应用案例

利用数码相机对紫玉米各器官花青素含量的表型分析


发布时间:

2024-05-31

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花青素是宝贵的工业原料。紫玉米富含花青素,不同器官的花青素含量差异很大。寻找一种快速且无损的方法来测定紫玉米中的花青素含量至关重要。为此,进行了一个包含十个紫玉米杂交品种的田间试验,使用数码相机采集植物图像,并测定不同器官类型的花青素含量。提取图像中红(R)、绿(G)和蓝(B)的平均值,并将从RGB运算中得出的颜色指数应用于花青素含量估算模型的建立。结果表明,特定颜色指数因紫玉米器官类型不同而变化,即谷粒为ACCR,玉米芯为BRT,苞叶为ACCB,茎为R,叶鞘为ACCB,叶片为BRT。建立了颜色指数与不同器官花青素含量之间关系的线性模型,R²范围在0.64到0.94之间。通过2:1的样本量验证线性模型预测精度,NRMSE值在谷粒为11.68%,玉米芯为13.66%,苞叶为8.90%,茎为27.20%,叶鞘为7.90%,叶片为15.83%,均小于30%,表明模型的准确性和稳定性是可信且可靠的。总之,本研究提供了一种快速、无损预测紫玉米富含花青素器官的新方法。

 

图1 数字图像采集和标准化过程。(A) X-Rite ColorChecker经典色卡的照片。(B) 实验中使用的相机。(C) 样本图像采集。(D) 在ColorChecker Camera Calibration中创建DNG格式文件。(E) 在Lightroom中进行图像校准。(F) 颜色校准前的图像。(G) 颜色校准后的图像。

 

图2 不同器官中花青素含量与颜色指数相关性的可视化热图。

 

图3 拟合花青素含量与颜色指数之间的关系。图中的字母表示谷粒 (A);玉米芯 (B);苞叶 (C);茎 (D);叶鞘 (E) 和叶片 (F)。

 

图4 验证紫玉米不同器官花青素含量的预测模型;(a–f) 分别是谷粒、玉米芯、苞叶、叶片、茎和叶鞘花青素含量预测模型的测试。

 

来 源

Wang Z, Liu Y, Wang K, et al. Phenotyping the Anthocyanin Content of Various Organs in Purple Corn Using a Digital Camera[J]. Agriculture, 2024, 14(5): 744.

https://doi.org/10.3390/agriculture14050744

 

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