利用x射線計算機斷層成像技術測定小麥穗粒結構和籽粒性狀

來源：武漢谷豐光電科技有限公司 2024年10月25日 11:16

小麥穗部結構是決定小麥產量的重要因素，對穗部形態特征的詳細研究有助于解釋小麥產量以及不同農藝學和遺傳學的影響。然而，穗形特征的量化是非常有限的，因為它依賴耗時的手工測量。

沿著Maris Widgeon（左）和Siskin（右）的穗的小麥小穗分布的三維可視化。同一小穗的谷物以相同的顏色顯示。數字表示小穗的順序是從小穗的底部到頂部

本研究利用X射線計算機斷層掃描成像技術，提出了一種基于歐氏距離和相對位置對小麥籽粒進行聚類，從而高效檢測小麥穗和組成小穗三維結構的方法。以兩個商業小麥品種為例，一個是老麥Maris Widgeon，另一個是新麥Siskin，兩個品種的平均粒體積沒有差異，但Siskin每穗籽粒更多，因此每穗總粒體積更大。兩個品種的穗長和小穗數差異不顯著，但是Siskin穗粒密度（單位穗長小穗數）更高。空間分布分析表明，單株小穗粒數、平均粒體積和總粒體積隨穗長而變化，與Maris Widgeon相比，Siskin從小穗6開始具有更多的谷粒和更大的每小穗谷粒體積，但小穗1–5沒有。兩個小麥品種的平均穗粒數分布相似。

小麥穗粒CT掃描及圖像處理流水線實例。a有9個小麥穗的樣本架，b重建的CT體積的橫截面，c分離的小麥穗的縱向截面，d重新定向的小麥穗，e谷物的分割，f谷物的3D可視化，g在同一小穗中顯示相同顏色的小麥小穗可視化

該方法能有效地提取不同小麥品種的穗、小穗和籽粒形態特征，有助于更詳細地了解小麥籽粒產量庫。

來源：Plant Methods.Determination of wheat spike and spikelet architecture and grain traits using X-ray Computed Tomography imaging.Hu Zhou, Andrew B. Riche, Malcolm J. Hawkesford, William R. Whalley, Brian S. Atkinson, Craig J. Sturrock & Sacha J. Mooney
/articles/10.1186/s13007-021-00726-5

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