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    表型篩選是在植物育種過程中將植物表現(xiàn)的優(yōu)良性狀篩選出來,，并終能夠固定在植株上,，從而培育出優(yōu)良的品種,。標(biāo)準(zhǔn)的生化檢測技術(shù)，如分光光度法或液相色譜,，已被用于植物育種過程中的表型篩選,。這些方法結(jié)果準(zhǔn)確，但它們具有破壞性,、耗時(shí),、勞動(dòng)密集且繁瑣、成本高,，并且不能滿足大規(guī)模篩選程序的需要,。

    植物育種過程需要一種快速簡便的工具來評(píng)估表型，從而可以對(duì)大量植物進(jìn)行非破壞性篩選,，使得盡可能在篩選過程的早期識(shí)別出所需的個(gè)體,。北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為廣大植物育種工作者提供了方便快捷的、非破壞性的表型篩選技術(shù)方案,。

    本技術(shù)方案主要包括高光譜成像分析,、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治觥?/span>

高光譜成像分析

    高光譜成像（HSI）分析集成了光譜學(xué)和成像技術(shù)，并已被用作非侵入性成像技術(shù),，用于評(píng)估由葉片和冠層水平的非生物或生物脅迫引起的定量和定性變化,。高光譜可選配不同波段范圍：400-1000nm、950-1700nm,、1000-2500nm等,，包括了可見光、近紅外,、短波紅外等區(qū)域波段,，可以對(duì)光合色素、葉片含水量和葉肉細(xì)胞等進(jìn)行觀察和研究,。該技術(shù)已經(jīng)成功的用于植物高通量表型分析,，以評(píng)估植物育種各個(gè)性狀。

FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治?/span>

    葉綠素?zé)晒?/span>（ChlF）已被廣泛和成功的用作預(yù)測植物對(duì)非生物和生物脅迫的生理反應(yīng)的工具,，通過FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治隹梢苑从持参锏墓夂仙磉^程,、表型性狀的潛力，進(jìn)而篩選出感興趣的單個(gè)植株,。

應(yīng)用案例

    浙江大學(xué),、浙江農(nóng)科院、農(nóng)業(yè)部光譜學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員2018年4月共同發(fā)表在《Frontiers in Plant Science》雜志的文章中,，應(yīng)用非破壞性的Specim高光譜成像技術(shù),、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)來評(píng)估轉(zhuǎn)基因（TG）玉米與其親本野生型（WT）之間草甘膦耐受性的差異，并建立表型檢測模型,。

    轉(zhuǎn)基因草甘膦耐受（TG）玉米和相應(yīng)的野生型（WT）在達(dá)到3葉期（第二葉*膨脹,，第三葉出現(xiàn)）時(shí),，用水或草甘膦噴灑植物,。處理后第2,、4、6和8天評(píng)估草甘膦處理效果,，記錄RGB成像,、高光譜成像和葉綠素?zé)晒獬上駭?shù)據(jù)。

圖1 玉米R(shí)GB成像圖

    TG玉米對(duì)草甘膦具有高度耐受性,，并且在噴灑草甘膦8天后未顯示出明顯的損傷,，但是草甘膦處理8天后，WT的葉子出現(xiàn)褪綠和壞死,。

圖2 玉米高光譜光譜曲線圖

    基因型（TG與WT）和處理（水與草甘膦）之間存在明顯的平均光譜反射值差異,。在400-780nm的可見光區(qū)域中，用草甘膦處理的WT植物在6天后具有比草甘膦處理的TG植物和WT對(duì)照植物更高的光譜反射值,；在NIR區(qū)域（780-950nm）,，草甘膦處理的WT植物在6天后具有比草甘膦處理的TG和WT對(duì)照植物更低的反射值。

圖3 玉米高光譜成像圖

    高光譜圖像隨草甘膦處理時(shí)間不同呈現(xiàn)不同變化,，草甘膦處理早期TG和WT之間沒有明顯的形態(tài)變化（RGB成像）,，然而，對(duì)于高光譜成像,，WT和TG植物之間的差異是顯而易見的,，從藍(lán)色到紅色顯示草甘膦脅迫程度逐漸增加。

圖4 玉米葉綠素?zé)晒鈪?shù)（A：WT,；B：TG）

圖5 玉米葉綠素?zé)晒獬上駡D

    草甘膦處理影響WT玉米的PS II光化學(xué)效率,，反映在顯著降低的Fv / Fm，qL,，Qp和QY（圖4A）,。對(duì)于TG玉米，草甘膦處理與WT對(duì)照相似（圖4B）,。在WT和TG玉米之間觀察到Fv / Fm的局部變化（圖5）,。在WT玉米對(duì)草甘膦的響應(yīng)過程中Fv / Fm降低,，在草甘膦施用于WT玉米6天后次檢測到癥狀,。

表1 玉米草甘膦耐受表型檢測模型

    表1顯示了校準(zhǔn)和預(yù)測集獲得的識(shí)別精度。葉綠素?zé)晒庠诓莞熟⑻幚?天后,，校準(zhǔn)組準(zhǔn)確值為97.78％，預(yù)測值為93.33％,。高光譜的預(yù)測能力也是可接受的,，校準(zhǔn)集準(zhǔn)確值為91.11％,。建立在高光譜信息和葉綠素?zé)晒鈪?shù)上的檢測模型在施用草甘膦8天時(shí)獲得相同的識(shí)別結(jié)果,。結(jié)果表明耐草甘膦的轉(zhuǎn)基因玉米可能是在草甘膦處理后6天鑒定,。

    高光譜成像和葉綠素?zé)晒獬上窬捎糜诤Y選和鑒定表型,，以促進(jìn)植物育種,。今后,，應(yīng)進(jìn)一步研究更多植物，建立更,、更穩(wěn)健的檢測模型,，并將其應(yīng)用于植物育種工作中,。此外,，大量的表型以及分類（易感與抗性）預(yù)測的有效性應(yīng)當(dāng)被研究以證明基于高光譜和葉綠素?zé)晒獬上竦暮Y選的潛力,。

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