不结球白菜生长发育过程中表型变化AgriPheno订阅号专注于持续更新植物生理生态、植物表型组学和基因组学、基因分型、智能化育种及应用、激光雷达探测技术及数据分析等领域，国内外最新资讯、战略与政策导读。本文节选了2023年7-9月推送的代表性文章，以供大家参阅。
植物逆境研究
在植物表型分析中利用现有成像工具具有巨大潜力，可以加快我们对植物功能的认识。这些工具可以建立基因功能与环境反应之间在代谢、生化和信号转导过程等多个途径上的联系。在这些工具中，叶绿素荧光成像(ChlF Imaging)分析是一种快速、非侵入性、高成本效益和高灵敏度的方法。这种方法能精确估计光合作用的性能，并能检测植物受到的各种胁迫影响。
• New Phytologist：干旱胁迫对拟南芥的两个光系统都有影响
迄今为止，大多数干旱胁迫研究都集中在PSII及其天线上，而对完整光合机构特别是光系统I（PSI）的干旱响应关注较少。近期，发表在New Phytologist上的最新成果“Drought affects both photosystems in Arabidopsis thaliana”为植物相应干旱胁迫提供了新的见解。在本研究中，Chen Hu等人跟踪了拟南芥在14天干旱处理期间光合机构的变化，结合生化和功能测量，进一步的拓展了人们对干旱影响光合膜的认知。
植物根系研究
• New Phytologist：吸收根功能属性相比叶片功能属性更能预测生态系统功能
本研究通过分析温带森林木本植物四组植物功能属性，评估地上地下功能属性在群落水平是否协调，评估局域尺度环境条件对植物功能属性协同变异的影响程度，然后量化叶片功能属性和吸收根功能属性，以及局域环境条件对森林生态系统两个重要功能的贡献。结果发现，吸收根功能属性相比叶片功能属性响应环境变化更明显，也发现吸收根功能属性相比叶片功能属性和环境条件更能预测森林生态系统的地上碳储量和林木生产力。表明，地下功能属性在调节生态系统功能中有着重要作用，该发现也有助于理解地下功能属性响应环境变化。
• Functional Ecology：基于功能属性研究根系功能生态学的挑战与机遇
最近，Fort（Fort, 2023）在Functional Ecology发表的综述“Grounding trait-based root functional ecology”，进一步系统报道了基于功能属性研究根系功能生态学的挑战与机遇。
最近，意大利波尔扎诺自由大学Bricca等以海岛演替序列为研究对象，从TRY数据库中提取16个意大利中部海岸物种的SLA、H、SM等地上器官功能属性，并从80个样方中实测对应物种的SRL、RTD、BOWC等地下器官功能属性，旨在阐明沙丘植物群落的地上器官功能属性和地下器官功能属性的变化规律，并通过群落加权平均值和功能丰富度的标准效应值验证地中海沙丘群落地上器官功能属性和地下器官功能属性沿胁迫梯度是否存在协调响应。
植物表型研究方法/方案
• 社论：人工智能、传感器和机器人技术在植物表型和精准农业中的应用
人工智能和机器人技术已越来越多地融入植物保护、施肥和收割中，以追求更高的食品质量和产量。各种人工智能方法、智能农业机器人和设备已被证明在实验室和田间都是有效的。在实际农业生产中部署这些方法和机器人，同时以更低的成本实现整个过程，这对研究人员和农业行业来说都是即将到来的挑战。此外，包括空地联合在内的多机器人协作将塑造一个更好的智能农业系统，并为未来的农业建设一个可持续和循环的农业系统。
• 讲座回顾│bet356体育娱乐官网网站云课堂23年7月第2讲：基于多模态成像的表型组学技术研究及应用
2023年7月26日下午，bet356体育娱乐官网网站云课堂系列讲座(2023年7月第2讲)，特邀中科院遗传发育研究所-bet356体育娱乐官网网站表型技术中心高级工程师胡伟娟博士为大家带来了《基于多模态成像的表型组学技术研究及应用》的分享内容。
激光雷达/光谱研究
• 利用热成像和光化学反射指数（PRI）检测小麦对CO2升高和干旱的响应
本文设置了一个高CO2富集实验，在环境（400 ppm）和CO2升高（550 ppm）条件下栽培了三种基因型的小麦，并在温室中暴露于水分充足和干旱的条件下研究此变化。试验应用光合仪测量了植株叶片气体交换参数，并计算了在干旱和水分充足的条件下暴露于环境和CO2升高条件下的叶片的RUE和潜热通量（latent heat flux，LE）随时间和冠层垂直剖面内不同深度的变化。在距离植株约1.5 m处使用SpecimIQ（Specim Ltd.）高光谱相机和FLIR T560相机拍摄高光谱图像和热图像，以获得PRI和叶片与其周围空气之间的温差(∆Tleaf-air)。试验表明，PRI与RUE显著相关，∆Tleaf-air与Tr显著相关，基因型之间无显著差异。
• 猕猴桃干物质和可溶性固形物的无损预测：结合深度学习和化学计量学的近红外光谱成像
本文介绍了一种用于猕猴桃分析的便携式光谱成像装置的开发新案例，提出了一种结合深度学习和化学计量学的光谱图像处理新策略来处理光谱图像。深度学习用于在光谱图像中检测和定位收获的水果，而化学计量学建模用于预测多种与水果质量相关的特性，即干物质和可溶性固形物含量，开发的模型在不同果园和不同品种的水果上进行了独立验证。
新观点/新技术
随着全球气候变化，海洋热浪的频率和强度不断增加，为了加快对海藻耐热性的生态学和进化的研究，澳大利亚科学家开发了一种高效、可重复且广泛适用的海藻热指标。根据陆地T–F0方法，作者在多种海带中应用了这一新方法，并确定了在不同叶状体形态或厚度的物种中应用的几个重要方法考虑因素。结果表明，这种高通量和高效的方法可以被广泛采用，以支持全球对海藻耐热性的生态学和进化的研究，并代表了预测海藻对温度变化反应的重要资源。
本研究通过IFC活力法、体外萌发法以及花粉管长度分析，检测了同一批冷冻保存下的番茄和辣椒花粉样本，并对三种花粉质量分析方法进行了评估，以确定其是否适用于冷冻保存下的花粉的常规质量控制。
光合仪可以测得环境空气中的水分，但叶片本身的含水量可能对光合、气孔、水分利用效率等的影响更为直接。芬兰科学家开发并测试了一种新方法，将GFS-3000光合荧光测量系统与光谱传感器组合，在测量气体交换的同时，可实时测量叶片的水分含量。研究使用了芬兰NIRONE S2.0光谱传感器，波长1550-1950 nm，与德国WALZ的GFS-3000便携式光合荧光测量系统，将光谱传感器固定到光合仪叶室底部，进行同步测量。由于GFS-3000的下叶室与上叶室一样，都可透光，留出了可进行光学测量的位置，使得这种组合测量的想法得以实现。
• Planta：适量硒对苜蓿的健康与代谢有积极作用，但高剂量有毒！
本文研究分析了叶面喷施不同浓度水平（0、100、200、300和500 mg/kg）亚硒酸钠（Se（IV））对苜蓿生态生理、生化和转录机制的影响。研究结果强烈表明，浓度为100 mg/kg的Se（IV）对苜蓿的氧化还原代谢、光合作用和营养具有积极的生物刺激作用。研究中，Fv/Fm和NPQ由德国WALZ公司生产的叶绿素荧光成像系统MAXI-IMAGING-PAM测量，qE和ΔP700max由德国WALZ公司生产的双通道叶绿素荧光测量系统Dual-PAM-100测量，光合速率Pn，蒸腾速率E和胞间CO2浓度Ci由英国ADC公司生产的便携式光合仪LCPro-SD测量。
生物技术/育种技术
• Nature Communications：中国研究团队利用QTG-Miner系统解析玉米雄穗分枝数遗传基础
2023年8月26日，华中农业大学李林教授（通讯作者）等研究团队在Nature Communications在线发表了题为“QTG-Miner aids rapid dissection of the genetic base of tassel branch number in maize”的研究论文，开发了一种基于多组学数据的玉米数量性状基因（QTGs）大规模快速克隆技术QTG-Miner，定位克隆并验证了7个雄穗分枝数QTL基因，构建了一个全面的TBN分子调控网络，并揭示了现代玉米遗传改良过程中雄穗分枝数性状调控基因的驯化选择和相关的生物学途径。QTG-Miner是系统解析作物重要农艺性状遗传和分子机制的高效方法。
• 芥菜型油菜GTR基因的多重编辑实现良好抗性和产量的优质油菜开发
本文利用CRISPR/Cas9基因编辑系统对芥菜型油菜中的多个硫代葡萄糖苷转运蛋白家族基因进行靶向编辑，开发了具有低种子硫代葡萄糖苷含量（SGC）和高叶硫代葡萄糖苷含量（LGC）的理想株系，且具有良好的抗性和产量。
• Cell｜万建民团队阐明籼稻粳稻杂种不育分子机理 破解水稻生殖隔离之谜
近期，万建民院士领衔的中国农业科学院和南京农业大学的科研团队合作在Cell在线发表了题为A natural gene drive system confers reproductive isolation in rice的研究论文，鉴定到了控制籼稻粳稻之间杂交水稻花粉不育的主要位点RHS12，并解析了其作用机制、进化规律和种质资源中的分布。该研究为生殖隔离的遗传基础提供了机制理论，并为杂交水稻育种的战略设计提供了技术见解。
• 浙江大学农学院王蒙岑课题组成功解析宿主植物与穗部微生物互作防御病原菌侵染的作用机制
该成果破译了宿主植物与穗部微生物联合防御病原菌侵染的分子机制，阐明了作物病害控残减毒防控技术的新靶点，为作物抗病品种的分子设计改良提供了新资源。
• 讲座回顾│bet356体育娱乐官网网站云课堂23年7月第1讲：分子育种平台与技术应用
2023年7月14日上午，bet356体育娱乐官网网站云课堂系列讲座(2023年7月第1讲)，特邀北大荒垦丰种业-bet356体育娱乐官网网站科技生物技术与表型服务中心王超博士为大家带来《分子育种平台与技术应用》的分享内容。
• Maize 6H-60K芯片在玉米实质性派生品种鉴定中的应用，助力实质性派生品种保护制度实施
北京市农林科学院玉米研究所基于388份国内外代表性玉米自交系的全基因组重测序数据，挖掘优异变异位点，评估确定了高质量、均匀分布的位点集(包含核基因组61,214个位点、叶绿体基因组68个位点)，最终研制定型集品种鉴定、确权等多用途为一体的高密度芯片Maize 6H-60K。
植物生理生态研究
• Plant Physiology：x型和y型硫氧还蛋白在波动光下维持光系统I受体侧的氧化还原稳定
2023年8月22日，Plant Physiology在线发表了日本冈山大学和京都产业大学联合署名的题为x- and y-type thioredoxins maintain redox homeostasis on photosystem I acceptor side under fluctuating light的文章。科研人员以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究对象，分析了trx x单突，trx y1 trx y2双突和trx × trx y1 trx y2三重突变体的差异。对光合作用的详细分析揭示了在低光下trx x和trx × trx y1 trx y2中光系统I(PSI)参数的变化。本研究中，叶绿素荧光和P700差示吸收，波动光(fluctuating light: 5min低光54 μmol m−2 s−1;1min高光1455 μmolm−2 s−1, 三个循环)模拟测量均通过DUAL-PAM-100双通道调制叶绿素荧光仪完成。表征NDH活性的测量通过MINI-PAM-II完成。
IMAGING-PAM不仅仅是数据图像化那么简单。它可以成像，但又不仅仅是成像，所以不能像数码相机那样随意构图，也不能产出光影效果俱佳的大片。它可以成像，但又不仅限于成像，它可以分辨叶片上肉眼不可见的差异，是测量植物光合生理的精密的科研工具，需要严谨对待。
• Nature Communications：厌氧呼吸产生的弱酸会抑制光合作用和有氧呼吸
该研究阐释了光合生物中无氧发酵影响光合作用和呼吸作用的新机制，对于探索光合作用、有氧呼吸和无氧呼吸之间的化学偶联，理解光合生物基本生理过程及优化植物生长和固碳能力具有重要意义。
• 叶绿素荧光成像系统IMAGING-PAM最新文献应用速递
其他
• 直播回顾│bet356体育娱乐官网网站云课堂(2023年8月第1讲与第2讲)
本文应用了一种新的评估方法，该方法基于非侵入性原位技术，结合了创新的呼吸测量系统、荧光测量和照片分析，以评估P. carnosa在环境波动下的代谢反应和能量学。
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