近日，華中農(nóng)業(yè)大學作物表型組學團隊成功自主研發(fā)一套高通量CT-RGB雙模式成像系統(tǒng)，結(jié)合水稻核心種質(zhì)資源和全基因組關聯(lián)分析在水稻分蘗遺傳研究方面獲得新進展，相關成果以“Combining high-throughput micro-CT-RGB phenotyping and genome-wideassociation study to dissect the genetic architecture of tiller growth in rice”為題發(fā)表在國際主流學術期刊《Journal of Experimental Botany》。作物表型組研究團隊通過結(jié)合微型CT和RGB成像技術，自主研制高通量CT-RGB雙模式成像工程樣機，實現(xiàn)大批量水稻分蘗生長動態(tài)活體觀測，揭示了水稻分蘗生長過程的遺傳結(jié)構，對水稻遺傳改良具有重要指導作用。

水稻作為中國主糧之一，選擇理想的株型結(jié)構，特別是理想的分蘗角度、分蘗數(shù)等分蘗性狀，是提高水稻產(chǎn)量的重要因素。隨著水稻功能基因組和分子育種的快速發(fā)展，如何快速檢測數(shù)以千計的水稻材料是急需解決的問題。傳統(tǒng)的水稻分蘗表型性狀提取主要依靠人工完成，存在有損、低效、可重復性差等缺點，成為嚴重制約水稻功能基因組和水稻育種發(fā)展的瓶頸。

      為了解決上述問題，作物表型組學團隊成功開發(fā)一套micro-CT和RGB雙模式高通量成像系統(tǒng)，快速活體獲取高分辨率（最高可達30微米）水稻分蘗斷層圖片和總計75個水稻分蘗性狀。基于GPU等加速技術，每天可檢測大約310株水稻。此外，通過自主設計圖像分析算法還可高通量獲取大量人工無法量化的新性狀，如分蘗面積、平均分蘗角度、分蘗面積增長速率等。并通過建模分析發(fā)現(xiàn)，相對于分蘗數(shù)，水稻分蘗面積與產(chǎn)量之間有更好的相關性。

      基于水稻234個秈稻材料分蘗期（9個時間點）的大批量表型實驗，獲取總計739個性狀，并結(jié)合全基因組關聯(lián)分析共檢測到402個顯著影響水稻分蘗和產(chǎn)量的基因位點，包括一個已知與分蘗角度相關基因位點，TAC1。此外還發(fā)現(xiàn)兩個與分蘗及產(chǎn)量相關的新基因位點，這將有利于未來水稻高產(chǎn)密植育種的研究。我們還發(fā)現(xiàn)有趣的現(xiàn)象，比如234個秈稻材料中分蘗衰老過快的材料一般產(chǎn)量較低且不抗旱，分蘗角度變化呈現(xiàn)先大后小趨勢往往產(chǎn)量略高。

      華中農(nóng)業(yè)大學楊萬能副教授為本文的通訊作者，華中農(nóng)業(yè)大學吳迪博士生、郭子龍博士為本文的共同第一作者。該項研究成果獲得國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金，及英國生物技術和生物科學研究理事會的資助。此外，該技術已于2018年11月獲授中國發(fā)明專利（基于微型CT的水稻分蘗性狀無損測量裝置及測量方法，201510899754X），具有較好市場推廣前景。