Plantarray是一款基于称重的高通量、多传感器生理表型平台以及植物逆境生物学研究通用平台。 该系统可持续、实时测量位于不同环境条件下、阵列中每个植株的土壤-植物-空气（SPAC）中的即时水流动。 直接测量根系和茎叶系统水平衡和生物量增加，计算植物生理参数以及植物对动态环境的反馈。 系统以有效、易用、无损的方式针对植物对不同处理的反应、预测植物生长和生产力进行定量比较，广泛应用于生物胁迫和非生物胁迫以及植物栽培加速育种研究等，胁迫研究涵盖干旱胁迫、盐胁迫、重金属胁迫、热、冷胁迫、光胁迫以及灌溉/养分、CO2指示、植物健康等领域的研究。

摘要

植物对干旱表现出广泛的反应和适应机制。在干旱期间，水分流失和CO2吸收对生长的权衡是通过对土壤含水量（SWC）等因素的气孔孔径的调节来介导的。我们早些时候在几个参考大麦品种中发现了两种不同的用水策略，这些参考品种因蒸腾减少的SWC而有所不同：节水（“等水”和耗水（“非等水”）。我们提出，在生长季节降水概率增加的气候中，等水策略可以降低早期干旱的风险，而非等水策略与具有终端干旱的环境或干旱期短且季节变化小的环境一致。在这里，我们研究了跨越20世纪欧洲大麦育种的单系大麦多样性集的干旱响应，并确定了具有第三种对干旱的动态蒸腾响应的几株品系。我们发现活力和蒸腾作用之间存在很强的正相关关系，两者的动态组最高。但这些品系在比等水组更高的SWC下减少了每日蒸腾。虽然动态品系，特别是 cv Hydrogen 和 Baronesse，在恢复初始生长速率方面并不是最有弹性的，但它们强大的初始活力和初始蒸腾速率的高回报率意味着它们的生长在从干旱中恢复期间仍然超过了更具弹性的品系。研究结果将有助于确定适合未来气候情景的大麦生理学表型。

Precision phenotyping of a barley diversity set reveals distinct drought response strategies

Abstract

Plants exhibit a wide array of responses and adaptive mechanisms to drought. During drought, the trade-off between water loss and CO2 uptake for growth is mediated by the regulation of stomatal aperture in response to soil water content (SWC), among other factors. We earlier identified, in a few reference varieties of barley that differed by the SWC at which transpiration was curtailed, two divergent water use strategies: water-saving (

“isohydric”and water-spending (“anisohydric”). We proposed that an isohydric strategy may reduce risk from early droughts in climates where the probability of precipitation increases during the growing season, whereas an anisohydric strategy is consistent with environments having terminal droughts, or with those where dry periods are short and show little seasonal variation. Here, we have examined drought response in an-line barley diversity set that spans 20th  century European barley breeding and identified a several lines with a third, dynamic transpirational response to drought. We found a strong positive correlation between vigor and transpiration, the dynamic group being highest for both. However, these lines curtailed daily transpiration at a higher SWC than the isohydric group . While the dynamic lines, particularly cv Hydrogen and Baronesse, were not the most resilient in terms of restoring initial growth rates, their  strong initial vigor and high return to initial transpiration rates meant that their growth nevertheless surpassed more resilient lines during recovery from drought. The results will be of use for defining barley physiological ideotypes suited to future climate scenarios.

相关阅读

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台-烟草研究

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台--番茄研究

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台--番茄研究2

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台--番茄研究3

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台--番茄研究4

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台--番茄研究5

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台-西红柿研究6

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台-拟南芥研究1

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台--拟南芥研究2

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台林木研究-黑松研究

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台林木研究-杨树研究

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台林木研究-柑橘研究

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台-辣椒研究2

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台-辣椒研究3

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台-辣椒研究4

Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台作物研究-大麦研究2

植物逆境生理研究平台-植物抗逆性研究

Plantarray植物逆境生理研究平台-植物辅助育种研究

Plantarray功能生理表型研究系统和方法

Plantarray高通量植物逆境生物学生理研究平台应用—产量与干旱研究

Plantarray高通量植物生理表型平台—小麦研究2

Plantarray高通量植物生理表型平台—藜麦研究

Plantarray植物功能生理表型系统：布鲁氏松、黑松及其强壮F1杂种的形态和生理特性比较

Plantarray功能生理表型系统：通过生理-转录组学功能方法了解蔬菜豆类中的水分保持与保护特性

Plantarray植物功能生理表型研究系统：光烟草表皮蜡成分对干旱期间的叶片有何作用

Plantarray植物功能生理表型研究系统：联用Plantarray与太阳诱导叶绿素荧光（SIF）研究胁迫条件下光合作用

Plantarray植物功能生理表型研究系统：保护细胞PIF4和HY5控制蒸腾活动

Plantarray植物功能生理表型研究系统：功能生理表型和转录组分析为草莓生长和耗水量研究提供了新视野

Plantarray植物功能生理表型研究系统：通过物理转录组学功能方法了解蔬菜豆类的保水性与抗旱性

Plantarray植物功能生理表型研究系统：大麦干旱与恢复：关键基因网络和反转录转座子反应

Plantarray植物功能生理表型研究系统：干旱胁迫下的表型可塑性：驯化番茄和野生番茄的比较

Plantarray植物功能生理表型研究系统：植物在胁迫下发出的声音是通过空气传播且信息丰富