根系结构在植物生长和生产力中起着重要作用，是植物育种过程中的重要考虑因素。根系表型分析为植物育种家开发耐旱性更强、根系生物量更大、养分利用效率更高的品种提供了关键信息。在自然环境中分型根系对于理解土壤环境对根系基因型表达的影响非常重要。然而，由于土壤的不透明性质，对根系进行原位无损测量是有难度的。在自然土壤中测量根系需要很大的劳动力，通常需要挖掘根系并冲洗掉土壤才能获得测量结果。

　　本研究的目标是设计和测试一种野外规模的移动式低场磁共振成像(LF-MRI)系统，它可以产生可操作的根系表型数据。本研究使用LF-MRI在两种土壤类型的47 mT下测量，展示了这种根系可视化和量化的新技术。LF-MRI重453 kg，高90 cm，直径28 cm，成像视野28 cm×28 cm。该装置在Belk粘土和Weswood淤泥壤土中进行测试，生成了二维和三维图像数据集。二维图像数据的采集时间为每幅图像16.5 min，图像分辨率为每像素2.2 mm。3-D数据的采集时间为每幅图像13 h，2×2.2×2.2 mm体素分辨率。低场磁共振成像在中高粘土中的根系可视化方面效果良好，然而由于获取三维图像的扫描时间过长，该平台的广泛应用受到阻碍。未来可以通过增加场强来提高信噪比，缩短扫描时间，从而可以实现根系表型系统的广泛应用。

　　图1 低场磁共振成像(LF-MRI)子系统：(a)X, Y和Z梯度放大器，(b)射频放大器。

　　图2 高粱根系的二维投影。这幅图像的平面内分辨率为2.2 mm，每张图像大约需要16 min完成。(a) Weswood样本#4，(b) Weswood样本# 6，(c)Belk样本#8，(d) Belk样本#10。

　　图3来自于低场磁共振成像(LF - MRI) 3d图像集的侧视图(a)和俯视图(b)。

　　图4 使用 NMRooting 程序对根部磁共振成像 (MRI) 进行分割。(a) 3-D数据集的原始图像投影，(b)程序尝试分离并映射每个根，不同颜色代表不同的节点根。

　　来源：Bagnall G. C., Altobelli S. A., Conradi M. S., et al. Design and demonstration of a low‐field magnetic resonance imaging rhizotron for in‐field imaging of energy sorghum roots. The Plant Phenome Journal. 2022;5(1): e20038.

　　编辑：张玉