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摘要
 
背景：根是植物土壤生长、水分和养料吸收的关键器官。在资源受限条件下，根性能对植物生长、产量至关重要。

根发育与土壤基质互作较强，急需工具来在非透明土壤中对根生长进行3D观察和定量研究。当前两种技术适合此类研究：X射线断层扫描技术（CT）和核磁共振成像技术（MRI）。因其物理原理不同，此两种方法在根表型研究中有特定的潜力和挑战。我们将这两种方法做了对比：对生长在3种不同花盆，内径分别为34mm、56mm、81mm的花盆的根进行研究。

图1： 小花盆中的土壤和菜豆根的CT 和 MRI 图像。 相同植株生长在充满土的花盆里，内径(I.D.) 为34 mm，高200 mm ，先后经CT和MRI拍照。 (a) 图显示了花盆材料内的土壤柱上部，CT（灰度值）进行拍照，，体素为  28 × 28 × 28 μm3 ，拍摄部位为菜豆根 (Phaseolus vulgaris L.) ，以红色标识。 (b) 相同CT图像的根分割(a) ，体素为 56 × 56 × 56 μm3。 (c) 显示了相同根系1天后经由MRI的成像效果，体素为 333 × 333 × 1000 μm3 ，较后的值代表垂直尺寸。箭头指示了两幅图像中的相同的根。DAS：播种后数天，比例尺: 10 mm.

结果：两种方法均可成功对2周龄、置于3种不同尺寸花盆中豆类植物的根进行成像。小花盆中，CT和MRI法获得了相同根图像以及近似根长的信息，但与MRI法相比，CT图像呈现了较多的根细节信息。对中等尺寸的花盆而言，MRI显示了较多根，根的长度较长，但其中一些细根仅用CT才可观察到，高水含量对CT影响要大于MRI。对大花盆而言，与CT相比，MRI检测到了较多的根，包括根分支。

结论：两种技术在观察小直径花盆时，表现同样良好，均适合监测幼苗的根发育。要研究特定的根细节或细微渐变的细根的直径，CT优势明显，因其提供了高空间分辨率。对大花盆而言，MRI与CT相比，对根的研究较好些，原因可能在于MRI能取得较好的根与土壤对比效果。CT和MRI可一起互补采集信息，将两种方法进行组合可开启全新研究可能，例如在不同土壤结构中火不同土壤湿度下对根系统进行分析。

关键词：X射线计算机断层扫描技术（CT），核磁共振成像（MRI），根系统结构，菜豆（(Phaseolus vulgaris  L.)3D成像，土壤根系，无损。
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