植物表型及植物表型測量技術(shù)的發(fā)展

說到育種不得不提到“表型”的概念，在生物學和遺傳育種領域，特別是作物育種領域，表型是指基因型和環(huán)境決定的形狀、結(jié)構(gòu)、大小、顏色等生物體的外在性狀。表型組又是指某一生物的全部性狀特征，不僅僅局限于農(nóng)藝性狀，還應更加關注植株所表現(xiàn)出來的生理狀態(tài)。隨著多數(shù)代表植物全基因組測序的結(jié)束，科研人員越來越認識到植物表型研究的重要性，并將其提到的“組學”的高度。植物表型組學是研究植物的生長、表現(xiàn)和組成的科學，它的研究可以從小至核苷酸序列細胞，大至組織、器官種屬群體的表型來研究分析，并且可以進一步整合到基因組學研究中；而從系統(tǒng)生物學角度來看，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，植物表型組學的研究將是涉及植物各個方面的研究領域。
植物表型參數(shù)的分析與育種息息相關。傳統(tǒng)的表型數(shù)據(jù)的獲取主要是通過手工測量和照相后軟件分析進行。手工測量可以獲取植物直徑、葉長、葉片數(shù)目等指標，照相后軟件分析或通過葉面積儀可以獲取植物的葉長、葉寬、葉面積、葉傾角等指標。這些測量都需要花費大量時間，測量結(jié)果準確性較低，工作繁瑣，工作量大，這些缺點大大限制了大規(guī)模遺傳育種篩選的效率。
隨著自動化技術(shù)、機器視覺技術(shù)和機器人技術(shù)在表型領域的應用，高通量、精準高效的植物表型測定技術(shù)已得到日新月異的發(fā)展。高通量植物表型平臺是一種未來化“精準農(nóng)業(yè)”技術(shù)，它是遺傳學、傳感器以及機器人的結(jié)合體。它可被用于研發(fā)新的作物品種，或提高作物營養(yǎng)含量、耐抗旱以及抗病蟲害的能力。高通量植物表型系統(tǒng)可以采用多個角度測量植物的重要物理數(shù)據(jù)，比如結(jié)構(gòu)、株高、顏色、體積、枯萎程度、鮮重、花/果實的數(shù)目等。這些都屬于表型特征，也是植物遺傳代碼的物理表達�？茖W家可以將這些數(shù)據(jù)與特定植物的已知遺傳數(shù)據(jù)對比,將基因型-表型進行關聯(lián)分析，從而達到高級遺傳育種之目的。