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(yīng)用、激光雷達探測技術(shù)及數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，國內(nèi)外最新資訊、戰(zhàn)略與政策導(dǎo)讀。本文節(jié)選了2024年4-6月推送的代表性文章，以供大家參閱。

高光譜

? 使用基于機器學習的光譜方法對獼猴桃進行無損質(zhì)量評估

本研究使用Specim IQ（Specim Ltd.，芬蘭奧盧）高光譜相機采集海沃德（Hayward）獼猴桃高光譜數(shù)據(jù)，同時使用紋理分析儀TA XT2i、烘干法、數(shù)字折射計Atago PR-1和Folin–Ciocalteu法分別測定每個標記水果的果皮硬度（N）、DM含量（%）、SSC（%）和單寧含量。采用偏最小二乘回歸（PLSR）、袋裝樹(Bagged Trees, BTs）和三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（TLNN）三種機器學習算法， 利用非破壞性高光譜成像方法評估海沃德獼猴桃內(nèi)部質(zhì)量（SSC、DM含量、硬度、單寧含量等生理特征）。

? 紫外線脅迫對甜葉菊抗氧化能力、光合活性、類黃酮和甜菊糖苷積累的影響

本研究提出的評估紫外線照射對甜葉菊植物葉片中SG濃度影響的方法，使我們能夠評估不同范圍紫外線照射的效果，從而改進甜葉菊種植技術(shù)，在完全受控的環(huán)境農(nóng)業(yè)中獲得更高質(zhì)量的產(chǎn)量。未來的研究將重點關(guān)注不同劑量的紫外線照射對葉片SG濃度和植物生理機能的影響。

植物根系研究

? Scientia Horticulturae：不同砧木柑桔細根動態(tài)變化和空間分布

該研究采用了植物根系生長監(jiān)測系統(tǒng)CI-600 (美國CID)作為圖像采集單元，該設(shè)備可掃描獲取近360°的微根管圖像，單幅圖像圖幅可達21.59 cm×19.56 cm，可用于較長時間尺度的根系生長動態(tài)研究；配套WinRHIZO Tron軟件，不僅可以獲取根長、根表面積等根系功能性狀，還可基于Session模式提取不同土層深度的根系生長動態(tài)。

? X光根系分析系統(tǒng)RootViz FS：植物根系的“透視眼”

RootViz FS，不僅僅是一套設(shè)備，更是植物根系研究的“透視眼”。它通過X光掃描成像分析，對盆栽植物的根系進行非破壞性的原位成像分析。想象一下，只需短短幾分鐘，你就能獲得植物根系的立體X光照片，全方位觀察根系的每一個細節(jié)。

? 土壤結(jié)構(gòu)梯度和生長年限對4種旱生植物細根分布的影響

該研究借助細根垂直分布指數(shù)、細根生物量、細根根長密度、比根長、細根直徑、細根組織密度等，量化了土壤石礫含量對根系生物量和根系形態(tài)的影響。

植物表型/激光雷達

? 精準農(nóng)業(yè)新突破：無人機激光雷達（UAS LiDAR）三維作物表型分析

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的浪潮中，精準農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture, PA）正成為提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵。近期，一項發(fā)表在Remote Sensing上的研究，為我們揭示了如何利用無人機搭載的激光雷達（UAS LiDAR）技術(shù)，對作物的三維結(jié)構(gòu)進行精確表型分析，從而為農(nóng)業(yè)管理提供更為精準的數(shù)據(jù)支持。

? Nature："智慧株型"基因提高玉米密植產(chǎn)量

2024年6月12日，Nature在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學田豐課題組和李繼剛課題組的合作研究論文“Maize smart-canopy architecture enhances yield at high densities”。該研究首次在玉米中鑒定到“智慧株型”基因lac1，揭示了光信號動態(tài)調(diào)控lac1促使玉米適應(yīng)密植的分子機制，建立了“一步成系”的單倍體誘導(dǎo)編輯技術(shù)體系。

新觀點/新技術(shù)

? Nature Communications：制備具有酶促二氧化碳固定能力的人造葉子

陜西科技大學研究團隊在紙上繪制葉子并賦予其天然葉子的基本功能，包括光捕獲、碳固定、氣孔調(diào)節(jié)和物質(zhì)運輸，構(gòu)建了一種仿生功能化的葉子——EcoLeaf。EcoLeaf具有與天然葉子相似的纖維素組成和機械強度，能夠在使用過程中無縫融入生態(tài)系統(tǒng)，并在其生命周期結(jié)束時參與自然降解和養(yǎng)分循環(huán)過程。EcoLeaf的碳固定途徑是可適應(yīng)的，可以作為未來各種生物碳固定途徑的通用仿生平臺。

? 只測葉綠素當然是不夠的，還有……

德國WALZ最新發(fā)布的LSA-2050固件增加氮平衡指數(shù)(NBI)的測量，NBI被定義為葉綠素與吸收紫外線的酚類物質(zhì)（主要是類黃酮）的濃度比。制定 NBI的依據(jù)是，葉綠素含量隨氮素供應(yīng)量的增加而增加，而酚類物質(zhì)含量則呈平行下降趨勢。由于這些相反的關(guān)系，與葉綠素和酚類物質(zhì)的單個濃度相比，NBI對植物氮狀況的潛在反應(yīng)更為敏感和穩(wěn)健。

? Science Advances：研究團隊首次使用CRISPR/Cas9改變水稻光合作用

2024年6月7日，Science Advances在線發(fā)表美國加州大學伯克利分校植物與微生物生物學系Krishna K. Niyogi課題組題為"Multiplexed CRISPR-Cas9 mutagenesis of rice PSBS1noncoding sequences for transgene-free overexpression"的最新研究論文。報道了該研究小組通過CRISPR/Cas9工具編輯植物中自然存在的參與光保護過程的基因來改變光合作用。

? Implexx│插針式莖流傳感器的新突破

你是否對植物的水分運輸過程感到好奇？你是否想知道如何準確地測量植物的莖流？這篇文章中，我們將探討一種新的熱脈沖法，它可以解決傳統(tǒng)熱脈沖法在測量植物莖流時的局限性。

? 光合海蛞蝓的光保護機制揭示宿主和寄主的相容性

在神奇的自然界中，有些動物也能夠利用光合作用為自己提供能量。海蛞蝓，這種小型海洋生物，正是通過盜取藻類中的葉綠體來實現(xiàn)光合作用的。但是，當它們面臨強光脅迫時，這些“太陽能驅(qū)動”的生物又是如何保護自己的呢？今天，我們要介紹的是一項突破性的研究，利用Imaging-PAM技術(shù)，為我們揭示了海蛞蝓在光合作用中的光保護機制。

? 新發(fā)現(xiàn)：有機染料可提高藻類光譜吸收效率

科學家借助Dual-PAM-100開展的這項研究為微藻培養(yǎng)系統(tǒng)中光譜轉(zhuǎn)換的應(yīng)用開辟了新道路，對提高微藻生長和代謝物生物合成效率意義重大，不僅為微藻生物技術(shù)領(lǐng)域帶來了創(chuàng)新，也為實現(xiàn)綠色能源的可持續(xù)發(fā)展提供了新的可能性。

生物技術(shù)/育種技術(shù)

? aBIOTECH：用于水稻核心啟動子編輯的CRISPR/FrCas9系統(tǒng)的開發(fā)

近期，安徽省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所李娟與安徽農(nóng)業(yè)大學魏鵬程團隊在aBIOTECH發(fā)表了題為“Developing a CRISPR/FrCas9 system for core promoter editing in rice”的研究論文。研究團隊設(shè)計了一種獨特的FrCas9系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)在水稻中進行基因編輯，展示了其編輯植物核心啟動子區(qū)域的潛力。

? Nature Communications：辣椒T2T無缺基因組的組裝以及辣椒素生物合成通

本研究深入解析了辣椒著絲粒序列特征，發(fā)現(xiàn)獨特的重復(fù)序列元件；通過系統(tǒng)發(fā)育分析，估計了辣椒素類物質(zhì)合成通路的進化時間節(jié)點，并揭示了辣味形成和喪失的遺傳基礎(chǔ)。

? Nature揭示TWA1在擬南芥熱耐受性中的關(guān)鍵作用

文章發(fā)現(xiàn)并報道了一種感應(yīng)溫度的轉(zhuǎn)錄輔助調(diào)節(jié)因子TWA1。TWA1在高溫下可以發(fā)生構(gòu)象改變并在細胞中積累，調(diào)控熱休克轉(zhuǎn)錄因子A2(HSFA2)和熱休克蛋白的轉(zhuǎn)錄。TWA1是擬南芥基礎(chǔ)耐熱性和馴化耐熱性所必需的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。TWA1作為一種植物溫度傳感器，它的發(fā)現(xiàn)和鑒定為通過育種和生物技術(shù)調(diào)整作物的熱馴化反應(yīng)提供了分子工具，并為熱遺傳學提供了靈敏的溫度開關(guān)。

? Nature Communications： 我國科學家首次從大豆中克隆出廣譜抗銹病基因，解世界性難題

該文報道了研究團隊首次克隆出大豆中的廣譜ASR抗性基因?qū)pp6907-7/Rpp6907-4，破解了ASR抗性基因匱乏的世界性難題。

? 革新種子篩選技術(shù)：精準鑒別活力，提升作物產(chǎn)量

本研究的基于氧氣消耗技術(shù)的種子活力鑒別方法，成功實現(xiàn)了對單粒種子活力的快速、無損鑒別，具有操作簡便、快速準確、無損檢測等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的種子篩選和質(zhì)量監(jiān)控。未來，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，該方法有望在提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面發(fā)揮更大作用。

? PBJ：新一代小麥SNP基因分型芯片的開發(fā)和利用

本研究描述了一種新的小麥 SNP 基因分型芯片TaNG 芯片的開發(fā)，該芯片旨在克服現(xiàn)有基因分型芯片存在的問題，從而提供比以前版本更全面的基因組覆蓋范圍。

? Ampha Z40/P20花粉活力分析儀在洋蔥花粉檢測中的應(yīng)用

花粉活力分析儀Ampha Z40/P20配合洋蔥專用芯片，可以在不到一分鐘的時間內(nèi)檢測并獲得花粉質(zhì)量和花粉數(shù)量結(jié)果，應(yīng)用于對眾多品系進行以快速、系統(tǒng)地篩選，可顯著提高洋蔥育種和種子生產(chǎn)的效率。

? Nature Communications：de novo起源新基因參與調(diào)控水稻秈粳亞種間粒型的分化

本文系統(tǒng)闡釋了一個de novo 起源新基因GSE9 參與調(diào)控水稻秈/粳亞種間粒型的分化，并為水稻粒型的遺傳改良提供了新的靶基因。

植物生理生態(tài)研究

? 低溫脅迫下紅花菜豆中STN7激酶激活的非依賴光途徑

2024年6月7日，BMC Plant Biology在線發(fā)表了波蘭華沙大學Rados?aw Mazur實驗室題為“Light-independent pathway of STN7 kinase activation under low temperature stress in runner bean (Phaseolus coccineus L.)” 的研究論文。文章研究調(diào)查了在黑暗寒冷條件下紅花菜豆(Phaseolus coccineus L.) 中由 STATE TRANSITION 7 (STN7) 激酶驅(qū)動的光系統(tǒng)II捕光天線復(fù)合物(LHCII)的磷酸化過程。研究表明，暗冷誘導(dǎo)了不依賴光的LHCII磷酸化，質(zhì)醌(PQ)庫的過度還原促進了這種磷酸化。這導(dǎo)致了STN7激酶的激活、LHCII的磷酸化和LHCII在類囊體膜的重新定位。

? 探秘光合作用核心：光系統(tǒng)II的光能轉(zhuǎn)換機制

光合作用是地球上所有生命活動的基礎(chǔ)，而光系統(tǒng)II正是這一過程的起點。它不僅捕獲陽光，還負責將水分子裂解，釋放氧氣，同時儲存能量。在Photosynthesis Research上發(fā)表的綜述《光系統(tǒng)II中的太陽能轉(zhuǎn)換：原理與結(jié)構(gòu)》中，科學家們詳細闡述了PSII如何高效地將光能轉(zhuǎn)化為化學能，并提供了PSII的高分辨率結(jié)構(gòu)圖像。

? 藍藻的“能量緩沖”：糖原合成在光合作用中的關(guān)鍵角色

文章旨在探討糖原在光自養(yǎng)生長向光混合營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)換過程中的生理和代謝作用，以及糖原合成對光合作用電子傳遞鏈的影響。

? 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。

其他

? PhenoSight物聯(lián)網(wǎng)分布式表型監(jiān)測系統(tǒng)客戶“免費試用申領(lǐng)”活動暨全國經(jīng)銷商招募通告

本上海澤泉科技股份有限公司隆重推出物聯(lián)網(wǎng)分布式表型監(jiān)測系統(tǒng)——PhenoSight。現(xiàn)誠邀全國區(qū)域經(jīng)銷商，凡具備一定行業(yè)客戶基礎(chǔ)，擁有專業(yè)背景知識，敢于挑戰(zhàn)行業(yè)競爭的優(yōu)秀儀器代理商，加入我們共謀事業(yè)發(fā)展，見證品牌發(fā)展。

? 葉綠素熒光儀和光合儀高分應(yīng)用文章集錦（2024年5月）

? 葉綠素熒光儀和光合儀高分應(yīng)用文章集錦（2024年4月）

? 土壤微生物功能對氣候變化適應(yīng)性的研究揭示了覆蓋作物的重要性

隨著全球氣候變化的加劇，極端天氣事件的頻率和強度不斷增加，土壤微生物群落對這些變化的響應(yīng)變得越來越重要。由英國雷丁大學的Tom Sizmur教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊進行了一項關(guān)于土壤微生物功能對重復(fù)干濕循環(huán)的反應(yīng)以及覆蓋作物對這種反應(yīng)的影響的研究。這項研究的結(jié)果為我們提供了關(guān)于如何通過農(nóng)業(yè)實踐來增強土壤對氣候變化的適應(yīng)性的重要見解。

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