持续培育高产抗逆品种是未来几年农业面临的关键挑战之一。尽管基因筛选方法的发展极大地帮助了育种过程，但在对所得种质进行同样快速的表型工具的开发和应用方面，仍然存在广泛公认的差距。多年来，植物育种家和研究人员一直对选择具有特定生理和农艺性状的品系增的强方法感兴趣，这些性状有助于提高抗逆性和最终产量，但是用于定量研究的传统测量方法往往是劳动密集型的，尤其是在田间不容易扩大规模以允许筛选大量不同的品系。传统的表现型，即植物性状的视觉评估，是植物育种的支柱，但被广泛认为是主观且费力的。


对自花授粉植物育种计划中品种演化的各个阶段的初步总结。早期几代所使用的种植形式的描述表明存在各种育种策略，其中种植方式会有所不同。在育种计划的早期阶段，通过间接选择获取表型组学的机会特别大，此时植物为隔离生长状态，无法获得可靠的产量估算；这些阶段的评估在很大程度上是主观的。为了讨论和强调所需的评估规模，指出了评估中的基因型数量的范围。

早在21世纪初，随着基因分型技术的快速发展，表型组学这个通用术语被广泛用于自动化植物筛选工作(尽管表型和基因型这两个术语起源于一个多世纪前)。在过去十年中，机器人技术、先进成像和数据分析技术的发展为高通量测量开辟了新的途径，但必要设施的成本导致在全球范围内建立了少数专业中心，其中澳大利亚植物表型设施(位于堪培拉和阿德莱德)是首批中心之一。此外，建立实践和深度表型组学团体的倡议已经被确立，包括各个国家和国际学会，包括本杂志《Plant Phenomics》。在发展植物表型方面，国际上做出了大量努力，开展了许多区域或国家级活动，如英国国家植物表型学会、德国植物表型学会、欧洲植物表型学会和北美植物表型学会。作为表型活动论坛的国际植物表型鉴定学会（IPPN）最近对成员进行了一项调查，强调“田间表型”是表型的首要任务，其次是“非生物胁迫”和“数据管理”。强调田间表型的发展尤为重要，这不仅是因为它对植物育种的应用至关重要，也因为它仍然比实验室或温室表型更具挑战性且不那么先进。


仅获取感兴趣的叶片/冠层热数据的重要性在于，最左侧显示的实际叶子温度与最右侧图像的所得平均CT之间存在 4°C 的差异。最右侧的图像包括感兴趣的区域中的所有像素，其平均CT值为38°C;平均CT明显受土壤像素的影响。中间图像包含的像素要少得多，平均CT为36°C，比仅包含叶像素的最左边图像高2°C。由于早期世代每个基因型的种子有限，在缺水环境和育种者在苗圃里使用的种植配置的影响下，普遍存在的不完全地面覆盖影响 CT 测量的更可能发生。需要开展进一步的工作，以开发阈值化背景土壤温度和仅从感兴趣的植物材料中提取热数据的常规方法。使用配备 13.1 mm 镜头的 FLIR® A655sc 热红外相机获取热图像。

近年来，许多综述性出版物强调了表型组学作为作物改良和植物育种的有力研究工具的重要性，并报道了许多令人鼓舞的结果。因此，对表型组学作为通过研究和育种进行作物改良的有利工具的应用前景进行综述是及时的。由于表型组学是一个很大的领域，有许多研究人员积极参与，因此本综述仅限于成像方法、地上表型以及它们在谷物表型中的应用。

来源：Plant Phenomics.Field Phenomics: Will It Enable Crop Improvement?David M. Deery and Hamlyn G. Jones
https://spj.sciencemag.org/journals/plantphenomics/2021/9871989/