耿洪伟 作品数:107 被引量:425 H指数:11 供职机构: 新疆农业大学农学院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 国家重点基础研究发展计划 新疆维吾尔自治区高校科研计划 更多>> 相关领域: 农业科学 文化科学 生物学 化学工程 更多>>
基于多源数据的小麦品种产量估测研究 被引量:7 2023年 小麦产量产前估测关乎农业生产计划制定、粮食安全保障、国家经济和宏观决策。应用无人机能够无损、快速准确、及时高效地估测小麦产量,通过多种机器学习方法充分挖掘无人机多源遥感数据对多个小麦品种进行籽粒产量估测的潜力,明确多源数据融合对模型估测精度的提升效果,对于作物田间管理保障小麦高产稳产具有重要意义。以黄淮麦区140个主栽小麦品种为材料开展冬小麦田间试验,采用搭载红绿蓝(RGB)和多光谱传感器的无人机平台对灌浆期的冠层信息进行采集,分别以岭回归、支持向量回归、随机森林回归、高斯过程、k-最邻近算法和Cubist等六种机器学习算法建立单传感器数据以及多源数据融合的产量估测模型,采用决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(RRMSE)对估算模型进行评价。结果表明,所选取的10个可见光植被指数及13个多光谱被指数特征值均与实测产量呈极显著相关(p<0.01),各特征值产量相关系数绝对值由高到低依次为多光谱植被指数(0.54~0.83)、可见光植被指数(0.45~0.61)、纹理特征(<0.45)。全部六种机器学习算法均在采用多源数据融合时产量估测模型精度最高,多源数据融合产量估测精度(平均决定系数R^(2)=0.50~0.71)>多光谱传感器产量估测精度(R^(2)=0.53~0.69)>RGB传感器产量估测精度(R^(2)=0.35~0.51)。多源数据融合相对于RGB数据的R^(2)提高0.17~0.23,平均均方根误差(RMSE)降低0.06~0.09 t·hm^(-2);相对于多光谱数据的R^(2)提高0.01~0.06,RMSE降低0.01~0.03 t·hm^(-2)。Cubist算法与其他5种算法相比,建立的多源数据融合模型产量估测精度最高,R^(2)为0.71,RMSE为0.29 t·hm^(-2)。研究表明,相对于单一传感器数据产量估测模型,多源数据融合能够有效提升冬小麦品种产量的估测精度,并且Cubist算法能相对更好地处理多模态融合数据提高产量预测精度,为预测� 宋成阳 耿洪伟 费帅鹏 李雷 甘甜 曾潮武 肖永贵 陶志强关键词:无人机 遥感 光谱指数 纹理特征 一种与小麦籽粒过氧化物酶活性相关的分子标记及其应用 本发明公开了一种与小麦籽粒过氧化物酶活性相关的分子标记及其应用。本发明属于生物技术领域,具体涉及一种与小麦籽粒过氧化物酶活性相关的分子标记及其应用。本发明的用于鉴定小麦籽粒POD活性的成套引物,由引物对1和引物对2组成;... 任毅 耿洪伟 刘鑫源 程宇坤陆地棉衣分性状的主基因-多基因遗传分析 被引量:8 2019年 【目的】衣分是决定棉花产量的重要因素之一,有关其遗传研究相对较少,解析衣分性状遗传的特点,明确不同环境下衣分对产量形成的贡献机制。【方法】以国审优质棉中棉所70为基础构建的250个RIL(Recombinant inbred lines)群体,在黄河流域、长江流域和西北内陆棉区9个环境下对该RIL群体及其亲本进行了表型鉴定,并利用主基因+多基因混合遗传模型综合研究衣分性状遗传变化特点。【结果】母本s GK中156衣分性状在9个环境下均大于父本901-001,RIL群体衣分分布范围为33.91%~40.18%,平均为38.01%,表现为双向超亲,偏度和峰度绝对值都小于1.0,呈正态分布,变异系数为5.36%~8.17%;不同环境下衣分表现为西北内陆棉区>黄河流域棉区>长江流域棉区的趋势;遗传模型是以2~4对主基因或2对主基因+多基因遗传控制,主基因遗传率在1.26%~83.13%,多基因遗传率在27.35%~90.83%,主基因+多基因遗传率在92.00%~99.35%,一般情况下衣分是以2对主基因+多基因遗传为主,在2015年河南安阳、2016年河南安阳和2016年山东临清环境下以2~4对主基因遗传,遗传效应较高,在2015年河南安阳环境下最多检测到4对主基因的存在。【结论】衣分性状主基因+多基因遗传率大于90%,结果有助于进一步阐明优质棉中棉所70产量性状衣分的遗传特征,为不同生态区条件下相互引种和推广提供科学依据,为提高棉花产量、农民增收、QTL定位和高衣分品种选育提供理论基础。 龚举武 龚举武 刘爱英 李俊文 段丽 葛群 邓晓英 葛群 邓晓英 巩万奎 石玉真 商海红 陈全家关键词:衣分 冬小麦淀粉糊化性状的全基因组关联分析 2024年 【目的】淀粉是小麦籽粒的主要成分,在加工过程中起着重要作用。而淀粉的糊化特性则是评估其品质的重要指标。深入研究淀粉糊化特性的遗传变异,为提升小麦的品质提供依据。【方法】通过对205份冬小麦品种(系)的糊化温度、峰值时间、峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、衰减值和回生值7个淀粉糊化性状进行表型测定,利用90K芯片进行全基因组关联分析,并对挖掘出的稳定且显著的位点进行单倍型分析。【结果】糊化温度等7个性状在不同环境间均表现出丰富的变异,衰减值的变异系数最大(29.31%—31.14%)。各性状在基因型、环境、基因型×环境间均呈现出极显著差异,广义遗传力为0.69—0.86。通过全基因组关联分析,共发现198个位点,这些位点与7个性状呈现出显著的关联,分布在除6D染色体外的其他20个连锁群。在2个及2个以上的环境中均稳定存在的位点有58个,涉及糊化温度(10个)、峰值时间(5个)、峰值黏度(12个)、低谷黏度(10个)、最终黏度(7个)、衰减值(4个)和回生值(10个)等所有7个性状,能解释遗传变异的5.54%—22.21%,发现新位点有21个。通过对多环境下存在且表型贡献率高的多效应位点进行单倍型分析,位于4A染色体的Kukri_c17417_407位点发掘到与峰值黏度和衰减值等性状显著相关的Hap1(占比66.84%)、Hap2(16.84%)、Hap3(9.70%)和Hap4(6.63%)等4个单倍型,其中,Hap2是高峰值黏度和高衰减值单倍型(P<0.0001)。含有单倍型Hap2的品种(系)在不同生态区中分布频率由高到低为黄淮冬麦区>国外品种>西南冬麦区>长江中下游冬麦区>北部冬麦区。有11个位点为一因多效位点,其中,最终黏度、回生值、峰值时间和低谷黏度等性状相关联的多效应位点均有3个。对位于1B、2A、3A、3B、4A、4B、5B和6B上的Jagger_c4026_328等11个稳定遗传的位点进行候选基因的挖掘,筛选到11个可能与小麦淀粉糊� 商航 程宇坤 任毅 耿洪伟关键词:冬小麦 淀粉糊化 SNP标记 GWAS 单倍型 与小麦籽粒过氧化物酶活性相关的分子标记及所用引物组合物与应用 本发明公开了一种与小麦籽粒过氧化物酶活性相关的分子标记及所用引物组合物与应用。本发明属于生物技术领域,具体涉及一种与小麦籽粒过氧化物酶活性相关的分子标记及所用引物组合物与应用。本发明用于鉴定小麦籽粒POD活性的引物组合物... 程宇坤 耿洪伟 刘鑫源 任毅小麦抗条锈病相关性状元分析及候选基因分析 2025年 小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.Tritici)引起的真菌病害,是小麦生产中主要病害之一。利用元分析(meta-analysis)对已报道的小麦条锈病抗病数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)和已知抗病基因(Yr)进行统合分析,将480个不同分子标记类型QTL通过构建的参考图谱进行映射,获得meta-QTL(meta-quantitative trait locus,MQTL)90个,其中16个与严重度(disease severity,DS)相关、10个与反应型(infection type,IT)相关、7个与病程曲线下面积相关(area under disease progress curve,AUDPC)、3个与其他抗条锈病性状相关;有19个同时与DS和IT共相关、20个与DS和AUDPC共相关、15个与IT和AUDPC共相关。获得的MQTL非均匀分布于21条染色体上,部分MQTL聚合成簇;解释表型变异率范围2.00%~63.01%,置信区间范围为0.01~24.60 cM;映射的MQTL包含13个抗病基因:Yr5,Yr7,Yr17,Yr18,Yr28,Yr29,Yr30,Yr44,Yr48,Yr52,Yr54,Yr67和Yr82。进一步对MQTL进行候选基因分析,鉴定了72个候选基因(candidate gene,CG),功能注释和表达模式分析发现,CG编码的蛋白质含有与抗病相关的如NBS-LRR结构域、WRKY结构域、F-box结构域、糖转运蛋白等;并且研究了CG在小麦发育过程中不同叶片组织中的表达情况。本研究通过分子标记辅助育种将抗条锈病基因或QTL聚合培育获得小麦抗病品种,为有效提高小麦抗病水平、保障粮食安全提供参考。 张飞飞 何万龙 焦文娟 白斌 耿洪伟 程宇坤关键词:小麦 条锈病 小麦旗叶形态相关性状全基因组关联分析 被引量:2 2023年 小麦旗叶是进行光合作用的主要功能叶,对产量有着重要贡献。为了解小麦旗叶形态的遗传机制,挖掘旗叶形态相关性状的候选基因,本研究采用300份小麦品种(系),结合90K SNP基因芯片对5种环境下正常灌溉(NI)和干旱胁迫(DS)条件下的旗叶长、宽、面积进行全基因组关联分析。结果表明,旗叶长、宽、面积在2种水分处理下表现出显著差异(P<0.05),在不同的环境下表现出丰富的表型变异,变异系数为0.07-0.23。全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)结果显示,共检测到37个与旗叶长、宽、面积显著相关的稳定遗传位点,分布于1D、2A、2B、3A、3D、4A、5A、5B、6A、6B、7A、7B染色体上,单个SNP位点可解释遗传变异为3.70%-9.05%,其中正常灌溉下检测到22个稳定遗传位点,干旱胁迫下检测到15个稳定遗传位点。2种处理下共同检测到的稳定遗传位点有8个,位于2B、3A、5A、6A、7A、7B染色体上。在2B、3A、6A、7A染色体上检测到5个同时与多个性状相关联的稳定遗传位点。对稳定遗传且贡献率较大的标记处进行单倍型分析,发现与旗叶长显著相关的Kukri_c1406_275(R^(2)=9.05%)标记存在FLL-Hap1、FLL-Hap2和FLL-Hap3三种单倍型,与旗叶面积显著相关的wsnp_bq170165A_Ta_1_1(R^(2)=7.88%)标记同样存在FLA-Hap1、FLA-Hap2和FLA-Hap3三种单倍型。结合表型分析,在300份冬小麦品种(系)中含有FLL-Hap1(出现频率为77.78%)或FLL-Hap2(18.89%)单倍型品种(系)的旗叶长显著高于含有FLL-Hap3(3.33%)单倍型品种(系)的旗叶长,含有FLA-Hap1(48.19%)单倍型品种(系)的旗叶面积显著高于含有FLA-Hap2(30.80%)或FLA-Hap3(21.01%)单倍型品种(系)的旗叶面积(P<0.05)。不同单倍型在不同冬小麦品种(系)中分布不同,单倍型FLL-Hap1在国外品种(系)占比较大,单倍型FLL-Hap2、FLL-Hap3分别在北部冬麦区和西南冬麦区占比较大。单倍型FLA-Hap1和FLA-Hap2分别在西南冬麦区和北部冬 王睿 任毅 程宇坤 王伟 王伟 耿洪伟关键词:小麦 全基因组关联分析 单倍型 一种检测小麦籽粒阿魏酰阿拉伯木聚糖含量相关的分子标记 本发明公开了一种检测小麦籽粒阿魏酰阿拉伯木聚糖含量相关的分子标记。本发明提供了用于鉴定小麦籽粒阿魏酰阿拉伯木聚糖含量的成套引物,由引物对1和引物对2组成;所述引物对1由序列1和序列2所示的单链DNA组成;所述引物对2由序... 耿洪伟 夏先春 严勇亮 战帅帅 任毅文献传递 小麦puroindoline基因高效植物表达载体的构建 1 材料和方法1.1 材料1.1.1 质粒载体pGEMPa和pGEMPb分别含有野生型基因pinA和pinB基因,由本实验室构建和保存。pG4AB为表达载体提供Ω序列、kozak序列和poly(A)序列,由中国农业科学院... 张庆祝 何中虎 夏兰芹 李根英 耿洪伟 陈新民关键词:双酶切 PUROINDOLINE 外源基因 植物表达载体 新疆冬小麦品种萌发期耐盐性综合评价及耐盐种质的筛选 被引量:21 2020年 【目的】研究不同类型盐胁迫对新疆冬小麦萌发期的影响,并进行耐盐性综合评价,为新疆小麦萌发期耐盐品种的评价和指标筛选提供理论依据。【方法】测定76份新疆冬小麦品种(系)在NaCl和NaCl∶Na2SO4两种不同盐胁迫条件下小麦根数、最长根长、苗高、胚芽鞘长度、发芽势、发芽率等6个性状,利用隶属函数法并通过聚类分析分别对两种盐胁迫条件下冬小麦品种(系)的耐盐性进行筛选,综合评价和筛选新疆冬小麦耐盐性。【结果】与对照处理相比,NaCl和NaCl∶Na2SO4两种盐胁迫对新疆冬小麦品种(系)各性状均有明显的抑制作用,其中NaCl单盐胁迫对各性状抑制作用比NaCl∶Na2SO4混合盐胁迫抑制程度更大。通过NaCl单盐胁迫条件下聚类分析,新疆冬小麦品种(系)按耐盐性强弱可分为高耐型(6个/占供试材料的7.89%)、耐盐型(15个/19.74%)、中耐型(16个/21.05%)、敏感性(18个/23.68%)和高敏感型(21个/27.63%)等5类。NaCl∶Na2SO4混合盐胁迫条件下聚类分析,新疆冬小麦品种(系)按耐盐性强弱也可分为高耐型(13个/占供试材料的17.11%)、耐盐型(10个/13.16%)、中耐型(16个/21.05%)、敏感性(26个/34.21%)和高敏感型(11个/14.47%)等5类。获得高耐NaCL单盐胁迫的品种(系)6份,占供试品种的7.89%;高耐NaCl∶Na2SO4混合盐胁迫的品种(系)13份,占供试品种的17.11%。【结论】两种盐胁迫条件下,350 mol/L浓度对小麦种子的萌发有抑制作用,NaCl单盐胁迫和NaCl∶Na2SO4混合盐胁迫均为高耐型的品种3份,均是自育品种和引进品种分别为石冬8号、洛夫林10号和新冬7号。 库尼都孜阿依·吐尔汗 任毅 颜安 石书兵 张芳 时晓磊 耿洪伟关键词:小麦 种子萌发期 耐盐性 综合评价