高光谱遥感对普通菜豆和宽叶菜豆的生理干旱响应进行表型分析


发布时间:

2023-01-28

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

近端遥感为评估胁迫反应的植物高通量表型提供了一个强有力的工具。豆类植物是人类消费的重要作物,通常生长在降雨量和灌溉量有限的地区,因此,需要进行豆类植物育种以进一步提高抗旱能力。我们评估了生理学(气孔导度以及黎明前和中午的叶水势)以及地面和塔式高光谱遥感(分别为400-2400nm和400-900nm)测量,以评估12个普通菜豆和4个宽叶菜豆在三次田间活动(一次干旱前和两次干旱后)的干旱反应。高光谱数据在偏最小二乘回归(PLSR)模型中预测了这些生理性状(R2 0.20-0.55;RMSPE 16-31 %)。此外,基于地面的PLSR模型成功地对基因型的干旱反应进行了排序,与基于生理的排序相似。这项研究展示了高分辨率高光谱遥感在预测植物性状和跨基因型干旱反应方面的应用,能够在未来用于植被监测和育种群体筛选。
 

图1 来自(a,c)地面和(b,d)塔式仪器的控制(蓝色)和干旱(红色)处理的菜豆的高光谱反射率。

 

图2 箱线图显示了(a)土壤相对湿度、(b)气孔导度(gs)、(c)黎明前和中午叶水势(6时和13时分别指黎明前和正午测量)、(d)基于无人机的NDVI、(e)冠层温度和(f)冠层体积的活动和处理的中位数和范围。

 

图3 基于PLSR模型的(a)正午气孔导度(gs)、(b)黎明前叶水势(LWP)以及(c)正午叶水势实测值与预测值的散点图。

 

图4 热图显示了不同基因型(紫色:普通菜豆;绿色:宽叶菜豆)、植物生理和田间活动中干旱与对照处理的百分比差异。(a-c)表示测量的性状,(d-f)表示来自地面高光谱数据的PLSR预测性状。

 

图5 将GroundVISNIR PLSR模型外推到每周的时间尺度,(a)气孔导度,(b)黎明前叶水势和(c)中午叶水势。

 

来 源

Wong C Y S, Gilbert M E, Pierce M A, et al. Hyperspectral remote sensing for phenotyping physiological drought response of common & tepary bean[J]. Plant Phenomics.

 

编 辑

小王博士在努力

 

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