棉花表型技术研究进展

棉花是重要的纺织原料,表型技术的应用对棉花智慧栽培管理和数字化育种具有重要意义。随着农业监测传感器及表型平台的发展,棉花表型技术研究进入重要阶段。概述了棉花的表型构成和主要表型指标;从图像类表型平台、点云类表型平台2个方面综述了棉花表型获取相关传感器及高通量系统平台的发展现状,总结其适用场景、通量、效率及精度;详细综述了棉花多源表型数据处理技术体系,包括图像、三维建模、机器学习、深度学习以及表型大数据建模等技术方法;总结讨论了当前表型技术在棉花精准栽培管理和数字育种方面的应用进展;展望了棉花表型技术的未来发展趋势。     

基于Android的作物表型性状数据采集系统研究

为提高农业试验表型性状数据采集效率,充分调研了不同农作物、不同试验类型数据采集过程,设计开发了通用型作物表型性状数据采集系统(移动端APP)。移动端APP基于C/S结构开发,以Android Studio为开发平台,采用JSON数据格式,通过Android技术实现Web api与服务器之间的通信。移动端APP主要功能包括模板选择、扫码定位、手动录入、数据录入、数据上传和指标字典6个模块,功能设计灵活,数据录入迅捷,操作简单,易于推广。以玉米试验为例,结合作物表型性状管理系统,介绍了移动端APP的具体应用。移动端APP的开发与应用,改变了手工记录的传统数据采集方式,省去了数据二次录入过程,提高数据获取效率70%以上。     

植物根系分泌物研究进展

综述了根系分泌物的种类,讨论了根系分泌物对根际有机体的作用机制,及其相关的收集、鉴定方法,并指出了该领域尚未解决的问题及今后的研究方向。     

基于无人机遥感的作物表型参数获取和应用研究进展

作物表型参数是由基因和环境因素决定或影响的作物生理、生化特征和性状。通过获取不同环境、不同生长时期的作物表型信息,可直观了解作物生长状况,以及时调整栽培管理措施,保障作物高效生产。无人机搭载RGB相机、光谱相机、激光雷达等传感器,可充分发挥灵活性好、获取数据效率高、成本相对较低等优势,实现作物表型参数信息的高效获取,同时,快速发展的图像处理和识别分类技术又为无人机遥感获取的作物表型参数信息提供了有效的处理和分析方法,从而使得作物监测更加便捷、高效。本文总结了无人机遥感获取作物表型参数信息的流程与方法,概括了基于无人机遥感开展作物株高、冠层覆盖度、叶面积指数、水分胁迫、生物量、产量等表型参数研究的现状,并对无人机遥感技术在作物表型参数信息解析方面的应用前景进行了展望,以期为充分发挥该技术在农业生产中的作用提供参考。     

作物根系表型鉴定评价方法的现状与展望

根系是作物固定植株并吸收土壤水分和养分的主要器官,其表型特征直接影响作物的生产力和适应性。优化根系表型被认为是实现第二次“绿色革命”的重要途径之一。然而,根系的隐匿性、复杂性和可塑性极大地制约着根系表型鉴定效率,导致根系优化进程远远滞后于地上部器官。随着光谱成像、机器学习和三维重建等新技术的快速发展,根系表型鉴定方法逐渐由传统取样观测向原位、无损、自动化检测转变,评价依据由二维形态指标向立体构型参数拓展,促进了根系表型鉴定效率大幅提升,根系表型数据快速增长。与此同时,海量数据也带来了信息冗余及利用率低等问题,对根系表型研究提出了规范化和共享化的时代新要求。本文概述了现行主要根系表型鉴定方法的原理和技术要点,从精准度、通量和成本等方面对不同方法进行系统比较,并从使用许可、运行平台和分析方式等方面对常用根系表型量化软件进行归纳总结;进一步提出今后重点研究方向,即开发高效的田间根系表型鉴定方法,建立根系可塑性鉴定评价技术体系,加强根系解剖结构的鉴定和利用,强化分子检测技术在根系表型鉴定中的应用,推进根系表型鉴定技术规范化和数据信息共享化,以期为合理选用和改进作物根系表型鉴定评价方法提供参考,促进作物根系改良。     

作物根系性状的遗传学研究进展

介绍了作物根系性状的遗传学特性和遗传潜力,综述了根系性状数量遗传分析及遗传改良的研究现状。在此基础上,提出了作物根系性状遗传学研究主要方向。     

作物根系结构对干旱胁迫的适应性研究进展

干旱是影响植物生长和作物产量的重要环境因素,全球性的气候变化更加剧了干旱胁迫对作物生产和粮食产量的影响。根系是植株吸收水分的主要器官,它能够调节自身生长发育和对水分的吸收和运输从而对干旱胁迫产生适应性,因而根系在作物适应干旱缺水环境中发挥重要作用。从根系构型和根的解剖结构两方面总结了作物根系形态结构对干旱胁迫的适应性研究进展,并分析了目前根系结构研究方法的现状,指出通过研究方法和技术手段的进步和创新,实现根系表型特征全面、快速和精准鉴定将是未来的发展趋势,这将为抗旱节水作物品种的筛选和评价提供理论指导。     

不同棉花基因型根系表型差异分析

根系是植物吸收水分和养分的主要器官,对根系表型进行分析,不仅有助于提高资源的利用效率,而且可以加速水分和养分高效吸收利用型种质的创新及新品种选育.本试验采用室内纸培法对88个不同基因型棉花种质进行培养,获得根系发育完全的幼苗,用Epson扫描仪投射扫描获得根系照片,然后利用Image J和WinRhizo软件得到了根系...     

水稻表层根系性状无损测量技术研究

水稻根系性状和产量之间存在着联系,通过根系育种来改良水稻品种成为未来研究的趋势之一。为研究水稻根系相关性状,设计了一种可以动态无损测量水稻表层根系的方法。将水稻植株种植于透明PMMA管中,利用可见光成像并结合图像处理技术,计算获取27个水稻表层根系性状。结果表明,水稻表层根系32~42 d生长速率达到最大,随后生长减缓或者死亡;质心位置在22~54 d下移较快,随后变化较小;表层根系与地上部分面积之比同产量之间存在类似于正态分布的关系,比例在0.45至0.65之间时产量较高;表层根系从上至下覆盖率递减,但不同品种水稻表层根系分布不同,最上方区域的表层根系覆盖率从最大45%到最小25%。该结果对水稻根系性状无损测量进行了初步探索,并对深入了解水稻根系结构和功能,以及推动植物表型组学的发展具有一定作用。     

基于可见光图像的玉米植株表型检测研究进展

植株表型性状是遗传育种和农业生产中普遍关心的数据,传统表型观测已成为限制育种效率和管理生长的主要因素。基于可见光图像的植株表型检测具有成本低、效率高、易推广等优点,不但可以原位、实时和连续获取植物生长图像,而且能够解析出植物结构、形态、颜色和纹理等多种表型参数。从玉米群体、单株和器官尺度上论述了基于可见光图像的玉米植物表型检测方法和技术,重点介绍了玉米根、叶、穗部等主要器官的高通量表型检测进展,并分析了基于可见光图像进行植物表型检测存在的问题和发展趋势,以期为制定作物表型检测技术方案和实施规程,及系统开展植物表型组学研究提供参考。     

表型组学研究进展及其在作物研究中的应用

表型组学是指在基因组水平上系统地研究某一生物或细胞在不同环境条件下所有表型的学科。随着植物表型获取技术和设备的不断完善,以及基因组学、蛋白组学、代谢组学、生物信息学和大数据计算技术的快速发展,高通量表型组学分析在种质资源鉴定、遗传图谱绘制、功能基因挖掘等方面发挥越来越大的作用。高通量表型组学研究正成为突破未来作物学研究和应用的关键领域,为作物遗传育种、栽培管理提供精准、高效的决策支持。因此,充分挖掘多组学信息,加快高通量表型研究对全面了解农作物基因型、表型和环境之间的关系,发现和揭示重要农艺性状调控基因和作为机制,促进作物功能基因组及作物遗传改良研究具有非常重要的意义。概述了表型组学的发展历程,并对当前表型组学主要研究平台和成像系统,及其在作物根系结构、冠层结构、生物和非生物胁迫研究中的应用进行了系统论述,旨在为农作物表型高通量获取和解析提供方法借鉴,加速表型组学研究方法在作物育种中的应用。     

小麦高质量SNP对产量及根系表型的潜在影响分析与在线数据库的构建

根据413份小麦苗期根系转录组测序数据,从中筛选得到45 898个高质量SNP,结合多年田间产量与实验室根系的群体表型,通过显著性差异分析,鉴定到123个SNP对千粒质量存在潜在影响,299个SNP对穗粒数存在潜在影响,1 660个SNP对有效分蘖数存在潜在影响,51个SNP对根表面积存在潜在影响,121个SNP对根体积存在潜在影响,97个SNP对根鲜质量存在潜在影响,并搭建小麦SNPs在线数据库 （TS-WheatDB）,为小麦分子标记选择以及分子标记辅助育种提供参考。该数据库主要包含小麦SNP的位置信息、群体分布、变异类型以及对产量、根系表型影响情况,并提供查询和下载功能。     

植物根系研究进展

根系是植物吸收水分、养分的重要器官。根系的生长发育以及活力直接影响着植物体地上部的生长发育、营养状况。本文从根系构型研究、生理生化、细胞学以及分子生物学等四个方面着手,总结、分析了根系研究的最新进展,并对以后根系的研究重点内容进行了展望,旨在为植物根系研究和作物遗传育种提供参考。     

植物表型可塑性对环境因子的响应研究进展

植物的表型可塑性是同一基因型受不同环境的影响而产生的不同表型特征,是性状对异质环境的权衡,是植物对环境的一种适应与表达。通过系统梳理了植物表型可塑性研究发展的基本脉络,聚焦了气候、地理以及生物环境对可塑性的影响及其响应机制;总结了在全球气候变化的背景下,今后植物表型可塑性研究的几个重要方向。认为国内表型可塑性的研究还需要进一步深入,尤其是多因子对植物可塑性影响的过程与机制需要加强。     

植物根系形态建成研究进展

根系的形态建成对植物生长发育的好坏发挥着十分重要的作用.本文概述了植物侧根形成和生长过程中侧根原基的起始、形成、生长点的活化和侧根的伸长过程,分析了根毛形成和生长过程中根毛细胞命运的特异化、根毛的初始化和伸长的过程及其相关基因的作用.     

植物根系的化学信号及其遗传改良

综述了植物根系在不同条件下产生的化学信号及其特点。植物根系的化学信号与地上部植株的生长、作物产量、品质和抗性有着密切关系。根系产生的化学信号受环境条件和植物本身的基因型的双重影响。因此,研究根系化学信号的规律可以为作物遗传改良提供新的思路和途径。     

植物根系分泌物研究进展

所有根系分泌物都对植物具有营养调合作用,其中,对植物营养调节作用最为突出的为专一性分泌物.根系分泌物的化感作用在一定程度上起到遏制杂草丛生的作用.根系分泌物中大量自毒成分的集聚可能导致连作障碍的发生.同时,因根系分泌物的原因,致使非根际微生物的数量与根际微生物相比相差甚远,从而在一定程度上影响植物的正常生长.以根系分泌物的分类为切入点,探讨了根系分泌物的研究方法,从植物生长、矿物质、自然环境、重金属4个方面论述了影响根系分泌物产生的因素,最后对根系分泌物在农业和环境中的应用进行了探讨,以期对根系分泌物的研究提供一定的参考和借鉴.     

促进烟草根系发育研究进展

根系是烟株吸收水分和养分的重要器官,根系的生长发育以及活力直接影响着烟株地上部的生长发育、营养状况与烟叶品质。从烟草根系的组成、生理功能、影响根系生长发育的因素以及促根措施4个方面入手,总结了烟草根系研究的最新进展,并对今后的研究提出了展望,旨在为烤烟根系研究和优质烟叶生产提供参考。     

植物根系分泌蛋白研究进展

植物约有20%的合成物在生长过程中是以根分泌物的形式通过根系向生长基质中进行释放。除有机酸、可溶性糖等低分子量的可溶性有机物外,还有大量的蛋白质、酶类等根系分泌蛋白。植物分泌蛋白质组学(Secretomics)尤其是植物根系分泌蛋白质组学近年来受到广泛的关注。笔者就近年来植物根系分泌蛋白的分泌机制、研究技术进行了综述。