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2022
05-232022
05-23利用WIWAM植物表型成像分析系統(tǒng)研究十字花科植物抗旱性
干旱在世界范圍內(nèi)造成了嚴(yán)重的作物損失，預(yù)計(jì)氣候變化將在未來增加其發(fā)生率。與許多作物的情況類似，參考植物擬南芥Arabidopsisthaliana(Ath)被認(rèn)為對(duì)干旱敏感，而正如我們所證明的，其近親擬南芥Arabidopsislyrata(Aly)和Eutremasalsugineum(Esa)具有抗旱性。為了了解這種可塑性的分子基礎(chǔ)，我們使用發(fā)育匹配的植物進(jìn)行了深入的表型、生化和轉(zhuǎn)錄組比較。證明Aly通過早期生長(zhǎng)減少、代謝適應(yīng)和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)重新布線對(duì)減少的可用水量做出最敏感的反應(yīng)。相比之下，高基2022
05-23Plantarray植物生理表型平臺(tái)—連續(xù)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)番茄田間產(chǎn)量
為了應(yīng)對(duì)在田間預(yù)測(cè)番茄產(chǎn)量的挑戰(zhàn)，我們使用整株植物功能表型來評(píng)估灌溉良好和干旱條件下的水分關(guān)系。已知測(cè)試的基因型在濕地和旱地中表現(xiàn)出其產(chǎn)量的可變性。檢查的品系包括兩個(gè)具有影響類胡蘿卜素生物合成的隱性突變的品系，zetaz2083和柑橘t3406，兩者都與加工番茄品種M82同基因。將兩個(gè)突變系相互嫁接到M82上，并在溫室干旱處理之前、期間和之后連續(xù)測(cè)量多種生理特征。溫室和田間產(chǎn)量的比較分析表明，早晨的全冠層氣孔導(dǎo)度(gsc)和累積蒸騰量(CT)與田間總產(chǎn)量（TY：r2分別為0.9和0.77）和植物2022
05-23Plantarray植物功能生理表型研究平臺(tái)-基因型如何轉(zhuǎn)化為表型
近年來出現(xiàn)了高通量表型技術(shù)。特別是，這些技術(shù)可以描述植物對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化作出反應(yīng)的生理特性的綜合景觀。這些創(chuàng)新以及下一代基因組技術(shù)將植物科學(xué)帶入了大數(shù)據(jù)時(shí)代。然而，將多方面的生理特征與DNA變異聯(lián)系起來的一般框架仍然缺乏。在這里，我們開發(fā)了一個(gè)綜合功能生理表型（FPP）和功能定位（FM）的通用框架。這種整合，通過高維統(tǒng)計(jì)推理實(shí)現(xiàn)，可以幫助我們理解基因型如何轉(zhuǎn)化為表型。作為方法的示范，我們將番茄導(dǎo)入系群體的蒸騰和土壤-植物-大氣測(cè)量納入FPPFM框架，有助于識(shí)別介導(dǎo)蒸騰速率時(shí)空變化的數(shù)量性狀位點(diǎn)（Q2022
05-20Plantarray高通量植物生理表型平臺(tái)園藝植物研究
基于高通量生理學(xué)的應(yīng)激反應(yīng)表型：園藝植物的優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用和前景表型組學(xué)是一門新的科學(xué)分支，可在系統(tǒng)級(jí)別對(duì)植物和動(dòng)物性狀進(jìn)行高通量量化。過去十年見證了許多形態(tài)特征的高通量表型分析的巨大成功，但在蒸騰作用和光合作用等生理特征的精確表型分析方面仍然存在重大挑戰(zhàn)。由于對(duì)環(huán)境的反應(yīng)中生理性狀的高度動(dòng)態(tài)性質(zhì)，在植物中存在適當(dāng)?shù)倪x擇標(biāo)準(zhǔn)和生理水平的生理水平的有效篩選系統(tǒng)。在這篇綜述中，表型組學(xué)技術(shù)在園藝植物中的現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)。具體而言，強(qiáng)調(diào)了基于高通量生理學(xué)的表型分析的新興領(lǐng)域，稱為“生理組學(xué)”，用于干旱脅迫2022
05-20對(duì)鐮刀菌枯萎病復(fù)合體弱致病成員作用的新見解
植物病害通常是由一組病原體相互競(jìng)爭(zhēng)以在感染生態(tài)位中站穩(wěn)腳跟引起的。然而之前的研究通常僅限于其宿主上的單一病原體。在歐洲小麥赤霉病(FHB)是由多種鐮刀菌屬物種引起的，包括禾谷鐮刀菌和梨孢鐮刀菌。本文結(jié)合接種的時(shí)間序列，通過多光譜成像、轉(zhuǎn)錄和真菌毒素分析進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以研究物種和小麥之間的時(shí)間相互作用。結(jié)果表明，與禾谷鐮刀菌單次接種相比，禾谷鐮刀菌和梨孢鐮刀菌的共接種抑制了癥狀的發(fā)展，但沒有改變真菌毒素的積累。相比之下，梨孢鐮刀菌的預(yù)接種減少了FHB癥狀和霉菌毒素與單一禾谷鐮刀菌感染相比的水平。有趣的2022
05-20在WIWAM高通量表型平臺(tái)中分析用于檢測(cè)玉米植株干旱脅迫
研究作物缺水條件下的生理過程對(duì)于耐旱基因型的選擇和相關(guān)基因的功能分析至關(guān)重要。近距離高光譜成像（HSI）是一種很有前途的非侵入性植物性狀分析技術(shù)，它在早期檢測(cè)植物對(duì)水分脅迫的反應(yīng)方面具有巨大潛力。在這項(xiàng)工作中描述了一種數(shù)據(jù)分析方法，與植被指數(shù)不同，本方法在具有高分辨信息的選定波段上應(yīng)用光譜相似性，同時(shí)需要仔細(xì)處理非信息性照明效應(yīng)。后一個(gè)問題是通過標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量(SNV)歸一化來解決的，該歸一化消除了線性效應(yīng)，以及一種監(jiān)督聚類方法來消除表現(xiàn)出非線性多重散射效應(yīng)的像素。在剩余的像素上，與脅迫相關(guān)的動(dòng)態(tài)2022
05-20利用Plantarray植物生理表型平臺(tái)研究小麥干旱脅迫下的水分通量
WildWheatIntrogressionPromotesTemporalWaterfluxesDynamicsunderTerminalDroughtStressthroughPlant-AtmosphericInterrelations野生小麥導(dǎo)入通過植物-大氣相互關(guān)系促進(jìn)干旱脅迫下的時(shí)間水分通量動(dòng)態(tài)植物所經(jīng)歷的水分脅迫強(qiáng)度取決于土壤水分狀況以及大氣變量，例如溫度、輻射和空氣蒸汽壓差(VPD)。盡管對(duì)這些土壤和大氣因素的枝條結(jié)構(gòu)的作用進(jìn)行了充分研究，但鮮為人知的是，作為連續(xù)統(tǒng)的枝條和根系動(dòng)2022
05-202022
05-192022
05-19Plantarray植物逆境生物學(xué)生理研究平臺(tái)產(chǎn)量與干旱研究
全球人口在增加導(dǎo)致糧食生產(chǎn)的需求也在增加。糧食和農(nóng)業(yè)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）預(yù)測(cè)，為了在2050年滿足全球糧食需求，主要谷物作物的產(chǎn)量必須至少翻一番，這意味著目前的產(chǎn)量提高率至少需要提高40%。人們期望作物育種家能夠應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，培育出新的高產(chǎn)品種，但在氣候變化的情況下，即使保持目前的增產(chǎn)速度，前景也不明朗。為了滿足對(duì)食物不斷增長(zhǎng)的需求并提高主要作物的產(chǎn)量，我們需要更好地了解植物如何適應(yīng)限制其生產(chǎn)力的環(huán)境因素，將光照和CO2轉(zhuǎn)化為組織和種子。盡管大自然提供了許多植物如何適應(yīng)惡劣環(huán)境的例子，但這些2022
05-19Plantarray植物生理表型平臺(tái)：保衛(wèi)細(xì)胞研究
氣孔控制葉片內(nèi)部空氣空間和外部大氣之間的氣態(tài)通量。保衛(wèi)細(xì)胞決定氣孔孔徑，并且必須運(yùn)行以確保光合作用的CO2吸收(A)和水分流失以及最終植物水分利用效率(WUE)之間的適當(dāng)平衡。A和氣孔導(dǎo)度(gs)之間的強(qiáng)相關(guān)性被充分記錄并經(jīng)常觀察到，但促進(jìn)這種關(guān)系的潛在機(jī)制、可能的信號(hào)和代謝物目前尚不清楚。在這篇綜述中，我們?cè)u(píng)估了當(dāng)前關(guān)于葉肉驅(qū)動(dòng)信號(hào)的文獻(xiàn)，這些信號(hào)可能與葉肉碳同化協(xié)調(diào)氣孔行為。我們探索了包括蔗糖和蘋果酸在內(nèi)的各種代謝物（來自幾個(gè)潛在來源；包括保衛(wèi)細(xì)胞光合作用）的可能作用，以及新的證據(jù)表明通過操2022
05-192022
05-19WIWAM高通量植物表型成像分析平臺(tái)：干旱如何影響植物器官生長(zhǎng)
開花期和灌漿期的干旱大大降低了玉米（Zeamays）的產(chǎn)量。氣候變化正在導(dǎo)致更早和更持久的干旱期，從而影響玉米整個(gè)發(fā)育過程中多個(gè)器官的生長(zhǎng)。為了研究長(zhǎng)期缺水對(duì)生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)特性的影響，并確定它們與生殖干旱的關(guān)系，我們采用了一個(gè)高通量表型平臺(tái)，該平臺(tái)具有精確的灌溉、成像系統(tǒng)和基于圖像的生物量估算。長(zhǎng)期干旱導(dǎo)致單個(gè)器官的生長(zhǎng)速度降低，盡管生長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)部分補(bǔ)償了這一點(diǎn)，最終導(dǎo)致生物量降低和開花延遲。然而，長(zhǎng)時(shí)間的干旱并沒有影響不同器官（即葉、莖和穗）的最大增長(zhǎng)率的高度有組織的演替。兩種干旱處理對(duì)不同的2022
05-17Plantarray功能生理表型研究系統(tǒng)的定量和比較分析
植物是自養(yǎng)生物，其中有機(jī)生物量的積累速率與許多環(huán)境參數(shù)（如水、養(yǎng)分、二氧化碳和太陽輻射）之間存在線性關(guān)系。這些線性關(guān)系是植物感知環(huán)境與其性能響應(yīng)優(yōu)化之間良好反饋調(diào)節(jié)的結(jié)果。在這篇綜述中，我們建議持續(xù)監(jiān)測(cè)植物生理特征以響應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件可能是一種有用的新表型分析工具，允許對(duì)不同水平的功能表型和生產(chǎn)力進(jìn)行表征和比較。這種功能性生理表型(FPP)方法可以整合到育種計(jì)劃中，這些計(jì)劃在選擇在非生物脅迫下表現(xiàn)良好的植物方面面臨困難。此外，由于其高分辨率和動(dòng)態(tài)測(cè)量，高通量FPP將提高與環(huán)境相互作用（如植物2022
05-17Plantarray植物逆境生理研究平臺(tái)：植物輔助育種研究
在理解植物生物學(xué)、新的遺傳資源、基因組改造和組學(xué)技術(shù)方面的進(jìn)步為在不斷變化的環(huán)境條件下的食品安全和新型生物材料生產(chǎn)提供了新的解決方案。新的基因和種質(zhì)候選者有望在壓力下提高作物產(chǎn)量和其他植物性狀，必須通過大規(guī)模實(shí)地評(píng)估，在反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過長(zhǎng)期發(fā)展階段。因此，定量、客觀和自動(dòng)篩選方法與決策算法相結(jié)合可能具有許多優(yōu)勢(shì)，能夠在早期階段快速篩選最有希望的作物品系，然后進(jìn)行最終強(qiáng)制田間試驗(yàn)。新型分子工具、篩選技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)估的結(jié)合應(yīng)該成為農(nóng)業(yè)植物生物技術(shù)革命的主要目標(biāo)。圖1.農(nóng)業(yè)生物技術(shù)加工和篩選漏斗植2022
05-17Plantarray植物逆境生理研究平臺(tái)植物抗逆性研究
水資源短缺是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵限制。植物中已經(jīng)發(fā)展出兩種不同的水管理策略：等水策略和非等水策略。當(dāng)水分充足時(shí)以及在干旱條件下，等水植物通過減少氣孔導(dǎo)度以限制蒸騰作用來保持恒定的正午葉水勢(shì)(ψleaf)。不等水植物具有更多可變的ψleaf，即使在葉水勢(shì)下降的情況下，它們的氣孔和光合速率也能保持較高的較長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)水分充足時(shí)以及在適當(dāng)脅迫條件下，不等水植物的這種冒險(xiǎn)行為可能是有益的。然而在嚴(yán)重干旱的情況下，這種行為可能會(huì)危及植物。我們將討論這兩種用水策略的優(yōu)缺點(diǎn)及其對(duì)植物耐受非生物和生物脅迫能力的影響2022
05-17利用Plantarray植物生理表型平臺(tái)研究己糖激酶在植物中的作用
己糖激酶（HXK）是一種參與糖感應(yīng)的糖磷酸化酶。最近的研究表明一年生番茄和擬南芥保衛(wèi)細(xì)胞中HXK介導(dǎo)氣孔關(guān)閉并協(xié)調(diào)光合作用和蒸騰作用。為了研究HXK在控制多年生植物氣孔運(yùn)動(dòng)中的作用，我們?cè)贙ST1（一種保衛(wèi)細(xì)胞特異性啟動(dòng)子）下培育了表達(dá)擬南芥HXK1（AtHXK1）的柑橘類植物。利用GFP作為報(bào)告基因，已經(jīng)證實(shí)KST1在柑橘植物保衛(wèi)細(xì)胞中的表達(dá)。AtHXK1在柑橘保衛(wèi)細(xì)胞中的表達(dá)降低了氣孔導(dǎo)度和蒸騰作用，對(duì)光合作用速率沒有負(fù)面影響，從而提高了水分利用效率。本文研究了光照強(qiáng)度和濕度對(duì)柑橘根系葉片氣2022
05-17利用Plantarray植物生理表型平臺(tái)研究楊樹對(duì)干旱的生長(zhǎng)和生理響應(yīng)
了解不同的植物在不同的供水條件下如何優(yōu)先考慮碳增益和干旱脆弱性，對(duì)于預(yù)測(cè)在不同的環(huán)境條件下哪些樹木將最大限度地增加木質(zhì)生物量具有重要意義。本文為了評(píng)估生物量積累和水分利用效率的生理基礎(chǔ)，對(duì)Populusbalsamifera（BS），P.simonii（SI）及其雜交種P.balsamiferaxsimonii（BSxSI）進(jìn)行了研究。在充足水分條件下，非等水楊樹（SI和BSxSI）的全株氣孔導(dǎo)度（gs）、蒸騰作用（E）和生長(zhǎng)速率均高于等水楊樹（BS）。在干旱條件下，所有基因型都通過gs的變化來2022
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