羅勒是分布最廣的芳香和藥用植物之一，通常生長在干旱和鹽堿地區(qū)。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，干旱和鹽分脅迫經(jīng)常同時發(fā)生，并且它們在植物上引起的癥狀相似，這使它們在植物上的癥狀區(qū)別復(fù)雜化。自動表型鑒定技術(shù)的發(fā)展與多種形態(tài)和生理特征的綜合和同步量化，使得能夠在整個植物基礎(chǔ)上對不同的脅迫進行早期檢測和量化。本研究使用了不同的表型技術(shù)，包括CropReporter光合表型成像(葉綠素熒光成像+多光譜成像)和3D多光譜掃描技術(shù)，旨在量化干旱和鹽堿脅迫早期和長期下羅勒表型性狀的變化，并確定干旱和鹽堿脅迫下羅勒植物的差異性狀。本研究將羅勒“Genovese”種植在生長室中，分別設(shè)置充分澆水的對照[45–50%體積含水量(VWC)]、中度鹽度脅迫(100 mM NaCl)、重度鹽度脅迫(200 mM NaCl)、中度干旱脅迫(25–30% VWC)和重度干旱脅迫(15–20% VWC)。表型特征每隔7天測量一次，總計測量3周。結(jié)果表明，自動表型技術(shù)能夠檢測羅勒對早期和長期鹽分和干旱脅迫的反應(yīng)。此外，幾個表型性狀能夠在鹽度和干旱之間進行區(qū)分。在早期階段，較低的花青素指數(shù)(ARI)、葉綠素指數(shù)(CHI)和色調(diào)(HUE2D)以及較高的紅色反射率(RRed)、綠色反射率(RGreen)和葉片傾角(LINC)可以指示干旱脅迫。在脅迫后期，最大熒光(Fm)、HUE2D、歸一化差異植被指數(shù)(NDVI)和LINC對干旱和非脅迫以及干旱和鹽脅迫植物之間的區(qū)別貢獻最大。ARI和電子傳遞速率(ETR)在鹽脅迫早期和長期脅迫下最有利于鹽脅迫植物與非脅迫植物的區(qū)別。葉綠素熒光參數(shù)的差異表明，干旱和鹽度對光合性能的影響不同。因此，將使用的表型技術(shù)與氣體交換測量、熱成像和氣孔特性量化相結(jié)合，可以更全面地了解羅勒對干旱和鹽分反應(yīng)的生理原因。此外，利用選定的性狀可以在育種計劃中識別耐性和敏感性基因型，并及時檢測田間鹽堿和干旱脅迫。

　　圖1 在對照(C)、中度干旱脅迫(D1)、重度干旱脅迫(D2)、中度鹽分脅迫(S1)和重度鹽分脅迫(S2)下，花青素指數(shù)(ARI)、葉綠素指數(shù)(CHI)、PSII最大量子產(chǎn)量(Fv/Fm)和PSII有效量子產(chǎn)量(Fq’/Fm’)的羅勒彩色和偽彩色圖像，這是在第二次測量時由光合表型測量系統(tǒng)CropRepoter(PhenoVation)測定。

　　圖2 在處理開始后的第0天(T0)、7天(T1)、14天(T2)和21(T3)對對照(C)、中度干旱脅迫(D1)、重度干旱脅迫(D2)、中度鹽分脅迫(S1)和重度鹽分脅迫(S2)處理下生長的羅勒進行已經(jīng)選定的三維形態(tài)特征[(A)數(shù)字生物量(DB)，(B)株高(PH)，(C)葉面積指數(shù)(LAI)和(D)總?cè)~面積(TLA)]進行測定。本數(shù)據(jù)采用Tukey的HSD測試在P<0.05時對平均值進行檢驗分析;不同的字母表示在每個測量時間內(nèi)處理之間存在顯著差異。

　　圖3 在處理開始后的第0天(T0)、7天(T1)、14天(T2)和21(T3)對對照(C)、中度干旱脅迫(D1)、重度干旱脅迫(D2)、中度鹽分脅迫(S1)和重度鹽分脅迫(S2)處理下生長的羅勒進行已經(jīng)選定的植被指數(shù)[(A)花青素指數(shù)(ARI)，(B)葉綠素指數(shù)(CHI)，(C)歸一化數(shù)字植被指數(shù)(NDVI)，以及(D)綠色指數(shù)(GI)]進行測定。

　　圖4 在處理開始后的第0天(T0)、7天(T1)、14天(T2)和21(T3)對對照(C)、中度干旱脅迫(D1)、重度干旱脅迫(D2)、中度鹽分脅迫(S1)和重度鹽分脅迫(S2)處理下生長的羅勒進行已經(jīng)選定的葉綠素熒光參數(shù)[(A)PSII的最大量子產(chǎn)率(Fv/Fm)，(B)PSII的有效量子產(chǎn)率(Fq’/Fm’)，(C)非光化學(xué)猝滅(NPQ)和(D)電子傳遞速率(ETR)]進行測定。

　　來源：Boris L., Zlatko. Š., Ana. N. et al. Application of Phenotyping Methods in Detection of Drought and Salinity Stress in Basil (Ocimum basilicum L.). Front. Plant Sci., 2021, 2,18 : 1-13.

　　編輯：張玉