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Affordable phenomics：扩大植物育种中提高遗传增益的途径

发布时间：

2025-10-13

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快速、准确地评估大型育种群体对于识别和评估多种性状的遗传变异（包括产量、质量、抗性和气候适应力）至关重要。尽管先进的分子工具（包括标记辅助选择、基因组选择和基因编辑）正在被用来加速育种计划中的遗传增益，但由于与性状相关的多基因和环境相互作用，仍然需要传统的表型分型。然而，大规模的传统表型分型需要大量资源，并且通常是主观的、耗时的、劳动密集型的且昂贵的。为了消除表型瓶颈，需要开发高效、可靠的复杂性状测量系统。通过结合来源于多个传感器的数据，可以研究基因型与环境（G×E）之间的相互作用，并用于提高遗传增益和植物育种计划效率。然而，实现这一愿景所需的硬件和传感器对于植物育种计划来说往往成本过高，而辅助数据的管理成本可能会造成进一步的障碍。

鉴于植物育种项目中与表型分析相关的高成本，作者概述了现有的可负担的表型组学硬件、传感器、软件和平台，以及降低成本方面面临的挑战（例如：①在无人机图像捕捉中，地面控制点和校准面板对于收集精确数据至关重要。②管理来自不同传感器的大量异构数据极具挑战性，需要标准化的格式和强大的数据处理和分析系统），并提供了一组关于无人机成像的案例研究。作者认为，具有独立能量供应系统或信号传输机制的半永久传感器可以成为实时数据收集需求的可行替代方案。可行措施包括：①不断升级传感器（如相机）。对具有大空间和时间分辨率的表型数据捕获和分析至关重要。②手持工具（如手机）。集成了摄像头、GPS、指南针和光传感器，并可以通过外部硬件进行扩展，可以以较低的成本提供实时数据。③采用跨学科协作。使用开源硬件和软件降低成本和促进创新。此外，本文还讨论了发展中国家私企和国家农业研究系统中的可负担表型的发展前景，为加快采用经济实惠的表型技术和农业的可持续集约化做出贡献。

图1. 用于植物现象组学及其相关性状的传感器实例

图2. 市售高通量表型产品及其功能的定价范围

图3.通过分析100篇包含“可负担”生成的词云显示的关键字是找到的前100个最常用的术语（上）；在析的所有论文中出现频率高于平均值的术语（中）；来自被分析论文的作者所属国家（下）

来源

Hoyos-Villegas, V., Jackson, M., Vargas-Cedeño, M., Farmer, E. E., Hanneman, M., Mazis, A., Singh, K. D., Sangjan, W., McNair, M., Sankaran, S., Tirado Tolosa, S., Gore, M. A., & Rife, T. W. (2025). Affordable phenomics: expanding access to enhancing genetic gain in plant breeding. The Plant Phenome Journal, 8, e70034. https://doi.org/10.1002/ppj2.70034

编辑

JAYz

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