不结球白菜生长发育过程中表型变化AgriPheno订阅号专注于持续更新植物生理生态、植物表型组学和基因组学、基因分型、智能化育种及应用、激光雷达探测技术及数据分析、人工智能与机器人等领域，国内外最新资讯、战略与政策导读。本文节选了2025年1-3月推送的代表性文章，以供大家参阅。
高光谱
本文探究了 HSI 测量稻瘟病菌在不同水稻基因型上孢子生产的潜力。具体包括确定不同抗性水稻基因型对病菌孢子生产的影响、量化病菌在不同基因型水稻上的产孢量、建立光谱差异与孢子生产速率的关系，为水稻抗瘟育种提供依据。
近期一项发表于LWT-Food Science and Technology的研究，运用高光谱成像（HSI）和人工智能(AI)识别糖替代品并评估饼干质量。
此项研究证明了无人机搭载的高光谱成像技术在监测葡萄藤水分状况方面潜力巨大。但仍需增加低水分胁迫数据、按单株分析数据等进一步优化，以推动精准葡萄栽培和水资源管理发展。
植物逆境
这项研究揭示了液泡肌醇转运蛋白BvINT1;1在甜菜低温胁迫响应中的关键作用。通过调控肌醇的转运，BvINT1;1影响了棉子糖的合成和活性氧（ROS）的清除，从而提高了甜菜的抗寒性。研究中，使用了Heinz Walz公司的Mini-Imaging-PAM叶绿素荧光成像系统，测量了光合系统II（PSII）的量子产量（Y(II)），调节性非光化学能量损失（Y(NPQ)）和非调节性非光化学能量损失（Y(NO)），为研究人员提供了全面的光合作用数据。
文章通过叶绿素荧光成像系统构建了基于烟草叶圆片的高通量化学筛选系统，发现并验证了蒽醌衍生物(如A1N和A4N)能够通过增强光系统I(PSI)的电子接受能力缓解植物高光胁迫，显著提升光合效率和作物生长，且对非胁迫条件下的植物无负面影响，为农业抗逆化学品的开发提供了新策略。
• 拟南芥盐耐受机制：ABA信号通路关键基因AtDPBF3的功能分析
该研究聚焦拟南芥AtDPBF3基因，探究其在盐胁迫下的功能，通过对突变体dpbf3和野生型的对比实验，揭示AtDPBF3增强盐耐受性的机制，为研究ABA信号通路和植物抗逆机制提供依据。研究中使用Imaging-PAM调制叶绿素荧光成像系统（德国WALZ公司）测量荧光参数，同时获取 Fv/Fm 值。
• 褪黑素浸泡处理结合气调包装减少甜柿乙烯产生和氧化应激，有效减轻果实冷害
本研究旨在探究MLT浸泡处理、MAP及其联合应用对富有柿的冷害、乙烯产生、质地特征、氧化应激和抗氧化能力的影响。研究中使用F-950手持式乙烯测量仪（美国Felix）通过穿刺针直接读取果实中CO2，计算呼吸速率；采用ETD植物乙烯气体监测系统（荷兰Sensor Sense）监测果实的实时乙烯释放，计算乙烯产量。
研究团队采用了PlantArray高通量生理表型系统，对植株的整体蒸腾作用、根系吸水能力、叶片蒸腾作用、气孔导度、叶片相对含水量以及累积蒸腾量等指标进行了全面测量。
植物根系研究
本文从物候学、细胞生物学和遗传调控等方面强调了盐胁迫对重塑根系构型的影响，在根系构型、根系多重功能、激素相互干扰和农艺策略等方面提供了全面的见解，这些见解有助于优化谷物养分获取、缓解钠吸收（盐胁迫造成减产的因子）和探索规避盐胁迫的潜在工程路径。
• Nature Communications：植物地上和地下器官大小在形态和功能统一经济谱中是均衡的
本文研究结果表明，不管性状的完整性和系统发育相关性如何，纳入根系大小功能性状不会改变植物经济空间的基本结构和维度。植物大小在全球尺度上定义了异速生长投资的单一连续体，独立于叶和根的经济策略。
• 根系力学性状和根-土界面摩擦特性研究助力理解植被固土机制
福州大学岩土工程与工程地质研究所简文彬教授团队以浅层滑坡多发的东南沿海地区的两个典型树种马尾松（Pinus massoniana）和杉木（Cunninghamia lanceolata）为研究对象，围绕不同土壤含水量下不同直径根系的拉伸力学性状、根-土界面和微观界面的摩擦特性等开展研究，旨在为后续计算树-根-土复合系统抗剪强度提供计算参数，进而对滑坡体的稳定性进行评价。
植物表型/激光雷达
美国佛罗里达大学的研究团队推出了一款名为MARS-PhenoBot的农业机器人，它能够在田间自主导航并进行作物表型分析，为精准农业和作物育种提供了新的工具。
• Artificial Intelligence Review：深度学习在种子高通量表型分析中的应用
深度学习与高通量表型技术的结合为种子质量评估提供了快速、准确的方法。通过大规模数据训练，模型能够准确预测种子的质量、类型等特征，为种子选择和育种提供了重要支持。未来，数据预处理、特征提取、模型选择和优化、多模态数据融合及可解释性增强将是种子精准分析的重要调整和优化方向。
• Molecular Plant Pathology：拟南芥细菌感染的非侵入性生物发光可视化及时空动态分析
本文介绍了一种非侵入性的基于生物发光的成像和分析方法，用于研究拟南芥中细菌感染的时空动态，为植物与病原体互作研究提供了新的工具和视角。
人工智能/机器人自动化
人工智能（AI）与 高光谱成像（HSI）的整合至关重要，AI 算法能有效处理高维和大规模 HSI 数据，实现精准特征提取和分类，在处理大数据集、降噪、实时分析及提高任务精度等方面表现出色，对农业、遥感等依赖高光谱数据的应用必不可少。
• Trends in Plant Science：数字孪生(Digital twins)在植物科学领域的应用
部署数字孪生系统可以实现各种定制化的目标，从本地和区域范围的监测、实时诊断应用、产量、可持续性和经济回报的优化，到支持育种决策、实现自主农业操作和网络农业系统。数字孪生为进行快速“假设”分析提供了一个平台，有助于全面探索影响植物生长的各种因素、作物管理策略和农业政策之间的相互作用。
• 植物工厂的“智能光合”：利用叶绿素荧光实时监测对光合作用光照进行生物反馈控制
本研究不仅验证了生物反馈系统在维持目标ΦPSII和ETR方面的有效性，还展示了其在动态调整LED光照强度方面的潜力。与传统的固定光照策略相比，生物反馈系统能够根据植物的生理需求提供更有意义的光照量，从而在保证作物生长的同时，显著降低能源消耗。
• 生成式人工智能（GAI）赋能农业4.0：开启智慧农业新时代
农业4.0融合先进技术，有望革新传统农业，但在发展过程中仍面临着资源稀缺、气候变化、粮食安全等诸多严峻挑战。GAI作为人工智能领域的新兴力量，能通过模式识别和数据分析来生成全新内容，展现出了巨大的潜力。
新观点/新技术
• Chemical Engineering Journal：纳米材料碳点减轻了小球藻的光抑制并增强了光合作用
文章系统探讨了高强度光胁迫下碳点对小球藻光合作用的调控机制。研究中使用便携式调制叶绿素荧光仪PAM-2500测量荧光动力学曲线(Poly300ms)分析光合系统的能量分布。
• Science Advances：叶绿素荧光技术在珊瑚生理生态研究中的应用
叶绿素荧光技术为理解珊瑚逆境响应提供了关键窗口。随着技术进步与多学科交叉，其在珊瑚保护中的应用将更加精准，助力全球珊瑚礁生态系统的可持续管理。
本研究利用新型系统检测氧气消耗，大规模筛选小麦叶片暗呼吸，证明其受显著遗传控制，为将叶片暗呼吸用于育种提高谷物产量提供依据。
• FNR与PSI锚定可以促进环式电子传递，但是会牺牲线性电子传递和CO2同化效率
本研究推翻了“FNR结合位点直接决定LET/CET分配”的简单模型，提出“FNR膜锚定状态(而非特定蛋白互作)动态调控电子流向”的新机制。锚定于PSI的FNR通过增强CET牺牲LET效率，导致CO2固定受限，但提升光保护能力(NPQ)与环境适应性。这一发现为光合能量分配提供了新视角，并暗示人工调控FNR定位可能优化作物抗逆性。未来需进一步解析FNR构象变化对电子回传(NADPH→Fd)的影响，以及PCET途径在CET中的潜在作用。
生物技术/育种技术
• 西南大学水稻研究团队揭示水稻捕光天线(LHC)组装的分子机制
本研究以水稻为对象，鉴定了一个双功能蛋白YGL9(拟南芥cpSRP43的同源蛋白)，揭示了其在LHC组装中的双重作用：一方面通过与cpSRP54形成复合体调控LHCPs的运输，另一方面通过稳定OsGUN4促进叶绿素合成。研究中，实验水稻生理与生化相关的光合系统活性分析，使用双通道叶绿素荧光仪DUAL-PAM-100测量PSI(P700氧化还原)和PSII(Fv/Fm、ETR、NPQ)参数来表征样品间差异。
• 类囊体腔Deg1蛋白酶通过VDE和PsbS的水平影响非光化学淬灭
本研究通过遗传学、蛋白质组学和生理学手段，揭示了Deg1蛋白酶在NPQ调控中的新机制。Deg1通过降解VDE和PsbS调控其蛋白水平，从而平衡光保护与光合效率。这一发现不仅深化了对NPQ动态调控的理解，也为作物光适应能力的遗传改良提供了理论依据。
文章系统地研究了在生物光伏(BPV)系统中培养的蓝藻(集胞藻Synechocystis sp. PCC 6803)的光合电子流，揭示了电子传递链中组分的氧化还原状态，并绘制了相应的电子流向各种汇。本研究的结果表明，铁氰化物介体有助于蓝藻生物光伏系统从光系统I下游的铁氧还蛋白中提取电子。
• NTRC介导植物细胞中叶绿体氧化还原节律与核昼夜节律的耦合
文章阐明了叶绿体氧化还原蛋白-NADPH依赖性硫代还原酶C (NTRC)-通过调节细胞内活性氧和蔗糖水平来调节叶绿体氧化还原节律与核昼夜节律的耦合。
• 拟南芥质体葡聚糖磷酸化酶调节麦芽糊精代谢并影响淀粉颗粒的数量和大小
本文通过对拟南芥中四个与质体麦芽糊精代谢相关的双敲除突变体(phs1dpe1、phs1ptst2、phs1pgm1和phs1isa3)的研究，揭示了PHS1在麦芽糊精代谢、碳分配、淀粉颗粒形态和光合作用中的多重作用。研究结果表明，PHS1通过调控短链麦芽糊精的代谢，间接影响了淀粉代谢的多个方面。
• PAM荧光仪助力揭示相分离和相变介导热胁迫抑制光合效率的分子机制(附NDH活性测量流程)
本研究发现，叶绿体定位的MORF8蛋白能够在热胁迫下形成固态凝聚体，并招募特定的RNA编辑因子PPR蛋白进入凝聚体中以减弱PPR蛋白与其靶向RNA的结合能力，从而降低叶绿体中对应RNA位点的编辑效率，最终导致光合膜蛋白复合体(如NDH-PSI)活性受损，光合作用效率下降。
• 拟南芥类囊体腔7.6蛋白在光系统II组装中的功能表征研究取得新进展
本研究聚焦于拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的类囊体腔蛋白TLP7.6(Thylakoid Lumen Protein 7.6)，旨在解析其与CYP38的相互作用及其在PSII组装中的辅助功能。通过遗传学、生物化学和生理学实验，研究者揭示了TLP7.6与CYP38协同维持PSII超复合体稳定性的机制，并阐明了双突变体在光合效率和植物生长中的严重缺陷。
植物生理生态研究
在自然界中，固氮菌使用固氮酶固氮，分离的固氮酶在几分钟内被氧气破坏，但在固氮营养生物中，它们被一种称为FeSII的小蛋白质(也称为Shethna蛋白 II)屏蔽，保护固氮酶免受到氧气的影响。2025年1月8日，Nature发表背靠背文章，揭开期待已久的FeSII如何发挥其保护作用的分子细节。
• Plant Journal：蓝藻生物光伏系统中电子流向的最新研究进展
文章阐明了生物光伏蓝藻集胞藻动态切换电子源，并根据生理和环境条件，利用不同的细胞外转移途径将电流输出到外部电子汇的机理。研究中，使用DUAL-KLAS-NIR荧光计测量PSI、质体蓝素和铁氧还蛋白的氧化还原变化。
• 安徽农业大学茶树全国重点实验室宋传奎教授团队近期发表多篇高分文章
近期，宋教授团队在New Phytologist、Sensors and Actuators: B. Chemical和Science Advances等国际顶级期刊上连续发表多篇高分文章，涵盖了茶树抗寒机制、植物间双向通讯、以及基于机器学习的茶香气多组分识别等多个前沿研究方向。这些研究不仅深化了我们对茶树生物学和植物代谢调控的理解，还为茶树抗逆性提升、病虫害早期预警等实际应用提供了新的理论依据和技术支持。
过剩的激发能和电子会诱发活性氧产生，增加光合作用系统损坏的风险。幸运的是，植物已经进化出了广泛而有效的调节机制，使它们能够应对光强的波动，避免或减少光氧化胁迫。
• 科学先驱：写在考茨基效应（Kautsky effect）发现94年后
94年前，德国科学家汉斯·考茨基（Hans Kautsky）在黑暗的实验室里用紫外线照射一片绿叶时，意外捕捉到一道神秘的红色荧光。这个瞬间不仅揭开光合作用研究的全新篇章，更让人类第一次“看见”了植物能量转换的动态密码。今天，让我们回到那个科学与艺术交织的年代，重温这段被遗忘的传奇。
• Nature Communications：莱茵衣藻蓝光感知与碳代谢信号通路研究取得新进展
本研究以模式绿藻莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为实验对象，揭示了蓝光受体PHOT通过调控激酶PMSK1的磷酸化状态，进而影响关键代谢酶GAPI的表达，最终调节淀粉积累的全新信号通路。这一发现填补了蓝光感知与碳代谢调控之间的机理空白，并为微藻生物技术应用提供了理论依据。本研究中，莱茵衣藻野生型株系和通过CRISPR-Cas9技术敲除或过表达目标基因构建的突变体，光合作用相关的叶绿素荧光参数光系统II量子效率(Y(II))通过调制叶绿素荧光成像系统IMAGING-PAM测量完成。
• Commun Biol：质体蓝素(PC)在衣藻光合作用高光适应中的作用研究取得新进展
这是通讯作者单位完全来自国内的首篇四通道动态LED阵列近红外光谱仪DUAL-KLAS-NIR应用文献。本研究以模式绿藻莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为实验对象，通过构建PC过表达(OEPC)和敲低(pckd)株系，系统解析质体蓝素PC通过调节电子传递链(ETC)氧化还原状态影响光合效率和高光适应的分子机制。
• 光合作用短期与长期适应波动光照的机制解析：叶绿体硫氧还蛋白网络的特定功能
本研究通过分析拟南芥突变体(ntrc、trxf1.1、trxm1.1/m2.1)在长期FL下的光合参数、代谢物水平及氧化还原状态，揭示了NTRC在平衡叶绿体氧化还原网络、优化碳同化和水分利用效率中的核心作用。
花粉活力分析/种子研究技术
• 番茄在热浪期间通过花蕾冷却保护花粉发育的机制及其遗传调控
本研究旨在揭示番茄花蕾主动降温的生理机制，解析关键遗传调控位点（如qPV11）的作用，并验证其在复杂农田环境中的增产效果，为培育耐高温作物品种提供理论和实践依据。
• 花粉活力分析仪的应用：甘蓝型油菜异源六倍体基因稳定性研究
本研究通过基因分型、分子核型分析、染色体计数、花粉活力检测（瑞士Amphasys，Ampha Z30）、杂交实验、DNA 提取与SNP 分析等多种实验方法，探究了其基因组稳定性、染色体遗传、种子育性和杂交亲和性等方面的规律。
• 花粉活力分析仪助力解析高温干旱胁迫下夏玉米花丝和花粉活力变化及响应机制
该研究通过整合转录组、代谢组、生理和农艺数据，揭示了糖和植物激素在夏玉米花粉和花丝响应高温与干旱胁迫过程中的功能机制，为培育适应气候变化的玉米品种提供了全新的思路，对黄淮海地区夏玉米的抗逆栽培生产具有重要的理论指导意义。
本研究系统揭示了甘蓝种子物理特性(叶绿素含量、多光谱特征、呼吸速率)与盲点敏感性的关系，为种子质量分级和抗逆性筛选提供了技术依据。未来结合人工智能分选设备，有望在农业生产中显著降低盲点导致的损失。
• 花粉活力分析仪助力揭示OsRHS与cHSP70-4互作调控水稻开花期耐热的分子机制
本研究揭示了OsRHS通过与cHSP70-4相互作用负调控水稻花期耐热性，二者相互作用在热胁迫下增强。OsRHS 和cHSP70-4均为潜在的水稻花期耐热育种靶点，为水稻花期耐热分子机制研究和育种实践提供了重要参考。
其他
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