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2024年1-3月推送的代表性文章，以供大家参阅。
高光谱
本研究旨在开发一种快速的非接触式COD指数在线监测方法，用于监测工业废水处理反应器的净化效果。首先，利用相关系数分析了废水高光谱数据的数据特征。根据数据的特点，结合实验比较，选择了最佳的降维方法。然后，利用几种回归模型，根据提取的特征谱和标准COD值建立不同的定量回归模型。经过分析，选择了最佳回归模型，并在本研究建立的测试系统中进行了稳定性测试。最后，建立了稳定的COD指标测试模型，为废水COD指标的快速测试提供了思路。
温室园艺可以全年提供新鲜、健康、高质量的产品，为了以具成本效益和资源效益的方式种植温室作物，获得室内外气候和作物生理特性的准确数据至关重要。目前气候传感器已在温室系统中广泛应用，但直接测量作物生长和生理状态的传感器技术仍处于起步阶段。作物同化物和养分浓度的测量需进行破坏性采样和化学分析，这一过程繁琐、昂贵且费时。本研究旨在开发一种基于成像反射光谱的非侵入性工具，用于监测温室种植作物的生长状况。
植物根系研究
最近，中科院沈阳应用生态所汪思龙研究员团队报道了以杉木幼树为实验材料，围绕（1）土壤pH增大对杉木细根功能属性的影响，（2）杉木地上和地下功能属性对施钙处理是否存在协同响应，（3）施钙处理下杉木的资源利用策略是否会由保守型资源利用策略转向获取型资源利用策略，开展了2个酸度土壤和3个钙添加处理的盆栽试验，借助叶质量占比、茎质量占比、根质量占比、叶氮含量、叶磷含量、叶碳含量、叶钙含量、比叶面积、总叶面积、净光合速率、比根长、比根面积、根组织密度等，揭示了施钙处理下杉木地上和地下功能属性的转变规律。
最近，福建农林大学林学院荣俊冬等以国家二级保护野生植物福建柏(Fokienia hodginsii [Dunn] Henry et Thomas)一年生幼苗为实验材料，开展了4种养分环境和3种种植模式的交互盆栽试验(图1)，测定了根长、根表面积、根体积、平均根直径和根生物量等根系形态参数和细根直径、维管束直径、皮层厚度和导管直径等解剖结构参数，并计算了比根长、比表面积、觅食精度和灵敏度4个参数。
最近，中国科学院武汉植物园流域生态研究中心刘峰研究员团队报道了在中亚热带八大公山开展的常绿阔叶森林、落叶阔叶森林和常绿针叶林的叶凋落物和细根凋落物交互转移实验研究结果。
最近，福建师范大学地理科学学院程栋梁教授团队报道了59个亚热带木本植物的前四级细根的13个细根功能属性（包括皮层厚度、皮层厚度：根直径、皮层细胞层平均直径、皮层细胞层数量、根组织密度、根直径、根碳浓度、根氮浓度、根磷浓度、比根长、比根面积、中柱直径、中柱面积：根横截面积）在种内和种间的变化规律。
最近，南昌工程学院水利与生态工程学院廖迎春教授等，量化了6个亚热带杉木样地中杉木一级根的8个细根功能属性，并分析了功能属性分异与年平均降雨、土壤pH、土壤C:N比、土壤磷含量差异之间的相关关系。
植物表型/激光雷达
• 植物研究转型中的基因组学、表型组学和机器学习：进步与挑战
在Horticultural Plant Journal上发表的综述文章中，Mansoor S, Karunathilake E M B M, Tuan T T等深入探讨了基因组学、表型组学和机器学习在植物研究中的应用，以及这些技术如何帮助我们更好地理解植物基因与表型之间的复杂关系。文章指出，基因编辑技术的进步为创造新的等位基因和选择自然遗传变异提供了重要机会，这对于提高园艺作物的适应性和产量至关重要。随着气候变化导致的非生物和生物压力的增加，作物的遗传改良变得尤为重要。
哈佛大学的研究人员开发了一种新方法，利用无人机激光雷达（LiDAR）技术结合机器学习算法，成功检测了由昆虫行为引起的特定植被表型变化。这一突破性技术不仅为生态学家提供了一种高效的生物多样性监测工具，还有助于更好地理解和保护受昆虫影响的生态系统。
新观点/新技术
随着气候变化对全球食品安全构成的威胁日益加剧，开发创新策略以增强作物育种和确保农业韧性变得至关重要。近年来，人工智能（AI）和机器人技术正在彻底改变作物育种和植物科学，使得复杂生物机制和农艺性状的研究成为可能。然而，大数据的分析和内部错综复杂关系的解读仍然是揭示农艺性状形成背后复杂机制的挑战。本文将对植物表型测定中的机器人技术进行全面调查，重点介绍当前趋势和未来展望。
• Ampha Z40/P20花粉活力分析仪在葫芦科作物中的应用
葫芦科作物成功授粉的一个基本前提是存在大量有活力的花粉。然而，不同品系的花粉在活力和数量上可能存在显著差异。利用花粉活力分析仪Ampha Z40/P20葫芦科作物专用芯片，能够在一分钟内获得葫芦科作物的花粉活力和数量，适用于对大量品系进行快速、可靠的系统筛选，可有效提高葫芦科作物育种和种子生产的效率。
鉴于对父本进行直接评估既复杂又昂贵，本研究旨在寻找比父系异交率更容易评估的辅助性状，以改进蚕豆育种。本实验通过评估两种环境中（田间和室外盆栽实验）的18种基因型（14个近交系、4个F1杂交种）蚕豆的花粉产量、活花粉数量、花粉活力和自交率，研究确定了：1）这些性状在不同基因型中的变化；2）这些性状是否存在中亲本杂种优势；3）这些性状与父本异交率的相关性；4）花粉产量是否受取样花序位置的影响以及5）环境对花粉量和花粉活力的影响。
本文通过回顾番茄耐热性的筛选技术、热胁迫下的性状关联以及关键耐热性性状（形态、生理和代谢）的基因作用，对现有的热胁迫知识体系进行了补充；讨论了番茄耐热性性状遗传结构方面的最新进展，以及可用于加快番茄耐热性育种的新兴育种技术，以期为现有的作物耐热性研究提供新的思路。
• 微型浮游生物（Nanoplankton）：大西洋南部海域春季碳排放的主要载体
本研究为了解南大西洋大西洋区域春季浮游植物群落结构、生产力和生态动态提供了全面的理解。在生态理论和现有的浮游植物生理学和群落动态知识的背景下，解释了结果。
在Plant Physiology杂志近期录用的文章Ethylene inhibits photosynthesis via temporally distinct responses in tomato plants中，来自比利时鲁汶大学的Mohorović 等人巧妙地将生理分析和分子分析与时间序列结合起来，构建了乙烯介导的番茄叶片光合作用影响时间表。。
生物技术/育种技术
近日，先正达集团作物种质创新与分子育种全国重点实验室在知名期刊Plant Biotechnology Journal上发表了题为“Editing the nuclear localization signals of E1 and E1Lb enables the production of tropical soybean in temperate growing regions”的研究论文，该研究在亚热带大豆品种中对生育期基因E1及其同源基因E1Lb进行基因编辑，创制了一系列新种质，缩短了开花时间和成熟时间，并确定了它们适合栽培的纬度区。
• 中国农业大学徐明良团队报道ZmCPK39调控玉米株高的新机制
玉米是一种重要的粮食、饲料和工业原料等兼用作物。在过去的数十年里，玉米产量的大幅提升得益于种植密度的增加。株高是影响耐密植性和抗倒伏性的重要农艺性状。然而，控制玉米株高的调控因子及其潜在的分子机制仍未得到充分研究。近日，中国农业大学徐明良团队发表了题为“The maize ZmCPK39-ZmKnox2 module regulates plant height”的研究论文，报道了控制玉米株高的分子调控模块，为培育矮杆/半矮杆玉米品种提供了新的重要基因资源。
• Science：中国农科院作科所童红宁团队破译“复粒稻”多粒簇生之谜
2024年3月8日，由中国农业科学院作物科学研究所童红宁研究员领衔的研究团队在Science发表了题为Enhancing rice panicle branching and grain yield through tissue-specific brassinosteroid inhibition的研究论文，破译了复粒稻多粒簇生形成的机制，发现了控制簇生形成的基因编码植物激素油菜素甾醇（BR）的代谢基因。解析了激素信号通路如何以精确的时空方式（即细胞和组织特异性信号传导）作用以提高水稻的籽粒数。
• 通过基因编辑实现感病基因MKP1的靶向突变可增强小麦对条锈病和白粉病抗性
近日，西南大学植物保护学院作物真菌病害成灾机制与可持续控制团队在Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“CRISPR-targeted mutagenesis of mitogen-activated protein kinase phosphatase 1 improves both immunity and yield in wheat”的研究论文。在这项研究中，研究团队从小麦中克隆并表征了MKP1并证实了它们对小麦条锈病和白粉病的抗性。
• 中棉所李付广研究员团队揭示棉花耐受重金属镉的分子调控机制
近日，中国农业科学院棉花研究所李付广研究员团队在Plant Biotechnology Journal上发表了以”GhRCD1 promotes cotton tolerance to cadmium by regulating the GhbHLH12-GhMYB44-GhHMA1 transcriptional cascade”为题的文章。揭示了氧化胁迫调控蛋白GhRCD1通过调控GhbHLH12-GhMYB44-GhHMA1转录级联通路响应镉胁迫的分子机制，为培育耐镉棉花新品种和通过植物修复手段降低镉污染提供了新思路。
• Nature Genetics：历时十年！中国农大在玉米抗病研究中取得重大突破
2024年1月18日，中国农业大学徐明良教授团队在《Nature Genetics》期刊（IF=37）在线发表一篇题为“The ZmWAKL-ZmWIK-ZmBLK1-ZmRBOH4 module provides quantitative resistance to gray leaf spot in maize”的研究论文。该研究历时十余载，全面阐述了GLS定量抗病性（QDR）基因克隆、信号转导通路到防御反应的复杂抗病分子机制。
• 低脱靶高效率：高彩霞研究组利用环状RNA开发基于Cas12a的引导编辑器
2024年1月10日，中国科学院遗传与发育研究所高彩霞团队在Nature Biotechnology期刊发表了题为"Prime editing using CRISPR-Cas12a and circular RNAs in human cells"的研究论文。该研究首次利用环状RNA开发了基于Cas12a切口酶的新型引导编辑器CPE，CPE摆脱了引导编辑器对于Cas9蛋白的依赖，在人类细胞T-rich基因组区域具有精准、高效编辑效率，并可以实现多个基因靶点同时进行编辑。
• IF=32.10，朱健康院士团队开发全新体内高效基因编辑器Cas-SF01
该研究通过合理的设计和蛋白质工程对Cas12i3 进行优化，开发出一种健壮的Cas12i3 变体Cas-SF01，Cas-SF01 在哺乳动物细胞、小鼠和植物中表现出高效基因编辑效率。此外，还开发了Cas-SF01 的高保真版本Cas-SF01HiFi，具有改良的编辑特异性。
研究团队建立了丹参原生质体再生系统，实现CRISPR/Cas9 介导的无转基因的基因编辑。并选择7个调节代谢途径的转录因子作为靶标基因，成功实现了基因编辑。
植物生理生态研究
• 科学家借助Hexagon-Imaging-PAM和Dual-PAM-100揭秘植物如何在波动光下保护细胞色素b6f复合体
在自然界中，植物必须适应不断变化的光照条件，以最大化光能的利用并减少过量光照造成的潜在损害。最近，一项由慕尼黑大学的研究人员领导的研究发现了一个新的机制，该机制通过PGR5抑制子筛选揭示了植物如何保护光合电子传递链中的细胞色素b6f复合体免受损害。这一发现不仅为我们理解植物如何适应光照波动提供了新的视角，也为未来的作物改良提供了潜在的遗传目标。
• 植物如何在不同光照环境下调节光合作用？最新研究揭示其调节机制
在自然界中，植物面临着不断变化的光照环境。从日出到日落，光线的强度和光质都在不断波动，这对植物的光合作用提出了巨大的挑战。近期，一项发表在Plant, Cell & Environment上的研究为我们揭示了植物如何在不同光照强度下调节其光合作用，以保持生长和生产力的奥秘。研究中，德国和捷克联合研究团队深入探讨了植物在面对光线波动时，其光合作用调节过程的动态变化。这项研究不仅增进了我们对植物生理机制的理解，也为未来作物改良和农业生产提供了新的视角。
本文是bet356体育娱乐官网网站科技资深技术工程师在德国WALZ光合作用测量设备服务月暨新产品首发全国巡回讲座时报告的全部内容，如果各位老师有PAM使用的问题，可以与bet356体育娱乐官网网站科技保持联系。bet356体育娱乐官网网站科技为广大客户提供从氧气释放到二氧化碳同化，测量整个光合作用的完整解决方案。
2024年2月1日，New Phytologist在线刊发瑞士联邦森林、雪与景观研究所Haoyu Diao等人标题为Uncoupling of stomatal conductance and photosynthesis at high temperatures: mechanistic insights from online stable isotope techniques的研究文章。该研究对四种常见的欧洲树种进行了叶片气体交换和在线同位素鉴别的综合测量，叶片温度范围为 5-40°C，同时保持恒定的叶-大气水汽压差(0.8 kPa)，而不受到土壤水分的限制。
• Plant Cell：SlEXP1和SlCEL2协同作用于果实软化，为耐贮运果实选育提供新策略
本研究发现了扩张蛋白编码基因SlExp1和内切葡聚糖酶编码基因SlCel2对番茄果实的软化和细胞壁的降解具有协同作用。
其他
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