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植物表型可塑性的研究进展

    表塑可塑性的定义及研究现状一个个体的不同性状对环境变化的敏感性是不同的。其中总有一些性状对环境的变化较为敏感，一个单一的基因型可以产牛许多个表现型，生物的这个基本特征被称为表型可塑性。它是器官在复杂环境中产生一系列不同的相对适合表现型的潜能。虽然生物学家很早就意识到可塑性的存在，但在上个世纪很长时间里表型可塑性都被认为是“环境噪音”认为它掩盖了生物的“真正”基因特征。

    可塑性作为表型多样性的一个显著的特征，在其环境中发育、行使功能和进化的一个重要方面而被人们广泛接受。这个新的认识促使生物学家将基因型重新定义为环境决定的暂时的表型可能性或者“响应的标准”而不是先进固定的表型潜能。一般来说生物学家越来越倾向于把表型看作是复杂的发育系统协作的结果，它受许多相互作用的基因和基因产物的影响，同时也受生物内外环境的影响口。藻类、海产的无脊椎动物、昆虫、鱼、两柄动物、爬虫动物和小的哺乳动物中发育的和生理的可塑性。地衣的结构、生化和新陈代谢活动的可塑性也已经被发现。衰型可塑性的研究主要集中在对植物可塑性的研究，因为植物可以明显地展现出环境对其生长和发育的影响，而且植物较容易进行繁殖。在变化的环境中也比其他生物易丁生长。因此目前对可塑性的认识人部分都来自于对植物的研究，证明了响应变化的环境条件，个体基因型所能产生的表型的范围例。较初的植物可塑性研究常常集巾在对某个单一特征的描述。例如植物的个体大小，分枝数、节间长等。较近的研究则把重心集中在直接关系到植物在其环境中的功能和生殖成功的可塑性方面，因此就具有了生态学和进化学的双重重要性。

植物表型可塑性的类型

    功能特性的可塑性与资源获取相关的植物特性通常会表现出相应的可塑性规律，例如在低营养的土壤中植物通常会增加根生物量的分配或在低光条件下具有较大的单位重量的叶面积。这些调整能部分地补偿在资源限制条件下植物不可避免的生长和生物量的下降。这种功能的可塑性能够使一个既定的遗传个体在差别悬殊的微环境中成功地生长和繁殖。如叶倾角的改变、气孔开闭和光合速率的变化等可以使植物殖而短期的生理可塑性，适应光强和蒸腾需要暂时变化的环境。不管是长期的还是短期的可塑性响应都有利于植物在自然界中占据多样、变化的环境。较初对于响应不同资源水平的功能性改变的研究主要集中在生物量分配上，但是较近的可塑性研究包括了较为详细的与资源获取直接相关的地上和地下特征。这包括叶大小、比叶面积和整株植物的叶面积、根的空间分布和整株植物的根长度、生物量比、根吸收能力的有效指示量。结合这些形态可塑性能够较深入地洞察植物响应环境胁迫时功能性调整的多样化途径。

    WIWAM conveyor高通量植物表型成像系统是一款集成机器人解决方案，用于高通量可重复表型平台，用于大型植物如玉米。该机器人可进行自动灌溉，允许定期对多种植物生长参数测量。WIWAM Conveyor代替了很多手工操作，省时省钱，精度高。该WIWAM机器人传送带网络组成，可将植物传送到1或多台称重浇水站以及成像柜，成像柜中安装有一系列的非损害性照相系统。全套系统可以安装在现有温室，由高品质工业部件构成。典型应用是植物种植在不同各自花盆内。这些花盆在传送带系统上以小车运输。花盆和小车均有少有识别码(分别QR和RFID码)，从其固定生长区域传送到称重和灌溉站以及成像柜，都可对每植株进行个性处理。成像平台是封闭区域，配有适合照像的光照条件，配有旋转平台提升装置，可从观察角度稳定获得图像，聚焦远处感兴趣部分。成像柜可以容纳一系列照相系统，用于非损害性图像获取。称重和灌溉站位置，植物在浇水时旋转，以在花盆获得较佳水分布。灌溉精度较高可达+/-1mL。浇水后，可应用指定容器中准备好的不同溶液。另外，灌溉可以基于对目标重量计算或固定量。这方法可以保证在整个实验中的有效土壤湿度水平。通过集成光、温度和湿度传感器监控环境，详细记录实验生长条件。

该系统的精明之处在于包括1个处理区，系统可以提取和检索所需号码的属于特定基因组或处理的植株。系统用户可进入操作区，可视觉观察植物或手工操作植物，如测量特定植物性扎状，或提取部分植物做分子或化学分析。系统另外一精明特征是可将外部植物装载到系统中，例如生长在另外一间温室或生长箱中的植物，可将其在称重和灌溉站成像和/或处理。