原位根系表型分析方法的最新进展


发布时间:

2022-08-07

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  根系能够帮助植物从土壤中吸收水分和养分。考虑到植物不能移动以寻求最佳环境条件,根系的健康生长对所有陆地植物的生存都非常重要。具有最佳根系的作物品种是提高农业生产力和可持续性的关键,对未来的粮食安全至关重要。根系可以通过改良和培育来有效地获取土壤资源,还可以通过减少对施肥和淡水的需求来减少对环境的不利影响。因此,改进和培育具有良好根系的作物栽培品种是必要的。然而,缺乏高通量的根系表型工具来就地表征根系性状,是根系改良育种的一个障碍。近年来,在根系的测量和分析方面取得了许多突破性进展。在此,我们描述了根系图像采集和分析技术的主要进展,并总结了每种方法的优点和缺点。还展望了根系表型方法的未来发展方向和趋势。本综述旨在帮助研究人员选择更合适的方法来改善根系。

 

  图1 不同2D根系表型方法的示意图。(A)气栽法,(B)气栽法,(C)水培法,(D)灯芯系统,(E)土壤基(由我们实验室提供)。

 

  图2不同3D根系表型方法的示意图。(A)X 射线计算机断层扫描,(B)磁共振成像(MRI),(C)探地雷达 (GPR),(D)电容 (EC),(E)电阻抗断层扫描(EIT),(F)中子层析成像(NT)。

 

  目前的综述集中在原位根表型工具的最新进展。下一个挑战是将这些表型平台应用于大规模定量遗传分析。这些挑战需要跨学科的努力,从数学到计算机科学到根部生物学,以及包括作物育种和农艺学在内的应用领域。根部生物学和根与土壤的相互作用,包括土壤微生物组,跨越了多个时空尺度和学科,极其复杂。因此,根部表型应该扩展到根际表型,定义为描述土壤中“植物遗传学表现”的根和根影响土壤。根际表型大大增加了发现与根系功能有关的新表型的机会,如根鞘性状及其与根毛的关系。移动的、易于建造的跨实验室可重复测试系统将成为未来根和根茎层表型研究的新领域。这些创新技术和平台正在共同推动下一代作物的选择,以应对现有的全球粮食安全挑战。

 

  来源:Li A, Zhu L, Xu W, et al. Recent advances in methods for in situ root phenotyping[J]. PeerJ, 2022, 10: e13638.  https://doi.org/10.7717/peerj.13638

 

  编辑:小王博士在努力

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