图像处理技术在水稻种子粒形的应用研究
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2020-03-12
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图像处理技术在水稻种子粒形的应用研究
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李敏，周济，王鹏，余四斌
华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室，湖北武汉 （430070）
E-mail：ysb@mail.hzau.edu.cn
摘 要：利用扫描仪与 image-pro plus（IPP）软件相结合，建立了一种快速准确的稻谷外观
品质的测定方法。利用该方法获取的水稻重组自交系群体的粒形数据，并检测到 7 个控制粒
形的相关位点（QTL），其中，4 个控制粒长和粒宽的位点基因与已报道的相同，并在第 8
染色体上发现 1 个影响粒面积的 QTL。结果说明该方法在稻谷外观品质测量自动化和数据
化方面具有较好的应用前景。
关键词：图像处理；水稻；粒形
中图分类号：S51
1. 引言
水稻是我国主要粮食作物之一。稻谷粒长（grain length，GL）、粒 宽（ grain width，GW）
是衡量水稻外观品质-粒形的重要指标之一，也是影响水稻产量的重要性状。
图像处理分析主要是对感兴趣的目标进行图像获取，并对图像检测和测量以获得它们的
客观信息。近年来随着图像处理分析技术的迅速发展，该技术被广泛应用到农业工程领域
[1]
和农作物的初步分析测量
[2]
。稻谷外观品质的传统测量方法，例如，用直尺或者游标卡尺测
定等，存在着速度慢、主观性强、误差大等缺陷。针对这些问题，我们研究利用扫描仪测量
代替传统手工测量，用图像处理技术实现粒形测量自动化，建立一种快速准确的稻谷外观品
质的测定方法，从而降低人为误差、减少测量时间、提高实验工作效率。
2. 材料与方法
2.1 试验材料
来自籼稻品种 9311、珍汕 97B（ZS97B）及其重组自交系群体，共 127 份材料。
2.2 方法
2.2.1 手工测量方法
随机选取完整无损的 10 粒稻谷平放于测量坐标纸上，按照头尾相接，不重叠、不留缝
隙的原则，紧靠直尺（或游标卡尺）摆成一行，测出长度，同一材料重复测量误差不超过
0.5mm，求其平均值即为稻谷长度（粒长）；将测量过长度的 10 粒稻谷，平放于测量纸上
按照同一个方向肩并肩（即宽度方向）排列，用直尺测量，读出宽度，重复测量不超过 0.3mm，
其平均值即为稻谷宽度（粒宽）。
2.2.2 扫描测量方法
随机选取 20 粒饱满的去芒谷粒，不粘连、均匀平放于扫描仪（型号：Uniscan A686）
上，进行图像扫描。扫描过程统一设定分辨率 300dpi，以 JPEG 格式、品质 3 保存。
为了方便快速测量，可将谷粒先放于透明玻璃板上，然后将玻璃板移到扫描仪上扫描。
这样可以在扫描时进行下一批材料的摆放。图像获取及数据处理流程见图 1。
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本研究得到高等学校博士学科点专项科研基金（20050504001）的资助
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