油菜产量构成因素形成的时间动态和空间特征模型研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31700315
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
22.0万
负责人：
王秀娟
依托单位：
中国科学院自动化研究所
学科分类：
C0210.植物学研究的新技术、新方法
结题年份：
2020
批准年份：
2017
项目状态：
已结题
起止时间：
2018-01-01 至2020-12-31

项目参与者：
华净；林宝刚；李冬；李雪燕；翁雨琛；
关键词：
全生育期参数反求动态模型功能结构模型植物生长

项目摘要

The photoperiod and temperature responses of the genotype and the inflorescence architecture are the important factors influencing the development and yield in oilseed rape. This study simulates the phonology of oilseed rape to predict the developmental stage during the growth. Moreover, the dynamics and spatial characteristics of yield component formation during the growth can be simulated by combining the crop phonological model and the functional-structural plant model ‘Greenlab’. The continuous observations and destructive samplings will be performed for the three cultivars of oilseed rape (ZY50, ZY18 and ZY6) to compute the model parameters with the least square method. The differences of the photoperiod and temperature responses and inflorescence architecture can be analyzed among the cultivars. Thus, the photoperiod and temperature responses (the dynamics of yield component formation) and the relationship of the architecture and the development for the pods and seeds can be determined with the genotypes. This study is helpful to distinguish the factors of influencing the yield components and to provide a theoretical basis for the regulations of agronomic management.

品种的光温反应特性及花序构型是基因型影响油菜发育和产量的重要因素。本研究拟建立油菜生育期模型，预测油菜各阶段的发育周期，并整合油菜生育期模型与GreenLab功能结构模型，模拟油菜产量构成因素形成的时间动态和空间特征。通过连续性观测和破坏性取样，采用最小二乘法反求模型参数，分析三个油菜品种（浙油50，浙油18及浙油6号）的光温反应特性与植株构型的差异，从而确定油菜基因型与光温反应特性（产量构成因素形成的时间动态），以及油菜构型与花、角果发育及脱落关系（产量构成因素形成的空间特征），为确定产量构成因素形成的驱动因子和采取农艺措施调控提供理论依据。

结项摘要

品种的光温反应特性及花序构型是基因型影响油菜发育和产量的重要因素。油菜的生育进程受品种光温反应特性及播期以及环境条件的影响。花和角果数目及其败育与同化产物分配和植株构型有关。因此，油菜生长建模不仅需考虑环境条件的影响，还需考虑主茎、分枝花序及其上花及角果的发育过程。本研究拟建立油菜生育期模型，预测油菜各阶段的发育周期，并整合油菜生育期模型与GreenLab功能结构模型，模拟油菜产量构成因素形成的时间动态和空间特征。.通过连续性观测和破坏性取样，采用最小二乘法反求模型参数，分析了四个油菜品种（浙油50，浙油18，中双11和浙双72）的光温反应特性与植株构型的差异，从而确定油菜基因型与光温反应特性（产量构成因素形成的时间动态），以及油菜构型与花、角果发育及脱落关系（产量构成因素形成的空间特征），为确定产量构成因素形成的驱动因子和采取农艺措施调控提供理论依据。.该项目首先构建了油菜花序发育随机拓扑结构模型，利用一个与位置有关的生长延迟函数，模拟油菜分枝的这种独特的生长模式；并利用随机概率模型来模拟油菜植株间分枝数、主干和分枝的叶元数等。根据连续性观测数据估计了模型参数，并根据参数估计的结果分析不同品种的拓扑结构差异性；其次，构建了油菜功能结构模型，基于计算的油菜结构参数及测量的数据，估计了ZY18和ZY50两个有代表性的品种模型参数。通过分析参数的差异性，可以分析不同品种产量差异形成因素，为品种差异分析提供理论指导。.本项目所构建的功能结构模型，通过与生育期模型相结合，可模拟不同环境条件下的作物生长发育的动态过程，并基于模型参数分析不同品种产量差异形成原因，可以为育种提供理论指导，从而缩短育种周期。该项目在植物学、农业信息学及植物学中的数学建模等研究领域具有很强的科学意义，在该领域取得的成果具有很强的实际应用价值。