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AgriPheno订阅号专注于持续更新高光谱技术、植物生理生态、植物表型组学、生物育种、激光雷达探测技术及数据分析、人工智能与机器人自动化领域，国内外最新资讯、战略与政策导读。本文节选了2024年10-12月推送的代表性文章，以供大家参阅。

高光谱

• 利用高光谱成像技术评估微波预处理芥菜籽可机械提取油的成分和含量

Vis-NIR-SWIR HSI技术是评估芥菜籽的油含量和质量的有效工具，为提高芥菜籽油的产量和质量提供了新的途径。同时，微波预处理条件是影响芥菜籽油成分和出油量变化的重要因素。

• Computers and Electronics in Agriculture：利用高光谱成像技术评估玉米饲料加工质量

本研究探讨了利用高光谱成像技术评估玉米饲料中籽粒加工质量的方法，通过对比不同模型，证明了光谱信息在籽粒检测中的价值，并分析了各模型的优缺点及应用前景。

• Plant Soil：利用高光谱成像评估小麦对土壤酸化和石灰施用的响应

本研究利用温室高通量自动化平台和高光谱成像设施，评估了酸性土壤和施石灰土壤中小麦植株高光谱数据的差异，旨在探究高光谱成像是否能准确测量小麦对土壤酸化及通过施石灰进行修复的响应。

• 利用无人机和高光谱成像技术对泥炭藓进行鉴别及植被建模

本研究探讨了利用多源、多尺度高光谱成像技术，建立泥炭藓光谱库，用于图像分类，以探讨其在模拟优势泥炭藓分布方面的潜力和局限性；同时研究水文条件对分类的空间变化影响，为泥炭地监测提供更全面的理解，并揭示可能需要的水文校正因素。

• 利用高光谱成像技术和聚类分析方法评估受感染胡萝卜植株性状差异

本研究使用以胡萝卜种子和列当种子分别为寄主材料和寄生材料，使用地面高光谱相机（Specim IQ，奥卢，芬兰）进行成像，获取400-1000nm的光谱数据，采用聚类分层聚类法分析数据，以区分与受感染的胡萝卜像素相关且独特的光谱模式与不相关的模式。

植物逆境

• Plant Cell：糖基转移酶基因的进化和功能分化塑造了茶树的品质和耐寒性

本研究探讨了UGTs在28 种完全测序物种（从藻类到被子植物）中的进化情况，重点关注UGTs在茶树进化过程中的变化及其对茶树品质和抗逆性的影响。

• Plant Journal：MsMIOX2基因在苜蓿盐碱胁迫耐受中的作用及分子机制

该研究为阐明苜蓿盐碱胁迫耐受性的分子机制提供了新视角，并强调了MsMIOX2 在苜蓿育种中的潜在应用价值。

• ENVIRON EXP BOT：解析牧豆树胁迫耐受机制，培育逆境韧性作物

该研究通过对牧豆树热激蛋白基因 PcHsp18.2 的启动子和终止子进行分析和功能验证，探讨了其在提高作物抗逆性方面的应用潜力。

• 功能表型分析：洞察植物对干旱胁迫的动态响应

本综述的核心观点为通过功能表型技术监测植物生理变化，能深入理解植物干旱响应机制，助力培育耐旱品种与优化农业水资源管理，对保障农业可持续发展意义重大。

• Marine Pollution Bulletin：缺氧海草叶片环境是毒素产生和一氧化二氮排放的潜在热点

该论文聚焦海草叶片附生生物膜在缺氧环境下的化学过程，通过实验揭示其对海草健康和生态功能的影响，为保护海草生态系统提供重要依据。

植物根系研究

• Plant and Soil：土钻法采集并描述细根的优化方案

亚样品法相比传统方法有显著优势，可显著节省从土钻样品中收集根系所需时间。此外，相比传统方法，亚样品法在不同采集点间表现出较低的变异性，且定性和定量数据规律一致。

• 根系获取和活化土壤养分的策略：根系构型和根系分泌物视角

本文回顾了自然条件下植物物种多样性、根系构型和根系分泌物塑性共同促进土壤养分活化和植物吸收的研究案例。

• Plant Soil：植物叶功能性状和细根功能性状沿巨大的自然土壤养分梯度变化规律

在个体尺度，叶功能性状和细根功能性状的变异规律受到菌根类型的主导，但是，利用物种丰富度将个体尺度的功能性状推演至群落尺度后，在群落尺度上，植物功能性状变异规律则受到土壤养分可利用性的驱动。在物种水平，叶功能性状和根功能性状变异格局偏离群落水平的变异规律，表明快速生长、长寿命等叶功能性状与一系列细根功能性状相关。

植物表型/激光雷达

• 植物表型组学：未来作物表型分析工具的核心力量

植物表型组学是一种跨学科方法，借助机器人技术、计算、图像处理算法和人工智能的巨大进步，HTPPs有望克服表型分析的瓶颈，实现对各种重要生理性状的精确和定量表型分析，加速整合大量可用的基因组信息以实现实际产出。

• 自动化表型实用策略：从原始无人机数据到机器学习应用的多光谱时间序列

本研究提出了一种高效且详尽的操作方法，用于捕获多光谱和多时相数据以用于机器学习，为机器学习应用编译了一个随时可用的数据集。未来的研究方向包括将管道部署和自动化到可扩展的云平台，以及自动化一些目前仍涉及手动工作的步骤。

人工智能/机器人自动化

• 利用高光谱成像和AI技术评估砧木对整株葡萄光合作用的影响

该研究强调了选择合适砧木对提高葡萄园应对气候变化能力的重要性，同时展示了利用AI算法验证高光谱遥感进行无损、高效监测的潜力。

• 育种 4.0 与人工智能在作物改良中的应用：推动农业迈向新时代

本综述探讨了植物育种的历史进程，阐述了AI在作物改良各方面的应用及其重要作用，强调了其对培育适应全球粮食安全挑战的作物品种的意义。

• 室内垂直农业的遗传育种：挑战与机遇

本综述概述了作物育种的最新技术进步，并讨论了开发适合可持续室内垂直农业实践的作物所需的基本性状和潜在的育种工作流程。

• 作物授粉机器人技术：最新进展和未来方向

本综述探讨了配备人工智能和机器视觉的机器人系统替代传统昆虫授粉的可行性，研究了空中和地面机器人授粉系统的技术进展和挑战，并强调了在生态威胁不断增加以及农业劳动力日益减少的情况下，机器人授粉作为现代农业中一种实用且环境可持续方法的重要性。

• Plant Communications：合成生物学和人工智能在作物改良中的应用

合成生物学在作物改良中具有巨大潜力，但仍面临挑战，如复杂基因-环境互作、高质量数据集的需求、基因编辑的精确性和效率以及监管问题。通过结合多组学技术和AI，可以更好地设计和优化基因回路，加速优良品种的开发。

• 科技赋能现代农业：人机协作（HRC）打开崭新篇章

人机协作技术为现代农业的发展注入了新的活力。它不仅提高了生产效率、降低了生产成本、提升了农产品品质，还为我们解决当前农业生产中面临的诸多挑战提供了新的思路和方法。

• 人工智能如何引发农业技术变革

AI技术正在逐步改变农业的面貌，为农业生产带来了前所未有的变革。通过精准种植、智能灌溉、病虫害监测等手段，AI技术不仅提高了农作物的产量和质量，还减少了人力成本和资源浪费。

新观点/新技术

• 多种模式研究叶片气孔活动的应用举例

便携式叶绿素荧光-气孔仪MINI-PAM-Ⅱ/Porometer可以单独测量气孔导度，可以进行气孔导度和叶绿素荧光程序同步测量，可以监测植物气孔运动的昼夜节律，可以长期连续监测植物叶片气孔动态变化，进行植物气孔活动与环境变化的适应性研究。

• 利用PhenoPlate研究光合作用与光强和温度之间的关系

Phenoplate方法集成了Maxi-Imaging-PAM和热循环仪，可在叶绿素a荧光测量之前、期间和之后对温度进行快速动态控制。它可以在动态控制的热环境中同时评估多达384个样品的光系统II效率(Y(II))和非光化学淬灭(NPQ)。本文展示了如何利用这一简单的系统来详细描述光合作用&光强&温度之间在电子转移率(ETR)和非光化学淬灭(NPQ)方面的关系。

• Nature Communications：开创性研究，光合作用是如何解决细胞移植缺氧问题的

文章报道了一项开创性研究，科研人员精心打造了一种供氧呼吸生物系统，有望为细胞移植带来突破性进展，为解决缺氧困境开辟新道路。在本研究中，研究人员使用了从陆地植物中分离出的叶绿体，降低了光合微生物固有的生物污染风险。研究中，叶绿体颗粒光合活性相关的叶绿素荧光参数和光曲线测量通过叶绿素荧光成像IMAGING-PAM完成。

生物技术/育种技术

• Nature Communications：HOT3/eIF5B1调控光合作用相关核基因以促进叶绿体生物合成

研究发现HOT3/eIF5B在植物发育的两个阶段中促进翻译起始到延伸的过渡，其功能丧失导致核糖体在起始位点停滞，影响特定基因的翻译效率和蛋白丰度，进而影响叶绿体功能和光合作用。研究使用GFS-3000光合仪和DUAL-PAM-100双通道叶绿素荧光仪及联用叶室3010-DUAL测量拟南芥的光合活性，用于评估野生型和突变体拟南芥叶片叶绿体功能之间光合作用效率的差异。

• Current Biology：酶活性的代谢物水平调控控制着蓝藻从代谢休眠中的苏醒

这项研究强调了代谢物水平调控在确保快速和精确的酶控制中的关键重要性，使微生物能够迅速适应环境变化并经历发育转变。研究中，蓝藻P700、铁氧还蛋白Fd和NAD(P)氧化/还原的测定通过四通道动态LED阵列近红外光谱仪完成。

植物生理生态研究

• PNAS：激子湮灭自由瞬态吸收研究揭示非光化学淬灭中叶绿素到玉米黄质的能量转移

使用基因编辑的本氏烟草NPQ 突变体和无湮灭瞬态吸收光谱，该研究直接观察到玉米黄质而不是叶黄素在激发能转移和随后激活的叶绿素淬灭中的作用。通过分离高阶非线性信号，该研究还验证了NPQ与激子扩散长度之间的关系，将我们对陆地植物NPQ的基本理解与类囊体膜中的激子动力学联系起来。

• Dual-PAM-100│耐高光藻类的光保护机制可以不依赖NPQ

本研究证明了NPQ不是抵抗HL条件下过量光照的必要条件，并且在长时间暴露于HL强度的条件下，最小化PSII-LHCII吸收截面和ROS产生，同时最大化抗氧化剂活性，已被选为减少光抑制的最成功策略。

• Nature Plants：冠层光合作用广泛热适应的证据

文章揭示了植物如何在冠层尺度上适应温度随时间变化的开创性见解，为完善预测植物对气候变化反应的模型提供了重要信息，并强调了在更大的冠层尺度上了解光合作用的重要性。

• Nature最新研究揭示C4植物是如何进化出更高效的光合作用的

通过单细胞核基因表达和染色质可及性图谱比较了C3植物的水稻和C4植物的高粱，Joseph Swift等人发现了在C3水稻和C4高粱中决定维管束鞘特征的 DNA 结合单指(DOF)结构，确定了基因表达发生转变的原因，即在C4高粱维管束鞘细胞中强烈表达的光合作用基因获得了被DOF识别的顺式元件。这一发现为复杂的C4途径的进化提供了最新的分子见解，这也为改造更高产的作物铺平了道路。

• New Phytologist：光合作用关键酶Rubisco活性重塑研究取得重要进展

文章通过实验研究了Rca和CbbYA/B在拟南芥中的功能相互作用，并通过突变体和过表达株系来探索这些组分在维持光合作用中的作用。

• 中国农科院周文彬课题组在水稻RuBisCO遗传改造研究中取得重要进展

本研究的研究结果生成了一个具有遗传多样性的突变库，这为揭示水稻中RuBisCO的机制提供了宝贵的资源和全新的见解。

• Nature最新研究发现植物光敏色素是硅藻在深海感知深度的“眼睛”

这项研究发表在2024年12月18日的《自然》杂志上，为浮游植物探测光并对光做出反应，从而在环境中找到方向的机制提供了新的启示。它还强调了在实验室和自然环境中采用综合方法对于了解海洋生态系统的复杂动态和生物适应环境变化的能力的重要性。

其他

• 德国WALZ推出新款多功能调制叶绿素荧光仪MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ

• 叶绿素荧光仪和光合仪高分应用文章集锦(2024年9月)

• 叶绿素荧光仪和光合仪高分应用文章集锦(2024年10月)

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