干旱是全球變暖的主要后果，對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生負面影響。馬鈴薯是一種對干旱敏感的作物，塊莖生長和干物質含量都可能受到影響。此外，水分不足還會引起生理紊亂，如玻璃狀塊莖和內(nèi)部銹斑。馬鈴薯植物對干旱的反應是復雜的，可能受到品種類型、氣候和土壤條件以及生長過程中水分脅迫發(fā)生點的影響。植物的適應性反應特征是一個主要的表型挑戰(zhàn)。因此，需要發(fā)展非侵入性分析技術來改善表型。


水分脅迫對表型參數(shù)的影響。進化以拍攝后出現(xiàn)天數(shù)(DASE)來衡量：a、b是來自俯視相機的外殼面積和投影面積(葉子覆蓋范圍)；c、d是來自側視相機的外殼面積和投影面積；e、f是來自側視相機的高度和寬度；g是ExG指數(shù)。所有參數(shù)都是從移植到土壤中的那天到收獲的那天計算的。對于上述所有參數(shù)，在34到53 DASE之間觀察到三種條件之間的顯著差異。

該項目旨在利用核磁共振成像、表型分析和分子生物學的創(chuàng)新方法來評估水分脅迫對馬鈴薯植株生長的影響。在不同的水分條件下進行盆栽，對照組植物在最佳吸水條件下培養(yǎng)。其他組在輕度和重度缺水條件（分別為田間持水量的 40% 和 20%）下種植，在不同塊莖生長階段（起始、灌漿）施用。通過監(jiān)測土壤水勢來評估水分脅迫。設置了兩個設備齊全的成像柜，使用高清彩色相機（頂視圖和側視圖）表征植物形態(tài)，并使用 RGB 相機測量植物壓力。馬鈴薯植株對水分脅迫的反應取決于脅迫的強度和持續(xù)時間。利用1.5 T MRI掃描儀記錄盆栽馬鈴薯植株地下器官的三維形態(tài)圖像。在對照植物和受脅迫植物的早期生長階段，觀察到生長動力學的顯著差異。在分子水平上對所選干旱響應基因的表達模式進行定量PCR分析。脅迫水平的變化被視為調節(jié)脫落酸和干旱響應脫落酸依賴和非依賴脫落酸的基因。


灌漿期間控制和嚴重缺水條件下水分參數(shù)和塊莖產(chǎn)量變化的比較。根據(jù)出苗后天數(shù)（DASE）繪制了馬鈴薯單株a土水勢、b葉水勢、c葉滲透勢、d葉水分虧缺和e塊莖總鮮重的演化曲線；f在塊莖灌漿期（38天至收獲期），單株最大的9個塊莖的鮮重增加，從最大塊莖（1號桶）到最小塊莖（9號桶）。輪廓箭頭表示應力施加日期，全箭頭表示最大終止日期。 值為平均值±se每一種條件下有4株獨立的植物

該方法應用于水分虧缺條件下馬鈴薯的表型分析，可從微觀結構和分子水平定量分析馬鈴薯葉片和塊莖的性狀。因此，所開發(fā)的方法可以有效地從器官發(fā)育到基因表達的多尺度表征植物對水分脅迫的響應。

來源：Plant Methods.A global non-invasive methodology for the phenotyping of potato under water deficit conditions using imaging, physiological and molecular tools.
M. Musse, G. Hajjar, N. Ali, B. Billiot, G. Joly, J. Pépin, S. Quellec, S. Challois, F. Mariette, M. Cambert, C. Fontaine, C. Ngo-Dinh, F. Jamois, A. Barbary, P. Leconte, C. Deleu & L. Leport
https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-021-00771-0