根性状在植物和土壤研究中得到了极大的关注，根夹角、比根面积、根直径、根长密度和总根长等根系特征对植物生产力至关重要，尤其是在资源有限的情况下，进而可以影响土壤和生态系统的特征。尽管如此，育种学家在研究根系表型时仍然面临两个主要挑战：1) 测量/筛选大量种群以根据其表现对候选材料进行排名，2) 针对那些最有希望进一步发展的性状如何选择和杂交。

　　基于图像的表型分析可以提供相关数据集来揭示潜在的根特征。然而，根表型仍然受到方法限制的阻碍，特别是从半自然条件下拍摄的图像中提取根特征。因此，在本研究中，作者提出了一种从根箱表型平台获得的2D RGB图像进行经济、全面的根系图像分析策略。利用三种基因型蚕豆和两种土壤湿度条件，使用了具有不同类型根结构参数的软件工具WinRHIZO 和 RootNav，并从表面可见根推断总根长度、根结构参数之间的相互关系、以及根结构与植物蒸腾的相关性方面评价了两个软件在根长度测量方面的准确性。

　　研究结果表明，尽管采用了特定的分割方法，但不同的图像分析工具提供了相似的根长度估计。但是从早期发育阶段推断成熟根长度是不可能的。根结构特征的测量需要手动对图像进行后处理以缩小可见根的间隙。软件工具提供的不同类型的结构特征是可以相互比较的。结合利用根箱表型平台获得的根系大小和分枝特征可用于预测植物蒸腾作用。结构方程模型可用于揭示哪些性状对于获得根表型数据集是最关键的，并可以进一步推断哪些植物将有效利用土壤营养资源。

　　rhizobox 系统是一个很有前途的根表型分析平台。图像分析的未来发展应该克服对手动后处理(例如间隙闭合)和自动化根结构测量的要求，从而提高根箱表型平台在育种中的应用范围。

　　图1在发育阶段营养生长阶段(12、14) 和 开花阶段(60)拍摄的蚕豆根箱图像。A – 原始 RGB 图像，B – 使用 CorelDraw X7 手动跟踪 RGB 原始图像的二进制图像，C – 使用 WinRHIZO 基于颜色的根分类 , D – 手动跟踪二进制图像的 WinRHIZO分析，以及 E – 手动跟踪二进制图像的 RootNav 分析。

　　图2使用手动处理的RootNav和WinRHIZO蚕豆根长度和使用 WinRHIZO自动分割的RGB图像的根长度回归关系：a – 营养生长阶段和 b – 开花阶段。

　　图3在两个主要生长阶段(营养、开花)使用 WinRHIZO 和 RootNav 处理的蚕豆根系特征之间的关系热图(Pearson 相关系数：*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001)。

　　来源：Alsalem, M., Salehi, A., Zhao, J., Rewald, B., & Bodner, G. (2021). Combining image analyses tools for comprehensive characterization of root systems from soil-filled rhizobox phenotyping platforms. International Agrophysics, 35(3), 257-268.

　　编辑：婷婷