Источник методологии

Ланган, П.и др.Оценка стрессовой реакции и восстановления в ячмене (Hordeum vulgare L.): подход к фенотипированию на основе изображения.Методы растений20, 146 (2024).

Исследовательские подразделения

1. Дублинский университет, Ирландия

2. Амьенский университет, Франция

Ключевое оборудование

PlantScreenСистема профилирования растений с высоким потоком парниковых газов

PlantScreenВысокопроизводительная система профилирования растений в теплицеВсеобъемлющие, автоматизированные, высокопроизводительные научные исследования растенийФормальное решениеРешение，Возможность долгосрочного и неразрушающего мониторинга и анализа фенотипических характеристик культур, начиная от макрометарных растений и кончая пшеницей, кукурузой и другими культурами.

системаРаспространено вВедущие научно - исследовательские институты, университеты и сельскохозяйственные предприятия на всех континентах.какНидерландский центр экологического профилирования растений/Университет Вагенингена, Нидерланды(Примечание: Ссылки для тематических репортажей, то же самое ниже)Институт генетики растений и сельскохозяйственных культур Лейбница (Германия)ИПКХельсинкский университет Финляндии, Австралийский национальный университет、Институт биотехнологии Китайской академии сельскохозяйственных наук、Китайская рисовая фермаСельскохозяйственные школы и высшие научно - исследовательские институты,АDuPont Pioneer, Monsanto, BASF и другие сельскохозяйственные компанииА.

Предыстория исследования

В связи с изменением климата во многих районах увеличивается частота выпадения осадков, а затопление становится серьезным фактором, ограничивающим урожайность ячменя.Воздействие затопления на урожайность варьируется в зависимости от вида сельскохозяйственных культур, методов управления, генетического разнообразия и условий принуждения. Затопление может привести к нехватке кислорода в почве, что влияет на рост и развитие растений.ячменные культуры более чувствительны к давлению затопления.В предыдущих исследованиях методы обработки и продолжительность затопления были различными, что затрудняло сравнение результатов между различными исследованиями. Таким образом, это исследование направлено на определение оптимальной продолжительности и настроек моделирования давления затопления с помощью метода профилирования изображений для оценки толерантности ячменя к затоплению в контролируемых условиях.

Цель исследования

Основная цель настоящего исследования заключается в том, чтобыОпределение оптимальной схемы экспериментов по затоплениюЧтобы в условиях контроляОценка толерантности ячменя к наводнениям，В то же время влияние затопления на рост ячменя и зеленый цвет измеряется методом профилирования изображений.А.

Методы исследования

1. Экспериментальное проектирование

Эксперимент был разделен на две части: в Дублинском университете в Ирландии и Амьенском университете во Франции. Были отобраны четыре сорта ячменя, в том числе два коммерческих (RGT ПланетаиКонцертДва традиционных сорта (Гласневин №5иЗолотое обещаниеВ)). эксперимент1в Дублинском университете,Две разновидности (RGT ПланетаиГласневин №5Шесть различных комбинаций продолжительности принудительного затопления и времени восстановления, включая5Боже,10Небеса и14Небесное принуждение, и есть ли7День восстановления- Эксперимент.2во французском Амьенском университете,Эксперимент подтвержден.1Выбранные наилучшие варианты (14Небесное принуждение плюс7Дневное восстановление) повторяемости с добавлением двух сортов и количества образцов(Количество повторений от5Увеличение до10СТ).

2. Принудительное обращение

В триместре (т.е.Садокс 13Принуждение ячменя к затоплению путем удержания уровня воды над поверхностью почвы путем помещения цветочного горшка во внешний горшок с герметичным дренажным отверстием1В сантиметрах соответствует примерно120%Количество воды в поле. Водоотводные отверстия в цветочных горшках контрольной группы не герметичны и остаются примерно на60%Количество воды в поле. В эксперименте2В середине уровень воды держится около140%Содержание воды в поле, контрольная группа оставалась около100%Количество воды в поле.Различные виды водоподготовки проходятПлантScreen™Высокоточная автоматическая ирригационная система ежедневно08 ч. 30 м.Мониторинг и регулирование, система с целевым весом в качестве эталона для достижения количественного пополнения воды.

3. Анализ профилей изображений

использоватьPlantScreen™Платформа для получения изображений, ежедневно снимаемая сверху и сбокуRGBИзображения для количественной оценки физиологического воздействия затопления на рост и зеленость. С помощью программного обеспечения для анализа изображенийАнализатор PlantScreen™РасчетПлощадь поверхности (ПСАСумма разделённых пикселей бокового и вертикального обзора)Для оценки роста растений. Кроме того, в эксперименте2В середине также проводитсяФлуорКамДинамическая флуоресценция хлорофилла для оценки фотосинтетических свойств растенийА.

4. Корневая визуализация и деструктивный поверхностный анализ

В эксперименте1В конце каждой обработки корневая система вручную очищается и записывается длина корня и сухая масса. использоватькомпанией EPSONСканер иЭкспертор RhizoVisionПрограммное обеспечение получает корневые параметры, включая длину, объем, диаметр и площадь поверхности. В последний день визуализации измеряется длина, свежий и сухой вес верхних стеблей земли. эксперимент2В последний день изображения был измерен сухой вес верхней части земли.

Результаты исследований

1. Определение оптимальной программы принуждения

Экспериментальные результаты показали, что замедление роста растений становится более очевидным по мере увеличения времени принуждения к затоплению, и этот эффект сохраняется в восстановительный период. В эксперименте1В середине, только14Небесное принуждение (П5иП6Показывает значительные различия в фактическом сухом качестве между контрольной группой и группой затопления (рисунок)3правоЕиFВ)). В частности, включает7Максимальный срок восстановления (П6Изменения в сухом качестве наиболее заметны во время сбора урожая иПлощадь проекции через верхнюю часть землиПСА(Показывает верхнюю биомассу земли) Наиболее четко различает различия в переносимости между генотипами(Рисунок3левыйFТаким образом, был выбран оптимальный вариант обработки для последующих экспериментов.

2. Влияние затопления на биомассу ячменя и фотосинтез

В эксперименте2Четыре сорта ячменя значительно сократили биомассу под воздействием затопления, а сухая масса в группе затопления уменьшилась примерно по сравнению с контрольной группой73%до81%. Анализируя изображения,Наблюдается затопление растений.ПСАЗначительное снижение, указывающее на подавление роста(Рисунок4АВ)).

Флуоресцентные изображения хлорофилла показывают, что во время принуждения все сортаФв/ФмЗначения (максимальная фотохимическая эффективность) были снижены, но восстановились в период восстановления. В частностиЗолотое обещаниеРазновидности на протяжении всего эксперимента.Фв/ФмМинимальное снижение значения показывает его толерантность к давлению затопления(Рисунок4БВ)).

3. Анализ изменения зелени

Анализ зелености на изображении показал, что давление затопления приводит к изменению количества пикселей в определенных тонах. В частности, более глубокий зеленый оттенок (Оттенок 2、3и4) Становится менее выраженным в затопленных растениях, в то время как более мелкие зеленые тона (Оттенок 7、8、9и10Самый глубокий оттенок (Оттенок 1Увеличивается под давлением затопления. Эти изменения наиболее заметны в период принуждения и постепенного возвращения к нормальной жизни в период восстановления (диаграмма)5В)). Поэтому,Существуют значительные различия в составе и динамических изменениях зеленого цвета листьев под давлением затопления различных генотипов ячменя, которые могут использоваться в качестве быстрого и неповрежденного диагностического показателя устойчивости к затоплению.

Выводы

В этом исследовании с помощью метода поверхностного анализа изображений была определена оптимальная экспериментальная схема принуждения к затоплению (14Небесное принуждение плюс7Дневное восстановление), программа способна значительно различать различные сорта ячменя в ответ на давление затопления. Результаты исследования показывают, что давление затопления значительно снижает биомассу и фотосинтез ячменя, а адаптивность и устойчивость растений к давлению можно наблюдать с помощью зеленого анализа. Кроме того, в исследовании подчеркивается важность периода восстановления после принуждения, в том числе для наблюдения за восстановлением роста растений после принуждения.Благодаря высокопроизводительному профилированию изображений, это исследование предлагает новый, повторяющийся метод оценки ранней толерантности ячменя к затоплению, который помогает более точно количественно оценить маркеры, связанные с давлением затопления, такие как зеленый, зеленый,Фв/ФмиПСАА.

Beijing Yikotai предлагает полный спектр технических решений для фенотипов растений

üPlantScreenСистема профилирования парниковых растений

üПолное повышениеФлуорКамфлуоресцентное изображение хлорофилла/Технология многоспектральной флуоресцентной визуализации

üФеноТрон®Методы анализа поверхностных изображений растений в помещениях

üФлуорТрон ®Технология фотосинтетического профилирования растений

üКомпания PhenoPlot®Технология профилирования растений в Тэджоне

üИнтеллектуальная мобильная платформа

üЭкодрон®Технология поверхностного дистанционного зондирования с помощью беспилотных летательных аппаратов

üКомплексное решение для измерения фотосинтеза