叶绿素荧光与多光谱荧光成像技术在绿豆盐胁迫表型分析中的应用

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ahjon
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
绿豆是我国一种主要的食用豆类,也是备受消费者青睐的药食同源食物。盐胁迫严重影响绿豆的产量和品质。耐盐绿豆种质的筛选对培育耐盐品种、提高产量和促进产业发展具有重要意义。传统品种选育存在筛选周期长、工作量大和主观性强的缺点,而现代育种需要快速准确地获取植株的生长和生理状况等大量表型信息。叶绿素荧光与多光谱荧光成像技术是研究植物表型的有力工具之一,具有快速、无损和高效等特点,可加快作物性状的筛选,已广泛应用于植物光合生理、非生物胁迫和生物胁迫等领域的表型研究中。本研究以国内外收集的105份绿豆品种为材料,对其进行耐盐性筛选和鉴定。利用叶绿素荧光与多光谱荧光技术,获取选出的12份绿豆材料的荧光参数,通过与幼苗生理指标的相关性分析,检验了荧光参数用于研究盐胁迫响应的可行性。利用机器学习构建用于绿豆幼苗盐害监测与耐盐性鉴定的数学模型。本研究可为叶绿素荧光与多光谱荧光技术用于植物盐胁迫研究提供一定的理论基础,主要研究结果如下:(1)通过105份绿豆材料耐盐性筛选与分级,得到1份耐盐表现最佳的绿豆品种(M85)。在与盐敏感绿豆品种(M38)的对比中,发现绿豆幼苗在盐胁迫下,最小荧光(Fo)、最大荧光(Fm)和最大光量子效率(Fv/Fm)呈现出冠层空间上的变化。结果表明盐胁迫对绿豆幼苗的光合影响,最早出现在成熟叶片靠近叶心的部位。随着盐浓度和处理时间的增加,盐胁迫逐渐影响到绿豆幼苗的整个叶片,最终导致植株死亡。(2)两种盐度胁迫下,通过对不同绿豆品种幼苗形态指标、生理指标和荧光参数的分析,发现叶绿素荧光与多光谱荧光多项参数可以作为绿豆幼苗耐盐性鉴定的直接指标。盐胁迫下绿豆幼苗Fo、F440和F520显著升高,Fm、Fv/Fm和光化学荧光猝灭(qL)显著降低。与对照组相比,盐胁迫下绿豆幼苗的株高、根长、气孔导度和叶绿素含量均显著降低,SOD活性和MDA含量均显著升高。通过相关性分析发现大量荧光参数与生理指标间存在很强的相关性,如MDA含量与Fo达到0.805的相关性,气孔导度与Fm和可变荧光(Fv)达到0.85的相关性,SPAD值与F440值的相关性达到-0.781,结果表明大量荧光参数可以用来指示绿豆幼苗在盐胁迫下的响应。(3)融合叶绿素荧光与多光谱荧光数据,利用主成分分析(PCA)进行数据降维处理。使用机器学习构建分类模型,实现对绿豆幼苗盐胁迫的早期监测和耐盐性判别。模型利用交叉验证和混沌矩阵进行评估,发现支持向量机(SVM)和k最近邻分类(kNN)两类算法下的模型分类效果最好。不同盐度和处理时间下的6种分类模型均具有良好的分类能力,5种分类模型的准确率都在0.918以上,高盐度长时间盐胁迫下的模型(T2D2)分类能力最差,准确率为0.856。所有模型判别绿豆幼苗是否受到盐胁迫的效果最好,真实阳性率接近100%。模型判别不同绿豆品种耐盐能力的效果,随处理盐浓度和处理时间的增加而降低,100 mmol/L盐胁迫3天后的模型(T1D1)综合性能最佳。
其他文献
本试验以白藜芦醇、乳房链球菌 0140J(Streptococcus uberis 0140J,S.uberis 0140J)为研究对象,通过构建小鼠乳腺上皮细胞(EpH4-Ev)及C57BL/6小鼠感染模型,探究白藜芦醇对乳房链球菌感染引起氧化应激的影响及机制。研究通过观察氧化损伤相关指标及信号通路中相关蛋白和酶的变化,从体内、外两方面阐明白藜芦醇如何缓解乳房链球菌感染诱发氧化损伤,目的是为乳房
我国地方猪品种丰富,拥有抗逆性强、肉质好、繁殖力高等特性,但也存在着生长慢、易肥、胴体瘦肉率低等缺陷。由于市场对瘦肉需求的变化和畜牧养殖技术的进步,瘦肉型猪种逐渐在世界猪肉生产行业中占据了主导地位。为了满足市场对瘦肉的需求,我国大量引进国外瘦肉猪品种,如杜洛克猪、长白猪等。由于缺乏生产效益和外来品种的冲击,我国优良地方猪种的利用率越来越低,数量越来越少,有些品种已濒临灭绝。因此,对地方猪种的保护迫
学位
学位
光照是影响植物生长发育的重要环境因子,对植物的生长发育和形态建成具有强烈的影响。LED作为节能型新光源,已逐步取代传统照明光源,被广泛地应用于设施栽培、植物工厂以及植物组织培养等领域。LED具有高光效、低功耗、光质纯、节能环保等多项优点,已逐渐成为设施栽培中照明装置的首选。因此,我们利用Meta分析将LED对植物生长发育及性状的影响进行综合分析。本研究筛选出56篇文献中的不同光质的LED对植物生长
学位
学位
随着科技的快速进步,导肮技术被越来越多地应用到现代农业生产中。自主导航农机在没有人为操控的条件下可高效实现田间播种、施肥、耕地等作业任务。但当工作环境中出现障碍物时,自主导航农机无法自行识别与避障,影响农机的正常工作。因此本文基于机器视觉技术,以自主导航农机为试验平台设计避障路径规划算法,以帮助农机在正常工作时实现障碍物的避障。主要研究内容与结论如下:首先,设计了一套基于双目视觉相机与激光雷达的障
宫内发育迟缓(intrauterine growth retardation,IUGR)可定义为哺乳动物在怀孕期间胚胎及其器官的生长发育受损。肝脏是动物体内营养物质吸收和代谢的重要器官。越来越多的研究表明,IUGR会导致断奶仔猪肝脏发育受损,并且破坏肝脏抗氧化功能和免疫功能,使机体脂代谢紊乱导致肝脏发生脂质积聚。双氢青蒿素(dihydroartemisinin,DHA)是青蒿素(植物青蒿含有的一种
学位