種圖家：未來植物表型研究重點(diǎn)在哪里？

時(shí)間：2022-12-02

植物的表型受基因和環(huán)境的雙重影響，難以進(jìn)行重復(fù)的有效測量。植物的表型是基因型和環(huán)境因素復(fù)雜交互的結(jié)果，基因型是表型得以表達(dá)的內(nèi)因，而環(huán)境是表型得以表達(dá)的外因。植物表型研究是研究在特定條件下植物所表現(xiàn)出的可觀察的結(jié)構(gòu)、功能等形態(tài)特征及其變化規(guī)律，正成為學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界公認(rèn)的**研究和應(yīng)用領(lǐng)域之一，是解決面向未來的農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)的**技術(shù)領(lǐng)域之一。

目前植物表型研究集中在小麥、擬南芥、水稻、玉米、高粱、大麥、西紅柿、豆類和葡萄等植物上。表型測量主要分為形態(tài)學(xué)參數(shù)和生理學(xué)參數(shù)。形態(tài)學(xué)參數(shù)包括作物高度、莖粗、葉面積指數(shù)、葉角、莖桿長度、株間距等。生理學(xué)參數(shù)包括葉綠素、光合速率、水分脅迫、生物量、耐鹽性和葉片含水量等。這些參數(shù)都可以影響或表征作物的成長。如果用醫(yī)學(xué)的發(fā)展比對(duì)植物表型研究，較能清晰的獲得未來植物表型的研究方向。未來的植物表型研究也會(huì)對(duì)植物內(nèi)部和外部的全部物理、生理和生化特征進(jìn)行規(guī)范化的表征。

近年來隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能和檢測技術(shù)的發(fā)展，植物表型研究呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。越來越多的植物和性狀參數(shù)需要被快速和準(zhǔn)確測量, 很多世界良好科研機(jī)構(gòu)都把研究重心轉(zhuǎn)移到諸如試驗(yàn)設(shè)計(jì)、定量分析和結(jié)論闡釋等實(shí)際問題的解決等方面。2017年, 基于世界較新的表型研究成果, 法國植物表型協(xié)會(huì)、法國國家農(nóng)業(yè)研究院(INRA)作物生理生態(tài)學(xué)家Francois Tardieu和諾丁漢大學(xué)植物學(xué)家Malcolm Bennett共同提出了多層次表型組研究的構(gòu)想。他們指出表型組研究領(lǐng)域正在進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段：如何把室內(nèi)、外表型研究中產(chǎn)生的巨量圖像和傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有意義的生物學(xué)知識(shí)將成為下一個(gè)表型組學(xué)研究的瓶頸。特別是針對(duì)與等位基因變異和環(huán)境控制緊密相關(guān)的動(dòng)態(tài)性狀, 只有性的數(shù)據(jù)處理和動(dòng)態(tài)建模才能解決這一技術(shù)難題。

當(dāng)今**植物表型界對(duì)表型組學(xué)研究進(jìn)程的共識(shí):為提高現(xiàn)代作物育種的選擇速度、提高**氣候變化影響下作物的適應(yīng)力和產(chǎn)量穩(wěn)定性, 需要在完善大規(guī)模、高通量表型數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的自動(dòng)化和遙感技術(shù)的基礎(chǔ)上, 發(fā)展和利用全新的統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)生物試驗(yàn)；使用復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理手段對(duì)表型數(shù)據(jù)集進(jìn)行注釋、標(biāo)準(zhǔn)化和存儲(chǔ)；基于本體論進(jìn)行數(shù)據(jù)的優(yōu)化整合；引入較新的機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等人工智能方法對(duì)多維表型組數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析；進(jìn)而萃取可靠的性狀特征信息，從而挖掘出有意義的生物學(xué)知識(shí)并解決實(shí)際的科學(xué)問題。

表型組學(xué)是突破未來作物學(xué)研究和應(yīng)用的關(guān)鍵研究領(lǐng)域，通過表型分析來描述關(guān)鍵性狀可以為育種、栽培和農(nóng)業(yè)實(shí)踐提供基于大數(shù)據(jù)的決策支持。但是, 沒有針對(duì)性的全表型標(biāo)記在植物研究領(lǐng)域中是沒有太多實(shí)際意義的。即使只針對(duì)某一個(gè)物種, 全表型測量會(huì)產(chǎn)生海量、無重點(diǎn)的數(shù)據(jù)集。在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi), 數(shù)據(jù)解析方法很難從這類數(shù)據(jù)集中高效地總結(jié)共性規(guī)律, 并提取有生物學(xué)意義的信息。對(duì)于希望在植物研究中使用表型組學(xué)的團(tuán)隊(duì)而言, 這樣的科研方式也是比較低效的。因此, 表型組研究需要明確的目標(biāo)是, 在快速篩選關(guān)鍵性狀集的基礎(chǔ)上, 為針對(duì)性解決科學(xué)問題提供決策數(shù)據(jù), 體現(xiàn)研究的實(shí)際應(yīng)用**。

由于中國各地區(qū)實(shí)際環(huán)境情況差別較大, 有必要針對(duì)不同生態(tài)環(huán)境中的作物表型組和其他組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和交叉驗(yàn)證, 揭示農(nóng)業(yè)植物生物學(xué)規(guī)律, 切實(shí)支撐中國各類作物的生理學(xué)、發(fā)育學(xué)、遺傳學(xué)、育種、栽培以及農(nóng)業(yè)大田生產(chǎn)等研究, 提升中國作物遺傳育種、栽培管理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)能力。

詞條
詞條說明
導(dǎo)致食用菌菌絲稀疏的因素以及解決辦法
菌絲與菌種質(zhì)量有關(guān)，菌種質(zhì)量決定著產(chǎn)量。那么哪些因素會(huì)導(dǎo)致菌絲稀疏？用什么方法可以防治？菌絲一般出現(xiàn)增長速度較慢、纖弱、無力、稀疏。那么形成此現(xiàn)象的原因有以下幾種：**，種源特性退化、老化；*二，基料的含水量過低、pH過高或過低；*三，接近酸敗，培養(yǎng)溫度過高、濕度過大，基料營養(yǎng)的配比不合理；*四，種源自身帶有病毒和病菌等。那么如何防治呢？一起來看看小編的講解吧~?防治措施1、選用
【植物表型】利用高光譜成像檢測小麥早期冠腐病
冠腐病是**糧食產(chǎn)業(yè)中較重要的土壤真菌病害之一，會(huì)導(dǎo)致糧食生長不良，產(chǎn)量損失嚴(yán)重。篩選冠腐病作物是控制冠腐病的關(guān)鍵因素之一，其關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于生長初期上部莖葉無明顯癥狀。目前人工篩選需要病理學(xué)家在短時(shí)間內(nèi)觀察許多植物的冠部和根部區(qū)域，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。本研究利用高通量植物表型設(shè)備，準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、無損傷的高光譜影像檢測小麥生長初期的冠腐病，選擇了4個(gè)不同抗性水平的澳大利亞商品小麥品種(Aurora、 Yitpi、
食用菌菌絲表型分析儀助力行業(yè)育種發(fā)展
常規(guī)育種曾對(duì)我國作物生產(chǎn)做出重大貢獻(xiàn)，但其預(yù)見性差、周期長的缺點(diǎn)正不斷凸顯。新的增產(chǎn)技術(shù)途徑亟需被利用，生物育種是較佳選擇。生物育種有助于培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、多抗高效和具有優(yōu)質(zhì)功能的品種，進(jìn)而有助于**食品安全、生態(tài)安全和健康安全。比如食用菌育種中菌絲表型獲取，傳統(tǒng)獲取方式為尺子量、一桿秤測重，此方式難免出現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的誤差以及主觀意識(shí)主導(dǎo)，而使用基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)結(jié)合智能技術(shù)開發(fā)的食用菌菌絲表型分析儀器，
關(guān)于食用菌菌絲體形態(tài)的知識(shí)
食用菌種類繁多，形態(tài)各異，大小不一。不同種類的食用菌形態(tài)差異很大，但都是由營養(yǎng)菌絲（簡稱菌絲體）和繁殖菌絲（簡稱子實(shí)體）兩部分組成。那么菌絲與菌絲體形態(tài)有什么關(guān)系呢？下面跟著小編一起來看看吧。?在這里小編先說一下菌絲和菌絲體分別是什么？菌絲是食用菌的營養(yǎng)器官，呈絨毛狀，它們生長在土壤、林木及枯枝落葉基質(zhì)中，分解吸收營養(yǎng)物質(zhì)、水分、無機(jī)鹽類和有物質(zhì)，供給自己生長發(fā)育需要。菌絲體是生