田间条件下高通量植物结构特征描述符的连锁不平衡映射

田间条件下高通量植物结构特征描述符的连锁不平衡映射

本文利用基于田间高通量机器人平台PhenoBot 1.0,从一个大型关联映射面板上收集田间条件下整个冠层立体图像,然后进行冠层三维重建,植物表型资讯介绍如下:

 

植物结构性状是决定高粱(Sorghum bicolor (L) Moench)产量和生物量的重要因素。然而,其数据的收集费时、费力,特别是在数量遗传研究或育种计划中使用大量品系。

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图像派生的描述符

本文利用基于田间高通量机器人平台PhenoBot 1.0,从一个大型关联映射面板上收集田间条件下整个冠层立体图像,然后进行基于地块的冠层三维重建,并从中自动提取表型特征——基于地块的植物高度(PPH)、基于地块的植物宽度(PPW)、植物表面积(PSA)和凸包体积(CHV)。然后利用高粱系的一个小子集获得地面真值测量,以验证图像衍生描述符,并确定其生物学意义。结果显示,PPH与人工测量株高相关;PPW与SinAL相关,定义为叶长乘以其角度的正弦值;PSA与人工测量植物总表面积相关;CHV与旗叶高度和SinAL值相关;PPH关联图谱确定了包含已知株高基因的染色体区域,验证了自动特征提取过程的准确性。对于其他表型特征,在先前报道中控制高粱植株结构特征(如分蘖数、枝条紧实度、叶长、表面积和角度)基因组区域中已经发现了显著的标记物。

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人工测量性状

综上所述,本文采用的图像处理方法为高通量表型技术的发展提供了新的知识,同时为植物育种工作者提供了新的工具。

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图像描述符的真实性验证

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曼哈顿图

 

来源:

Breitzman M W., Bao Y, Tang L, et al. Linkage disequilibrium mapping of high-throughput image-derived descriptors of plant architecture traits under field conditions. Field Crops Research. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2019.107619.

 

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