用于作物表型获取和胁迫检测的光学成像源


发布时间:

2022-05-26

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  随着人口数量的迅速增长和环境资源的不断减少,农业生产朝向保障长期粮食安全的方向发展是十分必要的。相应地,作物需要具有高产量和胁迫耐受性等特性。传统的田间作物表型获取方法通常费时费力,比如获取冠层结构形态特征或者测量植物胁迫相关形状。快速有效的作物表型分析是任何大规模遗传研究的基础。可见光和热红外等光谱范围内的各类成像仪器能够高效地收集表型数据,可被用于作物复杂性状的定量研究和作物监测。与此同时,这些成像仪器也可用于作物表型高通量监测平台,以便更深入地研究作物的胁迫响应和产量影响因素。本文主要综述了用于获取作物表型的各类光学成像源的特点,介绍了相关技术在生物与非生物胁迫监测中的应用。

 

  其中,红外热成像可被用于获取作物叶片/冠层的温度。在室外阳光下进行红外热成像测量时,红外热成像仪的测量波长需要限制在长波窗口(约7.5 μm至14 μm),以免除太阳辐射的影响。在具体研究中,运用红外热成像检测的生物胁迫包括水胁迫、盐胁迫、温度胁迫等,非生物胁迫主要包括地上部分的病原体胁迫以及土传病害胁迫。可见和近红外光谱特别适合探测作物的生理生化特性,例如叶片叶绿素含量和各类植被胁迫。RGB数码相机记录了可见区域作物的空间数据,被广泛用作非侵入性式的表型分析和疾病筛查的主要工具。多光谱传感器通常提供可见光和红外光谱范围内(400-700 nm)的十个左右的离散波段的光谱信息,对地面和植物的特征较敏感,可用于量化植物病害的严重程度及其在植物冠层内的分布。与多光谱相比,高光谱成像具有更多的波段信息,因此提供了更高水平的光谱细节,是更好地表征植物表型特征的关键工具。

 

  来源:Waiphara P, Bourgenot C, Compton L J, et al. Optical Imaging Resources for Crop Phenotyping and Stress Detection[M]. Environmental Responses in Plants. Humana, New York, NY, 2022: 255-265.

  

  编辑:张金诺

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