TY - JOUR
T1 - Автоматическое фенотипирование морфологии колоса тетра- и гексаплоидных видов пшеницы методами компьютерного зрения
AU - Pronozin, A. Y.
AU - Paulish, A. A.
AU - Zavarzin, E. A.
AU - Prikhodko, A. Y.
AU - Prokhoshin, N. M.
AU - Kruchinina, Y. V.
AU - Goncharov, N. P.
AU - Komyshev, E. G.
AU - Genaev, M. A.
N1 - Пронзин А.Ю., Паулиш А.А., Заварзин Е.А., Приходько А.Ю., Прохошин Н.М., Кручинина Ю.В., Гончаров Н.П., Комышев Е.Г., Генаев М.А. Автоматическое фенотипирование морфологии колоса тетра- и гексаплоидных видов пшеницы методами компьютерного зрения // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2021. - Т. 25. - № 1. - С. 71-81
PY - 2021
Y1 - 2021
N2 - Внутривидовая классификация культурных растений необходима для эффективного сохранения биологического разнообразия видов, изучения их происхождения, определения филогении и проведения межвидовой гибридизации при селекции. Современные возделываемые виды пшениц произошли от трех диких диплоидных предков в результате гибридизации и нескольких раундов удвоения геномов и представлены ди-, тетра- и гексаплоидными видами. Поэтому идентификация плоидности пшениц и определение их геномного состава являются одними из основных этапов их классификации на основе визуального анализа фенотипических признаков колоса. Цель работы - исследование морфологических характеристик колосьев полиплоидных видов пшеницы методами высокопроизводительного фенотипирования. Выполнено фенотипирование количественных характеристик колоса 17 видов пшеницы (595 растений, 3348 изображений), включая восемь тетраплоидных: Triticum aethiopicum , T. dicoccoides , T. dicoccum , T. durum , T. militinae , T. polonicum , T. timopheevii , T. turgidum и девять гексаплоидных: T. compactum , T. aestivum (в том числе изогенная линия сорта Новосибирская 67 АНК-23),T. antiquorum, T. spelta (включая стародавний сорт T. spelta Rother Sommer Kolben), T. petropavlovskyi, T. yunnanense,T. macha, T. sphaerococcum, T. vavilovii. Морфология колоса описана на основе девяти количественных признаков, включающих форму, размер и остистость. Признаки были получены в результате анализа цифровых изображений с помощью программы WERecognizer. Кластерный анализ растений по характеристикам формы колоса и сравнение их распределений у тетра- и гексаплоидных видов показали более высокую вариабельность признаков у гексаплоидных видов по сравнению с тетраплоидными. При этом сами виды в пространстве характеристик колоса формируют два кластера. К первому относятся преимущественно гексаплоидные виды, за исключением одного тетраплоидного, дикорастущего T. dicoccoides, ко второму - тетраплоидные, за исключением трех гексаплоидных, T. compactum, T. antiquorum, T. sphaerococcum, и i:АНК-23. Показано, что морфологические характеристики колосьев для гекса- и тетраплоидных видов, полученные на основе компьютерного анализа изображений, демонстрируют различия, которые в дальнейшем могут быть использованы для разработки методики эффективной классификации растений по плоидности и их видовой принадлежности в автоматическом режиме.
AB - Внутривидовая классификация культурных растений необходима для эффективного сохранения биологического разнообразия видов, изучения их происхождения, определения филогении и проведения межвидовой гибридизации при селекции. Современные возделываемые виды пшениц произошли от трех диких диплоидных предков в результате гибридизации и нескольких раундов удвоения геномов и представлены ди-, тетра- и гексаплоидными видами. Поэтому идентификация плоидности пшениц и определение их геномного состава являются одними из основных этапов их классификации на основе визуального анализа фенотипических признаков колоса. Цель работы - исследование морфологических характеристик колосьев полиплоидных видов пшеницы методами высокопроизводительного фенотипирования. Выполнено фенотипирование количественных характеристик колоса 17 видов пшеницы (595 растений, 3348 изображений), включая восемь тетраплоидных: Triticum aethiopicum , T. dicoccoides , T. dicoccum , T. durum , T. militinae , T. polonicum , T. timopheevii , T. turgidum и девять гексаплоидных: T. compactum , T. aestivum (в том числе изогенная линия сорта Новосибирская 67 АНК-23),T. antiquorum, T. spelta (включая стародавний сорт T. spelta Rother Sommer Kolben), T. petropavlovskyi, T. yunnanense,T. macha, T. sphaerococcum, T. vavilovii. Морфология колоса описана на основе девяти количественных признаков, включающих форму, размер и остистость. Признаки были получены в результате анализа цифровых изображений с помощью программы WERecognizer. Кластерный анализ растений по характеристикам формы колоса и сравнение их распределений у тетра- и гексаплоидных видов показали более высокую вариабельность признаков у гексаплоидных видов по сравнению с тетраплоидными. При этом сами виды в пространстве характеристик колоса формируют два кластера. К первому относятся преимущественно гексаплоидные виды, за исключением одного тетраплоидного, дикорастущего T. dicoccoides, ко второму - тетраплоидные, за исключением трех гексаплоидных, T. compactum, T. antiquorum, T. sphaerococcum, и i:АНК-23. Показано, что морфологические характеристики колосьев для гекса- и тетраплоидных видов, полученные на основе компьютерного анализа изображений, демонстрируют различия, которые в дальнейшем могут быть использованы для разработки методики эффективной классификации растений по плоидности и их видовой принадлежности в автоматическом режиме.
KW - Biotechnology
KW - Computer vision
KW - Image processing
KW - Machine learning
KW - Phenomics
KW - Wheat
KW - Wheat spike morphology
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85103764057&partnerID=8YFLogxK
UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=44831860
U2 - 10.18699/VJ21.009
DO - 10.18699/VJ21.009
M3 - статья
C2 - 34901705
AN - SCOPUS:85103764057
VL - 25
SP - 71
EP - 81
JO - Вавиловский журнал генетики и селекции
JF - Вавиловский журнал генетики и селекции
SN - 2500-0462
IS - 1
M1 - 8
ER -