小麥穗部結(jié)構(gòu)是決定小麥產(chǎn)量的重要因素,對穗部形態(tài)特征的詳細(xì)研究有助于解釋小麥產(chǎn)量以及不同農(nóng)藝學(xué)和遺傳學(xué)的影響。然而,穗形特征的量化是非常有限的,因?yàn)樗蕾嚭臅r(shí)的手工測量。
沿著Maris Widgeon(左)和Siskin(右)的穗的小麥小穗分布的三維可視化。同一小穗的谷物以相同的顏色顯示。數(shù)字表示小穗的順序是從小穗的底部到頂部
本研究利用X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù),提出了一種基于歐氏距離和相對位置對小麥籽粒進(jìn)行聚類,從而高效檢測小麥穗和組成小穗三維結(jié)構(gòu)的方法。以兩個(gè)商業(yè)小麥品種為例,一個(gè)是老麥Maris Widgeon,另一個(gè)是新麥Siskin,兩個(gè)品種的平均粒體積沒有差異,但Siskin每穗籽粒更多,因此每穗總粒體積更大。兩個(gè)品種的穗長和小穗數(shù)差異不顯著,但是Siskin穗粒密度(單位穗長小穗數(shù))更高??臻g分布分析表明,單株小穗粒數(shù)、平均粒體積和總粒體積隨穗長而變化,與Maris Widgeon相比,Siskin從小穗6開始具有更多的谷粒和更大的每小穗谷粒體積,但小穗1–5沒有。兩個(gè)小麥品種的平均穗粒數(shù)分布相似。
小麥穗粒CT掃描及圖像處理流水線實(shí)例。a有9個(gè)小麥穗的樣本架,b重建的CT體積的橫截面,c分離的小麥穗的縱向截面,d重新定向的小麥穗,e谷物的分割,f谷物的3D可視化,g在同一小穗中顯示相同顏色的小麥小穗可視化
該方法能有效地提取不同小麥品種的穗、小穗和籽粒形態(tài)特征,有助于更詳細(xì)地了解小麥籽粒產(chǎn)量庫。
來源: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