WIWAM高通量植物表型成像系統由比利時(shí)SMO公司與Ghent大學(xué)VIB研究所研制生產(chǎn)，整合了LED植物智能培養、自動(dòng) 化控制系統、葉綠素熒光成像測量分析、植物熱成像分析、植物近紅外成像分析、植物高光譜分析、植物多光譜分 析、植物CT斷層掃描分析、自動(dòng)條碼識別管理、RGB真彩3D成像等多項*技術(shù)，以較優(yōu)化的方式實(shí)現大量植物樣 品——從擬南芥、玉米到各種其它植物的生理生態(tài)與形態(tài)結構成像分析，用于高通量植物表型成像分析測量、植物脅迫響應成像分析測量、植物生長(cháng)分析測量、生態(tài)毒理學(xué)研究、性狀識別及植物生理生態(tài)分析研究等。

室內植物表型成像系統WIWAM Line

在有限的水分條件下，擬南芥的存活和生長(cháng)是不平等的

摘要：盡管耐旱性是植物研究的核心問(wèn)題，但作物改良的可譯性相對較低。 在這里，我們報告了導致這種失敗的主要因素。 耐旱性主要基于在致死條件下提高的存活率進(jìn)行評分，正如我們的研究所證明的那樣，在田間經(jīng)常遇到的中度干旱下，不能預測*的生長(cháng)性能，因此不能預測生物量產(chǎn)量的增加。

耐旱性是農業(yè)生物技術(shù)公司性狀研究的一個(gè)主要課題，已經(jīng)發(fā)表了數千篇關(guān)于這一主題的學(xué)術(shù)論文。因此，有大量關(guān)于提高耐旱性的報道，主要是在模式植物擬南芥中。經(jīng)典的基因工程方法涉及在植物用來(lái)避免和/或耐受干旱的機制中起作用的目標基因，如氣孔導度或滲透壓的產(chǎn)生。這些基因通常通過(guò)表達譜鑒定，包括信號成分和下游效應基因。然而，盡管在模式植物上的脅迫研究取得了明顯的成功，但這些發(fā)現很少應用于改善作物。只有少數基因可以增強模式植物或作物的抗逆能力，從而提高產(chǎn)量，而它們的分子機制目前還只是部分了解。其中一個(gè)關(guān)鍵原因與模式和作物物種之間的遺傳和生理差異有關(guān)。

在擬南芥的研究中，耐旱性主要是在相當嚴重的條件下進(jìn)行評估的，在這種條件下，植物在長(cháng)時(shí)間的土壤干燥后存活下來(lái)。然而，在溫帶氣候中有限的水分供應很少導致植物死亡，但限制了生物量和種子產(chǎn)量。為了研究干旱條件下存活與生物量增加之間的關(guān)系，我們在輕度脅迫試驗中分析了轉基因擬南芥植株的生長(cháng)情況，這些植株對致死脅迫的耐受性增強。對擬南芥基因進(jìn)行了廣泛的文獻篩選，以確定在功能獲得或喪失的情況下，擬南芥基因在對照條件下不受生長(cháng)懲罰的情況下，賦予擬南芥抗逆性。雖然干旱和滲透脅迫被優(yōu)先考慮，但其他相關(guān)的脅迫，包括鹽、熱和氧化脅迫，也被考慮在內。最終選擇由25個(gè)基因組成，我們將其命名為“脅迫耐受基因"（STG），涉及脅迫耐受的各個(gè)方面，并且在野生型Columbia-0（Col-0）背景中。

圖1.在控制條件下，脅迫引起的生長(cháng)減少與花環(huán)大小無(wú)關(guān)

我們在25個(gè)STG品系中的15個(gè)品系中添加了兩個(gè)以前未分析過(guò)的額外品系（MYB90和tAPX），這些品系已被證明在嚴重干旱時(shí)能更好地存活（圖1a）。為了量化STG系的生長(cháng)開(kāi)發(fā)了一種模擬相對溫和的干旱脅迫條件的分析方法，在這種條件下，隨著(zhù)時(shí)間的推移，在土壤中生長(cháng)的植物的花環(huán)大小會(huì )被跟蹤。為了確保測試的再現性，我們還在一個(gè)自動(dòng)化平臺中使用了大量的植物，稱(chēng)為“稱(chēng)重成像和澆水機"（WIWAM；圖1b）。WIWAM實(shí)現了216株植物的日常成像和控制澆水。植物在對照條件下發(fā)芽和生長(cháng)，直到第1.04階段，之后繼續對對照植物澆水，但對受脅迫植物停止澆水，直到達到設定的脅迫水平，并隨后保持恒定。在野生型植物中，漸進(jìn)式土壤干燥導致生長(cháng)速率逐漸降低，最終導致花環(huán)面積減少30–40%（圖1c）。

值得一提的是使用條件性或組織特異性啟動(dòng)子8,9可能繞過(guò)觀(guān)察到的生長(cháng)減少。一般來(lái)說(shuō)，植物的大小和存活率，至少在實(shí)驗室條件下，被認為是負相關(guān)的，因為小型植物蒸騰和用水較少。相反，在我們的研究中輕度干旱導致的生長(cháng)減少與對照條件下測得的STG大小無(wú)關(guān)（圖1d，e）

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