根腐病又稱“植物癌癥"，該病發(fā)生范圍廣、極易傳染，是毀滅性的土傳病害之一。該病具有隱蔽性，當(dāng)?shù)厣喜勘憩F(xiàn)出明顯癥狀時(shí)，地下根系早已死亡過半。因此，培育抗病品種是防治該病的關(guān)鍵策略之一，而早期檢測(cè)及客觀評(píng)估疾病嚴(yán)重性是抗病品種培育中的一項(xiàng)重要步驟。

根系研究的關(guān)鍵在于對(duì)植物“隱藏的一半"進(jìn)行可視化和量化，基于高光譜成像的根箱栽培法在抗性篩選及遺傳育種等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和出色的表現(xiàn)，北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司推出了RhizoTron^®植物根系高光譜成像系統(tǒng)，為根腐病評(píng)估提供非接觸、非損傷、數(shù)字化、可視化解決方案。 

小麥根腐病識(shí)別

Gernot et.al基于根箱培養(yǎng)技術(shù)對(duì)小麥進(jìn)行培養(yǎng)，并對(duì)植株進(jìn)行扦插處理，基于根系高光譜成像技術(shù)，在扦插后第14、28、47、94、101和201天分別對(duì)根箱的上三分之一進(jìn)行高光譜成像（900-1700nm）。基于一階導(dǎo)數(shù)差分光譜（1649-1447nm）構(gòu)建根系腐爛時(shí)間指數(shù)模型，使用修剪后28天和101天的光譜數(shù)據(jù)作為驗(yàn)證集，其R²=0.96。

不同基因型扁豆的霉菌根腐病評(píng)估

Afef et.al以不同基因型扁豆為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，培養(yǎng)14日后實(shí)驗(yàn)組接種黃芽孢桿菌，對(duì)照組施以清水。接種14日后使用0-5疾病評(píng)分量表對(duì)根系進(jìn)行評(píng)分，作為地面參考數(shù)據(jù)^[11]。采用高光譜成像技術(shù)對(duì)植株地上和地下部分進(jìn)行成像分析，通過研究高通量表型技術(shù)評(píng)估霉菌根腐病的嚴(yán)重程度，以快速鑒別耐藥基因型。

通過提取感興趣區(qū)的光譜，發(fā)現(xiàn)從地上樣品的高光譜反射曲線來看，健康和感染的樣品光譜反射曲線相差較小，而根系的光譜曲線差異較顯著。使用歸一化差異光譜指數(shù)（NDSI）對(duì)根系疾病程度進(jìn)行預(yù)測(cè)，其R²達(dá)到0.54，使用地上部光譜特征進(jìn)行預(yù)測(cè)，其R²僅為0.27。結(jié)果表明，相比較于地上部，根系高光譜成像技術(shù)能夠更好的評(píng)估根腐病。

參考文獻(xiàn)

[1] Gernot B , Mouhannad A , Alireza N , et al. RGB and Spectral Root Imaging for Plant Phenotyping and Physiological Research: Experimental Setupand Imaging Protocols. [J]. Journal of visualized experiments : JoVE, 2017, (126).

[2] Advanced Imaging for Quantitative Evaluation of Aphanomyces Root Rot Resistance in Lentil[J]. Frontiers in Plant Science,2019,10.