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表型组学是指在基因组水平上系统地研究某一生物或细胞在不同环境条件下所有表型的学科。随着植物表型获取技术和设备的不断完善,以及基因组学、蛋白组学、代谢组学、生物信息学和大数据计算技术的快速发展,高通量表型组学分析在种质资源鉴定、遗传图谱绘制、功能基因挖掘等方面发挥越来越大的作用。高通量表型组学研究正成为突破未来作物学研究和应用的关键领域,为作物遗传育种、栽培管理提供精准、高效的决策支持。因此,充分挖掘多组学信息,加快高通量表型研究对全面了解农作物基因型、表型和环境之间的关系,发现和揭示重要农艺性状调控基因和作为机制,促进作物功能基因组及作物遗传改良研究具有非常重要的意义。概述了表型组学的发展历程,并对当前表型组学主要研究平台和成像系统,及其在作物根系结构、冠层结构、生物和非生物胁迫研究中的应用进行了系统论述,旨在为农作物表型高通量获取和解析提供方法借鉴,加速表型组学研究方法在作物育种中的应用。 相似文献
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花生是我国重要的油料和经济作物,突破传统育种的盲目性和低效率仍是花生育种面临的巨大挑战.近年来花生基因组学研究取得显著进展,四倍体野生种、栽培种及其二倍体祖先种基因组序列相继发表,大量SSR和SNP标记开发利用,花生遗传图谱标记密度不断增加,高通量表型鉴定和基因分型技术广泛应用,越来越多重要农艺性状相关QTL被挖掘定位,以全基因组选择为代表的大数据驱动的多组学育种技术崭露头角.丰富的花生基因组资源促进了基因型与表型的关联,加快花生分子育种的发展,育种家已通过分子辅助技术成功选育了具有目标性状的花生种质.花生传统育种的关键在于表型分析的准确性和可靠性,育种过程缺乏对基因型的充分鉴定和利用.而花生基因组资源、常规育种及分子育种的结合与并行发展必将推动基因组学在花生育种中的深入应用,使基因组学研究成果真正进入田间和市场,充分体现基因组学研究的价值和意义. 相似文献
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我国农业正处于由传统农业转向现代化农业的关键阶段,智慧农业是现代化农业发展的重要体现,是未来农业发展的必然趋势。智慧农业旨在将物联网、人工智能以及大数据等现代信息技术与传统农业深度结合,使农业生产实现智能化、绿色化、标准化、数字化。植物表型组学是研究植物表现型特征的科学,是智慧农业发展的关键技术之一,其通过采集细胞、器官、组织、植株以及群体各层面的表型数据,从海量数据中提取可重复性高、可信度高的重要性状信息,为基因挖掘、作物育种和农业生产过程精准管理提供数据支持和方法支撑。从表型数据采集、分析以及国内外植物表型分析平台建设方面综述了智慧农业背景下植物表型组学的发展现状,概述了植物表型组学研究在智慧农业生产中的应用,最后对植物表型组学未来发展趋势做出展望。 相似文献
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《南京农业大学学报》2018,(6)
[目的]文献计量方法可以用于反映和预测科学技术发展的历史和趋势。本文基于科学大数据的计量方法探讨植物表型组学的研究现状,为植物表型组学的发展提供参考。[方法]基于Scopus数据库,分析2013年—2018年9月数据库中植物表型组学及其相关学术产出的文献数量、引用次数、合作单位、研究方向、学术机构和科研团队等信息,利用Sci Val和Cite Space 5.0等统计分析工具,运用可视化数据方法,分析植物表型组学研究领域的发展特点和趋势。[结果]基于Scopus共检索到与植物表型组学研究和应用相关的文献共20 953篇,总被引数217 105,TOP1%高被引论文为2.0%。相关学术产出总被引量TOP10的国家是美国、中国、德国、英国、法国、日本、澳大利亚、西班牙、加拿大和荷兰。相关论文被引总量TOP10的机构分别是中国科学院、法国国家农业研究院、美国农业部、法国国家科学研究院、中国农业科学院、美国康奈尔大学、西班牙高等科学研究委员会、美国加州大学戴维斯分校、法国巴黎萨克莱大学、荷兰瓦赫宁根大学。学术产出最多的学者是德国克斯·普朗克分子植物生理研究所的Alisdair Robert Fernie,共发表58篇植物细胞表型论文,被引1 246次。目前植物表型组学研究的植物种类较少,主要包括拟南芥、水稻、小麦、玉米、番茄和大豆。[结论]作为一个新兴的研究方向,植物表型组学体现出作物栽培、育种、生物学与计算机科学等多学科交叉发展的特性。高通量图像及相关数据分析是现阶段植物表型组学的重要研究方向,主题显著度指数达到98.8%,受关注度极高。 相似文献
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植物表型监测技术研究进展及发展对策 总被引：1，自引：0，他引：1
《江苏农业科学》2017,(11)
高效的植物表型监测技术作为现代化农业的一个重要研究方向,是育种、品种选择、基因组学和表型组学研究的一个先决条件。随着图像采集、网络传输技术、图像处理等技术的发展,植物表型监测技术的实际研究与应用日益得到重视。为了从整体上梳理植物表型监测技术的研究成果和存在问题,有效地推动植物表型监测技术发展和农业现代化进程,本研究介绍了植物表型监测技术的国内外研究进展,同时归纳了现阶段比较先进的植物表型平台产品,分析了其技术组成(主要是成像模块和图像分析模块),并且列举了植物表型监测中不同用途的图像分析方法。在此基础上阐述了植物表型监测技术目前存在的问题及相应对策,最后从3个方面作了前景展望。 相似文献
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维管束是贯穿玉米整株植物的输导组织和支持系统,其特性对玉米高产、稳产起着重要作用。随着对玉米需求的不断增长,以及作物源-库性状的改善和栽培水平的提高,维管束作为源库之间联系的重要纽带,其形态结构和生理功能对产量形成的作用日益受到育种工作者的重视。本文系统概述玉米根、茎、叶和果穗的维管束表型特征,以及维管系统在水分运输、物质营养运输及机械支撑等方面的功能;探讨维管系统表型的定义及其内涵;整理近年来国内外维管组织表型高通量获取方法并对比分析各种获取方法的优缺点;总结基于组学的维管系统表型-基因型关联组学分析研究进展;最后对玉米维管束系统研究面临的挑战和前景进行讨论,提出以表型组学为切入点,结合细胞生物学、计算机图像处理、计算数学等多学科交叉,高通量、系统获取维管束的表型信息,实现玉米果穗柄维管束表型的精准解析,以期为开展基于组学的结构-功能探究、计算与模拟提供大数据支撑,并为玉米的抗性评价、品种选育及功能机制研究提供有益参考。 相似文献
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棉花是重要的纺织原料,表型技术的应用对棉花智慧栽培管理和数字化育种具有重要意义。随着农业监测传感器及表型平台的发展,棉花表型技术研究进入重要阶段。概述了棉花的表型构成和主要表型指标;从图像类表型平台、点云类表型平台2个方面综述了棉花表型获取相关传感器及高通量系统平台的发展现状,总结其适用场景、通量、效率及精度;详细综述了棉花多源表型数据处理技术体系,包括图像、三维建模、机器学习、深度学习以及表型大数据建模等技术方法;总结讨论了当前表型技术在棉花精准栽培管理和数字育种方面的应用进展;展望了棉花表型技术的未来发展趋势。 相似文献
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我国拥有丰富的肉鸡遗传资源,开展肉鸡种质资源表型与基因型精准鉴定评价,深度发掘优异种质、优异基因是进一步利用分子辅助标记选择、基因组育种和基因编辑等分子编写育种方法,开展我国肉鸡创新育种的基础。针对目前我国肉鸡育种中仍存在屠宰性能、屠体外观、饲料转化率等表型生产性能测定准确性低、遗传评估效果差以及地方鸡品种出现乱杂乱配,导致部分重要的地方鸡种遗传资源流失等问题,该文总结了近年来肉鸡饲料利用率精准测定、屠体外观、肉品质精准测定和评价方法等进展情况以及肉鸡品种精准鉴定和分子身份证研究进展情况,进一步提升畜禽遗传资源保护和利用效率,展示了肉鸡鸡冠、毛囊密度、皮肤颜色等屠体外观和肉品质等重要经济性状功能基因的挖掘和鉴定等方面的最新研究进展。总结了近年来利用基因芯片和基因组育种技术开展我国黄羽肉鸡配套系和自主培育的白羽肉鸡育种情况;提出我国肉鸡育种发展方向,通过开发和利用肉鸡表型组测定技术体系,结合基因组育种、基因编辑技术等现代分子编写育种技术,加快黄羽肉鸡核心经济性状选择的遗传进展,提升黄羽肉鸡产业竞争力;黄羽肉鸡的重要趋势是要向屠宰加工型发展,小型白羽肉鸡近年一直呈现上升趋势,我国自主培育的... 相似文献
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快速重建植株三维结构并以三维可视的方式分析研究农作物的形态结构和生长过程、进行表型测量是数字植物及作物育种研究的热点和难点。概述了植物三维重建的研究现状和主流植物三维重建技术,并对各种技术的方法原理和技术优势进行了分类和对比;重点介绍了基于多视角图像三维重建方法 SFM和MVS的研究进展、技术原理以及相关软硬件系统平台;分析了近几年基于多视角图像三维重建方法在植物三维重建中的应用进展,基于多视角图像三维重建方法具有数据获取成本低、获取点云精度高、植物三维重建质量高等技术优势,同时指出了该技术方法的不足之处和未来技术发展趋势,以期为植物三维重建技术的发展、植物表型组学的研究以及低成本高通量设备的研制提供有益参考。 相似文献
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林木不仅是重要的可再生资源,为人类提供了衣食住行等最基本的原材料,也是陆地生态系统最重要的组成部分。传统育种方法已在很大程度上促进了林木育种学的发展,但难以满足人类对林木资源需求。新一代的高通量测序技术为这个传统学科带来了技术和方法的革命,这一技术能有效地研究表型和基因型之间的关系,特别是在复杂性状研究中很有优势。利用此技术可以通过新一代遗传作图策略发掘功能基因并对其进行精确定位。综述了国际上林木基因组与遗传育种研究的现状与新发展,并对后基因组时代的林木育种研究的预期成果进行了展望,以为从事该领域研究的科研人员提供参考。 相似文献
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林木不仅是重要的可再生资源,为人类提供了衣食住行等最基本的原材料,也是陆地生态系统最重要的组成部分。传统育种方法已在很大程度上促进了林木育种学的发展,但难以满足人类对林木资源需求。新一代的高通量测序技术为这个传统学科带来了技术和方法的革命,这一技术能有效地研究表型和基因型之间的关系,特别是在复杂性状研究中很有优势。利用此技术可以通过新一代遗传作图策略发掘功能基因并对其进行精确定位。综述了国际上林木基因组与遗传育种研究的现状与新发展,并对后基因组时代的林木育种研究的预期成果进行了展望,以为从事该领域研究的科研人员提供参考。 相似文献
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水产动物基因资源和分子育种的研究与应用 总被引：1，自引：0，他引：1
基因组测序技术及各种组学技术的革命性进步,促进了基因资源发掘和分子育种技术的跨跃式发展。随着越来越多的水产动物基因组项目相继启动,水产动物基因资源和分子育种研发也随之进入快车道,为实现水产资源深度发掘利用和经济动物的批量快速育种奠定了重要的组学基础。我国在水产养殖动物基因组研究方面处于国际领先地位,但基因资源的利用及分子育种技术的研发仍存在巨大挑战。本文分析了农业领域分子育种及基因资源研究的国内外形势,展望了我国水产动物领域面临的机遇和挑战,并提出了一些具体建议以供参考。 相似文献
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现今,青海省有超过三十亿公顷的林地面积,林下边缘植物资源,以及动植物资源都比较丰富。但是通过发展而形成的育种业品种却少之又少,人们都是在原始的土地上进行挖掘,一定程度上使得野生资源遭到破坏,本身就比较脆弱的高原生态也有受到负面影响,本文通过分析当前青海省林下资源现状,进而对快速发展青海省林下产业提出针对性对策建议,以期能够更好地构建青海省生态系统,充实林地动植物多样性,带动青海地区经济良性、快速发展。 相似文献
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植物表型组学:发展、现状与挑战 总被引：6，自引：0，他引：6
周济 Francois Tardieu Tony Pridmore John Doonan Daniel Reynolds Neil Hall Simon Griffiths 程涛 朱艳 王秀娥 姜东 丁艳锋 《南京农业大学学报》2018,(4)
随着遥感、机器人技术、计算机视觉和人工智能的发展,植物表型组学研究已经步入了快速成长阶段。本文首先介绍了植物表型组学的发展简史,包括其理论核心、研究方法、在生物研究中的应用以及国际上最新的研究动向。然后,针对各类表型技术载体平台如手持、人载、车载、田间实时监控、大型室内外自动化平台和航空机载等,分析这些技术手段在室内、外植物研究中的应用情况和实际问题。为了对表型研究中产生的巨量图像和传感器数据进行量化分析,把大数据转化为有实际意义的性状信息和生物学知识,本文着重讨论了后期表型数据解析和相应的研发过程。最后,提出表型组学的应用前景与未来展望,以期为中国的表型研究提供指导和建议。 相似文献
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植物代谢物是人类食物和营养物质的重要来源。代谢组学是对生物体内代谢物进行定量和定性分析,研究代谢物合成和调控机制的一门新兴学科。基于代谢组的全基因组关联分析（metabolome-based genome-wide association study,mGWAS）是将代谢组数据作为表型,与基因型数据进行关联分析的一种方法。概述了近几年利用mGWAS技术在植物代谢调控网络研究、初生和次生代谢物的形成机制、代谢物在植物生长发育和胁迫应答中的作用,同时综述了mGWAS在代谢物相关候选基因的定位和调控营养、品质相关代谢通路的挖掘,为深入了解植物代谢物合成调控的遗传机制奠定基础。 相似文献
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当代生物学研究中,形形色色的"组学"不断诞生,主导并推动了系统生物学的快速发展.组学研究涉及核酸、蛋白、代谢物、表型等各个层次,主要包括基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学、离子组学、相互作用组学、表型组学等.结合国内外最新研究动态,对上述组学的概念、研究技术及进展等进行系统论述. 相似文献
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育种值的估计是品种选育核心,在农业生产中占有十分重要的地位。全基因组选择通过估计全基因组所有标记或单倍型的效应,从而得到基因组估计的育种值,是分子标记辅助选择的一种新方法。随着高通量基因分型技术的发展及高密度全基因组SNP标记的开发应用,全基因组选择已成为动植物遗传育种的研究热点。对全基因组选择的原理、计算方法、影响准确性的因素及植物育种中的研究现状等进行综述,并对全基因组选择在植物育种的应用进行了展望。 相似文献