根系不僅是絕大多數陸生植物賴以生存的基礎，還是提高作物抗逆性、養分積累和產量的重要抓手之一。對玉米而言，整個主根、側根、冠根共同形成了一個復雜的系統，控制著植株汲水、覓養和抗倒伏的能力。盡管目前已有不少根系表型新方法，但在田間試驗中，最常用的方法仍是提取測量根系上部（根冠），接著基于人工測量或二維成像技術進行性狀量化，如PSTOL1、DRO1、土壤取芯、根提拉力測量等。然而，二維的表型技術受單一視角限制，無法達到足夠高的準確度。

根提拉力測量法由于操作簡便，常用于實地測量中，因而也具備大規模表型分析的潛力。根提拉力通常與根系生物量和分枝大小有關，但目前尚未有研究證實根提拉力與目前常用的根系結構測量數據間的關聯。

近日，Plant Phenomics在線發表了題為Complementary Phenotyping of Maize Root System Architecture by Root Pulling Force and X-Ray Imaging的研究論文。

針對以上問題，該文章使用X射線計算機斷層掃描（CT）技術，掃描生成高精度玉米根冠三維模型，并建立了能夠同時測量71個特征的處理方法（Figure 1）。該方法改進了估測根系結構遺傳貢獻的流程，且具有極高的精度，能夠全局檢測根系結構生長發育的各種變化或者由環境變化而產生的根系分布的細微變化（Figure 2）。論文結果表明，根提拉力測量是一種高通量的根系形狀提取方法，可估計根系質量，并且與該文方法中的多個三維特征顯著相關（Figure 3）。總而言之，該文提出的方法能夠用于校準和解讀多種試驗場景下的根提拉力測量值，并且能夠輔助對根系結構的遺傳研究工作。

Figure1：Pipeline for 3D root imaging using X-ray computed tomography.

Figure2：RPF and 3D global root system architecture traits are affected by genotype, environment, and developmental time point.

Figure3：RPF and 3D root system architecture traits are strongly associated with each other and root mass (grams).

論文鏈接

https://spj.sciencemag.org/journals/plantphenomics/2021/9859254/

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About Plant Phenomics

《植物表型組學》（Plant Phenomics）是由南京農業大學和美國科學促進會（AAAS）合作創辦的英文學術期刊，于2019年1月正式上線發行，是Science合作出版的第二本期刊。采用開放獲取形式，刊載植物表型組學交叉學科熱點領域具有突破性科研進展的原創性研究論文、綜述、數據集和觀點。具體范圍涵蓋高通量表型分析的最新技術，基于圖像分析和機器學習的表型分析研究，提取表型信息的新算法，作物栽培、植物育種和農業實踐中的表型組學新應用，與植物表型相結合的分子生物學、植物生理學、統計學、作物模型和其他組學研究，表型組學相關的植物生物學等。期刊已被DOAJ、Scopus、PMC、EI和SCIE等數據庫收錄。

說明：本文由《植物表型組學》編輯部負責組稿。

中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。

編輯：張威（實習）

審核：卞越、孔敏