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基于数码相机的灰霉病病害发展表型分析研究进展

发布时间：

2025-04-24

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灰葡萄孢是一种重要的通用真菌植物病原体，会造成巨大的经济损失。传统的检测方法依赖于视觉评估来识别灰葡萄孢菌感染，这种方法容易出错、主观、劳动密集、难以量化，并且不适合人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 应用。新技术通常基于摄像头，通过远程和近端传感提供客观的数字数据。本文详细介绍了灰葡萄孢菌感染过程，并将其与传统和新型检测方法联系起来。评估了当前数字表型分析方法在检测、量化和分类疾病症状以进行疾病管理和抗性育种方面的有效性。最后，讨论了基于数码相机的表型分析的需求、前景和挑战。

图1 灰葡萄孢病害进展的四个阶段，并指出了常规检测方法和基于传感器的检测方法。（1）分生孢子附着并随后侵入宿主。该过程包括各种侵入方式；即 (i) 通过附着胞，(ii) 通过感染垫，以及 (iii) 利用气孔和伤口。（2）潜伏期，在此期间灰葡萄孢生长但宿主没有出现可见症状。（3）坏死营养期，在此期间病原体形成原发病变并进一步发展这些病变。此阶段的特征是萎黄和坏死。（4）孢子形成期，在此期间灰葡萄孢产生含有无性分生孢子的分生孢子梗。这些孢子通过径流水局部散布，并通过空气散布得更远，落在新的、通常是相邻的宿主表面上，并重新开始生命周期。可以应用几种传统和数字表型分析方法来检测和量化这四个阶段的疾病表达。并非所有方法都适用于每个阶段。

图2 对同一灰葡萄孢病灶使用不同类型的相机测量。番茄离体叶片 (Solanum lycopersicum Moneymaker) 接种四滴 10 μl 灰葡萄孢分生孢子溶液 (106 孢子/μl)，并在 48 HPI 下测量 (PlantExplorer PRO；PhenoVation，荷兰瓦赫宁根)。 (A) 红-绿-蓝 (RGB) 测量。(B) 叶绿素成像。此处，病灶在 Fv/Fm（植物光合作用性能指标）和叶绿素含量 (Chl) 图像上可见。这四个病灶的 Fv/Fm 和叶绿素含量低于叶片健康部分。(C) 热测量 [FLIR A655sc 长波红外 (LWIR) 热像仪]。灰色渐变表示温度梯度；较暗区域比亮区域更冷。 (D) 光谱测量（Specim FX10 线扫描高光谱相机，工作波长在 400 至 1000 nm 之间）。红色曲线是 B. cinerea 病变的光谱反射曲线；蓝色曲线是番茄叶片健康部分的光谱反射曲线。（E）可通过不同成像技术测量的电磁波谱部分。

来源

Groenenberg L, Duhamel M, Bai Y, Aarts MGM, Polder G, van der Lee TAJ. Advances in digital camera-based phenotyping of Botrytis disease development. Trends Plant Sci. 2025 Jan 23:S1360-1385(24)00310-8.

编辑

王春颖