AgriPheno訂閱號(hào)專注于持續(xù)更新植物生理生態(tài)、植物表型組學(xué)和基因組學(xué)、基因分型、智能化育種及應(yīng)用、激光雷達(dá)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(jī)器學(xué)習(xí)的光譜方法對獼猴桃進(jìn)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(jī)采集海沃德（Hayward）獼猴桃高光譜數(shù)據(jù)，同時(shí)使用紋理分析儀TA XT2i、烘干法、數(shù)字折射計(jì)Atago PR-1和Folin–Ciocalteu法分別測定每個(gè)標(biāo)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(jī)器學(xué)習(xí)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(jìn)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(diǎn)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(jī)能的影響。

植物根系研究

? Scientia Horticulturae：不同砧木柑桔細(xì)根動(dòng)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(dá)21.59 cm×19.56 cm，可用于較長時(shí)間尺度的根系生長動(dòng)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(dòng)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(jìn)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(gè)細(xì)節(jié)。

? 土壤結(jié)構(gòu)梯度和生長年限對4種旱生植物細(xì)根分布的影響

該研究借助細(xì)根垂直分布指數(shù)、細(xì)根生物量、細(xì)根根長密度、比根長、細(xì)根直徑、細(xì)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(dá)

? 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)新突破：無人機(jī)激光雷達(dá)（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(zhǔn)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(xiàng)發(fā)表在Remote Sensing上的研究，為我們揭示了如何利用無人機(jī)搭載的激光雷達(dá)（UAS LiDAR）技術(shù)，對作物的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確表型分析，從而為農(nóng)業(yè)管理提供更為精準(zhǔn)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(xué)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(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)控lac1促使玉米適應(yīng)密植的分子機(jī)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(diǎn)/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(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(yùn)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(jī)械強(qiáng)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(shí)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(tái)。

? 只測葉綠素當(dāng)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(gè)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(tuán)隊(duì)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(xué)伯克利分校植物與微生物生物學(xué)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(bào)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(hù)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(yùn)輸過程感到好奇？你是否想知道如何準(zhǔn)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(shí)的局限性。

? 光合海蛞蝓的光保護(hù)機(jī)制揭示宿主和寄主的相容性

在神奇的自然界中，有些動(dòng)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(shí)現(xiàn)光合作用的。但是，當(dāng)它們面臨強(qiáng)光脅迫時(shí)，這些“太陽能驅(qū)動(dòng)”的生物又是如何保護(hù)自己的呢？今天，我們要介紹的是一項(xiàng)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(hù)機(jī)制。

? 新發(fā)現(xiàn)：有機(jī)染料可提高藻類光譜吸收效率

科學(xué)家借助Dual-PAM-100開展的這項(xiàng)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(shí)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(dòng)子編輯的CRISPR/FrCas9系統(tǒng)的開發(fā)

近期，安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所李娟與安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)魏鵬程團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的FrCas9系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)在水稻中進(jìn)行基因編輯，展示了其編輯植物核心啟動(dòng)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(dú)特的重復(fù)序列元件；通過系統(tǒng)發(fā)育分析，估計(jì)了辣椒素類物質(zhì)合成通路的進(jìn)化時(shí)間節(jié)點(diǎn)，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(bào)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(xì)胞中積累，調(diào)控?zé)嵝菘宿D(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(xué)提供了靈敏的溫度開關(guān)。

? Nature Communications： 我國科學(xué)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(bào)道了研究團(tuán)隊(duì)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(zhǔn)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(shí)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(zhǔn)確、無損檢測等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)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(jìn)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(gè)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(xué)Rados?aw Mazur實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(jìn)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(jī)制

光合作用是地球上所有生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，而光系統(tǒng)II正是這一過程的起點(diǎn)。它不僅捕獲陽光，還負(fù)責(zé)將水分子裂解，釋放氧氣，同時(shí)儲(chǔ)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(xué)家們詳細(xì)闡述了PSII如何高效地將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并提供了PSII的高分辨率結(jié)構(gòu)圖像。

? 藍(lán)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(jìn)光系統(tǒng)II組裝

本研究揭示了一個(gè)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?zé)晒獬上窈蚉700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(fèi)試用申領(lǐng)”活動(dòng)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?，F(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(shí)，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?zé)晒鈨x和光合儀高分應(yīng)用文章集錦（2024年5月）

? 葉綠素?zé)晒鈨x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(qiáng)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(xué)的Tom Sizmur教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)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(xiàng)研究的結(jié)果為我們提供了關(guān)于如何通過農(nóng)業(yè)實(shí)踐來增強(qiáng)土壤對氣候變化的適應(yīng)性的重要見解。

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