基于Micro-CT的玉米自交系茎秆维管束表型高通量获取与精准解析

针对玉米自交系茎秆不同节位形态特征差异大、维管束分布不同等特点,利用Micro-CT扫描技术及基于区带的维管束表型解析方法,对茎秆基部第3节、穗位节、顶位节节间进行显微图像获取,实现茎秆不同节间横切面、表皮区、周皮区、髓区、维管束相关表型的精准解析。研究结果表明,基于区带的维管束表型解析方法适用于茎秆不同节间维管束表型解析,可获得表征茎秆节间组织和维管束形态、几何性状、分布等共47项指标,获取效率高达20 s/张图像。同传统方法相比,基于区带的维管束表型解析方法效率高、通量大,且可获取的表型指标类型多。描述性统计分析结果显示,同茎秆横切面长轴长等传统指标相比,基于区带的维管束表型解析方法获取的功能区表型指标变异系数较大,能更好地反映出不同节间、不同自交系间的差异;且在不同自交系间,基部第3节的周皮区维管束数量(P=7.79×10^(-29))和穗位节的周皮区维管束面积占比(P=1.79×10^(-26))差异最显著。此外,从基部到顶部,表征横切面及各功能区几何、形态性状以及维管束数量、面积相关的表型指标呈依次减小的趋势;表征维管束分布的表型指标呈依次增加的趋势;功能区面积占比分布趋势不同,其中周皮区面积占比在基部节间最大,髓区面积占比在穗位节最大,表皮区面积占比在顶位节最大。本研究实现了玉米自交系茎秆不同节间维管束表型的高通量获取与精准解析,初步揭示了表型指标在不同节间的分布趋势,可为后期茎秆表型遗传解析和性状定向改良提供参考。