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不结球白菜生长发育过程中的表型变化（一）

2021.3.02

本文以不结球白菜品种“苏州青”“抗热605”“紫罗兰”“黑心乌”“高梗白”“南通马耳朵”和“紫菜薹”为试材，采用温室盆栽种植，利用LemnaTec Scanalyzer 3D仪器获取植株不同时间和不同角度图片，通过图片分析获取植株的投影面积、开展度、紧密度、株高、株幅、叶片、荚果相应表型指标，比较不结球白菜生长发育过程中表型指标变化，为不结球白菜的栽培、生产与育种，提供参考依据。结果表明：顶部投影面积和开展度“紫菜薹”先增大后减小，其它品种均先增加后降低再增大达到最大值后降低。株高和株幅从定植后均先增加后减小再增加达到最大值后减小；顶部紧密度均逐渐增加，达到最大值后降低。叶长、宽、周长和面积从定植后逐渐增加，达到最大值后缓慢减小。荚果分为短窄、长窄、长宽、中长窄、中长宽5种。综上所述，不结球白菜在定植60 d出现明显品种差异，株高、株幅、紧密度、叶片的变化趋势一致，顶部投影面积和开展度的变化趋势存在差异，各指标最大值均出现在生殖生长阶段。

不结球白菜（Brassica campestyis ssp. ChinensisMakino）为十字花科芸薹属白菜亚种，富含营养，复种指数高，供应周期长，在全国各地均有栽培，深受消费者喜爱，是我国栽培和消费的主要蔬菜之一[1-2]。我国作为不结球白菜起源中心和遗传多样性中心，拥有极为丰富的种质资源和地方品种[3-4]，为了更好地利用这些种质资源，对不结球白菜生长发育过程中表型性状和特征规律变化的研究至关重要。

表型是由基因和环境共同作用的结果，随着基因组、转录组及蛋白质组学的高速发展，也加速了作物表型组学的研究[5-6]，而表型性状作为研究作物逆境胁迫[7]、产量[8]和品质[9]的关键指标更是被关注。近年来，我国逐渐对不结球白菜表型性状进行研究，但研究主要集中在农艺性状遗传分析[10-11]、种质资源评价与品种选育[12-13]、栽培条件或胁迫对不结球白菜某一时期表型性状的影响[14-15],很少在整个生长期内快速、准确、无损的测量不结球白菜的表型性状。

设施栽培可以为不结球白菜周年生产提供良好的环境，设施栽培下不结球白菜整个繁育过程中表型变化对不结球白菜的栽培、生产与育种有很好的指导意义。因此，该研究针对设施不结球白菜生长发育过程中相关表型指标变化问题，利用表型成像技术获取不结球白菜整个生长发育过程中表型图片与数据，探讨不同品种不结球白菜整个生长期内的投影面积、开展度、紧密度、株高、株幅、荚果表型变化趋势，旨在为不结球白菜种质资源的利用和繁育提供科学依据。

1材料与方法
1.1试验地概况
试验于2016年12月至2017年6月在中国（上海）自由贸易试验区孙桥沔北路185号C9-1上海乾菲诺农业科技有限公司温室内进行，位于北纬31°14′，东经121°29′，属于北亚热带季风气候。
1.2 试验材料
供试材料为不结球白菜品种“苏州青”“抗热605”“紫罗兰”“黑心乌”“高梗白”“南通马耳朵”“紫菜薹”，种子使用5%的NaClO溶液消毒5min，去离子水冲洗5次，并用去离子水浸泡30min后，播种于50孔穴盘中，育苗基质体积比为2:1:1的草炭、蛭石和珍珠岩的混合物，播种10d后将选取长势基本一致的不结球白菜幼苗移栽到白色花盆中，花盆尺寸为上口径22cm，下口径18cm，高23cm，栽培基质为体积比为2:1:1的草炭、蛭石和珍珠岩的混合物，定植后10d，进行表型图片采集。
1.3 试验方法
使用德国LemnaTec公司的Scanalyzer 3D的可见光顶部和侧面镜头对正常培养的小不结球白菜植株进行无损成像，分别获得1张植株顶部、1张植株侧面0°和1张植株侧面90°的RGB图像。
1.4 项目测定
每个不结球白菜品种从定植后10 d起，选取长势基本一致的5株进行可见光成像，约每周成像1次，直至荚果成熟。
1.5 数据分析
获得的原始图像，通过Scanalyzer 3D的LemnaGrid 软件建立分析流程（IAC），将原始图像从RGB Image转化为Grey Image，通过阈值调节从灰度图中提取植株，生成二值图像，将植株的二值图像与原始图像结合，获取完整的去掉背景的RGB图像，通过功能键选择目的区域以及想要获取参数，通过此IAC进行批量分析，获得的像素数据通过Scanalyzer 3D的LemnaMiner软件进行像素与实际长度的转换后以CSV格式导出，使用Excel进行数据整理，每组数据去掉最大值和最小值后求均值和标准偏差并做图，荚果数据通过SPSS 20.0分析软件，使用P＜0.05的差异水平，分析组间数据的差异性。

2结果与分析
2.1 不结球白菜生长发育过程中植株表型变化
2.1.1 表型图片观察植株生长发育各时期
不结球白菜生长发育过程中进行表型成像（图1），观察表型图片获取植株抽薹和开花时间等信息，“紫菜薹”定植后74d现蕾，80d开花，140d荚果完全成熟；“苏州青”“南通马耳朵”“高梗白”和“抗热605”定植后87d现蕾，95和100d开花，147和155d荚果成熟；“紫罗兰”和“黑心乌”现蕾较晚为95和100d，109d开花，147和155d荚果成熟。“苏州青”“抗热605”“紫罗兰”“黑心乌”“高梗白”“南通马耳朵”底部叶片在定植后100d完全枯黄，“紫菜薹”叶片在定植后95d完全枯黄。