不結(jié)球白菜生長發(fā)育過程中表型變化AgriPheno訂閱號專注于持續(xù)更新植物生理生態(tài)、植物表型組學和基因組學、基因分型、智能化育種及應用、激光雷達探測技術(shù)及數(shù)據(jù)分析等領域，國內(nèi)外最新資訊、戰(zhàn)略與政策導讀。本文節(jié)選了2024年7-9月推送的代表性文章，以供大家參閱。
高光譜
? SpectroFood數(shù)據(jù)集：用于干物質(zhì)估算的綜合果蔬高光譜元數(shù)據(jù)集
該數(shù)據(jù)集的目標有兩個：一是為人工智能模型提供一個基準測試工具，以便對這些模型進行評估和比較；二是作為一種數(shù)據(jù)資源，用于檢驗那些能夠在更廣泛的情況下適用的新型技術(shù)。
? 高光譜成像在精準農(nóng)業(yè)中的系統(tǒng)性綜述：現(xiàn)狀與前景分析
本綜述側(cè)重于地面高光譜傳感器的實時應用要求，關(guān)注具有高空間分辨率的集成化更高的地面、無人機和機載高光譜傳感器。強調(diào)了地面高光譜成像技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)中的巨大潛力，以及作為實時作物監(jiān)測和分析的研究工具的前景。討論了其局限性和HSI技術(shù)的發(fā)展為未來農(nóng)業(yè)和糧食安全帶來了巨大的希望。
? 利用高光譜、介電和核磁共振預測馬鈴薯中淀粉、可溶性糖和氨基酸含量
本研究的總體目的是對用于預測馬鈴薯塊莖中各種測量變量的不同方法進行初步篩選，探索不同方法在工業(yè)生產(chǎn)的馬鈴薯分選機和其他馬鈴薯質(zhì)量評估設備中直接應用的潛力。
? 利用高光譜成像和可解釋人工智能改進甘薯質(zhì)量評估
本研究旨在利用HSI和可解釋人工智能來推進甘薯質(zhì)量評估。具體目標是確定關(guān)鍵的特征波長，開發(fā)并解釋基于這些特征波長的模型，并將甘薯樣本中質(zhì)量屬性的空間分布可視化。
植物逆境
本研究調(diào)查了澳大利亞不同綠豆基因型在短暫高溫脅迫下的響應差異，探討了離體花粉活力、結(jié)實率和籽粒產(chǎn)量的遺傳變異性。此外，該研究還試圖探索花粉活力與植物表型性狀、豆莢發(fā)育和籽粒產(chǎn)量之間的關(guān)系，以及不同基因型對高溫脅迫的耐受性是否與某些產(chǎn)量成分在脅迫后恢復有關(guān)。
? 沈陽農(nóng)大Cell Reports：泛素介導的SlPsbS降解調(diào)節(jié)番茄的低溫耐受性
2024年9月19日，Cell Reports雜志在線發(fā)表沈陽農(nóng)業(yè)大學現(xiàn)代設施園藝工程技術(shù)中心李天來院士&劉玉鳳教授團隊標題為Ubiquitin-mediated degradation of SlPsbS regulates low night temperature tolerance in tomatoes的研究論文。文章揭示了葉綠體囊泡化(CV)蛋白和COP9信號體亞基5A(CSN5A)共介導的葉綠體蛋白泛素依賴性降解途徑，從而為脅迫條件下番茄葉綠體蛋白穩(wěn)定性的調(diào)控提供基礎參考。
該研究揭示了氮缺乏對茶樹的影響機制，為開發(fā)耐氮缺乏的茶基因型提供了新的候選基因。這些發(fā)現(xiàn)對于提高茶葉產(chǎn)量和質(zhì)量，以及實現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)具有重要意義。
本文報道了他們運用精密的光遺傳學工具誘導了不同性質(zhì)的電信號和Ca2?信號并探索了這些特異信號所編碼的生理響應，為植物脅迫響應機制研究提供了新穎的思路。
該研究揭示了氮缺乏對茶樹的影響機制，為開發(fā)耐氮缺乏的茶基因型提供了新的候選基因。這些發(fā)現(xiàn)對于提高茶葉產(chǎn)量和質(zhì)量，以及實現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)具有重要意義。
? MAXI-IMAGING-PAM助力浙大喻景權(quán)院士團隊揭示番茄耐寒新機制
2024年8月6日，Nature Communications在線發(fā)表了浙江大學喻景權(quán)院士團隊周杰教授為通訊作者題為Loss of cold tolerance is conferred by absence of the WRKY34 promoter fragment during tomato evolution的研究論文。研究團隊對冷敏感的栽培番茄和耐寒的野生多毛番茄進行ATAC-Seq和RNA-Seq分析，發(fā)現(xiàn)WRKY34基因與冷脅迫下的染色質(zhì)可及性和表達模式密切相關(guān)。
植物根系研究
? Plant Ecology：樹木和灌木根系探尋養(yǎng)分對比研究
灌木和喬木間不存在一致的覓食精度（養(yǎng)分添加土體和不添加養(yǎng)分土體的生物量比例）差異和側(cè)根生長速率差異；相比生長型，種間變異與物種所處生境更相關(guān)。
? Journal of Plant Ecology：根系功能性狀多維性研究進展與挑戰(zhàn)
當前，普遍接受根系功能性狀存在兩個獨立維度——合作維度和保守維度（傳統(tǒng)的根系經(jīng)濟譜），但根系二維功能性狀空間形成機制尚不清楚，亟需揭示。最近，河南農(nóng)業(yè)大學孔德良教授團隊基于根系養(yǎng)分獲取過程，探究了根系二維功能性狀空間的形成機制。
? Forests：亞熱帶森林兩種優(yōu)勢植物（杉木和麻櫟）的細根覓養(yǎng)性狀比較研究
細根功能性狀和菌根真菌對養(yǎng)分添加的響應因物種而異，杉木借助菌根真菌獲取土壤養(yǎng)分，麻櫟借助增加細根分枝獲取土壤養(yǎng)分，不同養(yǎng)分獲取策略有助于物種共存和在養(yǎng)分變化環(huán)境下生存；相比形態(tài)功能性狀，細根生物量和總根長可能是表征養(yǎng)分獲取策略的更關(guān)鍵的指標。
植物表型/激光雷達
? 田間高通量玉米雄穗表型測量：背包式激光雷達技術(shù)和機器學習算法
由圣路易斯大學和唐納德·丹佛斯植物科學中心的研究人員完成的新研究，成功利用背包式3D激光雷達(LiDAR)技術(shù)和機器學習算法，在真實田間條件下實現(xiàn)了玉米雄穗的快速表型分析，并提出了全新的方法來掃描和數(shù)字重建玉米雄穗結(jié)構(gòu)。
? Orchid2024：用于中國蘭花精細分類的品種級數(shù)據(jù)集和方法
湖南省園藝研究所李衛(wèi)東研究員團隊花費一年多的時間收集和整理，構(gòu)建了一個名為 Orchid2024 的中國蘭花品種圖像數(shù)據(jù)集，用于中國蘭花品種分類。該數(shù)據(jù)集包含超過 15 萬張圖像，涵蓋8個種 1275 個不同品種，涉及到中國 12 個省級行政區(qū)的 20 個城市。
? Plant Stress：鷹嘴豆終末干旱脅迫的高通量表型分析
文章旨在通過高通量表型分析平臺，對不同鷹嘴豆基因型在極端干旱脅迫下的表現(xiàn)進行評估，以篩選出具有優(yōu)良耐旱性的基因型。
? LiDAR技術(shù)與深度學習預測蔬菜作物生長，精準農(nóng)業(yè)再添新翼
在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的浪潮中，深度學習與遙感技術(shù)的結(jié)合為精準農(nóng)業(yè)帶來了革命性的變革。一項2024年6月28日發(fā)表在 Scientific Reports 上的研究，結(jié)合激光雷達（LiDAR）技術(shù)，開發(fā)了一種基于深度學習框架的預測模型，能夠預測蔬菜作物的株高和冠層面積，為農(nóng)業(yè)管理提供了新的科技支持。
? 手持式植物冠層光譜儀ACS-435搭配激光傳感器在林業(yè)表型研究中的應用
來自波蘭克拉科夫農(nóng)業(yè)大學的研究團隊成功開發(fā)了一套創(chuàng)新的移動傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)在森林苗木表型研究中展現(xiàn)出巨大的應用潛力。本文將帶您走進這項前沿科技，探索其背后的技術(shù)原理與應用前景。
人工智能/機器人自動化
? Nature Machine Intelligence：生成式人工智能（AI）會改變機器人技術(shù)嗎？
在最近的IEEE機器人與自動化國際會議（ICRA）上，幾位專家就“生成式AI將使許多傳統(tǒng)機器人技術(shù)方法過時”這一觀點進行了辯論。該領域確實需要新的想法，因為經(jīng)過數(shù)十年艱苦的計算開發(fā)和工程努力，機器人在感知、運動規(guī)劃、推理、抓取、操縱和人機交互等方面的方法，還遠遠無法應對復雜和不可預測的人類世界。事實上，深度學習方法開始在機器人控制和傳感器數(shù)據(jù)處理方面與傳統(tǒng)方法競爭。大型生成式AI模型的前景很誘人，因為有了足夠的訓練數(shù)據(jù)，它們可以推廣到不同的任務和情境中。
? 智能農(nóng)業(yè)和精準農(nóng)業(yè)中的計算機視覺：技術(shù)與應用
文章重點探究了廣泛用于精準農(nóng)業(yè)任務的成像和圖像分析技術(shù)，首先討論數(shù)字農(nóng)業(yè)中使用的各種作物指標，然后闡述成像和計算機視覺技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)作物數(shù)字生命周期各階段的應用，最后概述實施通用計算機視覺模型以實現(xiàn)完全自主農(nóng)場實時部署所面臨的挑戰(zhàn)。
? Trends in Genetics：人工智能在植物育種領域的應用
文章概述了人工智能(AI)作為一門跨學科的普適工具可以應用到植物育種領域的多方面，具備加速數(shù)據(jù)整合與處理，構(gòu)建多組學的關(guān)聯(lián)，預測、挖掘植物育種數(shù)據(jù)等多方面的應用潛力。
新觀點/新技術(shù)
? 華南農(nóng)大雷炳富課題組最新光學頂刊文章：將發(fā)光粒子輸送到植物體內(nèi)進行信息編碼和存儲
2024年8月28日，Nature旗下光學領域頂級期刊Light: Science & Applications（IF=20.6）在線發(fā)表了華南農(nóng)業(yè)大學材料與能源學院雷炳富教授課題組標題為Delivery of luminescent particles to plants for information encoding and storage的最新研究論文。文章創(chuàng)新型的介紹了由H3PO4封裝的鋁酸鍶顆粒作為發(fā)光標簽，能夠在植物生長過程中嵌入植物內(nèi)部進行信息編碼和存儲的實踐性應用。
2024年7月24日，Trends in Plant Science在線發(fā)表了中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所種子創(chuàng)新重點實驗室張有君研究員署名通訊作者的Forum文章，標題為Can a nitrogen-fixing organelle be engineered within plants? 文章討論了在植物內(nèi)部進行工程設計固氮細胞器的可行性及挑戰(zhàn)。
? 空調(diào)冷凝水養(yǎng)微藻，Phyto-PAM助力碳中和
隨著全球氣候變暖的加劇，空調(diào)已成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。然而，隨之而來的大量冷凝水往往被忽視或直接排放，這不僅浪費了寶貴的水資源，還可能對環(huán)境造成潛在影響。近期，Journal of Environmental Management發(fā)表了一項利用空調(diào)冷凝水（ACW）培養(yǎng)微藻（Chlorella sorokiniana）并實現(xiàn)碳捕獲的創(chuàng)新研究。這一突破性的技術(shù)由南非德班理工大學等機構(gòu)共同完成，旨在通過浮游植物分類熒光儀Phyto-PAM探索微藻生物質(zhì)生產(chǎn)的可持續(xù)途徑。
生物技術(shù)/育種技術(shù)
? Nature Genetics：首次組裝現(xiàn)代大豆品種高質(zhì)量基因組并發(fā)掘重要性狀結(jié)構(gòu)變異及其作用
該研究率先組裝了我國自育現(xiàn)代大豆品種“農(nóng)大豆2號”（NDD2，大粒、高產(chǎn)、高蛋白、高抗花葉病毒?。└哔|(zhì)量基因組，鑒定到1,404個現(xiàn)代大豆育成品種新基因。本研究揭示了 SVs 對大豆產(chǎn)量和種子質(zhì)量相關(guān)性狀及環(huán)境適應的影響，推進了對大豆育種中重要性狀基因型-表型關(guān)系的理解，為大豆重要性狀遺傳改良提供了新的理論依據(jù)和資源。
? Nature Communications：抗病蛋白ZmGDIα-hel賦予玉米對粗縮病的隱性數(shù)量抗性
2024年8月31日，Nature Communications發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學徐明良教授課題組題為ZmGDIα-hel counters the RBSDV-induced reduction of active gibberellins to alleviate maize rough dwarf virus disease的研究論文。該論文揭示了隱性抗病蛋白ZmGDIα-hel通過抑制病毒侵染所誘發(fā)的活性赤霉素減少，從而緩解粗縮病發(fā)生的分子機制。
? Nature Communications：小麥泛素E3連接酶TaPIR1靶向降解TaHRP1，抑制葉綠體功能
本研究揭示了小麥中RING型泛素E3連接酶TaPIR1通過泛素化并降解轉(zhuǎn)錄因子TaHRP1來抑制葉綠體功能，從而增加植物對條銹病（Pst）的敏感性。
? Nature Communications：植物中微生物組基因育種的時代已然來臨
近期，Nature Communications發(fā)表了英國南安普頓大學Tomislav Cernava的評論文章“Coming of age for Microbiome gene breeding in plants”。文中，Tomislav Cernava通過分析相關(guān)的研究和實例，闡述了微生物組工程對作物生產(chǎn)的重要性，以及 M 基因在塑造植物相關(guān)微生物群落中的作用和價值。同時，還討論了 M 基因育種的進一步考慮和實施策略等內(nèi)容。
? Plant Physiology：破解雜交之謎，開啟智能水稻育種時代
2024年8月8日，Plant Physiology在線發(fā)表了中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心韓斌院士團隊標題為Unlocking the mystery of heterosis opens the era of intelligent rice breeding的綜述文章。重點關(guān)注作物雜交優(yōu)勢遺傳剖析的研究進展，以及如何利用這些知識來推動智能水稻育種時代的發(fā)展。
? Cell：多肽 REF1 調(diào)控植物組織修復和器官再生
本研究通過對一個在創(chuàng)傷誘導的防御和再生方面均存在缺陷的番茄突變體的表征，在番茄中發(fā)現(xiàn)了一種植物激發(fā)肽（Pep）——REGENERATION FACTOR1（REF1），它是一種獨立于系統(tǒng)素的局部創(chuàng)傷信號，主要調(diào)節(jié)創(chuàng)傷后的局部防御反應和再生反應。
? Nature Genetics：克隆配子使多倍體基因組設計成為可能，助力漸進式雜種優(yōu)勢開發(fā)利用
該研究在番茄中建立了MiMe系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)產(chǎn)生的未減數(shù)克隆配子進行多倍體基因組設計。通過雜交不同MiMe突變體，成功創(chuàng)制了擁有四套無重組的、完整祖父母基因組的四倍體番茄植株。該研究為多倍體基因組設計和利用多倍性提供了新的途徑，有助于在農(nóng)業(yè)中充分開發(fā)和利用漸進式雜種優(yōu)勢。
植物生理生態(tài)研究
? Plant Physiology：轉(zhuǎn)錄因子RppA調(diào)節(jié)藍藻葉綠素和類胡蘿卜素的生物合成并改善其光保護能力
2024年9月25日，華中師范大學生命科學學院邱保勝教授課題組在Plant Physiology在線發(fā)表題為The transcription factor RppA regulates chlorophyll and carotenoid biosynthesis to improve photoprotection in cyanobacteria的研究論文。文章揭示了ChlG在Chl生物合成中的重要性。
? Nature Plants：不同的FeS簇光損傷對于調(diào)控通過光系統(tǒng)I的過量電子流動至關(guān)重要
本研究揭示了在高光照條件下，PSI的FeS簇會發(fā)生順序性的光損傷，這種損傷在低光照條件下可以緩慢恢復。這些發(fā)現(xiàn)為理解植物在高光照條件下如何調(diào)節(jié)光合作用提供了新的視角，并為進一步研究PSI在環(huán)境適應中的作用提供了基礎。
? Plant Physiology：BST4蛋白參與衣藻對波動光的光合適應
該研究發(fā)現(xiàn)BST4不是連接蛋白，而是一個可能涉及離子穩(wěn)態(tài)的蛋白核管狀離子通道，尤其在光照波動時具有重要作用。BST4對于萊茵衣藻在快速光照波動下的光合作用適應至關(guān)重要。本研究中，萊茵衣藻和擬南芥的葉綠素熒光慢速動力學曲線(Slow Kinetics)，非光化學淬滅(NPQ)以及跨類囊體膜質(zhì)子梯度(ΔpH)，跨膜電位(ΔΨ)，質(zhì)子導度(gH+)相關(guān)的參數(shù)均通過雙通道葉綠素熒光儀DUAL-PAM-100和P515/535模塊完成。
? NC新發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)PB1蛋白促進光系統(tǒng)II組裝
本研究揭示了一個新的蛋白質(zhì)FPB1（Facilitator of PsbB biogenesis1），它在PSII的組裝中扮演著重要角色，它是PSII積累所必需的。本研究中，光合作用相關(guān)的葉綠素熒光成像和P700氧化還原差示吸收通過MAXI-IMAGING-PAM和DUAL-PAM-100完成。
? Cell：綠藻中葉綠體蛋白輸入馬達Ycf2-FtsHi的保守性和多樣性
文章揭示了綠藻中Ycf2-FtsHi復合物在葉綠體蛋白輸入過程中的重要作用，解析了其結(jié)構(gòu)和組成，為理解葉綠體蛋白輸入馬達在不同物種中的保守性和多樣性提供了重要見解。
? PNAS最新研究揭示OsPHO1;2磷轉(zhuǎn)運蛋白調(diào)控葉片光合速率和水稻產(chǎn)量的重要作用
2024年8月13日， PNAS在線發(fā)表了中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心王鵬課題組與何祖華課題組合作完成的題為“Genetic improvement of phosphate-limited photosynthesis for high yield in rice”的研究論文，發(fā)現(xiàn)水稻OsPHO1;2磷轉(zhuǎn)運蛋白能夠向葉片分配無機磷，其表達量與葉片Pi含量、凈光合速率以及產(chǎn)量的增高呈正相關(guān)。
在北極圈、亞北極和阿爾卑斯山脈等陽光充足的生態(tài)系統(tǒng)中，Cladonia stellaris和Cetraria islandica 經(jīng)常共同出現(xiàn)在這片土地上。盡管兩者都是重要的地衣物種，但Cladonia stellaris 以其廣泛的分布和強大的生態(tài)位占據(jù)明顯優(yōu)勢，成為了這些區(qū)域的地衣“霸主”。Cladonia stellaris是靠什么維持其霸主地位的呢？科學家借助Imaging-PAM葉綠素熒光成像系統(tǒng)等設備揭示了其中的秘密。
? New Phytologist：線粒體呼吸對光合細胞的細胞質(zhì)ATP供應至關(guān)重要
本研究旨在解決為何線粒體呼吸在植物中必不可少的問題，具體區(qū)分兩種假設：（i）線粒體呼吸是必需的，因為需要維持異養(yǎng)細胞以及光合作用不存在的異養(yǎng)發(fā)育階段；（ii）線粒體呼吸對于光合作用存在時細胞內(nèi)ATP供應至關(guān)重要。
? Cell：MYB相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控葉綠體生物發(fā)生和光合作用基因表達
2024年7月23日，Cell在線發(fā)表了劍橋大學Julian M. Hibberd等人題為“MYB-related transcription factors control chloroplast biogenesis”的研究文章，報道了通過對苔蘚植物地錢和被子植物擬南芥（Arabidopsis thaliana）的研究，發(fā)現(xiàn)MYB相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（RR-MYBs）調(diào)控葉綠體生物發(fā)生和光合作用基因表達。
? NDH介導的環(huán)式電子傳遞是C4植物維管束鞘細胞中主要的電子傳遞途徑
該研究為理解C4光合作用的分子機制提供了重要見解，并為將C4光合作用引入C3植物以提高作物生產(chǎn)力提供了潛在的策略。
其他
? 案例分享｜多功能回聲探測儀走進嵊泗列島，助力舟山漁場生態(tài)修復
? IMAGING-PAM系列葉綠素熒光成像系統(tǒng)代表性高分文章集錦(2024年1-6月)
? 地中海西南部的銳變鋒系統(tǒng)與浮游植物動態(tài)的對比
? 原位藻類群落結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)的9個應用案例
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