全文总字数：5936字
基于干旱胁迫的植物表型采集平台设计
摘要:大多数植物受干旱胁迫后其生理过程都会受到不同程度的影响。水分不仅是光合作用的原料之一，而且还影响着植物的生长发育。因而构建干旱胁迫下的植物表型信息采集平台意义重大。为了从整体上梳理植物表型信息采集平台的研究成果和存在问题，有效地推动植物表型信息采集技术发展和农林业现代化进程，本研究介绍了植物表型的概念，植物表型平台国内外的研究概况，同时归纳了现阶段国内外先进的产品，以及所面临的问题。最后就植物表型采集平台的发展做出了总结。
关键词：干旱胁迫;植物表型;信息采集平台
1前言
当今世界人口快速增长，气候急剧变化，水资源短缺，使得农林业生产面临严峻考验,所以使植物能够正常生长是问题的关键，认识植物的表型特征和性状是生物学研究的一个重要命题。植物的遗传育种，栽培护理与保护等方面的研究都涉及到对大量植株的各种特征和性状即表型的鉴别与分析，以及对复杂的植物生长环境的监测与控制[1]。
植物表型是指受基因和环境决定或影响的复杂植物性状，如生育期、株高、叶面积、穗质量、分蘖数、形态，以及倒伏、病虫害、抗旱等[2,3],是基因型和环境因素复杂交互的结果。传统的植物表型研究主要局限于对植物外部物理性的描述，基本未涉及内部及生化的特征和性状，随着科技的发展，现代植物表型研究是借助先进的仪器设备研究特定条件下植物所表现出的结构、功能、生理、生化等特征及其变化规律。此研究对农林业实践有着重大意义。国际表型界对表型研究也达成了研究策略共识，植物表型的突破可以为育种、栽培和农林业实践提供大数据决策支持[4]。
2国内外研究概况
高通量测序技术的快速发展提供了快速和低廉的基因组信息，极大地加速了对调控作物重要性状基因的挖掘。然而，由于植物表型的复杂性、受环境影响多变及全程动态变化等特性，表型研究严重滞后于基因型研究，造成植物信息之间无法互联互通，也让海量的基因数据的科研价值降低。只有将大量可用的基因型信息与表型性状相匹配，架设起数据之间沟通的桥梁，才能充分挖掘基因组、转录组和蛋白质组等组学信息、揭示特征多样性随时间变化的趋势。面对植物表型信息采集技术发展的滞后，基于生物、传感器、机器视觉技术以及高性能计算机的表型分析平台能够为植物表型的精确化和高效化铺平道路。因此发达国家的大型企业和公众科研机构都投入了大量经费来构建大型植物表型信息采集平台，前者代表如德国的Scanalyzers产品系列[5]，后者代表如澳大利亚植物表型组设施(Australian Plant Phenomics Facilit)“植物加速器”、荷兰的WPS公司植物表型研究设施、日本半自动3D植物表型模拟系统以及中国的Crop 3D。传统表型信息采集由人工进行，受人为因素影响较大，由于复杂的空间形态结构，植物的叶面积、茎杆夹角等参数的测量都需要破坏式、接触式测量，导致表型信息不连续、不稳定，因此植物表型信息采集平台成为植物表型领域的研究热点。随着技术的发展，未来的植物表型研究应充分借助各种先进的仪器分析方法[6]。
