干旱作为农业生产中最常见的非生物胁迫因素,限制着许多热带和亚热带国家和地区的粮食产量。提高种质资源的抗旱能力是当前世界各国育种计划的主要目标之一。然而,抗旱育种研究,由于缺乏精确的筛查方法,也成为横亘于各国农业科学家面前的一道难题。
目前,德国、墨西哥等科学家正在联合进行一项长期实验,主要任务是在利用红外热成像快速识别技术评估冠层温度和水分亏缺指数(CWSI)的基础之上,探究不同的用水制度下玉米基因的变异表现。为此,科学家选择了300种热带和亚热带玉米杂交种来评估不同的物候条件下的表现。
干旱会诱导植物气孔关闭,目的是以防止蒸腾和水分流失。这导致了植株冠层温度的增加,热成像图出现明显变化。所以红外热成像快速识别技术用于植物的抗旱性研究中具有一定可行性和现实意义。而玉米作为一种对水分条件极其依赖、水分胁迫响应速度快的植物,非常适合作为热应力检测的对象。
试验表明,不同水分条件下玉米植株叶片温度表现出的生理和形态特征与产量、株高和气孔导度等物候条件息息相关。这在某种程度上揭示了红外热成像技术对耐旱育种中的高通量筛选存在一定的潜力。同时,科学家还通过试验证明,红外热成像技术研究植株抗旱性的最佳时机是在植物的灌浆阶段。
接下来,科学家还将进行下一步的研究,主要是改进红外热图像采集和分析方式,加快整个检测过程的自动化。为了在一张图片上容纳更多的植株,科学家将采用遥感技术等,提高玉米抗旱性早期检测能力。
来源S. Zia, G. Romano,W. Spreer, C. Sanchez etc(德). Journal of Agronomy and Crop Science(农艺学和作物科学杂志). Vol 199 Issue 2 .
马桂莲、张琴采集;姚佳编译;姚利根、姚佳编辑上传;江洪涛审核。
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