罗勒是分布最广的芳香和药用植物之一，通常生长在干旱和盐碱地区。在农业生态系统中，干旱和盐分胁迫经常同时发生，并且它们在植物上引起的症状相似，这使它们在植物上的症状区别复杂化。自动表型鉴定技术的发展与多种形态和生理特征的综合和同步量化，使得能够在整个植物基础上对不同的胁迫进行早期检测和量化。本研究使用了不同的表型技术，包括CropReporter光合表型成像(叶绿素荧光成像+多光谱成像)和3D多光谱扫描技术，旨在量化干旱和盐碱胁迫早期和长期下罗勒表型性状的变化，并确定干旱和盐碱胁迫下罗勒植物的差异性状。本研究将罗勒“Genovese”种植在生长室中，分别设置充分浇水的对照[45–50%体积含水量(VWC)]、中度盐度胁迫(100 mM NaCl)、重度盐度胁迫(200 mM NaCl)、中度干旱胁迫(25–30% VWC)和重度干旱胁迫(15–20% VWC)。表型特征每隔7天测量一次，总计测量3周。结果表明，自动表型技术能够检测罗勒对早期和长期盐分和干旱胁迫的反应。此外，几个表型性状能够在盐度和干旱之间进行区分。在早期阶段，较低的花青素指数(ARI)、叶绿素指数(CHI)和色调(HUE2D)以及较高的红色反射率(RRed)、绿色反射率(RGreen)和叶片倾角(LINC)可以指示干旱胁迫。在胁迫后期，最大荧光(Fm)、HUE2D、归一化差异植被指数(NDVI)和LINC对干旱和非胁迫以及干旱和盐胁迫植物之间的区别贡献最大。ARI和电子传递速率(ETR)在盐胁迫早期和长期胁迫下最有利于盐胁迫植物与非胁迫植物的区别。叶绿素荧光参数的差异表明，干旱和盐度对光合性能的影响不同。因此，将使用的表型技术与气体交换测量、热成像和气孔特性量化相结合，可以更全面地了解罗勒对干旱和盐分反应的生理原因。此外，利用选定的性状可以在育种计划中识别耐性和敏感性基因型，并及时检测田间盐碱和干旱胁迫。

　　图1 在对照(C)、中度干旱胁迫(D1)、重度干旱胁迫(D2)、中度盐分胁迫(S1)和重度盐分胁迫(S2)下，花青素指数(ARI)、叶绿素指数(CHI)、PSII最大量子产量(Fv/Fm)和PSII有效量子产量(Fq’/Fm’)的罗勒彩色和伪彩色图像，这是在第二次测量时由光合表型测量系统CropRepoter(PhenoVation)测定。

　　图2 在处理开始后的第0天(T0)、7天(T1)、14天(T2)和21(T3)对对照(C)、中度干旱胁迫(D1)、重度干旱胁迫(D2)、中度盐分胁迫(S1)和重度盐分胁迫(S2)处理下生长的罗勒进行已经选定的三维形态特征[(A)数字生物量(DB)，(B)株高(PH)，(C)叶面积指数(LAI)和(D)总叶面积(TLA)]进行测定。本数据采用Tukey的HSD测试在P<0.05时对平均值进行检验分析;不同的字母表示在每个测量时间内处理之间存在显著差异。

　　图3 在处理开始后的第0天(T0)、7天(T1)、14天(T2)和21(T3)对对照(C)、中度干旱胁迫(D1)、重度干旱胁迫(D2)、中度盐分胁迫(S1)和重度盐分胁迫(S2)处理下生长的罗勒进行已经选定的植被指数[(A)花青素指数(ARI)，(B)叶绿素指数(CHI)，(C)归一化数字植被指数(NDVI)，以及(D)绿色指数(GI)]进行测定。

　　图4 在处理开始后的第0天(T0)、7天(T1)、14天(T2)和21(T3)对对照(C)、中度干旱胁迫(D1)、重度干旱胁迫(D2)、中度盐分胁迫(S1)和重度盐分胁迫(S2)处理下生长的罗勒进行已经选定的叶绿素荧光参数[(A)PSII的最大量子产率(Fv/Fm)，(B)PSII的有效量子产率(Fq’/Fm’)，(C)非光化学猝灭(NPQ)和(D)电子传递速率(ETR)]进行测定。

　　来源：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.

　　编辑：张玉