基于水稻表型信息的白叶枯病快速诊断机理和方法研究
批准号:
32071895
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
何勇
依托单位:
学科分类:
农业信息学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
何勇
中文摘要
水稻白叶枯病是水稻三大病害之一,对水稻的产量和品质有较大的影响。本项目采用表面增强拉曼光谱、单细胞分析、红外热成像、高光谱成像等信息获取技术结合数据处理算法,建立不同基因型水稻白叶枯病耐受性表型的定性与定量分析模型,形成系统科学的评估方法体系。通过研究不同基因型水稻在不同尺度(细胞、器官、植株、群体)、不同生长时期和不同环境(实验室、大田)下表型的差异,帮助育种专家加速水稻白叶枯病耐受性品种的育种进程。结合人工智能算法以数字化手段形成评估模型,为水稻白叶枯病的早期检测提供新的思路和方法。通过分析黄单胞杆菌在水稻不同组织中的侵染情况以及病害胁迫下不同基因型水稻的分子响应与相关表型的相互关系来解析水稻的抗病机理。最终建立起对水稻白叶枯病耐受性表型的快速无损检测体系,为作物生长和育种实验提供支撑,具有十分重要的意义。
英文摘要
Bacterial blight is one of the three major diseases of rice, which has a great influence on the yield and quality of rice. In this project, different detection methods such as surface enhanced Raman spectroscopy, single cell analysis, infrared thermal imaging and hyperspectral imaging techniques and data processing algorithms were used to establish qualitative and quantitative analysis models of rice bacterial blight resistance phenotype, forming a systematic and scientific evaluation method system. By studying the phenotypic differences of different genotypes of rice at different scales (cells, organs, plants, populations), different growth periods and different environments (laboratory and field), it helps breeding experts to speed up the breeding process of rice bacterial blight resistance varieties. Combining with artificial intelligence algorithm to form evaluation model by digital means is helpful to provide new ideas for early detection of rice bacterial blight. The disease resistance mechanism of rice will be analyzed through the analysis of Xanthomonas oryzae pv. Oryezae infection in different tissues of rice and the relationship between molecular response and related phenotypes of different genotypes of rice under disease stress. Therefore, it is of great significance to establish a rapid non-destructive detection system for the tolerance phenotype of rice bacterial blight, which can provide support for crop growth and breeding experiments.
水稻白叶枯病是全球水稻生产中最具破坏性的细菌性病害之一,严重威胁着粮食安全。然而,目前针对该病害胁迫的监测手段存在诸多不足,缺乏快速、有效的检测方法,这在很大程度上限制了对水稻白叶枯病的深入研究以及抗病育种工作的开展。因此,本项目探索了新的技术手段,实现了对水稻白叶枯病胁迫的快速、准确监测,为抗病育种及病害防控提供了有力支持。.本项目利用荧光光谱技术中的时间分辨荧光光谱法,结合特异性识别策略及分子动力学理论模拟计算,系统地开展了水稻白叶枯病害胁迫下特征代谢分子脱落酸、茉莉酸、水杨酸和过氧化氢的定量检测研究工作。研究发现,脱落酸在水稻叶片中的含量变化与白叶枯病的严重程度呈负相关,茉莉酸和水杨酸的含量变化与病害的防御反应密切相关,过氧化氢作为信号分子参与水稻应对白叶枯病菌胁迫的过程。.以不同基因型水稻植株为研究对象,综合利用光谱成像技术中的高光谱成像和无人机平台搭载的多光谱相机,获取水稻白叶枯病抗性表型的多维度数据。同时,引入机器学习方法中的随机森林和支持向量机算法进行特征提取和分类建模,实现了病害程度在受控实验室环境和复杂田间环境的快速、准确评估。此外,结合基因组学方法,运用生物信息学工具对水稻基因组数据进行挖掘,筛选出与抗病性状相关的候选基因,为破解基因表型关联、加快抗病育种过程提供了有力的技术支撑。.以不同基因型的水稻种子为研究对象,采用近红外高光谱成像技术与太赫兹光谱成像技术相结合的方式,获取种子内部结构和成分信息。结合深度学习算法中的卷积神经网络和循环神经网络,构建了受控室内环境中的水稻叶片染病状态与病斑比例的判别回归模型,并通过注意力机制筛选出关键的病害等级光谱指标。利用RGB成像技术,对染病后不同时间的水稻叶片与病斑的形态进行表征,建立了高效稳定的叶片分割与病斑分割模型,实现了复杂室外环境中水稻白叶枯病抗性的智能评估。.项目执行期间,在Nature Plants等权威期刊发表论文6篇,授权美国等国内外发明专利5项,培养博士生3名。项目组核心成员还获得了2024年青年“神农英才”荣誉称号。这些成果不仅为水稻白叶枯病的监测和防控提供了新的技术手段,也为相关领域的研究提供了新的思路和方法,具有重要的理论和实践意义。
氨气及大比例掺氨天然气的基础燃烧特性和氮氧化物生成抑制机理
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批准号:LR23E060001
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2023
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负责人:何勇
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依托单位:
基于激光在线测量技术对煤/生物质混和燃烧条件下碱金属释放协同效应机理的研究
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批准号:51776185
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:何勇
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依托单位:
核盘菌侵染植物的光谱成像早期快速诊断机理和方法研究
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批准号:31471417
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项目类别:面上项目
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资助金额:92.0万元
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批准年份:2014
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负责人:何勇
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依托单位:
高钠准东煤燃烧过程中多形态碱金属释放机理激光在线测量研究
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批准号:51406178
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2014
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负责人:何勇
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依托单位:
基于BOTDA监测的钢筋混凝土锈胀全过程动态预测模型理论研究
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批准号:51208459
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2012
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负责人:何勇
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依托单位:
产油微藻生长品质信息的高光谱-成像技术快速获取机理与方法研究
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批准号:31072247
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项目类别:面上项目
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资助金额:31.0万元
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批准年份:2010
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负责人:何勇
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依托单位:
基于光谱和多光谱成像技术的植物养分快速检测方法的研究
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批准号:30671213
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2006
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负责人:何勇
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依托单位:
基于GPS和GIS的农田信息快速采集及管理系统研究
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批准号:30270773
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项目类别:面上项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2002
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负责人:何勇
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依托单位:
排序问题的高性能算法
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批准号:10271110
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项目类别:面上项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2002
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负责人:何勇
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依托单位:
粮食产后处理模式的系统分析与评估
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批准号:39770432
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项目类别:面上项目
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资助金额:8.0万元
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批准年份:1997
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负责人:何勇
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依托单位:
国内基金
海外基金