基于传感器的地上植物与病原相互作用的表型分析


发布时间:

2022-04-12

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  植物病原体在世界范围内造成作物产量损失。抗病育种和精准农业管理是限制这种产量损失的两种方法。两者都依赖于检测和量化植物病害的迹象和症状。为了实现这一目标,植物表型领域利用了非侵入性传感器技术。与入侵方法相比,这种方法可以提高产量,并允许对活植物进行重复测量。尽管植物病害在作物生产中具有相关性,但利用表型技术已经成功地测量了非生物胁迫反应和产量构成,而生物胁迫的表型方法还不太发达。植物与病原体之间的相互作用可导致各种迹象(当病原体本身能够被检测到时)和各种症状(植物的可检测反应),如图1。基于传感器的非侵入性表型有潜力提高吞吐量和精度,并可以检测人类肉眼看不到的疾病体征和症状。从本质上说,非侵入性传感器捕捉电磁辐射与物质相互作用的变化(图2)。本文综述了用于感知植物嫩枝的体征和症状的各种传感器技术的优缺点,包括单色、RGB、高光谱、荧光、叶绿素荧光和热传感器,以及拉曼光谱、x射线计算机层析成像、光学相干层析成像(图3、图4)。我们认为,为每个植物病害系统选择和组合合适的传感器,并进行足够的空间分辨率的测量,可以具体和准确地测量植物病害的地上迹象和症状。

 

  图1 植物与病原体相互作用的迹象和症状。

 

  图2 生物样品中电磁辐射的物理路径及其非侵入性传感器的检测。可以使用被动(环境光)或主动辐射来照亮或激发样品。辐射可以被样品不同程度地反射、透射、散射、吸收和再发射。然后,可以通过放置在光源一侧或样品另一侧的传感器来测量特征辐射

 

  图3 用于植物与病原相互作用表型分析的传感器综述

 

  图4 植物与病原相互作用表型分析中传感器的适用性

 

  来源:Tanner, F., Tonn, S., de Wit, J. et al. Sensor-based phenotyping of above-ground plant-pathogen interactions. Plant Methods 18, 35 (2022). https://doi.org/10.1186/s13007-022-00853-7

  

  编辑:王春颖

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。