氣候變化帶來(lái)的環(huán)境壓力可以改變植物成熟過程中的源庫(kù)關(guān)系，導(dǎo)致過早衰老和產(chǎn)量下降。利用無(wú)人機(jī) (UAVs) 成像技術(shù)的最新發(fā)展，可以加速解釋小麥 (Triticum aestivum) 衰老自然變異的遺傳控制。在這里，作者描述了使用無(wú)人機(jī)多光譜圖像中得出的植物指數(shù) (VIs) 來(lái)量化小麥的衰老。在田間，以雙單倍體群體和親本品種為研究對(duì)象，研究了花后不同生育時(shí)間點(diǎn)(TPs)的高遺傳率衰老及其對(duì)籽粒產(chǎn)量(GY)的影響。
使用無(wú)人機(jī)對(duì)小麥冠層進(jìn)行高通量表型分析。 A，試驗(yàn)位置和細(xì)節(jié)，(B) 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，(C) 數(shù)據(jù)采集工作流程，(D) 平均圖像重疊的結(jié)果，以估計(jì)正鑲嵌產(chǎn)生的每個(gè)像素，(E) 密集點(diǎn)云的結(jié)果，(F)收集數(shù)據(jù)時(shí)的重要GTPs，(G) 捕獲不同光反射率背后的機(jī)制 (H) VIs估計(jì)值的一般方程和使用多光譜像素 (m-像素)無(wú)人機(jī)的 VIs的可視化（綠色表示最高 VIs，紅色表示最低 VIs 值）和（I）VI與GY的相關(guān)性。
使用不同的基于無(wú)人機(jī)的 VIs 組合來(lái)選擇延緩衰老比使用單一的地面植被指數(shù)更有效。作者使用 660K 單核苷酸多態(tài)性陣列鑒定了營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、衰老和 GY 的 28 個(gè)數(shù)量性狀基因座 (QTL)。其中有 17 個(gè) QTL分布在染色體 2B、3A、3D、5A、5D、5B 和 6D上，這些QTL在傳統(tǒng)的表型分析方法中尚未見報(bào)道。
重要 VIs 的時(shí)間可視化。 A、CCCI 和 (B) RNDVI 是通過組合 NIR、紅色和綠色波段的多光譜像素得出的。 (A) 和 (B) 中的左圖和右圖分別顯示了漯河試驗(yàn)點(diǎn) TP90、TP50 和 T10 DH 系間性狀的總體和差異。 綠色像素表示圖中的最大 VIs 值。
這種綜合方法使作者能夠在 5D 染色體上識(shí)別出一個(gè)重要的、以前未報(bào)告的、與衰老相關(guān)的位點(diǎn)，該位點(diǎn)在谷物灌漿期間在所有 TPs 中顯示出高表型變異（高達(dá) 18.1%）。通過在自然群體中建立競(jìng)爭(zhēng)性等位基因特異性 PCR 標(biāo)記，驗(yàn)證了該 QTL 的緩慢衰老的功能。研究結(jié)果表明，基于無(wú)人機(jī)的高通量表型分析有利于對(duì)小麥衰老的遺傳基礎(chǔ)的研究。
來(lái)源：Plant Physiology.Quantifying senescence in bread wheat using multispectral imaging from an unmanned aerial vehicle and QTL mapping.Muhammad Adeel Hassan, Mengjiao Yang, Awais Rasheed, Xiuling Tian, Matthew Reynolds, Xianchun Xia, Yonggui Xiao, Zhonghu He
https://doi.org/10.1093/plphys/kiab431
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