1）用于單株水稻谷粒高精度考種的全自動谷粒分離系統的設計與實現，同時自動清除雜質，以解決谷物自動高精度分離和單株之間雜質自動清除的難題。（2）產量相關性狀參數自動測量系統的設計與實現。應用機器視覺技術和自動輸送技術對脫粒后的谷粒進行自動測量，以解決谷粒性狀高通量、自動、高精度和多參數測量的難題；同時設計高精度風選裝置實現飽粒和空癟粒的自動篩分，解決谷

4、粒高精度自動風選的難題。（3）產量相關性狀參數數字化管理系統的設計與實現。采用物聯技術和數據庫管理技術，實現將測量完畢的單株谷粒自動包裝入庫，同時將該株水稻對應產量相關表型數據自動存儲至數據庫，二者以統一的種子編號進行索引實現智能化識別、定位和追溯，解決了單株種子性狀參數數字化管理，以及和對應庫存種子智能化識別、定位和追溯的難題。最終將上述技術進行轉化，形成全自動數字化考種機樣機，系統樣機性狀參數提取相對誤差均值均在5％以內，系統整體運

5、行穩(wěn)定，測量效率達到720株/天，約為人工測量效率的70倍，和傳統測量方法相比，具有客觀性、自動化、高通量、多參數等優(yōu)點。
　　 此外，對核心技術加以改進，易于推廣于小麥、大麥、玉米等作物育種研究應用，有利的突破了國外表型測量技術封鎖，順應我國現代農業(yè)工程技術和精準農業(yè)技術發(fā)展潮流和趨勢。本系統的研發(fā)和建立不僅將直接推動表型組學的快速發(fā)展，而且會帶動和促進功能基因組學發(fā)展，以其產量相關性狀特性高通量鑒定特點，成為植物生理學家和育