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叶片反射光谱在育种过程中的应用
日期:2021-02-23 作者:未知 来源:国科农研院 点击:
 在不远的将来,一架无人机扫过一棵小麦作物,通过检测叶片反射率,向坐 在阴凉处的作物育种者的笔记本电脑发送信号。这个信号告诉育种家们哪些植物 含有好的农艺性状,能够在下一次预计的长时间的夏季干旱中生存下来。
    作物育种家们一直在寻找更快的非侵入性的方法以提高作物产量、抗旱或抗 虫害的特性。在最近发表的一篇文章中,科学家们发现,测量叶片反射光的颜色 及其包含的温度信号,这一发现将大大加快寻找有用作物性状的过程。
    ARC 转化光合作用卓越中心(CoETP)教授约翰·埃文斯在《Journal of Ex perimental Botany》上发表论文中提到,目前已经发现叶片反射光谱-也称为高 光谱反射率随温度变化而变化。换句话说,现在可以使用其他参数去评估树叶反 射中包含的温度信号。
    这种光学测量为小麦育种者开启了全新的大门。现在可以使用高光谱反射率筛选相关农艺性状,大大缩减了其他方法所需的时间。这意味着在未来,育种者 将能够使用无人机等设备对作物进行扫描,在不破坏样本的情况下同时大规模检 测有用的农艺性状。这项技术只需一次测量就可以推断出许多不同的性状,如主要的光合作用酶—二磷酸核酮糖羧化酶的活性、电子传递率、呼吸速率以及叶片 氮含量等。因为小麦含有的碱基对比水稻多40倍,比人类多6倍,因此,在小麦中发现有用的基因尤其困难。所以这一技术对于测量大量的植物性状是必须。
    在之前的工作中科学家已经证明,测量高光谱反射率是绘制植物种群图的一 种有效和快速的方法,从而可以获得有用性状的遗传基础,检测这些性状在田间 的表现,然后最终将它们应用到育种计划中。
    虽然酶的反应速率会随着温度的变化而变化,因此在之前的工作中还不清楚 这些测量结果是否受到测量时树叶温度的影响。但本论文实验表明,随温度变化 的性状及独立于温度的性状可以通过相同的高光谱测量在20°C至35°C之间的 叶温度进行有效区分。
    这项工作是由谷物研究与开发公司(GRDC)通过国际小麦产量计划(IWYP) 与澳大利亚研究局合作资助的。
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