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一种新颖的室内田间不同环境下水稻干旱响应表型性状量化方法

发布时间:2018-04-24|点击:2876

近日华中农业大学作物表型组团队在《Frontiers in plant science》杂志上发文介绍了一种新颖、稳健、非破坏性的方法,可在室内或田间不同环境下动态量化作物干旱响应。

绿色面积比(GPAR)和3种形状描述符区分耐旱型水稻和敏感型水稻

 

首先,对不同生长点水稻单株的RGB图像进行分析,通过图像分析算法计算4个受干旱影响的特征。其中包括与绿色面积比(GPAR)和3种形状描述符(总植物面积/边界矩形面积比(TBR),周长面积比(PAR)和总植物面积/凸包面积比(TCR))。实验表明,这4个特征能够准确区分耐旱和干旱敏感的材料,并在不同时间(每天或每半小时)干旱实验条件下量化动态干旱反应。并且通过比较3种形状描述符发现PAR比其他2个形状描述符对卷叶性状具有更加灵敏和稳定的量化能力。此外,这些算法可扩展应用于大田水稻干旱、室内玉米干旱、以及不同表型平台草类干旱研究(英国国家植物表型组中心,Miscanthus)。

在每半个小时干旱实验条件下量化水稻动态干旱反应

 

该算法和性状扩展应用于大田水稻

 

该算法扩展应用于室内玉米


该算法扩展应用于不同表型平台草类干旱研究(英国国家植物表型组中心,Miscanthus


总的来说,这种基于图像的分析技术十分强大,弥补传统耐旱性状评估缺陷,用并不复杂的算法提供了一种不依赖于平台的量化干旱反应新方法,对未来水稻等作物抗旱研究和功能基因组学研究具有普遍的效用。

 

该工作得到了国家重点研究与发展计划(National key research and development program (2016YFD0100101-18))、国家自然科学基金(National Natural Science Foundation of China (31770397, 31701317))、湖北省自然科学基金(Hubei Provincial Natural Science Foundation of China (2017CFB208)),学校基础研究基金(Fundamental Research Funds for the Central Universities (2662015QC006, 2662017PY058))和英国基金((BB/J004464/1, BB/CAP1730/1 and BB/CSP1730/1))的资助。

 

来源:Lingfeng Duan, Jiwan Han, Zilong Guo, Haifu Tu, Peng Yang, Dong Zhang, Yuan Fan, Guoxing Chen, Lizhong Xiong, Mingqiu Dai, Kevin Williams, Fiona Corke, John H. Doonan and Wanneng Yang* (2018), Novel digital features discriminate between drought resistant and drought sensitive rice under controlled and field conditions, Front. Plant Sci. 9:492. doi: 10.3389/fpls.2018.00492