不结球白菜生长发育过程中表型变化AgriPheno订阅号专注于持续更新植物生理生态、植物表型组学和基因组学、基因分型、智能化育种及应用、激光雷达探测技术及数据分析等领域，国内外最新资讯、战略与政策导读。本文节选了2024年7-9月推送的代表性文章，以供大家参阅。
高光谱
• SpectroFood数据集：用于干物质估算的综合果蔬高光谱元数据集
该数据集的目标有两个：一是为人工智能模型提供一个基准测试工具，以便对这些模型进行评估和比较；二是作为一种数据资源，用于检验那些能够在更广泛的情况下适用的新型技术。
• 高光谱成像在精准农业中的系统性综述：现状与前景分析
本综述侧重于地面高光谱传感器的实时应用要求，关注具有高空间分辨率的集成化更高的地面、无人机和机载高光谱传感器。强调了地面高光谱成像技术在精准农业中的巨大潜力，以及作为实时作物监测和分析的研究工具的前景。讨论了其局限性和HSI技术的发展为未来农业和粮食安全带来了巨大的希望。
• 利用高光谱、介电和核磁共振预测马铃薯中淀粉、可溶性糖和氨基酸含量
本研究的总体目的是对用于预测马铃薯块茎中各种测量变量的不同方法进行初步筛选，探索不同方法在工业生产的马铃薯分选机和其他马铃薯质量评估设备中直接应用的潜力。
• 利用高光谱成像和可解释人工智能改进甘薯质量评估
本研究旨在利用HSI和可解释人工智能来推进甘薯质量评估。具体目标是确定关键的特征波长，开发并解释基于这些特征波长的模型，并将甘薯样本中质量属性的空间分布可视化。
植物逆境
• 不同绿豆基因型的高温耐受性及胁迫后的补偿性生长差异
本研究调查了澳大利亚不同绿豆基因型在短暂高温胁迫下的响应差异，探讨了离体花粉活力、结实率和籽粒产量的遗传变异性。此外，该研究还试图探索花粉活力与植物表型性状、豆荚发育和籽粒产量之间的关系，以及不同基因型对高温胁迫的耐受性是否与某些产量成分在胁迫后恢复有关。
• 沈阳农大Cell Reports：泛素介导的SlPsbS降解调节番茄的低温耐受性
2024年9月19日，Cell Reports杂志在线发表沈阳农业大学现代设施园艺工程技术中心李天来院士&刘玉凤教授团队标题为Ubiquitin-mediated degradation of SlPsbS regulates low night temperature tolerance in tomatoes的研究论文。文章揭示了叶绿体囊泡化(CV)蛋白和COP9信号体亚基5A(CSN5A)共介导的叶绿体蛋白泛素依赖性降解途径，从而为胁迫条件下番茄叶绿体蛋白稳定性的调控提供基础参考。
• Plant Stress：茶树对氮缺乏的响应机制
该研究揭示了氮缺乏对茶树的影响机制，为开发耐氮缺乏的茶基因型提供了新的候选基因。这些发现对于提高茶叶产量和质量，以及实现可持续农业具有重要意义。
• Nature：利用光遗传学方法探究植物胁迫响应机制
本文报道了他们运用精密的光遗传学工具诱导了不同性质的电信号和Ca²⁺信号并探索了这些特异信号所编码的生理响应，为植物胁迫响应机制研究提供了新颖的思路。
• Plant Stress：茶树对氮缺乏的响应机制
该研究揭示了氮缺乏对茶树的影响机制，为开发耐氮缺乏的茶基因型提供了新的候选基因。这些发现对于提高茶叶产量和质量，以及实现可持续农业具有重要意义。
• MAXI-IMAGING-PAM助力浙大喻景权院士团队揭示番茄耐寒新机制
2024年8月6日，Nature Communications在线发表了浙江大学喻景权院士团队周杰教授为通讯作者题为Loss of cold tolerance is conferred by absence of the WRKY34 promoter fragment during tomato evolution的研究论文。研究团队对冷敏感的栽培番茄和耐寒的野生多毛番茄进行ATAC-Seq和RNA-Seq分析，发现WRKY34基因与冷胁迫下的染色质可及性和表达模式密切相关。
植物根系研究
• Plant Ecology：树木和灌木根系探寻养分对比研究
灌木和乔木间不存在一致的觅食精度（养分添加土体和不添加养分土体的生物量比例）差异和侧根生长速率差异；相比生长型，种间变异与物种所处生境更相关。
• Journal of Plant Ecology：根系功能性状多维性研究进展与挑战
当前，普遍接受根系功能性状存在两个独立维度——合作维度和保守维度（传统的根系经济谱），但根系二维功能性状空间形成机制尚不清楚，亟需揭示。最近，河南农业大学孔德良教授团队基于根系养分获取过程，探究了根系二维功能性状空间的形成机制。
• Forests：亚热带森林两种优势植物（杉木和麻栎）的细根觅养性状比较研究
细根功能性状和菌根真菌对养分添加的响应因物种而异，杉木借助菌根真菌获取土壤养分，麻栎借助增加细根分枝获取土壤养分，不同养分获取策略有助于物种共存和在养分变化环境下生存；相比形态功能性状，细根生物量和总根长可能是表征养分获取策略的更关键的指标。
植物表型/激光雷达
• 田间高通量玉米雄穗表型测量：背包式激光雷达技术和机器学习算法
由圣路易斯大学和唐纳德·丹佛斯植物科学中心的研究人员完成的新研究，成功利用背包式3D激光雷达(LiDAR)技术和机器学习算法，在真实田间条件下实现了玉米雄穗的快速表型分析，并提出了全新的方法来扫描和数字重建玉米雄穗结构。
• Orchid2024：用于中国兰花精细分类的品种级数据集和方法
湖南省园艺研究所李卫东研究员团队花费一年多的时间收集和整理，构建了一个名为 Orchid2024 的中国兰花品种图像数据集，用于中国兰花品种分类。该数据集包含超过 15 万张图像，涵盖8个种 1275 个不同品种，涉及到中国 12 个省级行政区的 20 个城市。
• Plant Stress：鹰嘴豆终末干旱胁迫的高通量表型分析
文章旨在通过高通量表型分析平台，对不同鹰嘴豆基因型在极端干旱胁迫下的表现进行评估，以筛选出具有优良耐旱性的基因型。
• LiDAR技术与深度学习预测蔬菜作物生长，精准农业再添新翼
在现代农业科技的浪潮中，深度学习与遥感技术的结合为精准农业带来了革命性的变革。一项2024年6月28日发表在 Scientific Reports 上的研究，结合激光雷达（LiDAR）技术，开发了一种基于深度学习框架的预测模型，能够预测蔬菜作物的株高和冠层面积，为农业管理提供了新的科技支持。
• 手持式植物冠层光谱仪ACS-435搭配激光传感器在林业表型研究中的应用
来自波兰克拉科夫农业大学的研究团队成功开发了一套创新的移动传感系统，该系统在森林苗木表型研究中展现出巨大的应用潜力。本文将带您走进这项前沿科技，探索其背后的技术原理与应用前景。
人工智能/机器人自动化
• Nature Machine Intelligence：生成式人工智能（AI）会改变机器人技术吗？
在最近的IEEE机器人与自动化国际会议（ICRA）上，几位专家就“生成式AI将使许多传统机器人技术方法过时”这一观点进行了辩论。该领域确实需要新的想法，因为经过数十年艰苦的计算开发和工程努力，机器人在感知、运动规划、推理、抓取、操纵和人机交互等方面的方法，还远远无法应对复杂和不可预测的人类世界。事实上，深度学习方法开始在机器人控制和传感器数据处理方面与传统方法竞争。大型生成式AI模型的前景很诱人，因为有了足够的训练数据，它们可以推广到不同的任务和情境中。
• 智能农业和精准农业中的计算机视觉：技术与应用
文章重点探究了广泛用于精准农业任务的成像和图像分析技术，首先讨论数字农业中使用的各种作物指标，然后阐述成像和计算机视觉技术在精准农业作物数字生命周期各阶段的应用，最后概述实施通用计算机视觉模型以实现完全自主农场实时部署所面临的挑战。
• Trends in Genetics：人工智能在植物育种领域的应用
文章概述了人工智能(AI)作为一门跨学科的普适工具可以应用到植物育种领域的多方面，具备加速数据整合与处理，构建多组学的关联，预测、挖掘植物育种数据等多方面的应用潜力。
新观点/新技术
• 华南农大雷炳富课题组最新光学顶刊文章：将发光粒子输送到植物体内进行信息编码和存储
2024年8月28日，Nature旗下光学领域顶级期刊Light: Science & Applications（IF=20.6）在线发表了华南农业大学材料与能源学院雷炳富教授课题组标题为Delivery of luminescent particles to plants for information encoding and storage的最新研究论文。文章创新型的介绍了由H3PO4封装的铝酸锶颗粒作为发光标签，能够在植物生长过程中嵌入植物内部进行信息编码和存储的实践性应用。
• 固氮细胞器可以在植物内部进行工程设计吗？
2024年7月24日，Trends in Plant Science在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所种子创新重点实验室张有君研究员署名通讯作者的Forum文章，标题为Can a nitrogen-fixing organelle be engineered within plants? 文章讨论了在植物内部进行工程设计固氮细胞器的可行性及挑战。
• 空调冷凝水养微藻，Phyto-PAM助力碳中和
随着全球气候变暖的加剧，空调已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。然而，随之而来的大量冷凝水往往被忽视或直接排放，这不仅浪费了宝贵的水资源，还可能对环境造成潜在影响。近期，Journal of Environmental Management发表了一项利用空调冷凝水（ACW）培养微藻（Chlorella sorokiniana）并实现碳捕获的创新研究。这一突破性的技术由南非德班理工大学等机构共同完成，旨在通过浮游植物分类荧光仪Phyto-PAM探索微藻生物质生产的可持续途径。
生物技术/育种技术
• Nature Genetics：首次组装现代大豆品种高质量基因组并发掘重要性状结构变异及其作用
该研究率先组装了我国自育现代大豆品种“农大豆2号”（NDD2，大粒、高产、高蛋白、高抗花叶病毒病）高质量基因组，鉴定到1,404个现代大豆育成品种新基因。本研究揭示了 SVs 对大豆产量和种子质量相关性状及环境适应的影响，推进了对大豆育种中重要性状基因型-表型关系的理解，为大豆重要性状遗传改良提供了新的理论依据和资源。
• Nature Communications：抗病蛋白ZmGDIα-hel赋予玉米对粗缩病的隐性数量抗性
2024年8月31日，Nature Communications发表了中国农业大学徐明良教授课题组题为ZmGDIα-hel counters the RBSDV-induced reduction of active gibberellins to alleviate maize rough dwarf virus disease的研究论文。该论文揭示了隐性抗病蛋白ZmGDIα-hel通过抑制病毒侵染所诱发的活性赤霉素减少，从而缓解粗缩病发生的分子机制。
• Nature Communications：小麦泛素E3连接酶TaPIR1靶向降解TaHRP1，抑制叶绿体功能
本研究揭示了小麦中RING型泛素E3连接酶TaPIR1通过泛素化并降解转录因子TaHRP1来抑制叶绿体功能，从而增加植物对条锈病（Pst）的敏感性。
• Nature Communications：植物中微生物组基因育种的时代已然来临
近期，Nature Communications发表了英国南安普顿大学Tomislav Cernava的评论文章“Coming of age for Microbiome gene breeding in plants”。文中，Tomislav Cernava通过分析相关的研究和实例，阐述了微生物组工程对作物生产的重要性，以及 M 基因在塑造植物相关微生物群落中的作用和价值。同时，还讨论了 M 基因育种的进一步考虑和实施策略等内容。
• Plant Physiology：破解杂交之谜，开启智能水稻育种时代
2024年8月8日，Plant Physiology在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌院士团队标题为Unlocking the mystery of heterosis opens the era of intelligent rice breeding的综述文章。重点关注作物杂交优势遗传剖析的研究进展，以及如何利用这些知识来推动智能水稻育种时代的发展。
• Cell：多肽 REF1 调控植物组织修复和器官再生
本研究通过对一个在创伤诱导的防御和再生方面均存在缺陷的番茄突变体的表征，在番茄中发现了一种植物激发肽（Pep）——REGENERATION FACTOR1（REF1），它是一种独立于系统素的局部创伤信号，主要调节创伤后的局部防御反应和再生反应。
• Nature Genetics：克隆配子使多倍体基因组设计成为可能，助力渐进式杂种优势开发利用
该研究在番茄中建立了MiMe系统，利用该系统产生的未减数克隆配子进行多倍体基因组设计。通过杂交不同MiMe突变体，成功创制了拥有四套无重组的、完整祖父母基因组的四倍体番茄植株。该研究为多倍体基因组设计和利用多倍性提供了新的途径，有助于在农业中充分开发和利用渐进式杂种优势。
植物生理生态研究
• Plant Physiology：转录因子RppA调节蓝藻叶绿素和类胡萝卜素的生物合成并改善其光保护能力
2024年9月25日，华中师范大学生命科学学院邱保胜教授课题组在Plant Physiology在线发表题为The transcription factor RppA regulates chlorophyll and carotenoid biosynthesis to improve photoprotection in cyanobacteria的研究论文。文章揭示了ChlG在Chl生物合成中的重要性。
• Nature Plants：不同的FeS簇光损伤对于调控通过光系统I的过量电子流动至关重要
本研究揭示了在高光照条件下，PSI的FeS簇会发生顺序性的光损伤，这种损伤在低光照条件下可以缓慢恢复。这些发现为理解植物在高光照条件下如何调节光合作用提供了新的视角，并为进一步研究PSI在环境适应中的作用提供了基础。
• Plant Physiology：BST4蛋白参与衣藻对波动光的光合适应
该研究发现BST4不是连接蛋白，而是一个可能涉及离子稳态的蛋白核管状离子通道，尤其在光照波动时具有重要作用。BST4对于莱茵衣藻在快速光照波动下的光合作用适应至关重要。本研究中，莱茵衣藻和拟南芥的叶绿素荧光慢速动力学曲线(Slow Kinetics)，非光化学淬灭(NPQ)以及跨类囊体膜质子梯度(ΔpH)，跨膜电位(ΔΨ)，质子导度(gH+)相关的参数均通过双通道叶绿素荧光仪DUAL-PAM-100和P515/535模块完成。
• NC新发现，FPB1蛋白促进光系统II组装
本研究揭示了一个新的蛋白质FPB1（Facilitator of PsbB biogenesis1），它在PSII的组装中扮演着重要角色，它是PSII积累所必需的。本研究中，光合作用相关的叶绿素荧光成像和P700氧化还原差示吸收通过MAXI-IMAGING-PAM和DUAL-PAM-100完成。
• Cell：绿藻中叶绿体蛋白输入马达Ycf2-FtsHi的保守性和多样性
文章揭示了绿藻中Ycf2-FtsHi复合物在叶绿体蛋白输入过程中的重要作用，解析了其结构和组成，为理解叶绿体蛋白输入马达在不同物种中的保守性和多样性提供了重要见解。
• PNAS最新研究揭示OsPHO1;2磷转运蛋白调控叶片光合速率和水稻产量的重要作用
2024年8月13日， PNAS在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心王鹏课题组与何祖华课题组合作完成的题为“Genetic improvement of phosphate-limited photosynthesis for high yield in rice”的研究论文，发现水稻OsPHO1;2磷转运蛋白能够向叶片分配无机磷，其表达量与叶片Pi含量、净光合速率以及产量的增高呈正相关。
• 自然探秘：“明星”地衣物种靠NPQ维持北极圈霸主地位
在北极圈、亚北极和阿尔卑斯山脉等阳光充足的生态系统中，Cladonia stellaris和Cetraria islandica 经常共同出现在这片土地上。尽管两者都是重要的地衣物种，但Cladonia stellaris 以其广泛的分布和强大的生态位占据明显优势，成为了这些区域的地衣“霸主”。Cladonia stellaris是靠什么维持其霸主地位的呢？科学家借助Imaging-PAM叶绿素荧光成像系统等设备揭示了其中的秘密。
• New Phytologist：线粒体呼吸对光合细胞的细胞质ATP供应至关重要
本研究旨在解决为何线粒体呼吸在植物中必不可少的问题，具体区分两种假设：（i）线粒体呼吸是必需的，因为需要维持异养细胞以及光合作用不存在的异养发育阶段；（ii）线粒体呼吸对于光合作用存在时细胞内ATP供应至关重要。
• Cell：MYB相关转录因子调控叶绿体生物发生和光合作用基因表达
2024年7月23日，Cell在线发表了剑桥大学Julian M. Hibberd等人题为“MYB-related transcription factors control chloroplast biogenesis”的研究文章，报道了通过对苔藓植物地钱和被子植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）的研究，发现MYB相关转录因子（RR-MYBs）调控叶绿体生物发生和光合作用基因表达。
• NDH介导的环式电子传递是C4植物维管束鞘细胞中主要的电子传递途径
该研究为理解C4光合作用的分子机制提供了重要见解，并为将C4光合作用引入C3植物以提高作物生产力提供了潜在的策略。
其他
• 叶绿素荧光仪和光合仪高分应用文章集锦(2024年8月)
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• 叶绿素荧光仪和光合仪高分应用文章集锦（2024年7月）
• 叶绿素荧光仪和光合仪高分应用文章集锦（2024年6月）
• IMAGING-PAM系列叶绿素荧光成像系统代表性高分文章集锦(2024年1-6月)
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