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PlantScreen植物表型成像分析系统应用 ——利用动态表型成像研究大麦种群水分亏缺响应和恢复

PlantScreen植物表型成像分析系统应用 ——利用动态表型成像研究大麦种群水分亏缺响应和恢复

PlantScreen植物表型成像分析系统应用

——利用动态表型成像研究大麦种群水分亏缺响应和恢复

  大麦(Hordeum vulgare)作为全球栽培的第四大禾谷类作物,但这种作物的水分胁迫耐受和恢复能力仍然不是很清楚。

  现在的植物表型平台可以通过无损传感器,按照时间序列自动、快速地测量一系列与胁迫相关的表型特征。到目前为止,通过室内植物表型平台的表型分析方法常常是基于对单株样品的生长分析。而在大田里,植物生长会形成一个冠层,但同时由于季节性限制,大田表型分析在一年里仅能进行有限的几次实验,不可能像室内表型平台这样持续不断的实验。有没有一种方法可以结合两者的优势呢?

  捷克Palacký大学的科学家提出了一种可重复的室内表型分析方法,用于研究大麦种群的水分胁迫状况和复水过程。这一方法的培养环境控制和表型测量主要都是通过PlantScreen植物表型成像分析系统完成的。

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基本实验体系如下:

A.材料准备

在滤纸上萌发大麦种子。选取胚根大小相近的幼苗移入标准PlantScreen测量托盘中。

B.图像获取

将托盘移入PlantScreen表型系统中,通过RGB彩色成像单元和FluorCam叶绿素荧光成像单元进行自动形态学测量和叶绿素荧光成像测量。测量过程中PlantScreen模拟温度光照的昼夜交替培养环境,同时分别进行正常浇水和缺水-复水的浇灌管理。

C.数据分析

PlantScreen表型系统专用软件可提供经过计算和初步分析的形态学和叶绿素荧光参数。之后研究者又通过自行开发的分析软件对形态学数据进行了分析。

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Palacký大学的PlantScreen植物表型成像分析系统

他们应用这一方法测量了多个不同干旱胁迫敏感性的转基因大麦品系,从而区分不同敏感基因型的抗性。结果发现冠层高度可以作为一个敏感性状真实反映其他形态、光合生理和代谢指标。研究者相信这一方法能够促进作物水分胁迫耐受和恢复能力的研究与理解。

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大麦水分胁迫与复水处理过程中形态和叶绿素荧光参数变化

参考文献:

Marchetti CF, et al. 2019. A Novel Image-Based Screening Method to Study Water-Deficit Response and Recovery of Barley Populations Using Canopy Dynamics Phenotyping and Simple Metabolite Profiling. Frontiers in Plant Science 10:1252