学术中心
随着现代基因测序技术的进步，植物表型已成为作物改良计划的一个重要瓶颈。传统上，研究人员通过手工测量表型性状来帮助确定基因型-表型关系，但手工测量可能费时且昂贵。最近，自动化表型分析系统增加了测量的空间和时间密度，但大多数这些系统都非常昂贵，需要专门的专业知识。在本文中，我们开发并验证了一个低成本、可扩展、高通量的表型分析(High-throughput phenotyping，HTP)系统如图1，用于自动测量叶面积和绿度。
在一个关于非生物胁迫对蔓菁（Brassica rapa）影响的温室实验中，我们用一个花费约1000美元的系统，在一个多月的时间里，每小时收集数百种植物的图像，如图2和图3。与人工获取的图像（单反(DSLR)拍照）相比，该HTP系统能够产生类似的叶面积、绿度、生长趋势和胁迫反应的估计。为了计算每个平台的平均叶面积，计算每个平台图像的剩余“绿色”像素的数量，然后除以该平台上的植物数量。值大于零的像素的平均绿色指数为每个图像的平均绿色度。两组图像之间叶面积有相关性（图4和图5），而绿度无相关性（图6和图7）。
这些发现突出了由低成本硬件和免费软件构建的HTP系统的潜力。未来的工作可以利用该系统来研究基因型-环境的相互作用以及非生物胁迫导致的形态学变化的遗传位点。
图1 每个工作台上有两盏灯和两个GoPro相机（Canon 单反（DSLR））的比例图。(A)俯视图。(B)侧视图。
图2 示例代表了平台级图像分析的不同步骤。(A)实验结束时使用GoPro相机获得的原始图像之一。(B)校正相机鱼眼镜头造成的失真后的相同图像。(C)在自动裁剪平台周围后，图像表示相机图像每个像素的绿色指数。
图3 在整个实验的不同时期为同一植物手动采集的DSLR图像的示例（顶部），以及表示在平台周围裁剪后，表示DSLR图像每个像素的绿色指数的图像（底部）
图4 图表描述对照和盐处理在HTP图像的叶面积(cm2)方面的差异，以及这些差异是如何在发芽后的几天内增加的。每个数据点代表23到36次测量的平均值(每个相机每个工作台5到9次测量)。误差条表示同一天图像中叶面积估计的标准偏差。
图5 图表描述了对照和盐处理在单反相机（DSLR）图像的叶面积(cm2)方面的差异，以及这些差异是如何在发芽后的几天内增加的。每个数据点代表102到141个测量值之间的平均值。误差条表示同一天图像中叶面积估计的标准偏差。
图6 对照和盐处理后的HTP图像的绿色变化随萌发天数的函数图。在这里，y轴被截断以表示图像处理后可能的绿色值范围。每个数据点代表23到36次测量的平均值(每个相机每个工作台5到9次测量)。误差条表示同一天图像的绿度估计的标准偏差。
图7 在对照和盐处理后，单反相机图像的绿色变化随萌发天数的变化。在这里，y轴被截断以表示图像处理后可能的绿色值范围。每个数据点代表102到141个测量值之间的平均值。误差条表示同一天图像的绿度估计的标准偏差。
来 源
Thrash, T., Lee, H., and Baker, R. L.. 2022. A low-cost high-throughput phenotyping system for automatically quantifying foliar area and greenness. Applications in Plant Sciences 10(6): e11502. https://doi.org/10.1002/aps3.11502
编 辑
王春颖
扩展阅读
扫二维码用手机看
推荐新闻
发布时间 : 2022-11-13 07:26:55
发布时间 : 2022-05-20 11:45:57
发布时间 : 2022-05-13 10:56:43
视频展示
专题报道
联系我们
慧诺瑞德（北京）科技有限公司
地址：北京市海淀区西三旗街道建材城中路12号院8号楼2门
电话：010-62925490、82928854、82928864、82928874、18600875228
传真：010-62925490-802
Email: info@phenotrait.com
邮编：100096
在线留言
关注我们
植物表型圈
植物表型资讯
慧诺瑞德（北京）科技有限公司版权所有 京ICP备15043840号 网站建设：中企动力 北二分 法律声明