Fenotypowanie zagęszczenia łanu pszenżyta ozimego w warunkach polowych przy użyciu kamery RGB
Piotr Stefański
Hodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR Sp. z o.o., ul. Główna 20, 99-307 Strzelce (Poland)
Krystyna Rybka
krrybka2015@gmail.comInstytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików (Poland)
https://orcid.org/0000-0002-4707-8492
Przemysław Matysik
Hodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR Sp. z o.o., ul. Główna 20, 99-307 Strzelce (Poland)
Abstrakt
Pszenżyto (× Triticosecale Wittmack) jest heksaploidalnym gatunkiem powstałym w wyniku krzyżowania oddalonego pszenicy i żyta. Charakteryzuje się dużą zdolnością przystosowawczą do niekorzystnych warunków środowiskowych co jest istotną cechą w zmieniającym się klimacie. W tej pracy przedstawiamy wyniki automatycznego fenotypowania zagęszczenia łanu, czynnika plonotwórczego, jesienią oraz wiosną (fazy BBCH 22-29) dla dwunastu komercyjnych odmian pszenżyta ozimego z doświadczeń PDO (Porejestrowe Doświadczenie Odmianowe), COBORU (Centralny Ośrodek Badania Odmian Roślin Uprawnych). Fenotypowano dwa powtórzenia polowe, uprawiane na dwóch poziomach agrotechniki (A1, A2), wykorzystując platformę HTPP (High Throughput Plant Phenotyping), PlantScreen (PSI, Drasov, Czechy), wyposażoną w wysokorozdzielczą kamerę RGB. Uzyskane zdjęcia przetworzono przy użyciu oprogramowania Morpho Analyser dedykowanego do przetwarzania zarejestrowanych obrazów i będącego wyposażeniem platformy. Wyniki oraz plon poddano analizie statystycznej przy użyciu oprogramowania Doriane, statystycznego pakietu dla hodowli roślin. Ponieważ stwierdzono, że różnice pomiędzy wynikami uzyskanymi w warunkach A1 i A2 nie są istotne statystycznie, dane uśredniono i wyliczono korelacje zagęszczenia łanu jesienią i wiosną z plonem. W obu sezonach współczynniki korelacji wyniosły 0,79. Są to współczynniki o wysokiej wartości mające praktyczne znaczenie dla hodowli.
Instytucje finansujące
Słowa kluczowe:
hodowla roślin, obrazowanie terenowe, potencjał plonowania, wysokoprzepustowe fenotypowanie, TriticosecaleBibliografia
Austin, R.B. (1993). Augmenting yield-based selection, in: M. D. Hayward, et al. (Eds.), Plant Breeding: Principles and Prospects Springer Netherlands, Dordrecht. pp. 391-405.
DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-011-1524-7_24
Google Scholar
Bednarek, R., Dziadowiec, H., Pokojska, U., Prusinkiewicz, Z. (2011). Badania gleboznawczo- ekologiczne. PWN, Warszawa [ISBN 83-01-14216-2] str. 343.
Google Scholar
Daloso D. D. M., Williams, T. C. R. (2021). Current Challenges in Plant Systems Biology, in: F. V,ischi Winck (Ed.), Advances in Plant Omics and Systems Biology Approaches, Springer International Publishing, Cham. pp. 155-170.
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-80352-0_9
Google Scholar
Doriane. (2024) Agronomy driven by data. https://www.doriane.com. Data dostępu, 15.03.2024.
Google Scholar
Drzazga, T., Krajewski, P., Śmiałek, E. (2013). Wykorzystanie różnych poziomów intensywności agrotechniki w hodowli pszenicy ozimej. Biuletyn Instytutu Hodowli I Aklimatyzacji Roślin, 270, 3-16. DOI: https://doi.org/10.37317/biul-2013-0001
DOI: https://doi.org/10.37317/biul-2013-0001
Google Scholar
European Commission (20.05.2020) Reinforcing Europe's resilience: halting biodiversity loss and building a healthy and sustainable food system. An official website of the European Union, https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_20_884; The European Green Deal, https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en; Farm to Fork Strategy, https://food.ec.europa.eu/horizontal-topics/farm-fork-strategy_en. Data dostępu 22.02.2024.
Google Scholar
Großkinsky, D. K., Svensgaard, J., Christensen, S., Roitsch, T. (2015). Plant phenomics and the need for physiological phenotyping across scales to narrow the genotype-to-phenotype knowledge gap. Journal of Experimental Botany, 66, 5429-5440. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erv345
DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erv345
Google Scholar
Hurgobin, B., Edwards, D. (2017). SNP Discovery Using a Pangenome: Has the Single Reference Approach Become Obsolete? Biology 6, 21. DOI: https://doi.org/10.3390/biology6010021.
DOI: https://doi.org/10.3390/biology6010021
Google Scholar
Kanehisa Laboratories, Fukuoka- Kyoto– Tokyo (15.01.2024) KEGG Pathway Database. Wiring diagrams of molecular interactions, reactions and relations. https://www.genome.jp/kegg/pathway.html. Data dostępu 22.02.2024.
Google Scholar
Long, T. A., Brady, S. M., Benfey, P. N. (2008). Systems approaches to identifying gene regulatory networks in plants. Annual Review of Cell and Developmental Biology 24, 81-103. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.24.110707.175408
DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.24.110707.175408
Google Scholar
Matysik P., Nita Z., Matysik E. (2007). Skuteczność kryteriów selekcji pszenicy ozimej w pokoleniu F4 na podstawie komponentów plonu. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 244, 99-110. DOI: https://doi.org/10.37317/biul-2007-0049
DOI: https://doi.org/10.37317/biul-2007-0049
Google Scholar
Mir, R. R., Reynolds, M., Pinto, F., Khan ,M. A., Bhat, M. A. (2019). High-throughput phenotyping for crop improvement in the genomics era. Plant Science 282, 60-72. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2019.01.007
DOI: https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2019.01.007
Google Scholar
Ninomiya, S. (2022). High-throughput field crop phenotyping: current status and challenges. Breeding Science 72(1), 3-18. DOI: https://doi.org/10.1270/jsbbs.21069
DOI: https://doi.org/10.1270/jsbbs.21069
Google Scholar
Ndour, A., Vadez, V., Pradal, C., Lucas, M. (2017). Virtual Plants Need Water Too: Functional-Structural Root System Models in the Context of Drought Tolerance Breeding. Frontiers in Plant Science 8, 1577. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01577
DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01577
Google Scholar
Oleksiak, T., Spyroglou, I., Pacoń, D., Matysik, P., Pernisova, M., Rybka, K. (2022). Effect of drought on wheat production in Poland between 1961 and 2019. Crop Science 62, 728-743. DOI: https://doi.org/10.1002/csc2.20690
DOI: https://doi.org/10.1002/csc2.20690
Google Scholar
Padmavathi, K., Thangadurai, K. (2016.) Implementation of RGB and Grayscale Images in Plant Leaves Disease Detection – Comparative Study. Indian Journal of Science and Technology 9(6), 1-7. DOI: https://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i6/77739
DOI: https://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i6/77739
Google Scholar
Pieruschka ,R., Lawson, T. (2015). Phenotyping in plants. Journal of Experimental Botany 66, 5385-5387. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erv395
DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erv395
Google Scholar
Rapid Tables. (2024) Tabela kolorów RGB. https://www.rapidtables.org/pl/web/color/RGB_Color.html. Data dostępu 13.03.2024
Google Scholar
Rozbicki, J., Gozdowski, D., Studnicki, M., Mądry, W., Golba, J., Sobczyński, G., Wijata, M. (2019.) Management intensity effects on grain yield and its quality traits of winter wheat cultivars in different environments in Poland. Electronic Journal of Polish agricultural Universities 22(1), 1. DOI: https://doi.org/10.30825/5.ejpau.168.2019.22.1
DOI: https://doi.org/10.30825/5.EJPAU.168.2019.22.1
Google Scholar
Rybka, K. (2018). Fenotypowanie roślin. Konferencja EPPN 2020 w Tartu/ Estonia. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 282, 161-174. DOI: https://doi.org/10.37317/biul-2017-0022
DOI: https://doi.org/10.37317/biul-2017-0022
Google Scholar
Rybka, K. (2023). Najnowsze doniesienia z zakresu biotechnologii i hodowli zbóż: CBB7 siódma konferencja Cereal Biotechnology and Breeding w Wernigerode, Niemcy. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 300, 77-89. DOI: https://doi.org/10.37317/biul-2023-0014
DOI: https://doi.org/10.37317/biul-2023-0014
Google Scholar
Rybka K., Nita Z. (2015). Physiological requirements for wheat ideotypes in response to drought threat. Acta Physiologiae Plantarum e37, 1-13. DOI: https://doi.org10.1007/s11738-015-1844-5
DOI: https://doi.org/10.1007/s11738-015-1844-5
Google Scholar
Skłodowski, P., & Bielska, A. (2009). Properties and fertility of soils in Poland: A basis for the formation of agro-environmental relations. (In Polish: Właściwości i urodzajność gleb Polski: podstawa kształtowania relacji rolno-środowiskowych. With English summary, figure legends and headers of tables.) Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 9(28), 203–214. http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-article-BATC-0002-0057
Google Scholar
Skudlarski, J. (2023). Skanowanie elektromagnetyczne gleby – element rolnictwa precyzyjnego. Wiadomości Rolnicze Polska https://www.wrp.pl/skanowanie-elektromagnetyczne-gleby-element-rolnictwa-precyzyjnego/ Data dostępu 16.03.2024
Google Scholar
Stefański, P., Ullah, S., Matysik, P., Rybka, K. (2024). Triticale field phenotyping using RGB camera for ear counting and yield estimation. Journal of Applied Genetics 65, 271-281. DOI: https://doi.org/10.1007/s13353-024-00835-6.
DOI: https://doi.org/10.1007/s13353-024-00835-6
Google Scholar
Sun, C., Dong, Z., Zhao, L., Ren, Y., Zhang, N., Chen, F. (2020). The Wheat 660K SNP array demonstrates great potential for marker-assisted selection in polyploid wheat. Plant Biotechnology Journal 18, 1354-1360. DOI: https://doi.org/10.1111/pbi.13361
DOI: https://doi.org/10.1111/pbi.13361
Google Scholar
Uggla, H. (1981). Gleboznawstwo rolnicze. PWN, Warszawa [ISBN 83-01-00237-9], str. 557.
Google Scholar
Zhang, B., Huang, H., Tibbs-Cortes, L. E., Vanous, A., Zhang, Z., Sanguine, K., Garland-Campbell, K. A., Yu, J., Li, X. (2023). Streamline unsupervised machine learning to survey and graph indel indel-based haplotypes from pan pan-genomes. Molecular Plant 16, 975-997. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.05.005
DOI: https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.05.005
Google Scholar
Autorzy
Piotr StefańskiHodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR Sp. z o.o., ul. Główna 20, 99-307 Strzelce Poland
Autorzy
Krystyna Rybkakrrybka2015@gmail.com
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików Poland
https://orcid.org/0000-0002-4707-8492
Autorzy
Przemysław MatysikHodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR Sp. z o.o., ul. Główna 20, 99-307 Strzelce Poland
Statystyki
Abstract views: 201PDF downloads: 78 PDF downloads: 30
Licencja
Prawa autorskie (c) 2024 Piotr Stefański, Krystyna Rybka, Przemysław Matysik
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Maciej Majka, Magdalena Gawłowska, Adriana Twardawska, Marek Korbas, Jakub Danielewicz, Tomasz Góral, Bogusława Ługowska, Jolanta Belter, Edward Witkowski, Tadeusz Drzazga, Przemysław Matysik, Urszula Woźna-Pawlak, Halina Wiśniewska, Wykorzystanie markerów molekularnych i fenotypowych do identyfikacji genów odporności pszenicy na łamliwość źdźbła powodowaną przez Oculimacula yallundae i O. acuformis , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 288 (2020): Wydanie regularne
- Tomasz Góral, Halina Wiśniewska, Piotr Ochodzki, Dorota Walentyn-Góral, Iga Grzeszczak, Jolanta Belter, Maciej Majka, Jerzy Bogacki, Tadeusz Drzazga, Bogusława Ługowska, Przemysław Matysik, Edward Witkowski, Krzysztof Rubrycki, Urszula Woźna-Pawlak, Fuzarioza kłosów oraz akumulacja toksyn fuzaryjnych w ziarnie rodów hodowlanych pszenicy ozimej , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 282 (2017): Wydanie regularne
- Piotr Stefański, Patrycja Siedlarz, Przemysław Matysik, Zygmunt Nita, Krystyna Rybka, Przydatność źródeł światła zbudowanych w oparciu o diody charakteryzujące się widmem ciągłym światła białego wzbogaconym o pasmo niebieskie w hodowli zbóż , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 284 (2018): Wydanie regularne
- Patrycja Siedlarz, Sławomir Bany, Krystyna Rybka, Zmiany ilościowe metylacji DNA indukowane przez światło monochromatyczne u regenerantów jęczmienia uzyskanych na drodze androgenezy , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 288 (2020): Wydanie regularne
- Przemysław Matysik, Zygmunt Nita, Ewelina Matysik, Skuteczność kryteriów selekcji pszenicy ozimej w pokoleniu F4 na podstawie komponentów plonu , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 244 (2007): Wydanie regularne
- Mirosław Tyrka , Grzegorz Fic , Magdalena Szeliga , Marcin Jaromin , Paweł Krajewski , Paweł Milczarski , Tadeusz Drzazga , Przemysław Matysik , Róża Mazur , Teresa Sikora , Edward Witkowski , Justyna Buczkowicz , Dorota Tyrka , Selekcja genomowa pszenicy ozimej , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
- Patrycja Siedlarz, Piotr Stefański, Przemysław Matysik, Zygmunt Nita, Krystyna Rybka, Wpływ różnych oświetlaczy LED na indeks kiełkowania ziarna pszenicy uzyskanego w etapie szklarniowym procesu hodowlanego SSD , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 282 (2017): Wydanie regularne
- Halina Wiśniewska, Tomasz Góral, Piotr Ochodzki, Dorota Walentyn-Góral, Michał Kwiatek, Maciej Majka, Jolanta Belter, Zofia Banaszak, Mirosław Pojmaj, Danuta Kurleto, Marcin Konieczny, Grzegorz Budzianowski, Alicja Cicha, Kazimierz Paizert, Przemysław Matysik, Badanie typów odporności na fuzariozę kłosów u pszenżyta ozimego za pomocą markerów fenotypowych i metabolicznych , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 284 (2018): Wydanie regularne
- Sylwia Jędzura, Anna Szafrańska, Przemysław Matysik, Ocena jakości technologicznej rodów pszenicy jarej na potrzeby programu hodowlanego , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 297/298 (2022): Wydanie regularne
- Krystyna Rybka, Najnowsze doniesienia z zakresu biotechnologii i hodowli zbóż: CBB7 siódma konferencja Cereal Biotechnology and Breeding w Wernigerode, Niemcy , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 300 (2023): Wydanie regularne
