表型是指在特定條件下(如各類環(huán)境和生長(zhǎng)階段等)所表現(xiàn)出的可觀察的形態(tài)特征（植物形狀、結(jié)構(gòu)、大小、顏色等生物體的外在性狀），由基因型和環(huán)境共同決定的。表型組是指某一生物的全部性狀特征，不僅僅局限于農(nóng)藝性狀，還應(yīng)更加關(guān)注植株所表現(xiàn)出來的生理狀態(tài)。植物表型組學(xué)是研究植物的生長(zhǎng)、表現(xiàn)和組成的科學(xué)，它的研究可以從小至核苷酸序列細(xì)胞，大至組織、器官種屬群體的表型來研究分析，并且可以進(jìn)一步整合到基因組學(xué)研究中;而從系統(tǒng)生物學(xué)角度來看，從基因組到轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組以及表型組，表型組是各種組的表現(xiàn)形式。因此，植物表型組學(xué)的研究將是涉及植物各個(gè)方面的研究領(lǐng)域。表型組學(xué)也是突破未來作物學(xué)研究和應(yīng)用的關(guān)鍵研究領(lǐng)域, 通過表型分析來描述關(guān)鍵性狀可以為育種、栽培和農(nóng)業(yè)實(shí)踐提供基于大數(shù)據(jù)的決策支持。隨著高通量測(cè)序技術(shù)和植物功能基因組學(xué)快速發(fā)展，傳統(tǒng)的作物表型檢測(cè)手段已成為植物基礎(chǔ)生物學(xué)研究和遺存育種研究的主要限制因素。高通量表型組學(xué)的興起改變了傳統(tǒng)的作物表型檢測(cè)方式，與高通量測(cè)序技術(shù)一起對(duì)現(xiàn)代育種方式產(chǎn)生深刻的影響。

大豆是人們?nèi)粘Ｉ钪袛z取脂肪和蛋白質(zhì)的重要來源，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)大豆表型的研究，主要集中于大豆株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、有效分枝始節(jié)、主莖分枝數(shù)、結(jié)莢高度、莢長(zhǎng)、莢寬、莢色、籽粒色和單株莢數(shù)等性狀。本文對(duì)大豆地上部分的表型研究，主要使用上海乾菲諾平臺(tái)的Scanalyzer 3D和Scanalyzer PL設(shè)備；地下部分表型的研究，主要使用上海乾菲諾平臺(tái)的X-射線根系掃描成像分析系統(tǒng)(RootViz FS)設(shè)備。

圖1大豆某一時(shí)期3D可見光鏡頭下側(cè)面0°、90°和頂部分析圖

圖2 大豆某一時(shí)期不同植株冠幅、外接多邊形和最小外接矩形面積變化圖

圖3 大豆某一時(shí)期不同植株冠層緊密度和偏心率變化圖

圖4 大豆某一時(shí)期不同植株冠幅寬度、最小外接圓直徑和株高變化圖

圖5  PL對(duì)四個(gè)不同進(jìn)化類型大豆種子成像分析圖

表1  PL對(duì)四個(gè)不同進(jìn)化類型大豆種子成像分析數(shù)據(jù)

? Scanalyzer 3D和Scanalyzer PL可獲取的大豆地上部分表型參數(shù)：

? 可批量獲取的參數(shù)：冠層面積、冠層多邊形面積、冠層最小外接矩形面積、冠幅寬度、冠層外接多邊形周長(zhǎng)、冠層最小外接圓直徑、株高、冠層緊密度、冠層偏心率、莢長(zhǎng)、莢寬、莢色（RGB值）、籽粒色（RGB值）和分析植株水分相對(duì)含量等，并可以提供成像原圖和分析圖；

? 可單張分析獲得參數(shù)：莖粗和結(jié)莢高度。

圖6 四種不同類型大豆在結(jié)夾期X-射線根系掃描成像圖

圖7 四種不同類型大豆品種在在結(jié)夾期根長(zhǎng)和根投影面積變化圖

圖8 大豆在30cm深處截點(diǎn)數(shù)、直徑和橫截面積變化圖

圖9 半栽培大豆5種不同尺寸根系變化圖

圖10 玉米和大豆種植現(xiàn)場(chǎng)

? X-射線根系掃描成像分析系統(tǒng)可批量獲取的根系參數(shù)：

? 根據(jù)客戶需要，可提供根系在基質(zhì)里原位生長(zhǎng)的根系結(jié)構(gòu)合成圖、分析圖和分析數(shù)據(jù)；

? 可分析得到的參數(shù)有根總長(zhǎng)、根投影面積、不同基質(zhì)深度截點(diǎn)數(shù)、截點(diǎn)面積和截點(diǎn)直徑等參數(shù)；

? 將原圖按分辨率降低程度進(jìn)行切割，可獲取5種不同尺寸根系根總長(zhǎng)、根投影面積、不同基質(zhì)深度截點(diǎn)數(shù)、截點(diǎn)面積和截點(diǎn)直徑等參數(shù)。