植物生理表型组学探究

戴平良

       植物表型组学涵盖高通量表型分析技术，基于图像分析和机器学习的表型分析研究，提取表型信息的新算法，作物栽培、植物育种和农业实践中的表型组学新应用，与植物表型相结合的分子生物学、植物生理学、统计学、作物模型和其他组学研究，表型组学相关的植物生物学等。植物生理表型组是植物表型组学的一个分支，例如可研究干旱、渍涝、盐碱等非生物胁迫引起的作物性状变化，反映植物和环境互作。该植物生理组可在广泛用于多种植物、作物种质资源研究和育种。以色列Plantarray开发了高通量、自动化精准植物生理表型组研究平台，如可用于蔬菜种质资源筛选、育种和鉴定，作物种质资源筛选和鉴定、林木种质资源研究和育种以及其它植物资源选育，结合分子生物育种等手段，获得实时客观的植物生理表型组学数据。目前该系统已经被世界多家大学和科研院所采用，例如在瓦赫宁根大学，刚刚购买了一套系统。目前利用该系统发表的文章已经多达几十篇。

　　短时期内，作为植物表型学领域非成像研究方法，得到了广大科研用户的认可。该系统将和传统植物表型成像方法一起，促进植物表型组学的发展。
　　关键词：植物表型组、植物生理表型组、种质资源、非成像表型组研究方法
　　作物种质资源育种-植物生理表型案例

　　文章
　　小麦品系对瞬时干旱的耐受
　　研究目标：
　　在分蘖和灌浆阶段，调查了6个商业小麦栽培种对瞬时缺水的生理和代谢反应。
　　研究结果：
　　小麦分蘖阶段与灌浆阶段相比，对干旱更敏感。前一阶段特点是显著代谢改变（干旱恢复也如此），植物表型出蒸腾下降（ Plantarray测量)。很显著，栽培种在其受干旱影响上差异巨大。
　　发表文章：
　　A combination of stomata deregulation and a distinctive modulation of amino acid metabolism are associated with enhanced tolerance of wheat varieties to transient drought
　　Aidoo et. al., (2017) Metabolomics DOI:10.1007s11306-017-1267-y
　　文章
　　野生大麦在适应中的基因变异
　　研究目标：
　　从对比环境中获得的差异适应野生大米环境型的转录组测序有助于鉴别参与非生物胁迫耐受和适应的基因以及基因变异。
　　研究结果：
　　沙漠环境型大麦与沿海环境型大麦相比，在灌溉和干旱条件下损失了更多水分，但表现出高相对水含量 (RWC)以及更好的水分利用效率，WUE, Plantarray测量）。
　　发表文章：
　　Transcriptome sequencing of two wild barley (Hordeum spontaneum L.) ecotypes differentially adapted to drought stress reveals ecotype-specific transcripts
　　Bedada et. al., (2014) BMC Genomics DOI: 10.-2164-15-995
　　蔬菜种质资源育种-植物生理表型案例

　　文章
　　生物刺激素对辣椒植物的作用
　　研究目标：
　　研究检测了2种经由常规养分控制处理生物刺激素，来测定对其对甜辣椒(Capsicum annuum)植物生长、水利用效率、耐旱以及恢复的作用。
　　所有植株，除了控制植物，置于干旱以及恢复处理，测量了其生理反映。
　　研究结果：
　　其中一种生物刺激素，处理后几天，显著提升了日常蒸腾。研究发现了其对植物应对干旱和恢复的不同作用。
　　生理反馈结果与实际田间产量结果相符合。
　　文章
　　西红柿气孔关闭激素调节
　　研究目标
　　研究显示，西红柿 (Solanum lycopersicum) DELLA蛋白 PROCERA (PRO)，是GA信号负调节因子，其在卫细胞中起作用，来促进气孔关闭并降低水损失，以通过增加脱落酸（ABA）敏感度来应对缺水。
　　研究结果:
　　西红柿预突变体表现出蒸腾作用增加的现象（ Plantarray测量)。结果显示， DELLA 独立于对生长的影响，可促进气孔关闭。
　　发表文章:
　　The Tomato DELLA Protein PROCERA Acts in Guard Cells to Promote Stomatal Closure
　　Nir et. Al., (2017) Plant Cell DOI:10.1105/tpc.17.00542
　　林业种质资源育种-植物生理表型案例

　　文章
　　松树的干旱胁迫分子机制
　　研究目标:
　　解密松树（P. halepensis ）耐受干旱的分子机制
　　研究结果:
　　通过测量E和Gsc（用Plantarray测量）来监控松树对干旱胁迫和恢复的生理反馈。
　　干旱诱导反转录子的强转录得到恢复，特别是反转录病毒相关转录子1-94。
　　干旱相关转录组揭示该品系可动态对干旱、恢复进行反馈，揭示了新型机制。
　　发表文章:
　　Transcriptome analysis of Pinus halepensis under drought stress and during recovery
　　Fox et. Al., (2017) Tree Physiology DOI:10.1093/treephys/tpx137

　　文章
　　桔树卫细胞酶表达的生理表型反应
　　研究目标：
　　检查HXK在控制多年生植物气孔移动所起的作用。
　　研究结果：
　　AtHXK1 基因在桔树卫细胞中的表达降低了气孔导度和蒸腾 (利用Plantarray系统介绍)，且不对光合作用速率有负面作用，导致水利用效率提升。
　　结果揭示HXK可与光合作用以及蒸腾协同，不仅可在一年生植物中，也可在多年生植物品种中刺激气孔关闭。
　　发表文章:
　　Expression of Arabidopsis Hexokinase in Citrus Guard Cells Controls Stomatal Aperture and Reduces Transpiration
　　Lugassi et. al., (2015) Frontiers in plant sciences DOI:10.3389/fpls.2015.01114

孟飞

多谢，这份资料对我们车间人员很有用。

苌砭巡

多谢整理，对从业者很有帮助。

单于萱彤

干货满满，收藏备用

佟茹雪

关注了，行业动态随时看

巩乎炫

专业好文，果断收藏

沙湛静

已收，留档备查

牧曲文

整理得很细致，方方面面都覆盖了。

瓶郁

整理得好，正好补上我的一些盲区。

逑瑰玮

多谢，已分享给同事一起学习。