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利用空中摄像传感等方法批量获得玉米表型数据

Remote, aerial phenotyping of maize traits with a mobilemulti-sensor approach

发表杂志：Plant Methods

发表单位：苏黎世大学

影响因子：3.44

发表时间：2015年2月

小编寄语：

从前是表型数据很多，标记数据很少（SSR），制约的是基因组的信息。

现在情况反过来了，标记数目越来越多，表型反而成了制约因素，而且表型数据采集的成本和误差越来越大。

本篇论文就高科技（无人机、图像处理）应用于农业表型测量提供了一个思路和实践，我们相信应用范围会很广。

当表型数据有了，基因组数据有了，怎么分析和选择什么软件就成了一个大问题，本文用用了R语言和ASReml-R，分析品种的遗传参数。ASReml-R处理大数据和复杂模型的超强能力也是本篇论文采用它的主要原因吧。

摘要：

田间作物表型的测定，多采用人工手动测量的方法，数据的获得成本很高，误差较大，已经成为作物育种的瓶颈。这里我们提出了一个新的方法，可以自动化大范围的获得作物（玉米）的表型数据，它依靠齐柏林NT飞机作为传感器平台，利用空中摄影、遥感技术、热成像等技术，结合后续的图像分析，最终得到每个品种的株高、密度、叶面积指数、抗旱性、生长势、叶片生物量等表型性状。

试验：

我们选择了16个玉米基因型（genotype），可以代表玉米不同的类型，其中6个商业杂交种，5个马齿型自交系（dent），5个硬粒自交系（flint）。采用裂区试验设计，主区为行号，裂区为品种，两个重复。

硬件：

处理流程：

1、用三个相机照相，分别是RGB、B+NIR和IR，保存原始的图片（步骤C）

2、结合田间小区的标志，将图片内容与小区号对应起来

3、处理图像信息，得到相应数据

4、用软件处理数据，得到可靠的结论（R语言用于汇总统计，ASReml-R用于计算遗传率和方差组分等遗传参数）

讨论：

我们开发了一个多通道遥感流程，可以用于自动化获取高通量表型数据，通过对玉米不同生长期图像的处理，得到了大量相关的数据。该研究还比较了飞艇的高度以及速度对图片的影响，以及不同模糊程度的图片对分析结果的影响。该流程还可以用于其他作物或者更大范围的田间试验，我们相信，随着高通量表型数据的产生，表型数据和基因型数据之间的联系会更加紧密，这也势必提高育种的效率。

参考文献：

Liebisch F, Kirchgessner N, Schneider D, et al.Remote, aerial phenotyping of maize traits with a mobile multi-sensorapproach[J]. Plant Methods, 2015, 11(1):1-20.