不結(jié)球白菜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中表型變化AgriPheno訂閱號(hào)專(zhuān)注于持續(xù)更新高光譜技術(shù)、植物生理生態(tài)、植物表型組學(xué)、生物育種、激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)及數(shù)據(jù)分析、人工智能與機(jī)器人自動(dòng)化領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外最新資訊、戰(zhàn)略與政策導(dǎo)讀。本文節(jié)選了2024年10-12月推送的代表性文章，以供大家參閱。
高光譜
? 利用高光譜成像技術(shù)評(píng)估微波預(yù)處理芥菜籽可機(jī)械提取油的成分和含量
Vis-NIR-SWIR HSI技術(shù)是評(píng)估芥菜籽的油含量和質(zhì)量的有效工具，為提高芥菜籽油的產(chǎn)量和質(zhì)量提供了新的途徑。同時(shí)，微波預(yù)處理?xiàng)l件是影響芥菜籽油成分和出油量變化的重要因素。
? Computers and Electronics in Agriculture：利用高光譜成像技術(shù)評(píng)估玉米飼料加工質(zhì)量
本研究探討了利用高光譜成像技術(shù)評(píng)估玉米飼料中籽粒加工質(zhì)量的方法，通過(guò)對(duì)比不同模型，證明了光譜信息在籽粒檢測(cè)中的價(jià)值，并分析了各模型的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景。
? Plant Soil：利用高光譜成像評(píng)估小麥對(duì)土壤酸化和石灰施用的響應(yīng)
本研究利用溫室高通量自動(dòng)化平臺(tái)和高光譜成像設(shè)施，評(píng)估了酸性土壤和施石灰土壤中小麥植株高光譜數(shù)據(jù)的差異，旨在探究高光譜成像是否能準(zhǔn)確測(cè)量小麥對(duì)土壤酸化及通過(guò)施石灰進(jìn)行修復(fù)的響應(yīng)。
? 利用無(wú)人機(jī)和高光譜成像技術(shù)對(duì)泥炭蘚進(jìn)行鑒別及植被建模
本研究探討了利用多源、多尺度高光譜成像技術(shù)，建立泥炭蘚光譜庫(kù)，用于圖像分類(lèi)，以探討其在模擬優(yōu)勢(shì)泥炭蘚分布方面的潛力和局限性；同時(shí)研究水文條件對(duì)分類(lèi)的空間變化影響，為泥炭地監(jiān)測(cè)提供更全面的理解，并揭示可能需要的水文校正因素。
? 利用高光譜成像技術(shù)和聚類(lèi)分析方法評(píng)估受感染胡蘿卜植株性狀差異
本研究使用以胡蘿卜種子和列當(dāng)種子分別為寄主材料和寄生材料，使用地面高光譜相機(jī)（Specim IQ，奧盧，芬蘭）進(jìn)行成像，獲取400-1000nm的光譜數(shù)據(jù)，采用聚類(lèi)分層聚類(lèi)法分析數(shù)據(jù)，以區(qū)分與受感染的胡蘿卜像素相關(guān)且獨(dú)特的光譜模式與不相關(guān)的模式。
植物逆境
? Plant Cell：糖基轉(zhuǎn)移酶基因的進(jìn)化和功能分化塑造了茶樹(shù)的品質(zhì)和耐寒性
本研究探討了UGTs在28 種完全測(cè)序物種（從藻類(lèi)到被子植物）中的進(jìn)化情況，重點(diǎn)關(guān)注UGTs在茶樹(shù)進(jìn)化過(guò)程中的變化及其對(duì)茶樹(shù)品質(zhì)和抗逆性的影響。
? Plant Journal：MsMIOX2基因在苜蓿鹽堿脅迫耐受中的作用及分子機(jī)制
該研究為闡明苜蓿鹽堿脅迫耐受性的分子機(jī)制提供了新視角，并強(qiáng)調(diào)了MsMIOX2 在苜蓿育種中的潛在應(yīng)用價(jià)值。
? ENVIRON EXP BOT：解析牧豆樹(shù)脅迫耐受機(jī)制，培育逆境韌性作物
該研究通過(guò)對(duì)牧豆樹(shù)熱激蛋白基因 PcHsp18.2 的啟動(dòng)子和終止子進(jìn)行分析和功能驗(yàn)證，探討了其在提高作物抗逆性方面的應(yīng)用潛力。
? 功能表型分析：洞察植物對(duì)干旱脅迫的動(dòng)態(tài)響應(yīng)
本綜述的核心觀(guān)點(diǎn)為通過(guò)功能表型技術(shù)監(jiān)測(cè)植物生理變化，能深入理解植物干旱響應(yīng)機(jī)制，助力培育耐旱品種與優(yōu)化農(nóng)業(yè)水資源管理，對(duì)保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。
? Marine Pollution Bulletin：缺氧海草葉片環(huán)境是毒素產(chǎn)生和一氧化二氮排放的潛在熱點(diǎn)
該論文聚焦海草葉片附生生物膜在缺氧環(huán)境下的化學(xué)過(guò)程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭示其對(duì)海草健康和生態(tài)功能的影響，為保護(hù)海草生態(tài)系統(tǒng)提供重要依據(jù)。
植物根系研究
? Plant and Soil：土鉆法采集并描述細(xì)根的優(yōu)化方案
亞樣品法相比傳統(tǒng)方法有顯著優(yōu)勢(shì)，可顯著節(jié)省從土鉆樣品中收集根系所需時(shí)間。此外，相比傳統(tǒng)方法，亞樣品法在不同采集點(diǎn)間表現(xiàn)出較低的變異性，且定性和定量數(shù)據(jù)規(guī)律一致。
? 根系獲取和活化土壤養(yǎng)分的策略：根系構(gòu)型和根系分泌物視角
本文回顧了自然條件下植物物種多樣性、根系構(gòu)型和根系分泌物塑性共同促進(jìn)土壤養(yǎng)分活化和植物吸收的研究案例。
? Plant Soil：植物葉功能性狀和細(xì)根功能性狀沿巨大的自然土壤養(yǎng)分梯度變化規(guī)律
在個(gè)體尺度，葉功能性狀和細(xì)根功能性狀的變異規(guī)律受到菌根類(lèi)型的主導(dǎo)，但是，利用物種豐富度將個(gè)體尺度的功能性狀推演至群落尺度后，在群落尺度上，植物功能性狀變異規(guī)律則受到土壤養(yǎng)分可利用性的驅(qū)動(dòng)。在物種水平，葉功能性狀和根功能性狀變異格局偏離群落水平的變異規(guī)律，表明快速生長(zhǎng)、長(zhǎng)壽命等葉功能性狀與一系列細(xì)根功能性狀相關(guān)。
植物表型/激光雷達(dá)
? 植物表型組學(xué)：未來(lái)作物表型分析工具的核心力量
植物表型組學(xué)是一種跨學(xué)科方法，借助機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算、圖像處理算法和人工智能的巨大進(jìn)步，HTPPs有望克服表型分析的瓶頸，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種重要生理性狀的精確和定量表型分析，加速整合大量可用的基因組信息以實(shí)現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)出。
? 自動(dòng)化表型實(shí)用策略：從原始無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)到機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的多光譜時(shí)間序列
本研究提出了一種高效且詳盡的操作方法，用于捕獲多光譜和多時(shí)相數(shù)據(jù)以用于機(jī)器學(xué)習(xí)，為機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用編譯了一個(gè)隨時(shí)可用的數(shù)據(jù)集。未來(lái)的研究方向包括將管道部署和自動(dòng)化到可擴(kuò)展的云平臺(tái)，以及自動(dòng)化一些目前仍涉及手動(dòng)工作的步驟。
人工智能/機(jī)器人自動(dòng)化
? 利用高光譜成像和AI技術(shù)評(píng)估砧木對(duì)整株葡萄光合作用的影響
該研究強(qiáng)調(diào)了選擇合適砧木對(duì)提高葡萄園應(yīng)對(duì)氣候變化能力的重要性，同時(shí)展示了利用AI算法驗(yàn)證高光譜遙感進(jìn)行無(wú)損、高效監(jiān)測(cè)的潛力。
? 育種 4.0 與人工智能在作物改良中的應(yīng)用：推動(dòng)農(nóng)業(yè)邁向新時(shí)代
本綜述探討了植物育種的歷史進(jìn)程，闡述了AI在作物改良各方面的應(yīng)用及其重要作用，強(qiáng)調(diào)了其對(duì)培育適應(yīng)全球糧食安全挑戰(zhàn)的作物品種的意義。
? 室內(nèi)垂直農(nóng)業(yè)的遺傳育種：挑戰(zhàn)與機(jī)遇
本綜述概述了作物育種的最新技術(shù)進(jìn)步，并討論了開(kāi)發(fā)適合可持續(xù)室內(nèi)垂直農(nóng)業(yè)實(shí)踐的作物所需的基本性狀和潛在的育種工作流程。
? 作物授粉機(jī)器人技術(shù)：最新進(jìn)展和未來(lái)方向
本綜述探討了配備人工智能和機(jī)器視覺(jué)的機(jī)器人系統(tǒng)替代傳統(tǒng)昆蟲(chóng)授粉的可行性，研究了空中和地面機(jī)器人授粉系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)展和挑戰(zhàn)，并強(qiáng)調(diào)了在生態(tài)威脅不斷增加以及農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力日益減少的情況下，機(jī)器人授粉作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中一種實(shí)用且環(huán)境可持續(xù)方法的重要性。
? Plant Communications：合成生物學(xué)和人工智能在作物改良中的應(yīng)用
合成生物學(xué)在作物改良中具有巨大潛力，但仍面臨挑戰(zhàn)，如復(fù)雜基因-環(huán)境互作、高質(zhì)量數(shù)據(jù)集的需求、基因編輯的精確性和效率以及監(jiān)管問(wèn)題。通過(guò)結(jié)合多組學(xué)技術(shù)和AI，可以更好地設(shè)計(jì)和優(yōu)化基因回路，加速優(yōu)良品種的開(kāi)發(fā)。
? 科技賦能現(xiàn)代農(nóng)業(yè)：人機(jī)協(xié)作（HRC）打開(kāi)嶄新篇章
人機(jī)協(xié)作技術(shù)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。它不僅提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本、提升了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還為我們解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨的諸多挑戰(zhàn)提供了新的思路和方法。
? 人工智能如何引發(fā)農(nóng)業(yè)技術(shù)變革
AI技術(shù)正在逐步改變農(nóng)業(yè)的面貌，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了前所未有的變革。通過(guò)精準(zhǔn)種植、智能灌溉、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)等手段，AI技術(shù)不僅提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，還減少了人力成本和資源浪費(fèi)。
新觀(guān)點(diǎn)/新技術(shù)
? 多種模式研究葉片氣孔活動(dòng)的應(yīng)用舉例
便攜式葉綠素?zé)晒?氣孔儀MINI-PAM-Ⅱ/Porometer可以單獨(dú)測(cè)量氣孔導(dǎo)度，可以進(jìn)行氣孔導(dǎo)度和葉綠素?zé)晒獬绦蛲綔y(cè)量，可以監(jiān)測(cè)植物氣孔運(yùn)動(dòng)的晝夜節(jié)律，可以長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)植物葉片氣孔動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)行植物氣孔活動(dòng)與環(huán)境變化的適應(yīng)性研究。
? 利用PhenoPlate研究光合作用與光強(qiáng)和溫度之間的關(guān)系
Phenoplate方法集成了Maxi-Imaging-PAM和熱循環(huán)儀，可在葉綠素a熒光測(cè)量之前、期間和之后對(duì)溫度進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)控制。它可以在動(dòng)態(tài)控制的熱環(huán)境中同時(shí)評(píng)估多達(dá)384個(gè)樣品的光系統(tǒng)II效率(Y(II))和非光化學(xué)淬滅(NPQ)。本文展示了如何利用這一簡(jiǎn)單的系統(tǒng)來(lái)詳細(xì)描述光合作用&光強(qiáng)&溫度之間在電子轉(zhuǎn)移率(ETR)和非光化學(xué)淬滅(NPQ)方面的關(guān)系。
? Nature Communications：開(kāi)創(chuàng)性研究，光合作用是如何解決細(xì)胞移植缺氧問(wèn)題的
文章報(bào)道了一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性研究，科研人員精心打造了一種供氧呼吸生物系統(tǒng)，有望為細(xì)胞移植帶來(lái)突破性進(jìn)展，為解決缺氧困境開(kāi)辟新道路。在本研究中，研究人員使用了從陸地植物中分離出的葉綠體，降低了光合微生物固有的生物污染風(fēng)險(xiǎn)。研究中，葉綠體顆粒光合活性相關(guān)的葉綠素?zé)晒鈪?shù)和光曲線(xiàn)測(cè)量通過(guò)葉綠素?zé)晒獬上馡MAGING-PAM完成。
生物技術(shù)/育種技術(shù)
? Nature Communications：HOT3/eIF5B1調(diào)控光合作用相關(guān)核基因以促進(jìn)葉綠體生物合成
研究發(fā)現(xiàn)HOT3/eIF5B在植物發(fā)育的兩個(gè)階段中促進(jìn)翻譯起始到延伸的過(guò)渡，其功能喪失導(dǎo)致核糖體在起始位點(diǎn)停滯，影響特定基因的翻譯效率和蛋白豐度，進(jìn)而影響葉綠體功能和光合作用。研究使用GFS-3000光合儀和DUAL-PAM-100雙通道葉綠素?zé)晒鈨x及聯(lián)用葉室3010-DUAL測(cè)量擬南芥的光合活性，用于評(píng)估野生型和突變體擬南芥葉片葉綠體功能之間光合作用效率的差異。
? Current Biology：酶活性的代謝物水平調(diào)控控制著藍(lán)藻從代謝休眠中的蘇醒
這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了代謝物水平調(diào)控在確保快速和精確的酶控制中的關(guān)鍵重要性，使微生物能夠迅速適應(yīng)環(huán)境變化并經(jīng)歷發(fā)育轉(zhuǎn)變。研究中，藍(lán)藻P700、鐵氧還蛋白Fd和NAD(P)氧化/還原的測(cè)定通過(guò)四通道動(dòng)態(tài)LED陣列近紅外光譜儀完成。
植物生理生態(tài)研究
? PNAS：激子湮滅自由瞬態(tài)吸收研究揭示非光化學(xué)淬滅中葉綠素到玉米黃質(zhì)的能量轉(zhuǎn)移
使用基因編輯的本氏煙草NPQ 突變體和無(wú)湮滅瞬態(tài)吸收光譜，該研究直接觀(guān)察到玉米黃質(zhì)而不是葉黃素在激發(fā)能轉(zhuǎn)移和隨后激活的葉綠素淬滅中的作用。通過(guò)分離高階非線(xiàn)性信號(hào)，該研究還驗(yàn)證了NPQ與激子擴(kuò)散長(zhǎng)度之間的關(guān)系，將我們對(duì)陸地植物NPQ的基本理解與類(lèi)囊體膜中的激子動(dòng)力學(xué)聯(lián)系起來(lái)。
? Dual-PAM-100│耐高光藻類(lèi)的光保護(hù)機(jī)制可以不依賴(lài)NPQ
本研究證明了NPQ不是抵抗HL條件下過(guò)量光照的必要條件，并且在長(zhǎng)時(shí)間暴露于HL強(qiáng)度的條件下，最小化PSII-LHCII吸收截面和ROS產(chǎn)生，同時(shí)最大化抗氧化劑活性，已被選為減少光抑制的最成功策略。
? Nature Plants：冠層光合作用廣泛熱適應(yīng)的證據(jù)
文章揭示了植物如何在冠層尺度上適應(yīng)溫度隨時(shí)間變化的開(kāi)創(chuàng)性見(jiàn)解，為完善預(yù)測(cè)植物對(duì)氣候變化反應(yīng)的模型提供了重要信息，并強(qiáng)調(diào)了在更大的冠層尺度上了解光合作用的重要性。
? Nature最新研究揭示C4植物是如何進(jìn)化出更高效的光合作用的
通過(guò)單細(xì)胞核基因表達(dá)和染色質(zhì)可及性圖譜比較了C3植物的水稻和C4植物的高粱，Joseph Swift等人發(fā)現(xiàn)了在C3水稻和C4高粱中決定維管束鞘特征的 DNA 結(jié)合單指(DOF)結(jié)構(gòu)，確定了基因表達(dá)發(fā)生轉(zhuǎn)變的原因，即在C4高粱維管束鞘細(xì)胞中強(qiáng)烈表達(dá)的光合作用基因獲得了被DOF識(shí)別的順式元件。這一發(fā)現(xiàn)為復(fù)雜的C4途徑的進(jìn)化提供了最新的分子見(jiàn)解，這也為改造更高產(chǎn)的作物鋪平了道路。
? New Phytologist：光合作用關(guān)鍵酶Rubisco活性重塑研究取得重要進(jìn)展
文章通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了Rca和CbbYA/B在擬南芥中的功能相互作用，并通過(guò)突變體和過(guò)表達(dá)株系來(lái)探索這些組分在維持光合作用中的作用。
? 中國(guó)農(nóng)科院周文彬課題組在水稻RuBisCO遺傳改造研究中取得重要進(jìn)展
本研究的研究結(jié)果生成了一個(gè)具有遺傳多樣性的突變庫(kù)，這為揭示水稻中RuBisCO的機(jī)制提供了寶貴的資源和全新的見(jiàn)解。
? Nature最新研究發(fā)現(xiàn)植物光敏色素是硅藻在深海感知深度的“眼睛”
這項(xiàng)研究發(fā)表在2024年12月18日的《自然》雜志上，為浮游植物探測(cè)光并對(duì)光做出反應(yīng)，從而在環(huán)境中找到方向的機(jī)制提供了新的啟示。它還強(qiáng)調(diào)了在實(shí)驗(yàn)室和自然環(huán)境中采用綜合方法對(duì)于了解海洋生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)和生物適應(yīng)環(huán)境變化的能力的重要性。
其他
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