考虑水分光谱吸收特征的水稻叶片SPAD预测模型

叶绿素是植被光合作用的重要色素，传统实验室方法测定叶绿素含量需破坏性取样且操作复杂。通过构建高精度SPAD光谱估算模型，可以实现对水稻叶片叶绿素含量的实时无损监测。以黑龙江省不同施氮水平下水稻为研究对象，采用SVC HR768i型光谱辐射仪共获取移栽后、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期共五个关键时期水稻叶片反射光谱数据。光谱探测范围350~2 500 nm。利用自带光源型手持叶片光谱探测器直接测定叶片光谱，光源为内置卤素灯。采用SPAD-502型手持式叶绿素仪同步测定水稻叶片的SPAD值。叶片水分是植物光合作用的基本原料，也间接影响着叶绿素含量。叶片含水量降低则会影响植物正常的光合作用，导致其叶绿素含量随之降低。因此将叶绿素敏感波段与水分吸收范围结合作为SPAD估算的输入量。随机森林模型是一个基于多个分类树的算法。算法在采样的过程中包括两个完全随机的过程，一是有放回抽样，可能会得到重复的样本，二是选取自变量是随机的。因此本文对叶片光谱反射率进行去包络线（CR）处理，综合考虑可见光近红外波段提取水稻叶片反射光谱特征参数和植被指数，综合分析光谱指标与SPAD相关关系，采用随机森林算法构建不同输入量的SPAD高光谱估算模型。结果表明: （1）水稻叶片SPAD与光谱反射率的相关系数在叶绿素敏感波段红波段范围（600～690 nm）、红边范围（720~760 nm）、水分吸收波段范围（1 400~1 490和1 900~1 980 nm）均为0.75以上；（2）在光谱参数与SPAD 的相关分析中，NDVI，DP2与水稻叶片SPAD值相关性最好，相关系数为0.811和0.808；（3）以结合水分光谱信息后的CR_{(V1, V2, V3, V4)}为自变量所建立的随机森林模型精度最高，R2为0.715，RMSE为2.646，可作为水稻叶片叶绿素预测模型。研究结果揭示了不同品种水稻的光谱响应机制，提供了水稻叶片SPAD值高精度反演的技术方法，为监测与调控东北地区水稻正常生育进程提供技术支持。     

红莲型杂交稻不育系珞红3A及其组合珞优8号的选育与利用

以保持系粤泰B为材料,用γ射线辐射处理,成功选育了红莲型杂交水稻新不育系珞红3A,并以珞红3A为母本,优良恢复系"R8108"为父本配组育成杂交中稻新品种珞优8号.珞优8号表现出分蘖力强、株型紧凑、茎秆粗壮、叶色浓绿、剑叶挺直、后期叶青籽黄等显著特点,在大面积生产示范中平均亩产达到700kg以上,米质达到国家二级优质米标准.     

基于实测光谱的植被指数对水稻叶面积指数的响应特征分析

叶面积指数(LAI)是目前最常用的农业生态监测指标，可以为农作物的病虫害监测、作物长势监测、碳循环、生物量估算及作物估产提供依据。植被指数(VI)是卫星LAI产品生产的重要数据源，但不同VIs对植被LAI的响应特征具有一定的差异性。以江西省水稻为例，基于实测光谱提取了水稻实测VIs，结合实测LAI，讨论了归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)、土壤调节植被指数(SAVI)和修正的土壤调节植被指数(MSAVI)四种常见VIs对LAI的响应特征，并与MODIS LAI备用算法的计算结果进行了对比分析，研究了不同VIs用于LAI产品反演的可行性及存在的问题。通过对不同实测VIs-LAI模型精度的评估，分析其应用于LAI反演的适应性，结果显示EVI，SAVI和MSAVI比NDVI有更好的适应性，其中EVI效果最优。此外，通过对比MODIS LAI备用算法查找表，发现针对MODIS LAI备用算法中草地与谷物作物这一地表覆盖大类，在LAI>4时，NDVI出现饱和；而实测水稻作物的NDVI在LAI>2时开始出现饱和；且当NDVI相同时，查找表LAI远大于实测LAI，MODIS备用算法中使用的地表覆盖产品分类过粗可能是造成这一结果的主要原因。因此MODIS LAI备用算法在该区域水稻LAI监测中可能产生较大误差，有必要改用其他VIs优化该备用算法。通过对比分析四种VIs模型对LAI的预测误差，发现EVI，SAVI和MSAVI精度明显优于NDVI，基于EVI的模型平均预测误差仅为MODIS LAI备用算法的1/6，基于实测NDVI反演算法的1/2，因此设计基于EVI的LAI算法对LAI的反演精度有一定的提升空间。     

抗褐飞虱两系杂交稻不育系Bph68S及其组合两优234的选育

利用优良两系不育系广占63-4S为母本人工去雄与具有高抗褐飞虱材料进行杂交,多代回交,结合分子标记辅助选择技术,成功选育出败育彻底、配合力强、并具有褐飞虱抗性的新不育系Bph68S,并利用Bph68S配组选育出抗褐飞虱杂交水稻新组合两优234.两优234生育期短(全生育期在128d左右)、优势强,稻米外观品质好、食味佳,主要理化指标达到国标三级优质稻谷质量标准;在2006年和2007年飞虱大发生年份表现出良好的抗性,田间未发现明显病害.     

水稻秸秆石油醚和乙醇萃取物的组成分析

用石油醚和乙醇在索式萃取器中对水稻秸秆进行了萃取,萃取物用傅里叶转换红外光谱仪(FTIR)和气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)分析。结果表明,乙醇和石油醚的萃取率分别为8%和6%。萃取物中共检测到40种物质,主要分为醇酚(APs)、醛、酮、酸、酯、烃(HCs)及含氮化合物(ONs)7种类别。其中,石油醚萃取物中酯、HCs和APs 3类物质含量较高,总的相对含量为91.7%;乙醇萃取物中HCs、酸、酯及APs含量较高,总的相对含量为83.9%。该研究在开发稻秆的高附加值利用方面具有重要的基础理论意义。     

超高效液相色谱-串联质谱法测定水稻田中甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的残留量

建立了水稻植株、土壤、稻田水和稻米中甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测方法。样品用乙酸乙酯提取,经PCX固相萃取柱净化浓缩,收集的洗脱液再经乙酸乙酯萃取,上层萃取液由氮气吹至近干后,用甲醇定容。试样采用ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱进行分离,以乙腈-醋酸铵为流动相,采用电喷雾正离子(ESI+)模式测定。甲氨基阿维菌素苯甲酸盐在1~200μg/L质量浓度范围内呈良好线性,相关系数不低于0.999。在0.1~50.0μg/kg加标水平下,水稻植株、土壤、稻田水和稻米的回收率为70%~110%,相对标准偏差(RSD)为0.3%~15.9%,定量下限(LOQ)为0.1μg/kg。该研究同时发现土壤和水稻植株样品对甲氨基阿维菌素苯甲酸盐表现出明显的基质抑制效应,稻田水样品则表现为基质增强效应。     

小鼠模型水稻Fe/Se生物有效性快速检测研究

为研究不同水稻品种的Fe/Se生物有效性差异,分别用5 个水稻品种(Ⅱ优838、协优46、Ⅱ优2070、协优9308、金优987)的稻米对小白鼠进行饲养,饲养时间为30 d,运用ICP(等离子体光谱仪)测定了小白鼠血清和稻米中的Fe/Se含量,计算两者的比值.结果表明,小白鼠的血清铁含量同喂食的稻米铁含量的比值从高到低...     

水稻高温、干旱响应基因OsHdr5的克隆与表达谱分析

低温、高温、干旱等非生物逆境通常会严重影响到水稻的生长及产量.为深入了解水稻逆境反应的分子机理和挖掘耐逆相关基因,本文采用Affymetrix水稻表达芯片对水稻多逆境下的全基因组表达谱进行分析,并筛选出众多表达特异基因.OsHdr5是其中一个在多个生长发育时期与组织器官中受高温、干旱诱导均显著上调的基因,用实时定量PCR方法(real-time PCR)对其表达水平进一步分析,两组结果基本吻合.用PCR方法扩增获得长为743bp的全长基因序列,其ORF区编码167个氨基酸残基,组成的肽链含有磷酸化激酶位点,形成的二级结构包含一个由6个α螺旋和2个β折叠组成的跨膜结构域,进一步分析推测其可能是叶绿体膜上与细胞跨膜信号传递相关的功能蛋白.     

基于可见-近红外光谱技术的水稻穗颈瘟染病程度分级方法研究

采用ViS-NIR技术对水稻穗颈瘟染病程度分级方法进行了研究.分别基于原始光谱,变量标准化(SNV)预处理后和多元散射校正(MSC)预处理后的光谱,应用无信息变量消除法(UVE)结合连续投影算法(SPA)对Vis-NIR光谱区进行有效波长的选择.选择后的波长作为输入变量建立最小二乘-支持向量机(LS-SVM)模型.结果表明SNV-UVE-SPA建市的LS-SVM模型预测效果最好.通过SNV-UVE-SPA从全波段600个波长中选择了6个最能够反应光谱信息的波长(459,546,569,590,775和981 nm).SNV-UVE-SPA-LS-SVM组合模型对预测集样本预测得到的确定系数(R_p~2),预测集的预测标准差(RMSEP)和剩余预测偏筹(RPD)分别达到了 0.979,0.507和6.580.结果表明,采用Vis-NIR光谱技术对水稻穗颈瘟染病程度进行分级是可行的.通过UVE-SPA得到的有效波长能够很好地代替全波长.     

高光谱遥感技术在水稻转入基因表达的检测指示作用研究

传统方法在转基因作物目的基因表达检测上做了很多工作,但仍有发展空间。该研究利用野外高光谱仪(ASD野外光谱仪),避免了实验室测量带来温度水分差异造成的影响,实地测量大田水稻样本光谱数据;通过引入内部聚类系数控制类内波段聚合度,使用均值光谱表征样本类光谱,计算与光合作用高度相关的边峰以及光化学植被指数等参数,快速定量了转基因组样本与亲本在光合作用波段的光谱表达差异。研究结果表明转入基因得到了表达、对样本产生了影响,同时发现面积参数适合描述样本差异,而光化学植被指数对样本差异尤为敏感。这些都证明高光谱遥感技术在水稻转入基因表达检测上具有良好指示作用和应用优势,前景看好。