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植物耐盐表型研究的机遇与挑战

植物耐盐表型研究的机遇与挑战

  • 分类:学术中心
  • 作者:PhenoTrait
  • 来源:植物表型资讯
  • 发布时间:2023-02-01 09:30
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【概要描述】

植物耐盐表型研究的机遇与挑战

【概要描述】

  • 分类:学术中心
  • 作者:PhenoTrait
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盐度是限制全球农业生产的一个关键因素。田间表型的最新进展通过考虑基因型×环境(G×E)相互作用和环境分型,使记录植物的环境历史和动态响应成为可能。然而,只有少数研究集中在植物耐盐表型上。因此,我们分析了利用先进的田间表型技术提高植物耐盐性的潜在机遇和主要挑战。RGB成像、光谱和热传感器是评价植物耐盐性关键形态和生理性状(图1)最有用和最重要的传感技术。新型传感技术为野外条件下植物耐盐性的关键形态和生理性状提供了途径,如图2。用于环境监测和捕获自然盐碱地的野外变异(即环境分型)的传感器可以为了解植物耐盐性的有效表型提供有用的框架。植物耐盐表型分析在盐碱地异质性强、技术复杂的环境下具有挑战性,特别是在早代育种中的植物耐盐表型分析。
 
具有可接受的技术性能、易于使用和在田间部署、价格低廉的未来田间表型工具的开发,将对植物耐盐表型的研究至关重要,特别是在早期世代育种和发展中国家的应用。与田间小区育种实验对亚米级和每周/每天卫星图像分辨率的要求相比,土壤盐度的高空间分辨率对土壤盐度评估是有效的,因为土壤盐度在几米以上的尺度上变化,对时间分辨率的要求更低。因此,卫星遥感在未来土壤盐渍化监测和测绘方面具有很高的前景。传感器技术现在能够详细记录植物的环境历史以及植物或作物的动态响应,这对于考虑G×E相互作用和环境分型都是有用的,并将允许更好地量化土壤异质性,以改进盐碱地的基因型评估。然而,关键的挑战(见悬而未决的问题)仍然是缩小植物耐盐田间表型的开发和应用之间的差距。

 

图1 渗透离子效应两相模型 (A)和重要的耐盐形态生理性状(B)。盐胁迫(Salt stress):“盐度问题”;土壤和水中溶解的矿物盐浓度过高的植物生长状况。土壤异质性(Soil heterogeneity):在给定区域内土壤性质或土壤分类类别的可变性。光谱传感(Spectral sensing):在可见光和近红外光谱范围内覆盖多个波段或更宽范围的电磁光谱,用于测量作物冠层的反射辐射。热传感(Thermal sensing):热光谱红外区域的红外辐射测量温度变化,作为水胁迫或渗透胁迫指标。无人驾驶飞行器(Unmanned aerial vehicle,UAV):一种携带传感器和摄像机的飞行器,由操作员或计算机程序远程控制。

 

图2 传感器评估谷物作物不同生长阶段和土壤盐度的主要形态和生理性状。

 

 

来 源

Yuncai Hu, Urs Schmidhalter, Opportunity and challenges of phenotyping plant salt tolerance, Trends in Plant Science,

2023, https://doi.org/10.1016/j.tplants.2022.12.010.

 

编 辑

王春颖

 

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