面向植物抗旱性研究的多源表型信息采集和分析技术

作     者：张慧春 杨琨琪 李杨先 边黎明 郝明灼 ZHANG Huichun;YANG Kunqi;LI Yangxian;BIAN Liming;HAO Mingzhuo

作者机构：南京林业大学机械电子工程学院南京210037 南京林业大学林学院南京210037 南方现代林业协同创新中心南京210037 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2022年第53卷第2期

页      面：203-211页

核心收录：

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32171790) 江苏省现代农机装备与技术示范推广项目(NJ202018) 江苏省六大人才高峰项目(NY058) 江苏省青蓝工程项目(苏教201842) 江苏省333工程项目(苏人20186) 江苏省研究生培养创新工程项目(SJCX21_0334) 江苏省重点研发计划现代农业项目(BE2021307) 

主　　题：植物表型信息 多源 采集系统 干旱胁迫 关联分析 

摘      要：利用表型信息采集系统获取不同生长环境下的植物形态结构和生理生化数据,研究植物体对不同胁迫的反应,从而进行抗性育种和筛选优质良种。本文构建了一套由双CCD相机、热成像仪、水分控制模块、称量模块、光源等组成的多源表型信息采集系统,采用YOLO v3目标检测算法和图像处理算法提取了植物投影叶面积、株高、叶片数量、冠层温度等表型参数。以簸箕柳作为研究对象,开展了干旱胁迫试验,并进行关联分析。结果表明干旱胁迫下簸箕柳株高、投影叶面积、日耗水量、水分利用效率都随时间推移显著低于正常施水情况。通过相关性分析可得,簸箕柳投影叶面积与鲜质量及干质量都呈现线性正相关,决定系数分别为0.89和0.78;植株鲜质量和植株干质量之间呈正相关,决定系数为0.76;扦插后时间与平均冠层温差之间呈正相关,决定系数为0.79;日耗水量差与扦插后时间呈一定的正相关,决定系数为0.84;平均冠层温差与平均日耗水量差呈正相关,决定系数为0.85。通过多源采集植物表型参数信息并进行关联分析,为植物在干旱胁迫下的长势相关参数的实时、连续评估提供了可行性技术,并可指导抗性育种中水分的施用和抗旱基因型的快速筛选。