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RSAtrace3D:用于测量单子叶植物根系结构的强大矢量软件

RSAtrace3D:用于测量单子叶植物根系结构的强大矢量软件

  • 分类:植物表型资讯
  • 作者:PhenoTrait
  • 来源:本站
  • 发布时间:2021-09-26 06:10
  • 访问量:

【概要描述】土壤中的根系分布是构成根系结构(RSA)的要素之一。在单子叶植物中,RSA包括胚根和冠根,每个根系基本上可以用一条带有侧根分支的曲线来表示,或者用多线段来近似表示。另外,RSA矢量化(多线段转换)对RSA表型是很有用的。

RSAtrace3D:用于测量单子叶植物根系结构的强大矢量软件

【概要描述】土壤中的根系分布是构成根系结构(RSA)的要素之一。在单子叶植物中,RSA包括胚根和冠根,每个根系基本上可以用一条带有侧根分支的曲线来表示,或者用多线段来近似表示。另外,RSA矢量化(多线段转换)对RSA表型是很有用的。

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  • 作者:PhenoTrait
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  土壤中的根系分布是构成根系结构(RSA)的要素之一。在单子叶植物中,RSA包括胚根和冠根,每个根系基本上可以用一条带有侧根分支的曲线来表示,或者用多线段来近似表示。另外,RSA矢量化(多线段转换)对RSA表型是很有用的。但是目前还没有一个强大的软件可以对有噪声的三维(3D)RSA构型实现矢量化。因此,本文开发了一款用于单子叶植物三维RSA表型分析的强大矢量化软件RSAtrace3D,它能够将单根(胚根或冠根)作为多线段(矢量)进行管理,多线段的集合代表整个RSA。由于仅使用根部两个末端节点很难对整个根系进行描述,所以RSAtrace3D利用根上的多个基点,对单个根的两端之间的根段进行矢量化,适用于有噪声的根系结构。此外,本软件系统还利用根部重心(COG)算法来跟踪根部方向,比使用直线或者曲线能够更精确的描述根系结构。本文以水稻作为研究对象评估了RSAtrace3D,对水稻的X射线CT图像中对其根系结构进行了矢量化,并计算了水稻RSA性状及品种差异,发现矢量数据比原始X射线CT图像简化了32000倍,这使得RSA数据分析更加容易。

 

  图1 RSAtrace3D图形用户界面。(a)主窗口面包括切片、树和投影的查看器。(b)RSA特征数据

 

  图2 RSAtrace3D中数据分析流程示意图。

 

  图3 RSAtrace3D中的RSA数据管理。RSA是采用根、根内部及叶片节点定义的。

 

  图4 三种矢量化算法;分别实施“直线”、“样条曲线”和“中线跟踪”;红色、绿色和黄色的圆圈分别表示基础、注册和插值的节点。

 

  图5三种矢量化方法之间跟踪性能的比较。采用RSAvis3D处理CT图像,并通过RSAtrace3D进行矢量化。(a)为CT图像的三维渲染图;(b)~(d)分别为图4中三种跟踪方式的矢量化;(h)~(k)为局部位置放大图

 

  来源:Teramoto S, Tanabata T, Uga Y. RSAtrace3D: robust vectorization software for measuring monocot root system architecture[J]. BMC Plant Biology, 2021, 21(1): 1-11.

  https://doi.org/10.1186/s12870-021-03161-9

 

  编辑:小王博士在努力

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