近日，由北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司提供的田間便攜式作物干旱響應(yīng)研究方案在黑龍江省農(nóng)科院大豆所通過驗收，即將投入使用，該方案涵蓋田間植物同化速率及氣孔導(dǎo)度測量、特征光譜采集、穩(wěn)態(tài)葉綠素?zé)晒獾榷喾N技術(shù)，作為基因組工作以外的強有效補充，可對由干旱造成的植物表型變化進行快速、無損檢測分析，是育種工作中非常有力的技術(shù)方案。

應(yīng)用案例：作為三大糧食作物之一的小麥，其育種工作至關(guān)重要，Sergio Gálvez等選擇“Chinese Spring"小麥品種，綜合運用便攜式LCpro光合儀（測量CO2同化率與氣孔導(dǎo)度等）、Polypen RP400手持葉夾式植物高光譜測量儀（測量光化學(xué)反射指數(shù)PRI、類胡蘿卜素指數(shù)CAR及光譜反射曲線等）和FluorPen FP100手持式葉綠素?zé)晒鉁y量儀（測量作物穩(wěn)態(tài)葉綠素?zé)晒獾葏?shù)），結(jié)合高光譜-紅外熱成像無人機遙感技術(shù)，對該品種的耐旱性從基因轉(zhuǎn)錄表達、葉片水平和冠層水平三個尺度進行多尺度綜合研究，并發(fā)現(xiàn)明顯關(guān)聯(lián)，為育種工作者提供了全新的視角和參考。文章發(fā)表于《Functional & Integrative Genomics》（2018年）（Hotspots in the genomic architecture of field drought responses in wheat as breeding targets），相關(guān)研究結(jié)果見下圖。

上圖為冠層和葉片兩個尺度對脫水蛋白dehydrin和水通道蛋白基因aquaporin家族的基因表達所做的綜合表型分析，SS為重度脅迫，MS為輕度脅迫，I為澆灌，其中a（左）為作物光譜反射曲線，a（中）為葉綠素?zé)晒?/span>leaf fluorescence（F），a（右）為光化學(xué)植被指數(shù)PRI，b為冠層尺度作物水分脅迫指數(shù)Crop Water Stress Index (CWSI) 和光譜反射指數(shù)TCARI1510（Transformed Chlorophyll Absorption in Reflectance Index)，C為dehydrin (DHN)和aquaporin (AQP)表達值

研究還指明，植物在田間生長條件下對干旱的響應(yīng)與在受控條件的響應(yīng)不盡相同，因此需要進行田間試驗來闡明與耐旱育種相關(guān)的基因網(wǎng)絡(luò)和途徑，另外這種綜合研究的手段也可運用于其它作物品種上。

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PlantScreen植物高通量表型成像分析平臺

PhenoTron傳送帶式高通量作物表型分析平臺

      由傳送帶和光譜成像站組成，包括高光譜成像站、葉綠素?zé)晒馀c多光譜熒光成像站等，用于植物表型組學(xué)、生理生態(tài)學(xué)、遺傳育種、抗性篩選、種質(zhì)資源研究檢測等。下圖為茶苗抗凍性高光譜成像分析（易科泰光譜成像與無人機遙感研究中心提供）。

FC-WIC葉綠素?zé)晒馀c紅外熱成像復(fù)合系統(tǒng)

植物葉綠素?zé)晒獬上衽cThermo-RGB成像分析，模塊式結(jié)構(gòu)，具備系統(tǒng)擴展功能。

PhenoTron 作物表型成像分析平臺

   包括XYZ版、YZ版、PTS版植物光譜成像平臺，高光譜成像、葉綠素?zé)晒獬上瘛⒍喙庾V熒光成像、高光譜熒光成像、Thermo-RGB成像分析功能，用于植物表型組學(xué)研究、遺傳育種、大豆品質(zhì)檢測等，田間使用可訂制PhenoPlot版。

Ecodrone無人機遙感技術(shù)方案

包括UAS-4、UAS-8、UAS-8 Pro無人機遙感平臺，搭載RGB成像、多光譜成像、一體式高光譜-紅外熱成像、3D LiDAR成像等多種傳感器，組成Ready-to-fly系統(tǒng)。