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研究植物構(gòu)型性狀的生長節(jié)律對于更好地了解植物對于環(huán)境變化的響應(yīng)很重要，地面激光雷達(dá)掃描(TLS)是一種非常適合在野外條件下研究植物構(gòu)型節(jié)律變化的工具，近年來的研究利用TLS來研究樹木的構(gòu)型節(jié)律，但尚未給出統(tǒng)一的模式，本研究旨在TLS時(shí)間序列中探索植株和葉片層面上玉米構(gòu)型性狀的季節(jié)和晝夜節(jié)律，利用TLS數(shù)據(jù)研究了拔節(jié)期、喇叭口期、抽穗期和成熟期4個(gè)關(guān)鍵生育期的季節(jié)節(jié)律，在標(biāo)準(zhǔn)和冷脅迫條件下，利用全天每2小時(shí)采集的TLS數(shù)據(jù)研究晝夜節(jié)律。


研究區(qū)域和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)收集。(a)可搭載激光雷達(dá)的田間表型龍門系統(tǒng)。(b)在種植后67、78、98和112天采集4個(gè)關(guān)鍵時(shí)段(D67、D78、D98和D112)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)。(c)從一次日落到下一次日落，一整天大約每兩小時(shí)收集一次激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的例子。

研究發(fā)現(xiàn)：(1)拔節(jié)期和喇叭口期葉片傾角明顯減小，拔節(jié)期后葉片方位角穩(wěn)定。(2)一些個(gè)體水平的構(gòu)型節(jié)律（例如，方位角和投影葉面積（PLA））與葉級構(gòu)型節(jié)律一致。(3)在標(biāo)準(zhǔn)和低溫脅迫條件下，某些性狀（如PLA）的晝夜節(jié)律不一致。(4)低溫脅迫下環(huán)境因子與葉片性狀的相關(guān)性優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)條件，除葉方位角外，溫度是與所有葉性狀顯著相關(guān)的最重要因素。


處理收集的雷達(dá)數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)以進(jìn)行表型性狀提取和構(gòu)型性狀節(jié)律分析的方案。 PAR、PLA、PAI、3DPI、PLL 和 PLA 分別代表光合有效輻射、投影葉面積、植物面積指數(shù)、三維剖面指數(shù)、投影葉長和投影葉面積。

結(jié)果表明，TLS可以量化植物和葉片構(gòu)型性狀的季節(jié)和晝夜節(jié)律，強(qiáng)調(diào)了時(shí)間序列TLS在研究室外農(nóng)業(yè)時(shí)間生物學(xué)方面的潛力。

來源：Plant Phenomics.Exploring Seasonal and Circadian Rhythms inStructural Traits of Field Maize from LiDAR Time Series.Shichao Jin ,Yanjun Su,Yongguang Zhang ,Shilin Song ,Qing Li,Zhonghua Liu ,Qin Ma ,Yan Ge ,LingLi Liu,Yanfeng Ding, Frédéric Baret ,and Qinghua Guo
https://doi.org/10.34133/2021/9895241