Fonte do método

Langan, P. (em inglês).e outros.Avaliação da resposta ao estresse e recuperação do enchufe de água em cevada (Hordeum vulgare L.): uma abordagem de fenotipação baseada em imagem.Métodos Plantais20, 146 (2024).

Unidade de Pesquisa

1. Universidade de Dublin, Irlanda

2. Universidade de Amiens, França

Equipamento fundamental

PlantScreenSistema de análise de imagens fenotípicas de plantas de estufa de alto fluxo

PlantScreenO sistema de análise de imagens fenotípicas de plantas de estufa de alto fluxo éPesquisa completa, automatizada e de alto fluxo em ciências vegetaisSolução de tabelaSolução，Capaz de monitorar e analisar a longo prazo, sem danos, as características fenotípicas de culturas, desde mostarda modelo até trigo e milho.

sistemaDistribuído emAs principais instituições científicas, universidades e empresas agrícolas em todos os continentes do mundo.ComoCentro Holandês de Ecofenotipos Vegetais/Universidade de Wageningen, Países Baixos(Nota: link para reportagens, abaixo)Leibniz Instituto de Pesquisa de Genética e Cultivas (IPKUniversidade de Helsinque, Finlândia, Universidade Nacional da Austrália、Instituto de Biotecnologia da Academia de Ciências Agrícolas da China、Instituto de Arroz da Chinainstituições agrícolas e instituições de pesquisa de alto nível,eEmpresas agrícolas como DuPont Pioneer, Monsanto, BASF- É.

Antecedentes da pesquisa

À medida que as mudanças climáticas aumentam a frequência das chuvas em muitas regiões, a pressão das inundações torna-se um importante limite na produção de cevada.O impacto da pressão das inundações na produção das culturas varia de acordo com a espécie de cultura, as medidas de gestão, a diversidade genética e as condições de pressão. As inundações causam falta de oxigênio no solo, o que afeta o crescimento e o desenvolvimento das plantas.As culturas de cevada são mais sensíveis à inundação.Em estudos anteriores, o tratamento e a duração da pressão de inundação variaram, o que dificultou a comparação dos resultados entre diferentes estudos. Assim, o objetivo deste estudo é identificar a duração e configuração óptimas da simulação da tensão de inundação por meio de métodos de análise fenotípica de imagem para avaliar a tolerância à inundação da cevada em condições controladas.

Objetivos da pesquisa

O objetivo principal deste estudo éDeterminar o melhor programa experimental de pressão de inundaçãopara que, sob condições de controleAvaliação da tolerância às inundações da cevada，Quantificar o impacto da pressão das inundações no crescimento da cevada e no verde através de métodos de análise fenotípica de imagem- É.

Métodos de pesquisa

1. Projeto Experimental

O experimento foi realizado em duas partes, na Universidade de Dublin, na Irlanda, e na Universidade de Amiens, na França. Quatro variedades de cevada primavera de duas linhas foram selecionadas, incluindo duas variedades comerciais (RGT PlanetaeConcerto(e duas espécies tradicionais)Glasnevin nº 5ePromessa de Ouro). Experiência1Realizado na Universidade de Dublin. Testado.duas espécies (RGT PlanetacomGlasnevin nº 5Seis combinações diferentes de duração de inundação e tempo de recuperação, incluindo:5Deus,10Deus e14coerção do dia, e não7Período de recuperação de diasExperiência.2Realizado na Universidade de Amiens, França,Verificou o experimento.1Os melhores programas selecionados (14Força do dia mais7dia de recuperação) repetibilidade e aumentou o número de variedades e amostras(Número de repetições de5um aumento para10um).

2. Tratamento da Força

no período trifólio (ou seja,Zadoks 13Aplique pressão de inundação à cevada, mantendo o nível da água acima da superfície do solo, colocando uma vasca de flores em uma vasca externa com um buraco de drenagem selado.1centímetros, correspondendo a aproximadamente120%quantidade de água no campo. O orificio de drenagem do vaso do grupo de controle não foi selado e mantido em aproximadamente60%quantidade de água no campo. Em um experimento.2O nível da água permanece em cerca de140%retenção de água no campo, o grupo de controle permaneceu em aproximadamente100%quantidade de água no campo.Tratamento de água diferentePlantScreen™Sistema de irrigação automática de alta precisão diariamente08:30O sistema é monitorado e regulado para obter reabastecimento quantitativo com base no peso objetivo.

3. Análise de fenotipos de imagem

UtilizaçãoPlantScreen™Plataforma de imagem para filmar diariamente de cima e ladoRGBImagens para quantificar os efeitos fisiológicos da pressão das inundações no crescimento e na verdeza. Através de software de análise de imagemAnalisador PlantScreen™CalculaçãoÁrea de projeção do solo (PSAsoma de pixels divididos entre vista lateral e vista superior)para avaliar o crescimento das plantas. Além disso, no experimento2No meio, também aconteceu.FluorCamFluorescença de clorofilo dinâmica para avaliar as propriedades fotossínteses das plantas- É.

4. Imagem de sistema raiz e análise fenotípica destrutiva

Em um experimento.1No final de cada tratamento, o sistema radicular é limpo manualmente e o comprimento da raiz e a massa seca são registrados. UtilizaçãoEpsonscanner de placa plana eExplorador RhizoVisionO software obtém parâmetros do sistema raiz, incluindo comprimento, volume, diâmetro e área da superfície. No último dia da imagem, o comprimento, o peso fresco e o peso seco dos troncos do solo foram medidos. Experiência2O peso seco da superfície do solo foi medido no último dia da imagem.

Resultados da pesquisa

1. Determinação do melhor programa de coerção

Os resultados experimentais mostraram que a desaceleração do crescimento das plantas foi mais evidente à medida que o tempo de pressão das inundações se prolongou, e que esse efeito continuou durante o período de recuperação. Em um experimento.1No meio, apenas14Força do dia (P5eP6mostrando diferenças significativas na qualidade seca real entre o grupo de controle e o grupo de inundação (Figura)3direitaEeO F). Especialmente incluído7Período máximo de recuperação (P6As mudanças na qualidade seca são mais significativas durante a colheita, eÁrea de projeção através do solo superiorPSA(Indicando a biomassa superior do solo) distingue mais claramente as diferenças de tolerância entre os genótipos(Figura)3esquerdaO FFoi, portanto, escolhido como o melhor tratamento para experimentos posteriores.

2. Efeitos das inundações sobre a biomassa e as propriedades da fotossíntese da cevada

Em um experimento.2Em média, as quatro variedades de cevada tiveram uma diminuição significativa na biomassa sob a pressão das inundações, e a massa seca do grupo inundado diminuiu aproximadamente em comparação com o grupo de controle.73%para81%através da análise de imagens,Observação de plantas submetidas a inundaçõesPSARedução significativa, indicando que o crescimento é inibido(Figura)4A).

Imagens fluorescentes de clorofila mostram que, durante o período de coerção, todas as variedadesFv / FmOs valores (eficiência fotoquímica máxima) diminuíram, mas aumentaram durante o período de recuperação. Especialmente...Promessa de Ourovariedade durante todo o experimento.Fv / FmA menor redução do valor, mostrando sua tolerância à pressão das inundações(Figura)4B).

3. Análise de mudanças de verde

Ao analisar o nível de verde na imagem, descobriu-se que a pressão de inundação levou a uma mudança no número de pixels em determinados tons específicos. Especificamente, um tom verde mais profundo (Tonalidade 2、3e4(torna-se menos visível nas plantas inundadas, enquanto um tom verde mais claro)Tonalidade 7、8、9e10(e as cores mais profundas)Tonalidade 1aumento sob a pressão das inundações. Essas mudanças são mais significativas durante o período de coercição e retornam gradualmente ao normal durante o período de recuperação.5). Portanto,Diferenças significativas na composição e na dinâmica da tonalidade verde das folhas sob a pressão da inundação de diferentes genótipos de cevada podem servir como um diagnóstico rápido e sem danos de resistência à inundação.

Conclusões do estudo

Este estudo identificou, através de métodos de análise fenotípica de imagem, um óptimo esquema experimental de força de inundação (14Força do dia mais7Dia de recuperação), o programa é capaz de distinguir significativamente as respostas de diferentes variedades de cevada à pressão das inundações. Os resultados sugerem que a pressão por inundação reduz significativamente as propriedades de biomassa e fotossíntese da cevada, e a capacidade de adaptação e resiliência das plantas à pressão pode ser observada através da análise do grau de verde. Além disso, o estudo ressaltou a importância de incluir o período de recuperação após a força, pois isso ajuda a observar a recuperação do crescimento das plantas após a força.Através da análise fenotípica de imagens de alto fluxo, este estudo fornece um método novo e reprodutível para avaliar a tolerância às inundações iniciais da cevada, ajudando a quantificar com mais precisão marcadores associados à pressão das inundações, como o grau de verdeza, a intensidade das inundações e a intensidade das inundações.Fv / FmePSA- É.

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