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用于定量评价扁豆根腐病抗性的先进成像技术

用于定量评价扁豆根腐病抗性的先进成像技术

【概要描述】采用的基于图像的表型分析方法可以帮助植物育种家客观地量化ARR抗性并降低选择潜在基因型的主观性。

用于定量评价扁豆根腐病抗性的先进成像技术

【概要描述】采用的基于图像的表型分析方法可以帮助植物育种家客观地量化ARR抗性并降低选择潜在基因型的主观性。

  • 分类:行业动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2019-04-18 13:55
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丝囊菌根腐病(ARR)是一种土壤传播疾病,严重影响扁豆产量。抗病品种的开发是防治该病的关键策略之一。然而,对疾病严重程度的评估仅限于主观的视觉评价。

ARR严重程度,处理图像并删除背景以获得更好的可视化效果

本文研究利用基于图像的表型分析方法来评估温室(利用RGB和高光谱成像技术,从扁豆单株/LSP中提取351个基因型,从重组自交系/RIL中提取191个基因型)和田间(基于无人机系统的多光谱成像的173种RIL基因型)条件下扁豆基因型对根腐丝囊霉的抗性从扁豆茎/根中提取的RGB、多光谱和高光谱衍生特征与视觉评估之间存在中度到高度的相关性。通常,从RGB成像中提取的根特征与疾病的严重程度密切相关。弹性网络回归模型只有三个根特征,能够预测多个数据集之间和内部的疾病严重程度(R2 = 0.45-0.73, RMSE = 0.66-1.00)。所选特征可代表视觉疾病评分。

背景消除的RGB图像处理步骤

高光谱根图像处理和光谱预处理步骤

多光谱图像处理和数据分析的过程

此外,作者开发了12个与疾病评分显著相关的归一化差异光谱指数(NDSIs):2个用于扁豆茎段的NDSIs - 从波长1170,1160,1270和1280nm(0.12≤| r |≤0.24,P<0.05)计算和10个用于扁豆根段的NDSIs - 从波长范围630-670,700-840和1320-1530nm(0.10≤| r |≤0.50,P <0.05)计算。当模型在LSP样本上进行训练和测试时,根源性NDSIs在预测疾病得分方面更准确,R2为0.54 (RMSE = 0.86),而当LSP和RIL基因型分别用作训练和测试数据集时,R2为0.25(RMSE = 1.64)。重要的是,根据700、710、730和790nm的波长计算得出的NDSIs与疾病评分(0.35≤r≤0.50,p<0.0001)具有很强的正相关关系,这在使用植被指数与红边波长(归一化差异红色边缘,0.36 ≤ |r| ≤ 0.57, P < 0.0001)进行野外表型分析时得到了证实。采用的基于图像的表型分析方法可以帮助植物育种家客观地量化ARR抗性并降低选择潜在基因型的主观性

从根剖面提取的计算NDSIs的相关热图(A)GH_LSP数据和(B)GH_RIL数据的视觉评分

来源:Front. Plant Sci.Advanced Imaging for Quantitative Evaluation of Aphanomyces Root Rot Resistance in Lentil.Afef Marzougui, Yu Ma, Chongyuan Zhang, Rebecca J. McGee, Clarice J. Coyne, Dorrie Main and Sindhuja Sankaran.

https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00383

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