多光譜種子表型成像系統(tǒng)助力種子參數(shù)RIL群體的形態(tài)生化特征鑒定

扁豆（Lens culinaris Medik.）的種子大小和形狀是重要的品質(zhì)特征，因其影響碾磨的谷物產(chǎn)量、烹飪時(shí)間和谷物的市場品級。 通過將L830（20.9g/1000粒種子）與L4602（42.13g/1000粒）雜交獲得的RIL（F5:6）群體中的種子大小進(jìn)行連鎖分析，L4602由188個(gè)品系（15.0至40.5g/1000粒種子）組成。 使用394個(gè)SSR進(jìn)行的親本多態(tài)性調(diào)查確定了31個(gè)多態(tài)性引物，用于群體分離分析（BSA）。 標(biāo)記PBALC449僅分化親本和小種子大小的群體，而大種子群體或構(gòu)成大種子群體的單個(gè)植物不能分化。 單株分析僅鑒定了93個(gè)小種子RIL中的6個(gè)重組體和13個(gè)雜合子（<24.0g/1000種子）。 這清楚地表明，小種子大小性狀受到PBLAC449附近基因座的強(qiáng)烈調(diào)節(jié)； 然而，大種子大小性狀似乎由多個(gè)基因座控制。 對來自PBLAC449標(biāo)記的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物（來自L4602的149bp和來自L830的131bp）進(jìn)行克隆、測序，并使用扁豆參考基因組進(jìn)行BLAST搜索，發(fā)現(xiàn)從03號染色體擴(kuò)增。 隨后，搜索了3號染色體上的鄰近區(qū)域，并鑒定了一些候選基因，如泛素羧基末端水解酶、E3泛素連接酶、TIFY樣蛋白和己糖基轉(zhuǎn)移酶，它們在種子大小測定中起作用。 在另一個(gè)因種子大小不同而不同的RIL作圖群體中進(jìn)行的驗(yàn)證研究表明，當(dāng)使用全基因組重排序（WGRS）方法進(jìn)行研究時(shí)，這些基因中存在大量SNP和InDel。 纖維素、木質(zhì)素和木糖含量等生化參數(shù)在成熟時(shí)在親本和極端RIL之間沒有顯著差異。 當(dāng)使用VideometerLab 4.0測量時(shí)，不同的種子形態(tài)特征，如面積、長度、寬度、緊密度、體積、周長等，顯示出親本和RIL的顯著差異。 這一結(jié)果最終有助于更好地理解像扁豆這樣的基因探索較少的作物的種子大小性狀的調(diào)控區(qū)域。 
 

使用VideometerLab 4.0儀器估算種子形態(tài)參數(shù) 

使用VideometerLab 4.0儀器（Videometer A/S，丹麥）對8個(gè)RIL（每個(gè)大小種子4個(gè)）和父本母本進(jìn)行了詳細(xì)的種子表型分析，該儀器拍攝了放置在定制3D打印板中的30個(gè)種子的圖像。 VideometerLab 4使用19個(gè)高功率LED光源（375、405、435、450、470、505、525、570、590、630、645、660、700、780、850、870、890、940、970 nm）獲取形態(tài)和光譜信息。 使用定制設(shè)計(jì)的軟件（VideometerLab軟件版本2.13.83）將數(shù)據(jù)量化為種子面積、長度、寬度等。
 

Videometer Lab4多光譜種子表型成像系統(tǒng)是丹麥理工大學(xué)與丹麥Videometer公司開發(fā)，是用于種子研究先進(jìn)的多光譜表型成像設(shè)備，典型客戶為ISTA國際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)、ESTA歐洲種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)、John Innes Centre、LGC化學(xué)家集團(tuán)、奧胡斯大學(xué)等等，利用該系統(tǒng)發(fā)表的文章已經(jīng)接近400篇。
 

Videometer種子表型成像系統(tǒng)可測量種子如尺寸、顏色、形狀等，間接測定種子參數(shù)如種子純度、發(fā)芽百分比、發(fā)芽率、種子健康度、種子成熟度、中壽命等。 種子活力綜合種子活力是種子發(fā)芽和出苗率、幼苗生長的潛勢、植株抗逆能力和生產(chǎn)潛力的總和（發(fā)芽和出苗期間的活性水平與行為），是種子品質(zhì)的重要指標(biāo)，具體包括吸漲后旺盛的代謝強(qiáng)度、出苗能力、抗逆性、發(fā)芽速度及同步性、幼苗發(fā)育與產(chǎn)量潛力。 種子活力是植物的重要表型特征，傳統(tǒng)檢測方法包括低溫測試、高溫加速衰老測試、幼苗生長測定等。
 

該系統(tǒng)也可以對細(xì)菌、蟲卵、真菌等進(jìn)行高通量成像測量，進(jìn)行病理學(xué)、毒理學(xué)或其它研究。 對于擬南芥等冠層平展的植物，可以進(jìn)行自動(dòng)的葉片計(jì)數(shù)等。