利用x射线计算机断层成像技术测定小麦穗粒结构和籽粒性状

来源: 时间:2021-05-20 16:18:54 浏览次数:

该方法能有效地提取不同小麦品种的穗、小穗和籽粒形态特征,有助于更详细地了解小麦籽粒产量库。

小麦穗部结构是决定小麦产量的重要因素,对穗部形态特征的详细研究有助于解释小麦产量以及不同农艺学和遗传学的影响。然而,穗形特征的量化是非常有限的,因为它依赖耗时的手工测量。

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沿着Maris Widgeon(左)和Siskin(右)的穗的小麦小穗分布的三维可视化。同一小穗的谷物以相同的颜色显示。数字表示小穗的顺序是从小穗的底部到顶部


本研究利用X射线计算机断层扫描成像技术,提出了一种基于欧氏距离和相对位置对小麦籽粒进行聚类,从而高效检测小麦穗和组成小穗三维结构的方法。以两个商业小麦品种为例,一个是老麦Maris Widgeon,另一个是新麦Siskin,两个品种的平均粒体积没有差异,但Siskin每穗籽粒更多,因此每穗总粒体积更大。两个品种的穗长和小穗数差异不显著,但是Siskin穗粒密度(单位穗长小穗数)更高。空间分布分析表明,单株小穗粒数、平均粒体积和总粒体积随穗长而变化,与Maris Widgeon相比,Siskin从小穗6开始具有更多的谷粒和更大的每小穗谷粒体积,但小穗1–5没有。两个小麦品种的平均穗粒数分布相似。

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小麦穗粒CT扫描及图像处理流水线实例。a有9个小麦穗的样本架,b重建的CT体积的横截面,c分离的小麦穗的纵向截面,d重新定向的小麦穗,e谷物的分割,f谷物的3D可视化,g在同一小穗中显示相同颜色的小麦小穗可视化


该方法能有效地提取不同小麦品种的穗、小穗和籽粒形态特征,有助于更详细地了解小麦籽粒产量库。


来源:Plant Methods.Determination of wheat spike and spikelet architecture and grain traits using X-ray Computed Tomography imaging.Hu Zhou, Andrew B. Riche, Malcolm J. Hawkesford, William R. Whalley, Brian S. Atkinson, Craig J. Sturrock & Sacha J. Mooney

https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-021-00726-5