Автоматическое фенотипирование морфологии колоса тетра- и гексаплоидных видов пшеницы методами компьютерного зрения

A. Y. Pronozin, A. A. Paulish, E. A. Zavarzin, A. Y. Prikhodko, N. M. Prokhoshin, Y. V. Kruchinina, N. P. Goncharov, E. G. Komyshev, M. A. Genaev

Результат исследования: Научные публикации в периодических изданияхстатьярецензирование

Аннотация

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.
Переведенное названиеAutomatic morphology phenotyping of tetra-and hexaploid wheat spike using computer vision methods
Язык оригиналарусский
Номер статьи8
Страницы (с-по)71-81
Число страниц11
ЖурналVavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii
Том25
Номер выпуска1
DOI
СостояниеОпубликовано - 2021

Предметные области OECD FOS+WOS

  • 1.06 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
  • 4.01.AH СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО, МУЛЬТИДИСЦИПЛИНАРНОЕ
  • 1.06.KM ГЕНЕТИКА И НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ

ГРНТИ

  • 34 БИОЛОГИЯ

Fingerprint Подробные сведения о темах исследования «Автоматическое фенотипирование морфологии колоса тетра- и гексаплоидных видов пшеницы методами компьютерного зрения». Вместе они формируют уникальный семантический отпечаток (fingerprint).

Цитировать