首页 > 分享 > 新方法 | 预测芸薹属植物花期耐热抗旱性的无损表型测量方法

新方法 | 预测芸薹属植物花期耐热抗旱性的无损表型测量方法

花匠小妙招
2024-10-22 22:51

近日，Plant Phenomics刊发了由西澳大利亚大学Sheng Chen等人完成的题为Nondestructive Phenomic Tools for thePrediction of Heat and Drought Tolerance at Anthesis in Brassica Species的研究论文，介绍了用于预测芸薹属植物开花期耐热性和抗旱性的无损（或非破坏性）表型测量方法。

芸薹属（Brassica）植物是一种易受高温干旱胁迫影响的物种，尤其是在早期生殖阶段，而无损（或非破坏性）表型测量方法对于挑选具有胁迫耐受性的品种具有潜在价值。

Brassica species

本文通过评估整株植物和花的植物成像、叶片气孔导度、叶和芽的温度、光化学植被指数、光合作用的量子产率和叶片气体交换来测定12个不同基因型（G）的芸薹属植物对高温（H）和/或干旱（D）胁迫处理的耐受性。

设计一个可重复的析因实验，从开花期开始，采用不同水平的H、D、G三个影响因子，进行为期7天的胁迫处理。大多数表型组学测量方法可以检测到由胁迫处理所引起的植物胁迫，例如由H、D和H×D引起的显著胁迫效应。整株植物体积与鲜重变化具有高度相关性，这表明在未来的研究中，整株植物成像可能是鲜重的有效替代物。光合作用的最大羧化速率（Vcmax）在高温（H）和联合高温干旱（H+D）处理的第1天迅速增加，并且基因型与高温（G×H）之间、基因型与干旱（G×D）之间互作效应显著。在高温（H）处理和联合高温干旱（H+D）处理的第一天，不同基因型的Vcmax与其实际籽粒产量呈正相关。如基因型的相关性热图所示，在高温（H）处理和联合高温干旱（H+D）处理的第1天和第3天，Vcmax与籽粒产量聚类。TPU在联合高温干旱（H+D）处理中也与基因型籽粒产量（SY）呈显著正相关。在处理的第7天，花的体积反映出基因型与高温（G×H）、基因型与干旱（G×D）之间互作效应显著，并且在高温（H）处理的第7天不同基因型的花的体积与其实际籽粒产量呈正相关。叶片气孔导度、叶和芽的温度、光化学植被指数、光合作用的量子产率不能反映基因型与高温（G×H）或基因型与干旱（G×D）之间的互作效应。

Heatmaps of genotypic correlations for various phenomic and agronomic traits at various days after treatment (DAT) measured in control (a), drought (b), heat (c), and combined heat and drought (d) stress treatments.

在筛选具有耐热性或耐高温干旱性的芸薹属植物种质资源时，Vcmax、TPU和花的体积是潜在的无损（或非破坏性）表型测量参数。

在本文的实验中，一些表型组学性状显示出区分不同基因型芸薹属植物耐热性和抗旱性的潜在能力。其中值得关注的主要性状是Vcmax），并且在高温胁迫的第1天和第3天的高Vcmax的基因型是最高产的基因型。在联合高温干旱胁迫下，第7天的TPU与籽粒产量也呈显著正相关。因此，Vcmax和TPU是两个可以用来推定芸薹属植物耐热性和耐高温干旱性的表型测量参数。需要在更广泛的基因型范围内做更多的工作来证实这些值得关注的结果，并且需要评估更快的方法，如高光谱反射率，因为高光谱反射率可能是Vcmax的可替代参数，并能够筛选数百个后代的耐热性。

植物生长成像技术在芸薹属植物耐热性和抗旱性的表型研究中也具有潜在的应用价值。在高温处理的第7天，不同基因型的花的体积与其最终籽粒产量呈正相关。在处理的第7天，所有处理的整株植物体积与鲜重呈高度相关，这表明在未来的研究中，整株植物成像可能是鲜重的有效替方法。

Sheng Chen, Yiming Guo, Xavier Sirault, et al., “Nondestructive Phenomic Tools for the Prediction of Heat and Drought Tolerance at Anthesis in Brassica Species,” Plant Phenomics, vol. 2019, Article ID 3264872, 16 pages, 2019. https://doi.org/10.34133/2019/3264872.

本文来源：植物表型组学