高粱基因型对高播种密度的响应各不相同，但解释这些差异的性状尚不清楚。在本研究中，基于三维成像的方法鉴定了导致高粱对高播种密度响应遗传变异的表型性状。培养了20种高粱基因型，其中一些基因型对密度的反应不同，并在第4-6周之间每周收集3d图像。从这些图像中提取了80个表型性状，其中包括33个结构性状和47个多光谱性状。利用这80个性状的基因型内均值，以及前人在13个常见基因型中测得的2个播密响应指标（生物量比（Biomass ratio，Br）和蒸腾比（Transpiration ratio，Tr））进行Spearman相关分析。17个性状和4个性状分别与Br和Tr呈极显著相关。这些性状中的大多数（主要是结构性状）强烈表明，在高播种密度下，更充分的截光，在低层冠层中有更多的叶面积，导致更大的Br，而更垂直排列的叶片有利于更大的Tr值，这与更高的水分利用效率有关。此外，主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）表明，对光合作用有贡献的性状可以用来估计Br。与叶角相关的性状组合也是Tr值遗传变异的良好指标。这些结果提供了一些高粱基因型在高播种密度下茁壮成长的策略的见解，并可作为培育抗密度品种的生物标志物。

 图1  左图：地块和小区；右图：小区内种植情况。

 图2  数据预处理的方案。以试验3中每个基因型的叶面积[mm2]分布箱线图为例，并进一步评估检测到的潜在异常值，例如圈出的异常值，以确定是否应从数据分析中删除。