高通量植物表型:提取结构特征的二维和三维成像策略比较


发布时间:

2023-10-13

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

精确和快速的定量表型分析(如冠层大小和空间占用)与农业上重要的形态生理过程有关,有可能以最快的方式促进产量。基于图像的高通量表型技术(HTP)能够对这些性状进行无损监测,从而有助于筛选出具有增产潜力并能适应不断变化的气候的基因型。在本次竞赛中,安装在自动表型平台上的光学RGB传感器已被广泛应用,以经济实惠的价格提供二维(2D)和三维(3D)形态测量。然而,这些成像技术在评估作物表型特征时表现出的不同性能取决于模拟冠层结构的几何形状。据我们所知,之前没有研究将重点放在2D和3D植物表型获取技术的比较上,因此,本工作的目的是评估最适合的数据采集方法,以便从具有不同冠层结构的个体中提取主要的结构特征。

 

对植物2D和3D成像技术进行了测试,以评估最适合玉米和番茄的 HTP 策略。结果表明,二维图像分析在表征非复杂冠层(如玉米)方面具有优势,而 MVS-SfM 三维重建在揭示具有更复杂结构的植物(如番茄)的表型特征方面具有更好的性能。这些证据有助于加速利用图像衍生的表型性状作为输入参数,驱动与作物产量潜力相关的日常形态生理过程(如生物量积累、光合作用和蒸腾作用)建模,从而从高数据准确性中获益。

 

图1 绘制在破坏性采样日期(DAS:26、33、40、47、54、61)玉米和番茄PH、SA和CH的图像推导和观测数据。黑线表示1:1 的一致性。

 
来 源

Riccardo, R., Sergi, C. A., Stephan, S., Marco, M., Luisa, L., Francesco, C., Marco, B., Angelo, P. (2023) High-throughput Plant Phenotyping: A Comparison of 2D- and 3D-imaging Strategies for Extracting Architectural Traits. ResearchGate, 0, 00-00.

 

编辑

劳广术

推荐新闻

石时之约|韩志国:透过表型数据,看见植物的喜怒哀乐!

本期石时之约,我们将对话慧诺瑞德(北京)科技有限公司总经理、国际植物表型学会(IPPN)执委会委员/工业分会副主席韩志国,一起从表型数据的科学角度,去读懂农作物的喜怒哀乐和前世今生。

慧科研、慧育种、慧种田——慧聚改变的力量

让我们“慧聚”在一起,为“慧科研、慧育种、慧种田”赋能。

高通量植物表型平台建设注意事项

育种,是在给定的环境条件下,选择各种表型指标(产量、品质、抗性)最优的基因型材料的过程(AI育种,从这里起步)。育种工作中大约70%的工作量来自表型观察测量和筛选,是最耗人力物力的过程。

作物生理表型测量基础原理

生理表型测量的核心在于“早、快”,要在肉眼可见之前就能测量并预判出变化趋势,才是这个技术的核心价值。叶绿素荧光成像,恰好满足了这个要求。