水稻產(chǎn)量相關(guān)性狀參數(shù)自動(dòng)提取的數(shù)字化技術(shù)研究.pdf

1、水稻是我國(guó)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(chǎn)且環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)（抗旱、抗蟲、抗鹽堿、營(yíng)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(lǐng)域。水稻產(chǎn)量相關(guān)性狀參數(shù)，包括谷粒性狀參數(shù)，由于其和產(chǎn)量以及品質(zhì)直接相關(guān)，是水稻表型參數(shù)中最重要也是最直接反映水稻育種水平的指標(biāo)，因此水稻育種的各個(gè)篩選和鑒定時(shí)期都需要測(cè)量大量水稻產(chǎn)量相關(guān)性狀參數(shù)，主要包括每株總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、粒長(zhǎng)、粒寬等。
　　 傳統(tǒng)

2、谷粒表型測(cè)量方法主要依靠人工測(cè)量，存在低效、測(cè)量精度依賴于操作人員的主觀因素、可重復(fù)性差等特點(diǎn)。而目前現(xiàn)有水稻產(chǎn)量相關(guān)參數(shù)測(cè)量?jī)x器和測(cè)量技術(shù)，比如數(shù)粒儀，存在自動(dòng)化程度低、測(cè)量參數(shù)單一、效率低、對(duì)測(cè)量物要求清潔度較高等問題。隨著育種技術(shù)的快速發(fā)展，一天可產(chǎn)生成百上千種新育種材料。因此需要一種自動(dòng)化程度高、精度高、多參數(shù)的數(shù)字化考種技術(shù)，以突破傳統(tǒng)谷粒表型測(cè)量方法所帶來的瓶頸。
　　 本文針對(duì)上述需求，對(duì)水稻表型參數(shù)中的產(chǎn)量相關(guān)性

3、狀參數(shù)數(shù)字化提取技術(shù)展開研究，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)全自動(dòng)數(shù)字化考種機(jī)樣機(jī)。主要研究?jī)?nèi)容包括（1）用于單株水稻谷粒高精度考種的全自動(dòng)谷粒分離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，同時(shí)自動(dòng)清除雜質(zhì)，以解決谷物自動(dòng)高精度分離和單株之間雜質(zhì)自動(dòng)清除的難題。（2）產(chǎn)量相關(guān)性狀參數(shù)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)和自動(dòng)輸送技術(shù)對(duì)脫粒后的谷粒進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，以解決谷粒性狀高通量、自動(dòng)、高精度和多參數(shù)測(cè)量的難題；同時(shí)設(shè)計(jì)高精度風(fēng)選裝置實(shí)現(xiàn)飽粒和空癟粒的自動(dòng)篩分，解決谷

4、粒高精度自動(dòng)風(fēng)選的難題。（3）產(chǎn)量相關(guān)性狀參數(shù)數(shù)字化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用物聯(lián)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將測(cè)量完畢的單株谷粒自動(dòng)包裝入庫(kù)，同時(shí)將該株水稻對(duì)應(yīng)產(chǎn)量相關(guān)表型數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)，二者以統(tǒng)一的種子編號(hào)進(jìn)行索引實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位和追溯，解決了單株種子性狀參數(shù)數(shù)字化管理，以及和對(duì)應(yīng)庫(kù)存種子智能化識(shí)別、定位和追溯的難題。最終將上述技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成全自動(dòng)數(shù)字化考種機(jī)樣機(jī)，系統(tǒng)樣機(jī)性狀參數(shù)提取相對(duì)誤差均值均在5％以內(nèi)，系統(tǒng)整體運(yùn)

5、行穩(wěn)定，測(cè)量效率達(dá)到720株/天，約為人工測(cè)量效率的70倍，和傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，具有客觀性、自動(dòng)化、高通量、多參數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。
　　 此外，對(duì)核心技術(shù)加以改進(jìn)，易于推廣于小麥、大麥、玉米等作物育種研究應(yīng)用，有利的突破了國(guó)外表型測(cè)量技術(shù)封鎖，順應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展潮流和趨勢(shì)。本系統(tǒng)的研發(fā)和建立不僅將直接推動(dòng)表型組學(xué)的快速發(fā)展，而且會(huì)帶動(dòng)和促進(jìn)功能基因組學(xué)發(fā)展，以其產(chǎn)量相關(guān)性狀特性高通量鑒定特點(diǎn)，成為植物生理學(xué)家和育