高光譜相機油菜動態(tài)生長發(fā)育的遺傳解析和產量提高

油菜是油料作物，不僅是人類食用植物油和工業(yè)用油的主要來源，而且可以為動物提供青貯飼料和富含蛋白的餅粕。

隨著經濟發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，到2030年對食用植物油和蛋白質的需求預計將增加40%以上。

因此，研究油菜產量和品質相關性狀對培育高產優(yōu)質油菜品種具有十分重要的意義。

對油菜產量進行預測

油菜圖像性狀相關QTL在基因組上的分布

連續(xù)兩年動態(tài)采集油菜導入系群體多個發(fā)育時期的12個生長點的圖像，并開發(fā)了一種適用于油菜表型高通量分析的圖像分析軟件，可以量化43個圖像性狀（i-traits）。
實驗結果表明，在多個發(fā)育時期測定的數個圖像性狀組合起來，可以很好地預測最終的油菜單株產量，比如在幼苗期（T1）、抽薹期（T7）和開花期（T12）等3個時期的8個圖像性狀可以解釋68.2%的產量變異。更有趣的是，該團隊發(fā)現單個油菜圖像性狀FDNIC_TV（頂視圖像分形維數，其反映頂視圖葉片投影面積和葉型）與最終產量有很高的相關性，且在抽薹期達到最大值（R2=0.369）。因此，結合無人機或其他表型設備在田間獲取油菜頂視圖像，本研究中的圖像分析軟件和圖像性狀在田間油菜表型分析和早期產量預測擁有很好的應用前景。
另外，華中農業(yè)大學作物表型團隊分別利用TPA_SV和TPA_TV（側視和頂視的總投影面積），獲得了30個生長發(fā)育相關性狀，可以很好的預測油菜整個生長發(fā)育期的生物量。預測模型中的參數與最終的產量相關性分析表明，油菜營養(yǎng)生長期的生長速度與產量顯著正相關。
43個圖像性狀在油菜所有生長發(fā)育時期表現出廣泛的表型變異和較高的遺傳遺傳率。該團隊發(fā)現大部分的性狀在油菜現蕾期的遺傳率達到最大值，表明油菜在這個時期的生長受到環(huán)境影響比較小。通過大規(guī)模的QTL定位分別在兩年鑒定到337和599個QTL位點，重復檢測到的QTL比例分別為33.5%和36.1%。這些QTLs在油菜基因組中呈現不均勻分布，在兩年中分別存在4個QTL熱點區(qū)域，其中位于A02染色體的熱點區(qū)域在兩年被重復鑒定到。更有興趣的是，在作為產量預測因子的8個圖像性狀中，有3個圖像性狀的QTL位點與產量的QTL位點是重疊的，該結果表明這些區(qū)域的候選基因可能是通過影響早期的生長發(fā)育調控油菜的產量。