利用PlantScreen動態(tài)表型成像研究大麥種群水分虧缺響應和恢復

大麥(Hordeum vulgare)作為栽培的第四大禾谷類作物，但這種作物的水分脅迫耐受和恢復能力仍然不是很清楚。

現(xiàn)在的植物表型平臺可以通過無損傳感器，按照時間序列自動、快速地測量一系列與脅迫相關的表型特征。到目前為止，通過室內(nèi)植物表型平臺的表型分析方法常常是基于對單株樣品的生長分析。而在大田里，植物生長會形成一個冠層，但同時由于季節(jié)性限制，大田表型分析在一年里僅能進行有限的幾次實驗，不可能像室內(nèi)表型平臺這樣持續(xù)不斷的實驗。有沒有一種方法可以結(jié)合兩者的優(yōu)勢呢？

捷克Palacký大學的科學家提出了一種可重復的室內(nèi)表型分析方法，用于研究大麥種群的水分脅迫狀況和復水過程。這一方法的培養(yǎng)環(huán)境控制和表型測量主要都是通過PlantScreen植物表型成像分析系統(tǒng)完成的。

基本實驗體系如下：

• 材料準備

在濾紙上萌發(fā)大麥種子。選取胚根大小相近的幼苗移入標準PlantScreen測量托盤中。

• 圖像獲取

將托盤移入PlantScreen表型系統(tǒng)中，通過RGB彩色成像單元和FluorCam葉綠素熒光成像單元進行自動形態(tài)學測量和葉綠素熒光成像測量。測量過程中PlantScreen模擬溫度光照的晝夜交替培養(yǎng)環(huán)境，同時分別進行正常澆水和缺水-復水的澆灌管理。

• 數(shù)據(jù)分析

PlantScreen表型系統(tǒng)軟件可提供經(jīng)過計算和初步分析的形態(tài)學和葉綠素熒光參數(shù)。之后研究者又通過自行開發(fā)的分析軟件對形態(tài)學數(shù)據(jù)進行了分析。

Palacký大學的PlantScreen植物表型成像分析系統(tǒng)

他們應用這一方法測量了多個不同干旱脅迫敏感性的轉(zhuǎn)基因大麥品系，從而區(qū)分不同敏感基因型的抗性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)冠層高度可以作為一個敏感性狀真實反映其他形態(tài)、光合生理和代謝指標。研究者相信這一方法能夠促進作物水分脅迫耐受和恢復能力的研究與理解。

大麥水分脅迫與復水處理過程中形態(tài)和葉綠素熒光參數(shù)變化

參考文獻：

Marchetti CF, et al. 2019. A Novel Image-Based Screening Method to Study Water-Deficit Response and Recovery of Barley Populations Using Canopy Dynamics Phenotyping and Simple Metabolite Profiling. Frontiers in Plant Science 10:1252