玉米茎秆木质部表型检测及多尺度水分运输动力学仿真研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:31671577
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:C1301.农业信息学
- 结题年份:2020
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:郭新宇; 张颖; 吴升; 马黎明; 李宗扬; 袁杰;
- 关键词:
项目摘要
Xylem phenotypes of maize stem are directly related with its water use efficiency, thus it is of great significance to set up multi-scale parametric xylem model of maize stem and dynamic simulation model for water transport in the evaluation of water use efficiency and varieties screening of drought resistance. With xylem phenotype detection of maize stem as the breakthrough point, multi-scale 2D and 3D datasets of maize plant – stem - xylem are obtained using 3D laser scanner, CT imaging and light microscopy imaging techniques, and used to analysis systematically the phenotypic parameters which are helpful to reveal the quantitative relationship between phenotypic parameters of xylem structures and its efficiency of water transport. Using object oriented technologies, maize multi-scale xylem model of maize stem is then built according to detected phenotypic parameters. Taking simplified maize root water absorption and canopy transpiration models as water exchange interfaces between plant and environment, dynamic model based on porous media is developed to dynamically simulate water transport in maize stem. By comparative analysis of phenotypic differences and water transport efficiency between maize varieties with drought-resistant differences, drought resistance evaluation method and software based on the xylem phenotype parameters of maize stem is proposed, and phenotype detection and water transport simulation software are provided. This project is beneficial to reveal water transport mechanism of maize, and provide technical support for xylem phenotype detection, selection and identification of drought-resistant varieties, and the measures of agronomic water saving.
玉米茎秆木质部表型与其水分运输功能直接相关,建立玉米茎秆木质部参数化模型及水分运输动力学模型,对不同基因型玉米的水分利用效率评价、抗旱性筛选等具有重要意义。课题以不同抗旱性玉米品种的茎秆木质部表型检测为切入点,利用激光三维扫描仪、CT成像和显微成像技术分别获取玉米植株-茎秆-木质部各尺度上二维/三维数据,系统解析玉米茎秆木质部表型参数,揭示木质部表型与抗旱性之间关系;进而,利用面向对象技术建立玉米茎秆木质部的多尺度模型,利用简化的玉米根部水分吸收和冠层蒸腾模型构造植物与环境的水分交换界面,基于多孔介质模型实现玉米茎秆水分运输动态模拟;最后,比较不同抗旱性玉米品种之间茎秆木质部的表型差异及其水分运输效率,为基于玉米茎秆木质部表型参数的抗旱性评价提供表型检测方法和仿真工具。课题实施有助于揭示玉米水分运输机理,为玉米木质部表型检测、抗旱性品种筛选与鉴定、及农艺节水提供技术支撑。
结项摘要
玉米茎秆木质部表型与其水分运输功能密切相关,本项目旨在从茎秆-维管束-木质部尺度探索玉米茎秆木质部表型检测、多尺度建模及玉米抗旱性评价方法。主要研究成果包括:针对单株数据原位测量、茎秆CT成像质量、显微切片染色等难点问题,提出玉米植株-茎秆-维管束-木质部多尺度数据采集规程,以保证玉米茎秆木质部表型检测和建模的数据质量;提出了基于Micro-CT和玻片扫描仪的玉米茎秆显微图像分析方法,构建茎秆维管束目标检测和语义分割模型,自动计算茎秆横截面上维管束/木质部33项表型参数,并开发了系列维管束/木质部表型分析软件;提出了基于旋转台成像和激光扫描的玉米单株尺度表型测量方法,构建植株茎秆、叶片、穗的语义分割模型,获取玉米植株、茎和器官尺度表型参数,开发了配套植株与器官表型分析软件;利用面向对象技术建立玉米茎秆木质部多尺度模型,分析了不同抗旱性玉米品种之间茎秆维管束/木质部的表型差异及其水分运输能力。本项目的研究成果有助于揭示玉米水分运输机制,为玉米木质部表型检测、抗旱性品种筛选与鉴定提供理论依据和数据支持。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
作物表型组数据库研究进展及展望
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:中国农业信息
- 影响因子:--
- 作者:王璟璐;张颖;潘晓迪;卢宪菊;马黎明;郭新宇
- 通讯作者:郭新宇
基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法及系统
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:农业工程学报
- 影响因子:--
- 作者:杜建军;郭新宇;王传宇;肖伯祥
- 通讯作者:肖伯祥
Phenotyping analysis of maize stem using micro-computed tomography at the elongation and tasseling stages
使用微型计算机断层扫描技术对伸长和抽雄阶段的玉米茎进行表型分析
- DOI:10.1186/s13007-019-0549-y
- 发表时间:2020
- 期刊:Plant Methods
- 影响因子:5.1
- 作者:Zhang Ying;Ma Liming;Wang Jinglu;Wang Xiaodong;Guo Xinyu;Du Jianjun
- 通讯作者:Du Jianjun
Discovery of leaf region and time point related modules and genes in maize (Zea mays L.) leaves by Weighted Gene Co-expression Network analysis (WGCNA) of gene expression profiles of carbon metabolism
通过碳代谢基因表达谱的加权基因共表达网络分析(WGCNA)发现玉米(Zea mays L.)叶子中叶区域和时间点相关的模块和基因
- DOI:10.1016/s2095-3119(18)62029-5
- 发表时间:2019-02
- 期刊:Journal of Integrative Agriculture
- 影响因子:4.8
- 作者:Wang Jing lu;Zhang Ying;Pan Xiao di;Du Jian jun;Ma Li ming;Guo Xin yu
- 通讯作者:Guo Xin yu
基于玉米冠层原位监测的全生育期叶色建模及其应用
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:农业工程学报
- 影响因子:--
- 作者:杜建军;袁杰;王传宇;郭新宇
- 通讯作者:郭新宇
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其他文献
高吸水性树脂包膜尿素的结构特征及养分控/缓释性能
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:中国农业科学
- 影响因子:--
- 作者:王新爱;廖宗文;毛小云;杜建军;崔英德
- 通讯作者:崔英德
基于目标检测和区域生长的断层图像自动分割
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:北京工业大学学报
- 影响因子:--
- 作者:杜建军;乔爱科;刘有军;陆建荣
- 通讯作者:陆建荣
数字植物研究进展_植物形态结构三维数字化
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:中国农业科学
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- 作者:郭新宇;杜建军;温维亮;苗腾
- 通讯作者:苗腾
基于U-net语义分割模型的田间玉米冠层图像分割
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:江苏科技大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:王晓东;樊江川;杜建军;云挺;温维亮;郭新宇
- 通讯作者:郭新宇
胃肠道特异性GDDR单克隆抗体的制备及鉴定
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:中华普外科手术学杂志(电子版)
- 影响因子:--
- 作者:方诚;双剑博;赵占伟;王飞;艾克热木.玉苏甫;华瑾;杜建军
- 通讯作者:杜建军
其他文献
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