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利用冠层动态表型和简单代谢物分析对大麦群体水分亏缺响应和恢复的研究

利用冠层动态表型和简单代谢物分析对大麦群体水分亏缺响应和恢复的研究

【概要描述】此方法可用于研究大麦等作物水分亏缺响应和恢复能力的机制。有很大的潜力可以被整合到育种计划中,用于快速筛选和识别不同个体或组合胁迫下的耐应力基因型,以及或识别和测试潜在的引物,以减轻不利的应激影响。

利用冠层动态表型和简单代谢物分析对大麦群体水分亏缺响应和恢复的研究

【概要描述】此方法可用于研究大麦等作物水分亏缺响应和恢复能力的机制。有很大的潜力可以被整合到育种计划中,用于快速筛选和识别不同个体或组合胁迫下的耐应力基因型,以及或识别和测试潜在的引物,以减轻不利的应激影响。

  • 分类:行业动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2019-12-06 14:06
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植物表型分析平台提供自动化、快速的性状评分,简化了在压力条件下更有竞争力的品种的选择。然而,室内表型分析方法通常是基于对盆栽植物生长的分析。我们提出了一种可重复的室内表型方法,用于筛选在水分胁迫条件下和随后再浇水后的青稞种群。

该方法是基于一个简单的读出数据使用RGB成像,预测冠层高度,作为一个有用的特征,以间接跟踪生长动力学和水分损失的大麦种群。共测定47个变量,包括15个性状和32个生化代谢物(形态参数、叶绿素荧光成像、应力相关代谢物定量;氨基酸和多胺,酶活性)用于验证该方法。该研究允许鉴定与水胁迫反应和恢复相关的代谢物。

在这项工作中,我们设计、优化和验证了一种基于非侵入性图像的方法来自动筛选大麦群体中潜在的水胁迫耐受基因型。利用对干旱胁迫敏感程度不同的转基因大麦株系验证了该方法的适用性,表明结合冠层高度和代谢物谱可以区分耐受性和敏感性基因型。

 

图1,在水分胁迫条件下生长的大麦(Hordeum vulgare)幼苗的无创表型鉴定方案

(A)在滤纸上发芽大麦种子,在标准化PlantScreen™测量盘中移栽50株类似胚根大小的幼苗。(B)托盘被转移到带有自动图像采集传输系统的XYZ PlantScreen™室。(C)采用MatLab R2015实现的内部软件例程分析冠层高度,使用Phyton version 3.6.5和R version 3.5.1进行多元统计分析。

图2,水分胁迫条件下与再浇水条件下大麦幼苗土壤水分和冠层高度的动态变化

(A)的基质含水量(%)变化有(W,连续线)和压力(D,不连续线)大麦幼苗(n = 50)从三个独立的托盘(大麦1,2,3)增长了13天在水分亏缺条件下(端点在16天),随后再浇水4天(与端点在天19)。灌溉制度包括:播种后初始的100%田间产量(FC)和随后的80%恒定产量(W变种),以及从第3天到第16天的灌溉中断(D变种)和后4天的再浇水。蓝色箭头表示浇水情况,红色箭头表示灌溉时刻的停止。(B)三次独立重复的D和W变异的投影冠层高度(以像素为单位)和侧视图图像的变化。星号表示Kruskal-Wallis检验后相对于对照变异的显著性水平。* P≤0.05。

因此,本文作者认为该方法可用于研究大麦等作物水分亏缺响应和恢复能力的机制,有很大的潜力可以被整合到育种计划中,用于快速筛选和识别不同个体或组合胁迫下的耐应力基因型,以及或识别和测试潜在的引物,以减轻不利的应激影响。

 

来源:Front Plant Sci. A Novel Image-Based Screening Method to Study Water-Deficit Response and Recovery of Barley Populations Using Canopy Dynamics Phenotyping and Simple Metabolite Profiling.Estelle Goulas,Pawel Krajewski,Glen Fox. 
https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01252

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