长春治疗白癜风医院 http://pf.39.net/bdfyy/bdfal/160316/4790061.html测序后时代，表型研究和应用越来越成为热点。近日，武汉理工大学联合古奥基因表型组学研究团队在《frontiersinPlantScience》期刊在线发表了名为“High-ThroughputPhenotypingofMorphologicalSeedandFruitCharacteristicsUsingX-RayComputedTomography”的最新研究成果，该文章创新性的实现了利用CT技术高通量采集种子和果实形态特征的表型图像，并开发了3DPheno-SeedFruit三维图形分析软件进行自动数据分析，在实践中检测并应用，对于作物育种和功能基因组学的研究具有极其重要的意义。
1什么是CT技术
众所周知，在动植物研究领域，动植物的表型检测和研究对于其遗传学、生理学、功能分析和育种等具有重要的意义。植物表型研究中，传统的种子和果实表型主要通过手工测量或从二维图像中提取形态特征来完成，往往存在表型测量效率低、人为误差大、且无法收集其三维特征和内部形态或具有样品破坏性等诸多问题。为了实现快速，准确，无损且高通量的种子和果实表型鉴定方法，基于数字图像处理和计算机视觉技术的图像方法被逐渐应用到表型图像分析中去。
X射线计算机断层扫描（CT）技术是一种非侵入性且具有成本效益的高分辨率3D成像技术，其原理是基于物体材料对X射线的差分衰减而成像，被广泛应用于医学诊断工具，近年来，其逐渐被应用于材料，地球，自然和动物科学等多个科学研究领域。随着扫描质量、分辨率、扫描速度等性能指标的发展，使其逐渐可适用于复杂植物性状的可视化和量化中来。
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将CT技术应用于植物表型分析
CT技术提供了无损记录植物表型的可能性，但市售台式CT扫描仪通常是为医疗和工业用途而设计的，而不是为植物的表型采集设计的，不能较好的适合于植物样品的表型采集。研究团队开创性的针对性的研发了一款适用于植物种子和果实表型图像采集的CT扫描仪设备，并开发了与之配套的三维图像分析软件工具（3DPheno-SeedFruit），能自动分割、快速定量种子和果实的内外部形态特征，提取表型数据。
CT扫描仪设备配备了多个大小可调节的盒子塑料容器，以固定不同大小的种子和果实样品，可实现一次扫描多个种子和果实，扫描完成后利用重建算法实现CT模型图像的重建。三维图像分析软件工具3DPheno-SeedFruit用于从CT模型图像中分析提取种子和果实的形态特征，其可视化界面如图1所示。
图1、3DPheno-SeedFruit软件界面
表型提取的主要流程包括图像预处理，种子和果实的分割和表型提取，如图2所示。具体包括：
（1）所有CT图像数据切片均沿z坐标形成3D图像的方向；
（2）对样品进行强度标准化；
（3）取下用于盛装种子或果实的容器；
（4）从3D图像中单独分割出种子或果实；
（5）测量种子或果实的外部形态表型，包括长度、宽度、厚度、半径、体积、表面积、紧密度、球形度等；
（6）从整个种子和果实中进一步分离出种子和果实的内部成分，如假种皮，果皮，果仁和空气空间，并提取出相应的形态特性。
图2、表型采集、提取和处理
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表型数据值的准确性检验
基于CT技术已成功实现了大豆，花生，小麦，松子和开心果等植物种子的形态特征提取，如表1所示，并以大豆和小麦种子的形态特征数据与人工测量的表型数据进行了统计误差分析和准确性检验。结果表明，大豆和小麦的种子长度，宽度，厚度和半径的提取值和手动测量值之间的R2值在0.80至0.96之间。在大豆的2D（长度，宽度，厚度和半径）和3D（体积和表面积）表型之间发现具有高度相关性，如图3所示。
表1、多种植物种子形态特征提取结果值
图3、表型数据值的准确性检验
使用X射线CT扫描技术精确研究种子和果实形态表型的高通量方法，取得了突破性的进展，为表型分析各种植物形态的种子和果实性状提供了强大而新颖的工具，有利于作物育种和功能基因组学的发展。其非破坏性地表型测量和物体内部区室的形态表型数据分析，具有独特的优势和意义。
古奥基因在表型数据提取和分析应用方面具有极其丰富的创造性和实践经验，已成功实现了鱼类、贝类、大豆、小麦等动植物的表型提取分析案例，如果您对表型分析自动化平台感兴趣，可以联系当地销售进行咨询，或发送邮件到support
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