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摘要
植物非生物胁迫是指对植物产生不利影响的非生物因素,非生物胁迫威胁植物发芽、生长、发育和繁殖,是阻碍农作物高效栽培和农业可持续发展的主要因素。植物胁迫精准管理和抗逆植物育种是缓解和解决非生物胁迫的有效途径,其中植物表型分析是一个不可或缺的环节,但是传统滞后的如人工、破坏式表型测量方法很难满足高通量表型分析的需求,制约着植物非生物逆境治理的精度和现代植物育种的效率。高通量植物表型分析技术旨在实现植物复杂性状的快速、自动、无损地获取与分析,能实时原位监测植物受胁迫状态与程度,指导胁迫治理措施和资源精准投入,可以为优良抗逆植物品种高通量筛选鉴定提供解决方案、能为植物抗逆基因解析与定位、植物遗传变异分析等提供大数据支撑。由于成像光谱技术能够实时、非接触、高效地测量植物结构形态、生理生化等多样化的表型,在高通量植物表型分析中表现出良好的潜力,近年来在植物精准种植和现代植物育种中得到广泛研究与应用。主要阐述可见光成像(RGB Imaging)、多光谱成像(MSI)、高光谱成像(HSI)、叶绿素荧光成像(ChlFI)、多光谱荧光成像(MFI)、热红外成像(TIRI)高通量表型分析技术在植物非生物胁迫表型分析中的研究进展以及评估分析其发展趋势;首先简单介绍了不同成像光谱的技术特点以及在植物表型分析中的应用差异和高通量分析流程;其次总结了近年来基于成像光谱技术高通量分析植物非生物胁迫表型的部分研究和应用,介绍范围从植物胁迫监测、抗逆植物品种筛选鉴定、植物遗传分析3个方面出发,主要涉及植物干旱、温度、盐害、养分胁迫以及其他非生物逆境。最后探讨了上述成像光谱技术在植物非生物胁迫表型高通量分析的机遇和其面临的挑战。
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单位西北农林科技大学; 电子工程学院
